江苏省淮安市淮安区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题 （解析版）

这是一份江苏省淮安市淮安区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题 （解析版），共13页。
一、选择题：共11题，每题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 传感器已广泛应用于日常生活。下列传感器的元件能够将磁学量转换为电学量的是（ ）
A. 应变片B. 光敏电阻C. 热敏电阻D. 霍尔元件
【答案】D
【解析】
【详解】A．应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量，故A错误；
B．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转为电阻这个电学量，故B错误；
C．热敏电阻是将温度转化为电学量，故C错误；
D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，故D正确。
故选D。
2. 下列现象中不能直接说明分子做无规则运动的是（ ）
A. 香水瓶打开盖，香味充满房间
B. 悬浮在水中的花粉微粒的运动
C. 糖放入水中，一会儿整杯水变甜了
D. 衣箱里卫生球不断变小，衣服充满卫生球味
【答案】B
【解析】
【详解】A．香水瓶打开盖，香水分子做无规则运动，香水分子充满房间，所以香味充满房间，能直接说明香水分子做无规则运动，A不符合题意；
B．悬浮在水中的花粉微粒，受到水分子不停的撞击，做无规则的运动，所以花粉微粒的无规则运动，间接的说明了水分子的无规则运动，B符合题意；
C．糖放入水中，糖分子做无规则运动，糖分子充满杯子，所以整杯水变甜了，能直接说明糖分子做无规则运动，C不符合题意；
D．卫生球放入衣箱后，大量卫生球分子不停离开卫生球，做无规则运动，卫生球分子充满衣箱，所以卫生球变小，衣箱充满卫生球味，能直接说明卫生球分子做无规则运动，D不符合题意。
故选B。
3. 常见的金属是一种多晶体。关于常见的金属，下列说法正确的是（ ）
A. 具有规则的天然形状B. 具有各向异性
C. 具有固定的熔点D. 内部分子的排列无规则
【答案】C
【解析】
【详解】A．单晶体具有规则的几何形状，而多晶体和非晶态没有规则的天然形状，故A错误；
B．非晶体和多晶体的物理性质都表现为各向同性，故B错误；
C．无论是单晶体还是多晶体都具有固定的熔点，故C正确；
D．无论是单晶体还是多晶体，晶体内部的分子均按一定的规律排布，即具有一定的规律性，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分.若肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个( )

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由于蒸发现象，液体表面的分子数目较少，从而表面液体分子间距大于r0，分子间表现为引力，即液体的表面张力，表面张力的作用效果是：总想使液体的表面积减小，因此若将肥皂膜的a部分用热针刺破，b部分液体由于表面张力作用，表面积缩小将细线绷紧，故呈现A所示的形状，故A正确，BCD错误。
故选A。
5. 500米口径球面射电望远镜（简称FAST），是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最短波长约为（ ）
A. 0.1mB. 1mC. 4mD. 40m
【答案】A
【解析】
【详解】频率最大的电磁波的波长最短，则最短波长为
故选A。
6. 密闭在钢瓶中的理想气体，如图所示是该气体在a、b状态时的分子速率分布图像。下面关于气体在a、b状态的叙述，正确的是（ ）
A.
B.
