江苏省南通市2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题(原卷版+解析版)
展开一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 蓝牙能在包括移动电话、无线耳机、笔记本电脑等设备之间进行短距离无线信息交换,其使用的是2.400GHz~2.485GHz频段的无线电波。则( )
A. 这个频段的电磁波比红外线的波长更长
B. 这个频段的电磁波比紫外线的波长更短
C. 这个频段的电磁波不能在水中传播
D. 蓝牙信号“穿墙”时,在墙壁中的传播速率大于
【答案】A
【解析】
【详解】A.这个频段的电磁波频率低于红外线的频率,所以它的波长比红外线波长更长。故A正确;
B.这个频段的电磁波频率低于紫外线的频率,所以它的波长比紫外线波长更长。故B错误;
C.这个频段的电磁波能在水中传播。故C错误;
D.3×108m/s是电磁波在真空中的传播速度,也是最大的速度,电磁波在介质中的传播速度会变小,所以蓝牙信号“穿墙”时,在墙壁中的传播速率小于。故D错误。
故选A。
2. 白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料——黑磷,图为黑磷微观结构,其分子以一定的规则有序排列。下列说法中正确的是( )
A. 黑磷是非晶体材料
B. 黑磷熔化过程中温度保持不变
C. 黑磷中每个分子都是固定不动的
D. 黑磷的各种物理性质均为各向同性
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据图示可知,黑磷的微观结构呈现空间上规则排列,具有空间上的周期性,属于晶体材料,因而黑磷具有固定的熔点,熔化过程中温度不变。故A错误;B正确;
C.组成物质的分子总是在做无规则热运动。故C错误;
D.黑磷为晶体,它的的各种物理性质均为各向异性。故D错误。
故选B。
3. 半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用,其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温(800到1250摄氏度)状态下接触,掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面。下列说法中正确的是( )
A. 这种渗透过程是自发可逆的
B. 这种渗透过程是外界作用引起的
C. 温度越高越容易掺杂
D. 温度升高后,掺杂源物质所有分子的热运动速率都增加
【答案】C
【解析】
【详解】AB.掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面,所以这种渗透过程是分子的扩散现象该过程为自发过程,其逆过程不能自发进行。故AB错误;
CD.温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时,分子的平均速率增大,并不是所有分子的热运动速率都增加,故C正确;D错误。
故选C。
4. 如图所示,在演示光电效应的实验中,将一带电锌板与灵敏验电器相连,验电器指针张开。用弧光灯发出的紫外线照射锌板后,观察到验电器的指针张角减小,下列说法中正确的是( )
A. 锌板原来带正电
B. 若仅减弱照射光的强度,仍能观察到指针张角减小
C. 若用可见光照射锌板,也能观察到指针张角减小
D. 无论用什么光照射,只要时间够长,锌板都能发生光电效应
【答案】B
【解析】
【详解】A.紫外线照射锌板后,观察到验电器的指针张角减小,说明锌板表面有光电子逸出,发生了光电效应,由此可得锌板原来带负电,故A错误;
B.若仅减弱照射光的强度,逸出电子数会减少,但依然可以发生光电效应,则仍能观察到指针张角减小,故B正确;
C.可见光频率小于紫外线频率,则用可见光照射锌板不一定会发生光电效应,则指针张角不一定发生变化,故C错误;
D.当照射光的频率小于锌板的截止频率时,无论照射多久,都不会发生光电效应,故D错误。
故选B。
5. 如图所示为汽车的真空胎,胎内充入一定质量的理想空气,夜间由于气温降低,胎内的气体压强变低。假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气,与白天相比,夜间轮胎内的气体( )
A. 单位体积内分子的个数更少
B. 单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变
C. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
D. 速率大的分子占比变少,分子平均速率变小
【答案】D
【解析】
【详解】A.轮胎内气体体积不变,气体质量不变,则单位体积内分子的个数不变,故A错误;
B.由于胎内气体体积不变,单位体积分子数不变,温度降低,分子平均速度降低,则单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数减少,故B错误;
C.由于胎内压强变低,体积不变,单位体积分子数不变,则分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,故C错误;
D.由于温度降低,则分子内能减小,分子平均速率变小,速率大的分子占比变少,故D正确。
故选D。
6. 如图表示LC振荡电路某时刻的情况,下列说法中正确的是( )
A. 电容器正在充电
