2023-2024学年江苏省南菁高级中学高二（下）月考物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年江苏省南菁高级中学高二（下）月考物理试卷（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动
B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的实际轨迹
C. 图丙为分子力与分子间距关系图，分子间距从r0增大时，分子力先变小后变大
D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低
2.关于内能，下列说法中不正确的是( )
A. 若把氢气和氧气看成理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气的内能不相等
B. 相同质量的0℃水的分子势能比0℃冰的分子势能大
C. 物体吸收热量后，内能一定增加
D. 一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能
3.下列说法中正确的是
A. 一定质量的晶体在熔化过程中，其温度不变，内能也一定保持不变
B. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是单晶体
C. 一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
D. 一个均匀固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体
4.将两端开口的玻璃管竖直插在水中，现象如图所示，则
A. 水不浸润玻璃
B. 现象与液体的表面张力无关
C. 换成直径更小的玻璃管，管内外液面的高度差将变小
D. 水与玻璃的相互作用比水分子之间的相关作用强
5.两端封闭的U型管中有一些水银将空气隔为两部分，环境温度为10℃。U型管竖直放置，左、右两气柱的长度分别为L1和L2，如图所示。现将环境温度逐渐升高，则( )
A. L1变长，L2变短B. L2变长，L1变短
C. L1和L2不变化D. 条件不足，无法判定
6.如图甲所示，饮水桶上装有压水器，可简化为图乙所示的模型。挤压气囊时，可把气囊中的气体全部挤入下方的水桶中，下方气体压强增大，桶中的水会从细管中流出。某次取水前，桶内液面距细管口高度差为h，细管内外液面相平，压水3次恰好有水从细管中溢出。已知在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，略去细管的体积，外部大气压强保持不变，水的密度为ρ，重力加速度为g，关于此次取水过程下列说法正确的是
A. 桶内气体的内能不变B. 桶内气体需从外界吸热
C. 压水3次后桶内气体压强为ρghD. 每次挤压气囊，桶内气体压强的增量相同
7.“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。小张同学某次实验中作出的p−1V图线如图所示，关于图线弯曲的可能原因，下列说法错误的是( )
A. 压强传感器与注射器的连接处漏气
B. 未在注射器活塞上涂润滑油
C. 未考虑注射器与压强传感器连接部位的气体体积
D. 实验过程中用手握住了注射器前端
8.在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应，对于这两个过程，可能相同的物理量是( )
A. 遏止电压B. 饱和光电流
C. 光电子的最大初动能D. 逸出功
9.图甲是探究“光电效应”实验电路图，光电管遏制电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示，下列判断正确的是( )
A. 入射光的频率ν不同，遏制电压Uc相同
B. 入射光的频率ν不同，Uc−ν图像的斜率相同
C. 图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流
D. 只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
10.如图所示是氢原子能级图，现用一束单色光照射大量处于基态的氢原子，能辐射出3种不同频率的光。已知光速c=3.0×108m/s，普朗克常量h=6.63×10−34J⋅s，元电荷的电荷量e=1.6×10−19C，则下列说法正确的是( )
A. 不能计算出该单色光的光子能量
B. 能计算出辐射光中波长最长的光子动量
C. 基态氢原子吸收光子后，核外电子动能增加
D. 处于基态的氢原子数量越多，辐射的光会形成连续光谱
11.如图所示为理想气体的Jule循环过程，AB和CD是等压过程，BC和DA是绝热过程．下列说法正确的是( )
A. AB过程中，气体向外界释放热量
B. BC过程中，气体温度不变
C. 一次循环过程中，气体吸收的热量大于释放的热量
D. 状态B和状态D温度可能相等
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。
