河北正中实验中学2023-2024学年高二下学期第二次月考物理试题（学生版+教师版）

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（考试时间：75分钟：分值：100分）
Ⅰ卷
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 关于分子动理论和热平衡，下列说法正确的是（ ）
A. 已知某种气体的密度为ρ（kg/m3），摩尔质量为M（kg/ml），阿伏加德罗常数为NA（ml-1），则该气体分子之间的平均距离可以表示为
B. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩力是由于气体分子间存在斥力的缘故
C. 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能
D. 布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
【答案】A
【解析】
【详解】A．已知某种气体的密度为ρ（kg/m3），摩尔质量为M（kg/ml），阿伏加德罗常数为NA（ml-1），则该气体分子的体积
分子之间的平均距离为
A正确；
B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，气体分子间距离大于，分子间的相互作用力几乎为零，B错误；
C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，C错误；
D．布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量分子撞击引起的，反应了液体分子的无规则运动，D错误。
故选A。
2. 2023年9月15日，三星堆遗址考古入选世界重大田野考古发现。三星堆古遗址距今已有5000至3000年历史，昭示长江流域与黄河流域一样同属中华文明的母体。应用碳14测定年代是考古中的重要方法，在高空大气中，来自宇宙射线的中子轰击氮14，不断以一定的速率产生碳14，接着碳14就发生放射性衰变，其半衰期为5730年，反应方程分别为：。以下说法中正确的是（ ）
A. 核反应方程要遵循电荷数守恒和质量守恒
B. 碳14发生的放射性衰变是β衰变
C. 埋入地下的植物中，其碳14的半衰期将变长
D. 4个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩2个
【答案】B
【解析】
【详解】A．核反应方程要遵循电荷数守恒和质量数守恒，而质量会亏损，释放核能，故A错误；
B．碳14发生的放射性衰变方程是
是β衰变，故B正确；
C．放射性元素的半衰期与物理环境和化学状态均无关，由原子核自身的结构有关，故埋入地下的植物中，其碳14的半衰期将不变，故C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，则4个碳14原子核在经过一个半衰期后，不一定剩2个，故D错误。
故选B。
3. 下列关于四幅插图的说法正确的是（ ）
A. 甲图为方解石的双折射现象，说明方解石是非晶体
B. 乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好
C. 丙图为粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的
D. 丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
【答案】B
【解析】
【详解】A．方解石的双折射现象是单晶体的光学性质各向异性的表现，其内部分子排列是有规则的，A错误；
B．由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用右细管的材料制作防水衣效果好，B正确；
C．丙图为粒子散射实验现象，实验现象中只有少量的粒子发生较大角度的偏转，所以运动轨迹所占的比例是最少的，C错误；
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，D错误。
故选B。
4. 我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撒下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验，在两个固体表面之间可形成大尺寸液桥，如图a所示；另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图b所示。对于这两个实验的原理及其就用的理解，下列说法正确的是（ ）
A. 液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”
B. 分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C. 农民使用“松土保墒”进行耕作，通过松土形成了土壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D. 航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
【答案】A
【解析】
【详解】A．液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”，故A正确；
B．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，水表面层中水分子间距离大于内部水分子的距离，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置，故B错误；
C．农民使用“松土保熵”进行耕作，通过松土阻断了土壤毛细管，使得土壤下面的水分不容易被输送到地表，故C错误；