B. 电路中的磁场能正转换为电场能
C. 电路中的电流正在增大
D. 若只增大电容器极板距离,则振荡周期变大
【答案】C
【解析】
【详解】根据电容器极板电性以及线圈产生磁场方向可推知此时电容器正在放电,电感线圈中的电流正在增大,电场能转化为磁场能;根据电容的决定式
可知只增大电容器极板距离,则电容减小,根据振荡周期公式
可知振荡周期变小。
故选C。
7. 宇航员在“天宫课堂”中演示毛细现象时,将三根内径不同的细管子插入水槽,稳定后三根管中液面(忽略液面形状)的高度是下图中的( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】在太空中完全失重,不考虑重力影响,毛细现象中的表面张力作用使粗细不同的细管中液体充满整个管子。
故选D。
8. 以表示水摩尔质量,表示标准状态下水蒸气的摩尔体积,为标准状态下水蒸气的密度,为阿伏加德罗常数,m、V分别表示单个水分子的质量和体积,下面四个关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.由于
则
变形得
故A正确,B错误;
CD.由于分子之间有空隙,所以
即
水蒸气的密度为
故CD错误
故选A。
9. 如图所示,在一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管,接口处用蜡密封。吸管中引入一小段油柱(长度可以忽略),如果不计外界大气压的变化,在吸管上标上温度刻度值,就是一个简易的温度计。罐内气体可视为理想气体,下列说法中正确的是( )
A. 吸管上的温度刻度分布不均匀
B. 吸管上的温度刻度值左大右小
C. 增大铝罐体积可增加测温范围
D. 在空间站中,该测温计仍可使用
【答案】D
【解析】
【详解】AC.根据盖吕萨克定律,可得
又有
则
可以得到与成正比关系,所以吸管上所标温度的刻度是均匀的,测量范围跟吸管长度有关,与铝罐体积无关,故AC错误;
B.若水平状态的油柱缓慢移动,则内外的压强相等,故封闭的理想气体发生了等压变化,若温度升高,气体体积变大,油柱向右移动,则吸管上的温度刻度值左小右大,故B正确;
D.气温计是利用微观的分子热运动形成等压过程的原理制成,与宏观的超失重现象无关,故在空间站中完全失重的环境下,这个气温计仍可使用,故D正确。
故选D。
10. 一定质量的理想气体的体积V与温度t的关系如图所示,该理想气体从状态A依次经过A→B→C→D→A的变化过程,其中CD段与t轴平行,DA的延长线过原点O,AB的反向延长线与t轴的交点坐标为。则( )
A. 气体在A→B的过程中压强增大
B. 气体在D→A的过程中压强不变
C. 气体在D→A的过程中向外界放出热量,内能减少
D. 气体在B→C的过程中从外界吸收热量,内能增加
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于A→B的V-t图像反向延长线与轴的交点坐标为,可知,气体由状态A到状态B为等压变化。故A错误;
B.根据
结合DA的延长线过原点O可知,压强变大。故B错误;
C.气体在D→A的过程中,温度降低,内能减小,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体向外界放出热量。故C正确;
D.由图可知,气体从状态B到状态C,温度不变,体积变大,可知,气体的内能不变,气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体在B→C的过程中从外界吸收热量。故D错误。
故选C。
11. 如图甲所示,王亚平在“天宫课堂”中,将中间粘有水球的两块透明板慢慢拉开,水在两块板间形成了一座“水桥”,为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层,已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法中正确的是( )
A. 两板拉开的过程,“水桥”表面层水分子之间的相互作用力一直减小
B. 两板拉开的过程,“水桥”表面层水分子的势能增大
C. “水桥”表面层水分子间的相互作用力对应的是图乙中的B位置
D. “水桥”表面层分子间的作用力方向与透明板平行
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题意可知,两板拉开过程是分子间距离从左右增大到大于过程,由题意过程,该过程中分子力先增加后减小,故A项错误;
B.由上述分析可知,该过程中分子间呈现引力,而两者之间的距离增加,即分子力在该过程中做负功,由功能关系可知,该过程中分子势能增大,故B项正确;
C.两板拉开,则分子间的距离增加,所以“水桥”表面层分子间的距离大于,而图中的B位置为分子间距离为,所以其对应的不是图乙中的B位置,故C项错误;
D.液体的表面张力产生在液体表面层,其使液面收缩,所以其与透明板相垂直,故D项错误。
故选B。
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. Phyphx是一款利用Andrid手机传感器来进行物理实验的手机应用软件,它能获取手机上的多种传感器原始数据。两位同学利用该软件来测量手机的体积,如图甲所示,将一个可以测量气体压强的手机封闭在注射器中,缓慢推动注射器的活塞,记录活塞在不同位置时注射器的示数和封闭气体的压强。
(1)关于该实验的操作,下列说法中正确的是________。
A. 在活塞上涂抹润滑油只是为了减小摩擦