(1)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为______(填选项前的字母)。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想化模型法
(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是______。
A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B.对油酸溶液起到稀释作用
C.有助于测量一滴油酸的体积
D.有助于油酸的颜色更透明便于识别
(3)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：______。
A. B． C．
D. E． F．
(4)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于______(填选项)。
A.油酸未完全散开
B.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
C.求每滴体积时，1mL的溶液的滴数少记了10滴
D.油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多
(5)已知实验室中使用的酒精油酸溶液每104mL溶液中含有2mL油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上(如图)。油酸分子的大小d=_____m。(结果保留一位有效数字)

三、计算题：本大题共4小题，共46分。
13.如图所示，某同学制作了一个简易的气温计，一导热容器连接横截面积为S的长直管，用一滴水银封闭了一定质量的气体，当温度为T0时水银滴停在O点，封闭气体的体积为V0.大气压强不变，不计水银与管壁间的摩擦．
(1)设封闭气体某过程从外界吸收0.50 J的热量，内能增加0.35 J，求气体对外界做的功．
(2)若环境温度缓慢升高，求水银滴在直管内相对O点移动的距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系．
14.铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10−2kg/ml，阿伏伽德罗常数NA=6×1023ml−1，把铜块中的铜分子看成球形，且它们紧密排列，求：(结果保留一位有效数字)
(1)一个铜分子的直径d；
(2)1cm3的铜中含有铜分子的个数N。
15.孔明灯在中国有非常悠久的历史，热气球的原理与其相同。热气球由球囊、吊篮和加热装置3部分构成。如图，某型号热气球的球囊、吊篮和加热装置总质量m=160 kg，球囊容积V0=2000 m3。大气密度为1.2 kg/m3，环境温度恒为16 ℃。在吊篮中装载M=460 kg的物品，点燃喷灯，热气球从地面升空。升空后通过控制喷灯的喷油量操纵气球的升降。热气球运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比，即f=kv，其中k=500 kg/s，重力加速度g=10 m/s2，不计大气压强随高度的变化，忽略球囊的厚度、搭载物品的体积及喷油导致的装置总质量变化。当热气球在空中以1.6 m/s的速度匀速上升时，求：
(1)球囊内气体的质量；
(2)球囊内气体的温度。
16.如图，光电管能够把光信号转化为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极。让电源正极接A、负极接K，第一次用激光器发出的光照射K，当波长逐渐增大到λ时，电流表读数刚好为0；第二次用激光器发出某一频率的光照射在K上，增大AK两端电压，当电流表的示数达到I后一直保持不变；现改为电源负极接A、正极接K，逐渐增大AK两端电压的大小，当UAK=−U0时，电流表读数刚好减小为0。已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，电子电荷量为e。
(1)求金属板K的逸出功W0；
(2)若每入射n个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求第二次激光器的功率P。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】【分析】
扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动。水中炭粒运动位置的连线图，连线不表示炭粒做布朗运动的实际轨迹。分子力与分子间距关系图，r0为平衡位置，0【解答】
A.图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故A正确；
B.图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线不表示炭粒做布朗运动的实际轨迹，故B错误；
C.图丙为分子力与分子间距关系图，分子间距从 r0 增大时，分子力整体表现为引力，且先变大后变小，故C错误；