C. 图中状态a曲线下的面积比状态b曲线下的面积大
D. 图中状态a曲线下的面积比状态b曲线下的面积小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由图可知，b中速率大的分子占据的比例较大，则说明b对应的平均动能较大，b对应的温度较高，故A正确，B错误；
CD．因气体分子的总量一定，则按照各速率区间的分子数百分比分布的总和为100%，故图中状态a曲线下的面积和状态b曲线下的面积相等，为1，故CD错误。
故选A。
7. 在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电磁波的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．恒定的磁场周围空间不能够激发出电场，即不能够产生电磁波，故A错误；
BC．磁场与时间呈现线性关系，即均匀变化，根据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化的磁场周围空间能够激发出恒定的电场，而恒定电场不能够激发出磁场，不能够产生电磁波，故BC错误；
D．根据麦克斯韦电磁理论，正弦式变化的磁场周围空间激发出同频率变化的正弦式电场，而正弦式变化的电场周围空间激发出同频率变化的正弦式磁场，电场与磁场交替产生，向外传播形成电磁波，故D正确。
故选D。
8. 如图所示为密闭容器内一定质量的理想气体压强p随摄氏温度t的变化关系图像，则由状态A变化到状态B的过程中（ ）
A. 气体分子的数密度不变
B. 气体分子的平均动能不变
C. 单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大
D. 单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．如图
根据
整理有
图像斜率越大，体积越小，则A状态体积较大，A状态气体的分子数密度较小，即由状态A变化到状态B的过程中，气体分子的数密度增大，故A错误；
B．从A状态到B状态，气体的温度升高，所以气体分子的平均动能变大，故B错误；
C．气体分子的数密度增大，从A状态到B状态气体分子平均动能变大，平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大，故C正确；
D．从A状态到B状态气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离从r0变为10r0的过程中（ ）
A. F不断减小，Ep 不断减小
B. F不断增大，Ep不断增大
C. F先增大后减小，Ep不断增大
D. F先减小后增大，Ep 不断减小
【答案】C
【解析】
【详解】分子间的作用力是矢量，其正负不表示大小；分子势能是标量，其正负表示大小。读取图像信息知，由r0变为10r0的过程中，F先增大后变小，Ep则不断增大。
故选C。
10. 实验课上，某同学用气体压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系，实验装置如图1所示。在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，并将注射器与压强传感器相连，测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图像如图2所示。本次实验中，以下说法正确的是（ ）
A. 本实验中应该用手握住注射器，且缓慢移动活塞
B. 活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值
C. 出现图2末端弯曲的原因可能是实验过程中气体漏气了
D. 出现图2末端弯曲的原因可能是实验过程中气体的温度升高了
【答案】D
【解析】
【详解】A．移动活塞应缓慢且不能用手握住注射器，避免热传递，故A错误；
B．活塞移至某位置时，待稳定时记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值，故B错误；
CD．根据理想气体状态方程
可得
图像斜率大的图线对应可能是温度升高了，实验过程中气体漏气了会使图线的斜率变小，故C错误，D正确。
故选D。
11. 某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（ ）
A. 在a→b过程中，内能不变
B. 在状态a时的内能小于在状态c时的内能
C. 在一次循环过程中对外界做功小于外界对气体做功
D. b→c过程中吸收的热量小于d→a过程中放出的热量
【答案】B
【解析】
【详解】A．在a→b过程中，气体体积减小，外界对气体做功，a→b过程为绝热过程，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，故A错误；
B．根据理想气体状态方程
整理得
由图可知在状态a时气体压强与体积的乘积小于在状态c时气体压强与体积的乘积，故在状态a时，气体温度较低，在状态a时的内能小于在状态c时的内能，故B正确；
C．该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成，因此只有两个绝热过程外界对气体做功，图像与坐标轴围成的面积表示做功，则c→d过程气体对外界做功大于a→b过程外界对气体做功，故在一次循环过程中对外界做功大于外界对气体做功，故C错误；
D．因为该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成，因此只有两个等容过程与外界有热交换，一次循环过程中气体对外界做功大于外界对气体做功，气体内能不变，两个等容过程中由于与外界无做功，根据热力学第一定律可知b→c过程中吸收的热量大于d→a过程中释放的热量，故D错误。
故选B。
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13~16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；有数据计算时，答案中必须写出数值和单位。
12. “用油膜法估测分子的大小”的实验中，将1mL的油酸溶于酒精，制成1000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的轮廓用彩笔描绘在玻璃板上，再将画有油酸膜轮廓的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积。已知坐标纸中正方形方格边长为1cm。根据以上信息，回答下列问题：
（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是_________mL；若数出油膜轮廓对应的方格数为150格，由此估算出分子的直径为______m。（结果均保留1位有效数字）
（2）在实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是______
A. 等效替代法B. 理想模型法C. 控制变量法D. 极限思维法
（3）用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴的（ ）
A. 摩尔质量B. 体积C. 摩尔体积D. 密度
（4）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列措施可行的是（ ）
A. 油酸浓度适当大一些
B. 爽身粉层在水面上适当厚一些
C. 轮廓范围内的完整正方形个数即代表油膜铺开的面积
D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
【答案】（1） ①. ②.