D．毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部。而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用。故D错误。
故选A。
5. 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就有察觉。功率为的绿灯如果消耗功率的可产生绿光光子，已知普朗克常量，绿光光子的频率为，则发出的绿光光子数约为（ ）
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】设光子个数为，则有
解得
所以C正确；ABD错误；
故选C。
6. 一个篮球的容积是5L。用打气筒给这个篮球打气，每打一次都把体积为200mL、压强与大气压相同的气体打进篮球内。如果在打气前篮球就已经是球形并且里面的压强与大气压相同，篮球正常情况下，篮球内的气压最大为大气压的1.6倍，不然篮球会变形。若打气过程气体温度保持不变，则给此篮球打气的最多次数是（ ）
A. 5次B. 10次C. 15次D. 20次
【答案】C
【解析】
【详解】忽略温度的变化，视为等温变化，研究全部气体，设大气压强为p0，根据玻意耳定律有
代入数据得
解得
次
故选C。
7. 小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡 A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度，当室内温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（ ）
A. 该测温装置利用了气体的等压变化的规律
B. B管上所刻的温度数值上高下低
C. B管内水银面的高度为22cm时，室内的温度为-3℃
D. 若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际偏低
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据受力分析可知
又B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，故可知气体做等容变化，故A错误；
B．温度越高,由可知压强越大，故而温度越高，刻度的数值就越小，应为上低下高，故B错误；
C．由
得
又
得
故C正确；
D. 若把该装置放到高山上，会减小，会减小，根据刻度上低下高，测出的温度偏高。故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，某同学将针筒的针拔除后，用橡胶套封闭一定质量的理想气体做成弹射玩具，该同学先缓慢推动推杆将针筒内气体进行压缩，然后松开推杆，压缩气体膨胀将推杆弹射，若推杆缓慢压缩气体过程中针筒内气体温度不变，推杆弹射过程中针筒内气体与外界无热交换，则下列说法正确的是（ ）
A. 推杆压缩气体过程，针筒内气体放热
B. 推杆弹射过程，针筒内气体内能增加
C 推杆弹射过程，针筒内气体分子平均动能减少
D. 推杆弹射过程，气体分子数密度减小
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．推杆压缩气体过程，外界对气体做功，气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，A正确；
B．推杆弹射过程，针筒内气体对外做功且与外界无热交换，气体内能减少，B错误；
C．推杆弹射过程，气体内能减少，温度降低，针筒内气体分子平均动能减少，C正确；
D．推杆弹射过程，气体体积增大，气体分子数密度减小，D正确。
故选ACD。
9. 图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数不变
B. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小
C. 的过程，气体分子的数密度增大
D. 的过程，气体分子数密度增大，分子的平均速率减少
【答案】BD
【解析】
【详解】A．的延长线过原点，由
可知，发生得是等容变化，气体体积不变，的过程，温度升高，压强变大，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增大，故A错误；
B. 的过程，是等压变化，由温度升高，体积变大，气体压强的产生是由于气体分子不停息的做无规则热运动，其大小取决于单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数及撞击容器壁时的平均速率，由，温度升高，气体分子平均速率增大，而气体压强不变，故单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数逐渐减少，B正确；
C．是等温变化，压强减小，体积增大，分子数不变，所以气体分子的数密度减小，C错误；
D．气体从的过程，温度降低，所以气体分子的平均速率减小；各点与原点连线的斜率变大，体积变小，所以气体分子数密度增大，故D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为 三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（ ）
A. 图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得 ，
B. 若 光为绿光， 光可能是蓝光
C. 若 光光子能量为0.66eV，照射某一个处于 激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光