D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，温度越高分子热运动越剧烈，分子运动剧烈是指速率大的分子所占的比例大，因此可知，曲线②对应的温度较高，故D错误。
故选A。
2.【答案】C
【解析】【分析】物体的内能包括分子热运动的动能和分子势能，而气体分子间距大，分子势能为零．
根据热力学第一定律公式：△U=W+Q；判断内能的变化。
本题解答的关键是明确内能的概念，同时要能结合热力学第一定律求解，不难。
【解答】A.氢气和氧气的摩尔质量不同，所以相同质量和相同温度的氢气和氧气的摩尔数不相同，温度相同，故分子热运动平均动能相同，故相同摩尔数不相同而相同温度的氢气和氧气具有的内能一定不相等，故A正确；
B.冰融化为水要吸收热量，故一定质量的0℃的水的分子势能比0℃的冰的分子势能大。故B正确；
C.物体吸收热量后，可能对外做功，内能不一定增加，故C错误；
D.一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，由于体积膨胀对外做功，故吸收的热量大于增加的内能，故D正确；
本题说法中不正确的是Ｃ．
3.【答案】D
【解析】【分析】
晶体在熔化过程中吸收热量，温度保持不变，内能增加；晶体有固定的熔点，非晶体没有熔点；单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性。
本题考查了晶体与非晶体，解答该题要熟练掌握晶体和非晶体的特性和应用。
【解答】
A、晶体在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，吸收的热量增加分子势能，故内能增加，故A错误；
B、烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体，故B错误；
C、一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片可能是多晶体，也可能是非晶体，故C错误。
D、一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，即各向异性，是单晶体的特性，则该球一定是单晶体，故D正确。
4.【答案】D
【解析】【分析】
本题主要考查毛细现象。毛细现象是指浸润液体在细管中上升以及不浸润液体在细管中下降的现象；当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体，反之，液体则不浸润固体；管的内径越小，毛细现象越明显；毛细现象与液体的表面张力有关，由此分析即可正确求解。
【解答】
由题图可知，水浸润玻璃，水与玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，表面张力对管中的水形成向上的拉力，换成直径更小的玻璃管，毛细现象越明显，管内外液面的高度差将变大，故D正确，ABC错误。
5.【答案】B
【解析】【分析】
假设L1和L2不变，做等容变化，由题意可知，在原来温度(设为T0)下p2>p1，根据查理定律分析压强的变化，判断液柱的移动，分析气柱长度的变化。
本题主要利用假设法结合气体的等容变化及查理定律解答。
【解答】
假设左、右两气柱的长度不变，由图可知，原来两气柱的压强关系p2>p1
由等容变化可得p1T0=p1 ′T1=Δp1ΔT
由于温度升高，则压强增大，且得Δp1=ΔTp1T0
同理可知Δp2=ΔTp2T0
由题意可知，温度变化相同，起始温度也相同，且p2>p1，则Δp2>Δp1
则L2变长，L1变短，故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了玻意耳定律。抓住理想气体不变的状态参量，选择相应的气体实验定律是解题的关键。利用气体实验定律时，一定要保证气体状态变化前后质量相等，挤压n次后，相当于一次把体积为nV1外界空气压缩桶中，我们的研究对象的初态体积应该为nV1+V2。
【解答】
A. 气体的温度始终不变，但桶内气体分子数变多，故桶内气体内能增大，A错误；
B.根据热力学第一定律可知，外界对桶内原有气体压缩做正功，桶内原有气体温度不变，则桶内原有气体对外界放热，B错误；
C.压水3次后桶内气体压强为p=ρgh+p0，C错误；
D.压缩气囊过程中，温度不变，由于水管体积非常小，水桶中气体气体体积V2认为不变，设气囊体积为V1，由玻意耳定律可知：第一次压缩气囊有p0(V1+V2)=p1V2，解得p1=p0V1+V2V2，第二次压缩气囊有p0(2V1+V2)=p2V2，解得p2=p02V1+V2V2，同理P3=p03V1+V2V2，显然每次压强增加量均为p0V1V2，D正确。
7.【答案】D
【解析】ABC.当1V增大时，V减小，p增加的程度不是线性关系，当斜率减小，压强增加程度减小，导致这一现象的原因是注射器存在漏气现象，未在注射器活塞上涂润滑油会导致漏气，当压强增加后，连接部分的气体体积也应该减小，但连接部分体积未变，则注射器中一小部分气体进入连接部分，也相当于注射器漏气，故ABC正确，不符合题意；
