2017-2018学年湖北省沙市中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年湖北省沙市中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

‎2017—2018学年下学期2016级期中考试物理试卷 一、选择题（每题4分，共56分。其中1~8题为单选，9~14为多选）‎ ‎1. 关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有 (　　)‎ A. 汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内 B. α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据 C. 对原子光谱的研究开辟了深入探索原子核内部结构的道路 D. 玻尔提出的原子定态，原子可以稳定在固定的能级上，玻尔原子理论能成功地解释几乎所有原子的光谱现象 ‎【答案】B ‎【解析】卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，猜想原子内的正电荷及几乎全部质量集中在很小的核内，选项A错误； α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项B正确；对天然放射现象的研究开辟了深入探索原子核有复杂结构的道路，故C错误；玻尔提出的原子定态，原子可以处在一系列不连续的能量状态中；玻尔原子理论只是成功解释了氢原子光谱，但是不能解释所有原子的光谱现象，选项D错误；故选B.‎ ‎2. 下列关于分子动理论的说法中正确的是(　　)‎ A. 分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 B. 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大 C. 物体温度越高，该物体内所有分子运动的速率都一定越大 D. 显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停地做无规则运动，这就是液体分子的运动 ‎【答案】A ‎【解析】选A.当分子间的距离r＜r0时，随着分子间距离的增大，分子势能和分子力都是先减小，后增大，r＞r0时，随着分子间距离的增大，分子势能和分子力都增大，A正确，B错误；温度越高，分子平均动能越大，但不是所有分子的速率都增大，C错误；显微镜下观察到墨水中的小颗粒的运动是布朗运动，不是液体分子的运动，但是液体分子运动的反映，D错误．‎ ‎3. 荆州的出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)(　　)‎ A. 压强增大，内能减小 B. 吸收热量，内能增大 C. 压强减小，分子平均动能增大 D. 对外做功，分子平均动能减小 ‎【答案】B ‎【解析】质量一定的气体，体积不变，当温度升高时，是一个等容变化，据压强的微观解释：（1）温度升高：气体的平均动能增加；（2）单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多，可知压强增大．由于温度升高，所以分子平均动能增大，物体的内能变大；体积不变，对内外都不做功，内能增大，所以只有吸收热量，故ACD错误，B正确。‎ 视频 ‎4. “温泉水滑洗凝脂，冬浴温泉正当时”，在寒冷的冬天里泡一泡温泉，不仅可以消除疲劳，还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢。设水温恒定，则温泉中正在缓慢上升的气泡( )‎ A. 压强增大，体积减小，吸收热量 B. 压强增大，体积减小，放出热量 C. 压强减小，体积增大，吸收热量 D. 压强减小，体积增大，放出热量 ‎【答案】C ‎【解析】温泉中正在缓慢上升的气泡，压强减小，由理想气体状态方程公式＝C，知温度不变，压强减小时体积增大；温度是一定量气体内能的标志，故内能不变，体积增大时，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体应吸收热量，故C正确，ABD错误。故选C。‎ 点睛：解答本题要掌握：根据气体体积变化判断做功情况；理解温度是分子平均动能的标志，一定质量理想气体的内能只与温度有关；正确应用热力学第一定律判断气体的吸放热情况．‎ ‎5. 北京冬奥委会将在2022年举行，届时有大量对环境有益的太阳能技术加以使用，如奥运会场馆周围80％～90％的公共照明将利用太阳能发电技术，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应产生的，下列核反应中属于聚变反应的是 ( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】聚变反应是质量较轻的核聚变生成质量较大的核，由题目知A正确。故选A.‎ ‎6.‎ ‎ 如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（ ）‎ A体积不变，压强变小 B体积变小，压强变大 C体积不变，压强变大 D体积变小，压强变小 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：由于气体温度不变，属于等温变化，水位升高，封闭气体的体积减小，根据理想气体状态方程（C为定值），压强增大，故B正确。‎ 考点：考查了理想气体状态方程 视频 ‎7. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是(　　)‎ A. 液体中微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动 B. 当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力均为零，所以合力为零 C. 食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 D. 小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 ‎【答案】D ‎【解析】液体中微粒的运动是布朗运动，是液体分子的无规则热运动的反映，选项A错误；当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力均不为零，但是斥力和引力相等，所以合力为零，选项B错误；食盐晶体是单晶体，具有各向异性，则其物理性质沿各个方向是不一样的，选项C错误；小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用，选项D正确；故选D.‎ ‎8.‎ ‎ 如图所示为中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，在对气球缓慢吹气的过程中，瓶内气体体积减小了ΔV时，压强增大了20%。若使瓶内气体体积减小2ΔV，则其压强增大(　　)‎ A. 20% B. 30% C. 40% D. 50%‎ ‎【答案】C ‎,解得：，所以选D.‎ ‎9. 普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。人们在解释下列哪组实验现象时，利用了“量子化”的观点的是( )‎ A. 光电效应现象 B. α粒子散射实验 C. 氢原子光谱实验 D. 黑体辐射现象 ‎【答案】AC ‎【解析】普朗克最先提出能量的量子化，成功解释黑体辐射现象。爱因斯坦用量子理论解释光电效应。玻尔将量子理论引入原子理论，解释了氢原子光谱。故选AC。‎ ‎10. 某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为(　　)‎ A. NA＝ B. NA＝‎ C. NA＝ D. NA＝‎ ‎【答案】BD ‎【解析】摩尔质量Mmol除以每个分子的质量m为NA，故A正确。Vmolρ为气体的摩尔质量，除以一个分子的质量m等于NA，选项B正确；因气体分子与分子之间有很大的间隔，则气体摩尔体积为Vmol除以每个分子的体积V0，不等于NA，选项C错误；Mmol除以ρ是气体的摩尔体积，因因气体分子与分子之间有很大的间隔，则再除以一个气体分子的体积V0，不是NA ‎，选项D错误；故选AB.