D. 若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于 激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．光电子从K极逸出，A极板带正电，所以图甲所示为正向电压，不能测得 ，，故A错误；
B．a、b对应遏止电压，c对应遏止电压，根据
又
解得
所以若b光为绿光，c光可能是蓝光，故B正确；
C．根据氢原子的能级图，3、4能级差为
若 光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子能跃迁到能级，
最多可以产生3种不同频率的光，故C正确；
D．根据图中数据
可知若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于 激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，故D正确。
故选BCD。
Ⅱ卷
三、非选择题：共54分，考生根据要求作答。
11. 油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。（结果均保留2位有效数字）
（1）若每一小方格的边长为10mm，则油膜的面积为______。
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为______。
（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为______m。
（4）在一次实验中得到了如图所示的油膜，如果按此油膜来计算分子直径，测量结果相对真实值会______（填“偏大”、“偏小”或“无误差”）。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）偏大
【解析】
【小问1详解】
一个方格的面积
总共油膜的面积大约由82个方格，故油膜的面积
【小问2详解】
纯油酸的体积
【小问3详解】
油酸分子的直径
【小问4详解】
由图可知，油酸没有在水面上充分展开所致，结果计算油膜的面积偏小，根据
可知，测得油酸分子的直径偏大。
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，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______，体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，原因可能是______。
【答案】（1）C （2）63.2
（3） ①. b ②. 气体温度升高
【解析】
【小问1详解】
A．在活塞与注射器壁间涂适量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，需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]根据以上分析可知—图像的斜率为CT，则—图像的斜率增大的原因可能是气体温度升高。
13. 历史上第一次利用加速器实现的核反应，是利用加速后的质子轰击静止的Li，生成两个，Li和的结合能分别为和，质量分别为和。已知真空中的光速为c。
（1）写出核反应方程；
（2）求质子的质量m。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）核反应方程为
（2）释放的核能
根据
解得
14. 如图所示，粗细均匀U型细玻璃管竖直倒置，竖直高度为20cm，水平宽度为5cm，左端开口，右端封闭。用长度为10cm的水银柱在右侧管内封闭了长为10cm的理想气体，初始状态环境温度为258K，大气压强为76cmHg。现缓慢升高环境温度，有6cm长的水银柱进入左侧竖直细管，细玻璃管的内径远小于其自身的长度。求：
（1）此时管内封闭气体的压强；
（2）此时环境的温度。
【答案】（1）70cmHg；（3）441K
【解析】
【详解】（1）升温后有6cm长的水银柱进入左侧竖直细管，水银柱高
空气柱长
封闭气体的压强为p2，则
所以
（3）升温前水银柱高
温度为
空气柱长为
封闭气体的压强为p1，则
解得
根据理想气体状态方程可得
解得
15. 如图所示，竖直放置气缸由截面积不同的两圆筒连接而成。截面积SA=20cm2的活塞A和质量为mB=1kg、截面积SB=10cm2的活塞B间用一原长L0=0.8m遵循胡克定律的弹性细线连接，其间封闭一定质量的理想气体，它们可在筒内无摩擦地上下滑动且不漏气。初始时，缸内气体温度T1=600K、压强p1=1.2×105Pa，此时活塞B的静止位置距圆筒连接处h=0.5m，弹性细线长L=1m。大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2。
（1）求活塞A的质量mA；
（2）若缸内气体温度缓慢升高，直到活塞B即将脱离小圆筒，求此时缸内气体温度T2；
（3）若缸内气体温度缓慢降低，直到细线的张力恰好为0，已知缸内气体内能变化量∆U=-162J，求此过程缸内气体与外界交换的热量Q。

【答案】（1）1kg；（2）800K；（3）-243J
【解析】
【详解】（1）设弹性细线上的力为F，对于活塞B，平衡时有
解得
对于活塞A，平衡时有
解得
（2）初始时气体的体积为
活塞B即将脱离小圆筒时
设活塞B即将脱离小圆筒时，气缸内的压强为p2，对于A、B两活塞组成的系统
解得
根据
解得
（3）在降温过程中，活塞下降，气体的压强不变，即
当活塞A下降至连接处，此时的气体体积为V3，则
外界对缸内气体做功为
继续降温，当弹性细线拉力为0时，缸内气体体积为
此时的压强为p4，对于活塞B有
解得
该过程中压强随体积线性变化，可得
根据热力学第一定律可得
几种金属的逸出功和极限频率
金属
W/eV
/1014Hz
钠
2.29
5.33
钾
2.25
5.44
铷
2.13
5.15
序号
V（ml）
p（kPa）
1
530
1033.0
2
500
1104.0