（2）B （3）C
（4）D
【解析】
【小问1详解】
[1] 一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为
[2] 油膜的面积为
分子的直径
【小问2详解】
在“油膜法估测分子的直径”实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是理想模型法。
故选B。
小问3详解】
由油酸分子直径可以求出油酸分子的体积，只要知道了油酸的摩尔体积，由摩尔体积和油酸分子体积之比可以求1摩尔油酸所含有的油分子数目，即可以求出阿伏加德罗常数。
故选C。
【小问4详解】
A．油酸浓度越大，油酸的分子数越多，越不容易形成单分子膜，不利用实验准确度，故A错误；
B．爽身粉层在水面上越厚，不容易使油酸分子扩散形成单分子膜，故B错误；
C．轮廓范围内的超过半个的完整正方形个数才更接近代表油膜铺开的面积，故C错误；
D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图，此时油膜铺开的更接近单分子膜，实验更准确，故D正确。
故选D。
13. 把铜块中的铜分子看成球形，且它们紧密排列，已知铜的密度为，铜的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA。求：
（1）单个铜分子的体积V0；
（2）单个铜分子的直径d。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）取摩尔数为n的铜原子，质量为
总体积为
单个铜分子的体积
（2）由
得
解得单个铜原子的直径
14. 如图所示，为一个内部不规则的导热容器，为测量它的容积，在容器上竖直插入一根两端开口、横截面积为的玻璃管，玻璃管下端与容器内部连通且不漏气，玻璃管内有一小段高度为水银柱，水银柱下端与容器接口之间封闭着长度为的空气柱，此时环境温度，把容器放入温度为的热水中，稳定后水银柱下端与容器接口之间空气柱长度变为。实验过程中大气压强且不变，求：
（1）温度为时封闭气体的压强；
（2）这个不规则容器容积V。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对液柱受力分析有
解得
（2）对封闭气体，其初始状态体积为
其末状态体积为
由于该过程中气体压强不变，即发生等压变化，有
解得
15. 如图所示的LC电路中，电容C为，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带负电灰尘恰好静止。当时闭合开关S，灰尘在电容器内运动，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）LC电路中电磁振荡的周期；
（2）当时，带电灰尘的加速度大小；
（3）如电容器两板电压最大为，则在内的平均电流大小和方向。
【答案】（1）；（2）；（3），逆时针方向
【解析】
【详解】（1）由电磁振荡的周期公式可得
（2）开关断开时，灰尘恰好静止，则有
当时，电流
电荷量最大但电场的方向与开始时相反，则有
解得
（3）如电容器两板电压最大为，则电容器带电量最大值为
由于
则在内平均电流大小
开关S断开时，极板间带负电灰尘恰好静止，则电容器的上极板带正电，则在内的电流的方向是逆时针方向。
16. 气压式升降椅如图甲所示，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状气缸杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设气缸气密性、导热性能良好，不计气缸杆与气缸之间的摩擦。已知气缸与椅子总质量m=2kg，初始状态椅子上未坐人，稳定时测得气缸中的气柱高为L1=20cm，横截面积S=4cm2。某同学坐到椅子上，双脚悬空，椅子缓慢下降至气柱高L2=2cm后达到稳定状态，此过程中环境温度保持T=300K不变。已知大气压强，重力加速度，气缸始终保持竖直。求：
（1）求该同学坐到椅子上后，稳定状态时气缸中气体压强；
（2）若该同学仍然原姿势坐在椅子上，为使气柱高度缓慢增大到L3=3cm，可使环境温度升高，若此过程中气体内能增加了∆U=20J，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q；
（3）若使用一段时间后，环境温度仍然为300K，缸内漏出一部分气体，该椅子未坐人稳定时测得气柱高变为L4=16cm，求漏出气体的质量∆m与原来气缸中气体质量m的比值。
【答案】（1）；（2）26J；（3）
【解析】
【详解】（1）该同学坐到椅子上前，气体压强
根据
得稳定状态时气缸中气体压强
（2）气柱高度缓慢增大到
L3=3cm
气体对外做功
根据
得该过程中缸内气体从外界吸收的热量
（3）漏出气体的质量∆m与原来气缸中气体质量m的比值