B. 为了稳定推动活塞,需要用手握住注射器
C. 缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变
D. 改变活塞位置后可立即进行读数
(2)下表是某一位同学测量的两组实验数据,由此可知手机的体积为________;(结果保留一位小数)
(3)另一位同学测出多组数据后画出图像(如图乙所示),其截距为b,直线部分的斜率为k,则手机的体积为________,图线发生弯曲的原因可能是_______。
(4)实验结束后,同学们发现官网提供的手机体积参数比实验测量值稍大,其原因是________。
【答案】(1)C (2)63.5
(3) ①. ②. 气体温度升高
(4)软管内有气体,软管的体积不可以忽略
【解析】
【小问1详解】
A.在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油作用是为了保证不漏气,故A错误;
B.为保证气体做等温变化,不能用手握住注射器,故B错误;
C.缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变,故C正确;
D.改变活塞位置,等稳定后再进行读数,故D错误。
故选C。
小问2详解】
设手机的体积为,气体做等压变化,则
解得手机的体积为
【小问3详解】
[1]由理想气体方程得
整理得
手机的体积为
[2]由图可知与体积增大,图线发生弯曲的原因可能是气体温度升高。
【小问4详解】
实验结束后,同学们发现官网提供的手机体积参数比实验测量值稍大,其原因是软管内有气体,软管的体积不可以忽略。
13. 如图所示LC电路中,已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时,极板间有一带电液滴恰好静止,当S闭合时,液滴在电容器内运动。已知带电液滴质量,带电量,电容,电感,g取。求:
(1)开关S断开时,极板间电场强度的大小E;
(2)从S闭合开始计时,在时液滴的加速度的大小a。
【答案】(1)V/m;(2)
【解析】
【详解】(1)带电液滴处于静止状态,则有
解得
V/m
(2)开关S断开时,极板间液滴处于静止状态,则有
式中m为液滴质量,Q为电容器所带的电荷量,d为板间距离,由
得
s
当时,即,振荡电路中电流为零,电容器极板间场强方向与t=0时刻方向相反,则此时对带电液滴根据牛顿第二定律有
解得
14. 学校运动会开幕式上班级准备放飞气球,筹备小组的同学用一个容积为50L、压强为的氦气罐给完全相同的气球充气。每个气球需要充入氦气6L,充气后压强等于一个标准大气压(取),设充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度一致。
(1)在忽略漏气损耗的情况下,求一个氦气罐可以充满气球的个数n;
(2)若离地高度每升高10m,气球内气体压强减小100Pa,气球体积膨胀到7.5L时会发生爆炸(忽略上升过程中大气温度的变化),已知地面附近大气压强也等于。求气球爆炸时离地面的高度h。
【答案】(1)100;(2)2000m
【解析】
【详解】(1)由理想气体状态方程可得
解得
n=100(个)
取整数,则最多可以充满108个。
(2)气球刚要爆炸时压强为
体积为7.5L,则有
解得
h=2000m
15. 一容器内部空腔呈不规则形状,为测量它的容积,在容器上竖直插入一根两端开口且粗细均匀的玻璃管,接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为S,管内用一长为h的水银柱封闭着长为的空气柱,如图。此时外界的温度为。现把容器浸在温度为的热水中,水银柱缓慢上升,静止时管内空气柱长度变为。已知水银密度为ρ,重力加速度为g,大气压强为。
(1)求温度为时封闭气体的压强;
(2)求容器的容积V;
(3)若该过程封闭气体内能增加了,求气体从外界吸收的热量Q。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)对液柱受力分析有
解得
(2)设容器的容积为V,对封闭气体,其初态的体积为
其末态体积为
由于该过程中气体压强不变,即发生等压变化,有
解得
(3)由于该过程中等压变化,其体积变化为
该过程外界对系统做功为
设吸收热量为Q,由热力学第一定律有
解得
16. 图1中K、A是密封在真空管中的两个电极,电极K受到频率为v的紫外线照射,能够发射电子,K、A间的电压大小可调,电源的正、负极亦可对调,保持光强不变,调节实验电路,可得图2所示电流表示数I与电压表示数U之间的关系图像,当电压分别为和时,对应光电流的大小分别为0和,光电流的最大值为,已知电子电荷量为e。
(1)求K极材料的逸出功;
(2)当光电流为时到达A极的光电子的最大动能;
(3)若阴极K每接收到个光子时能激发出一个光电子,要使光电流达到最大值,求单位时间内照射到K极的光的能量E。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据题意可知
又由
求得
(2)由(1)知电子的最大初动能为
在电压下加速,由动能定理可得
求得
(3)设时间,则该时间内的电量
单位时间内通过截面的电子个数
单位时间内照射到K极的光子个数
单位时间内照射到K极的光的能量E
序号
V(ml)
p(kPa)
1
530
1033.0
2
500
1104.0
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