D.实验过程中用手握住注射器前端，会导致注射器中气体温度升高，根据等容变化：pT=C，温度升高时，压强会增大，则图像的斜率会增大，故D错误，符合题意。
本题选择错误的选项，故选：D。
实验操作中，通过涂润滑油可使注射器不漏气．不用手握住注射器封闭气体部分也是为了不使手上的热量传递给封闭气体。
在探究实验中要注意实验操作的注意事项，关键注意用手握住注射器前端，会导致注射器中气体温度升高，则图像的斜率会增大。
8.【答案】B
【解析】【分析】
同一束光的光子能量相同，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程Ekm=hv−W0判断光电子最大初动能的大小。
解决本题的关键知道不同的金属逸出功不同，以及掌握光电效应方程Ekm=hv−W0。
【解答】
同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程Ekm=hν−W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的。则B正确，ACD错误
故选：B。
9.【答案】B
【解析】【分析】
根据光电效应方程Ekm=hν−W0和eUc=Ekm得出遏止电压Uc与入射光频率ν的关系式，分析遏止电压Uc的关系以及光电子的最大初动能的关系。结合数学知识分析Uc−ν图象的斜率关系。饱和光电流与入射光的强度有关。
解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系，注意Uc−ν图象斜率的含义。
【解答】
A.根据 Ekm=hν−W0 可知入射光的频率不同，电子的最大初动能不同，又eUc=Ekm
所以有Uc=heν−W0e
可见入射光的频率 ν 不同，遏止电压 Uc 不同，故A错误；
B.由 Uc=heν−W0e 知 Uc−ν 图像的斜率k=he，与入射光的频率 ν 无光，故B正确；
C.图甲所示电路中，必须把电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系；电路中，极板间所加电压为反向电压，当电压表示数增大时，电流计的示数将减小，故C错误；
D.根据 Ekm=hν−W0 可知在入射光频率不同的情况下，光电子的最大初动能不同，与光照强度无关，故D错误。
故选B。
10.【答案】B
【解析】【分析】
解决本题的关键掌握能级跃迁相关知识，依据数学组合公式Cn2，即可求解跃迁种类;氢原子吸收一个光子后，从低能级向高能级跃迁，轨道半径变大，根据库仑引力提供向心力，得出电子速度的变化，从而得出电子动能的变化；还应知道光子动量的表达式。
【解答】
解：AB、一束单色光照射大量处于基态的氢原子，能辐射出3种不同频率的光，氢原子在向基态跃迁时可放出C32=3种不同频率的光子，故可知发生跃迁的是第3能级，可以计算出该单色光的光子能量，辐射光中波长最长的光子是能量最小的，即从第3能级跃迁至第2能级，可以计算出光子动量p=hλ，故A错误，B正确。
C、基态氢原子吸收光子后，核外电子动能减小，从低能级向高能级跃迁，轨道半径变大，根据库仑引力提供向心力，ke2r2=mv2r，得v= ke2mr，可知轨道半径变大，电子速率减小，动能减小，故 C错误。
D、根据玻尔理论，氢原子辐射的光是不连续的，故D错误。
11.【答案】C
【解析】【分析】
根据图像分析出气体温度的变化和体积的变化，结合热力学第一定律分析出气体的吸放热情况；
根据p−V图像与V轴所围的面积表示气体做功，分析一个循环过程中气体所做的总功；
由各个过程的特点和热力学第一定律分析整个过程的吸、放热情况和温度变化情况。
【解答】
A.AB过程中，压强不变，体积增大，对外做功；根据理想气态方程pVT=C可知温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，A错误；
B.BC过程中，压强减小，体积增大，对外做功，BC是绝热过程，根据热力学第一定律可知，内能减小，则气体温度减小，B错误；
C.BC和DA是绝热过程，不吸热也不放热，AB和CD是等压过程，CD压缩体积的程度大于AB体积增大的程度，故一次循环过程中气体吸收的热量大于释放的热量，C正确；
D.根据理想气态方程pVT=C，由图像可知B点时的pV大于C点时的pV，由于公式中C为常数，可知B点温度大于C点温度，D错误。
故选C。
12.【答案】(1)C；(2)B； (3)DBFEC； (4)D ；(5)7×10−10(6×10−10也对)
【解析】【分析】
(1)“用油膜法估测分子的大小”的实验原理是：油酸以单分子层呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，为理想模型法；
(2)酒精的作用是对油酸溶液起到稀释作用；
(3)由正确操作实验步骤分析；
(4)由计算油酸分子直径的公式是 d=VS 分析即可；
(5)根据图示油膜估算出油膜的面积，估算时超过半格算一个，不足半格舍去，根据题意求出油的体积，然后求出油膜的厚度，即分子直径。
本题要紧扣实验原理，建立清晰的物理模型，要知道在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们做了理想化处理，认为油酸分子之间无间隙，油膜是单层分子。
【解答】
(1)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列，本实验体现的物理思想方法为理想化模型法。
故选C。
(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是对油酸溶液起到稀释作用，进一步减小油酸的面密度，更能保证形成单分子油膜。
故选B。
(3)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积：往浅盘里倒入约2cm深的水，水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上，用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。则实验操作顺序为DBFEC。
(4)计算油酸分子直径的公式是 d=VS ，V是油酸的体积，S是油膜的面积。
A.油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A错误；
B.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故B错误；
C.求每滴体积时， 1mL 的溶液的滴数少记了10滴，可知，纯油酸的体积将偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故C错误；
D.油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多，导致油酸浓度增大，因此油膜面积偏大，则直径的测量值偏小，故D正确。
故选D。
(5)将不足一半的格舍去，超过一半格做为一格，则油膜面积约为：6×10−3m2，一滴酒精油酸溶液纯油酸的体积V=150×2104mL=4×10−12m3
油酸分子的大小d=VS=4×10−126×10−3m=7×10−10m。
13.【答案】解：
(1)由热力学第一定律有：△U=Q+W
代入数据得：W=−0.15J
所以气体对外做功为：W′=−W=0.15J
(2)气体做等压变化，由盖−吕萨克定律有：V0T0=V0+xST
解得：x=V0TST0−V0S
答：(1)气体对外界做的功为0.15J；
(2)水银滴在直管内相对O点移动的距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系为x=V0TST0−V0S。
【解析】本题主要考查了热力学第一定律和理想气体状态方程，找出气体的初末状态是关键。
(1)根据热力学第一定律即可求出气体对外做功；
(2)气体做等压变化，由盖−吕萨克定律水即可求出银滴在直管内相对O点移动的距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系。
14.【答案】解：(1)铜的摩尔体积：V=Mρ
一个铜分子的体积：V0=VNA=MρNA
铜分子可视为球形V0=16πd3，得d=36MπρNA
代入数据得：d=3×10−10m。
(2)铜的物质的量：n=ρVM
分子数：N=nNA
代入数据得：N=8×1022个。
【解析】本题考查了与阿伏加德罗常数有关的计算；本题的解题关键是建立物理模型，抓住阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁。(1)根据密度以及摩尔质量可求出摩尔体积，再根据阿伏加德罗常数求解单个铜分子的体积；
根据球体的体积公式可以估算铜分子的直径；
(2)先由摩尔质量求出摩尔数，再乘以阿伏加德罗常数NA，即可求得铜分子的总数N。
15.【答案】(1)1700 kg；(2)135 ℃
【详解】(1)热气球匀速上升时，设球囊内气体质量为m2，根据平衡条件得
F浮−mg−m2g−Mg−f=0
其中
F浮=ρgV0
f=kv
解得
m2=1700 kg
(2)升温前球囊内气体的质量
m1=ρV0
初始气体温度
T1=t1+273 K=289 K
升温后，根据盖—吕萨克定律有
V0T1=V0+ΔVT2
且升温前后的体积满足
V0+ΔVV0=m1m2
解得
T2=408 K
即
t2=T2−273 K=135 ℃

【解析】详细解答和解析过程见答案
16.【答案】解：(1)根据极限频率的含义，可知金属的逸出功为W0=hν，
又根据频率与波长的关系有ν=cλ，
解得W0=hcλ．
(2)设第二次入射光的频率为ν1，当UAK=−U0时，电流表刚好没有读数，
由遏止电压的定义，有eU0=Ekm，
又根据光电效应方程，有Ekm=hν1−W0，
当电路中电流为I时，每一秒内通过回路的电子数为N=Ie，
设每一秒内入射的光子数为n0，则有P=n0hν1，
由题意，有n0=nN，
联立解得P=nIU0+nIhceλ．
【解析】(1)金属的逸出功为W0=hν，结合光子能量E=hν=hcλ解题。
(2)根据光电效应方程Ekm=hν−W0，结合电流的定义式，求出每秒能产生光电效应的的光子总能量，结合题意可求入射的光子总能量，根据W=Pt(t=1s)求激光器的功率。