‎ 点睛:此题关键要知道气体分子间有间距，所以分子的体积与一个分子所占空间的体积是不同的，但是每摩尔任何物质都含有NA分子．‎ ‎11. 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知 (　　)‎ A. 该金属的极限频率为4.27×1014Hz B. 该金属的极限频率为5.5×1014Hz C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为0.5eV ‎【答案】AC ‎【解析】由光电效应方程Ekm=hν-W知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0=4.3×1014Hz，故A正确，B错误；该图线的斜率为普朗克常量，故C正确；金属的逸出功，故D错误．故选AC.‎ 点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与入射光频率的关系，并掌握光电效应方程，以及知道逸出功与极限频率的关系，结合数学知识即可进行求解，同时注意保留两位有效数字．‎ ‎12. 氢原子的部分能级如图所示．已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间．由此可推知，氢原子(　　)‎ A. 从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短 B. 从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光 C. 从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D. 从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光 ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：A、从高能级向n=1能级跃迁时，辐射的光子能量最小为10.20eV，大于可见光的光子能量，则波长小于可见光的波长．故A正确．B、从高能级向n=2能级跃迁时辐射的光子能量最大为3.40eV，大于可见光的能量．故B错误．C、从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率最大为1.51eV，小于可见光的光子能量．故C错误．D、从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光子能量为1.89eV，在可见光能量范围之内．故D正确．故选AD．‎ 考点：本题考查波尔模型、能级跃迁。‎ 视频 ‎13. 下列说法中正确的有(　　)‎ A. 金属铁有固定的熔点，是晶体 B. 液晶的光学性质具有各向异性 C. 由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力 D. 随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小 ‎【答案】BD ‎【解析】金属铁是晶体，具有固定的熔点，故A正确；液晶的光学性质具有各向异性，选项B正确；由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力，选项C错误；随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气对外做功，同时要降温，故内能一定减小，故D正确；故选ABD.‎ ‎14. 共享单车被称为是中国的新四大发明之一，共享单车的轮胎已全部配置真空胎，比传统的轮胎有不小的优势。普通的自行车轮胎并不是真空胎，由内胎和外胎组成。在夏天，内胎充气过足，放在阳光下受到暴晒，车胎极易爆裂。关于这一现象对车胎内理想气体描述正确的有(暴晒过程中内胎容积几乎不变)(　　)‎ A. 车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，分子间斥力急剧增大的结果 B. 在爆裂前的过程中，车胎内气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大 C. 在爆裂前的过程中，车胎内气体吸热，内能增加 D. 在车胎突然爆裂的瞬间，车胎内气体内能不变 ‎【答案】CD ‎【解析】车胎爆炸是由于车胎内气体压强太大造成的，车胎内气体温度升高，但在爆炸前，气体体积不变，分子间的平均距离不变，分子间斥力不变，故A错误；自行车内胎充气过足，放在阳光下受暴晒，在车胎爆炸前，车胎内气体吸收热量，温度升高，分子无规则热运动加剧，内能增大，车胎容积不变，气体体积不变，由玻意耳定律可知，气体压强变大，故BC正确；在爆炸瞬间，气体对外做功，气体内能减少，故D错误；故选BC．‎ 点睛：本题要抓住气体发生等容变化，温度与分子运动激烈程度的关系．要正确理解并掌握热力学第一定律．‎ 二、实验题（14分）‎ ‎15. 在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学将注射器活塞置于刻度为10 mL处，然后将注射器连接压强传感器并开始实验，气体体积V每增加1 mL测一次压强p，最后得到p和V的乘积逐渐增大。‎ ‎(1)由此可推断，该同学的实验结果可能为图________。‎ ‎(2)图线弯曲的可能原因是在实验过程中（____）‎ A．注射器中有异物　　　　　 B．连接软管中存在气体 C．注射器内气体温度升高 D．注射器内气体温度降低 ‎【答案】 (1). a (2). C ‎【解析】试题分析：（1）由于“最后得到p和V的乘积逐渐增大”，因此在图象中，斜率逐渐增大，斜率变大，故选甲．‎ ‎（2）注射器有异物不会影响图线的斜率，故A错误；连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率，故B错误；注射器内气体温度升高，由克拉柏龙方程知，当T增大时，PV会增大，故C正确D错误 考点：考查了理想气体状态方程的应用 ‎【名师点睛】本题关键是明确实验原理、误差来源，然后根据玻意耳定律列式分析，不难．‎ 视频 ‎16. 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，‎ ‎(1)关于下列实验步骤：‎ ‎①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。‎ ‎②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。‎ ‎③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，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。‎ ‎④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。‎ ‎⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。‎ 完成下列填空：‎ 上述步骤中，正确的顺序是__________。(填写步骤前面的数字)‎ ‎（2）油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问：‎ 这种估测方法是让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为___________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的___________。图中油酸膜的面积为________m2；估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). ④①②⑤③ (2). 单分子 (3). 直径 (4). 4.4×10－2 (5). 2.7×10－10‎ ‎【解析】（1）上述步骤中，正确的顺序是：④①②⑤③；‎ ‎（2）这种估测方法是让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。图中油酸膜的面积约为：70格×0.0252m2= 4.4×10－2m2；一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积： ；油酸分子的直径 是；‎ 点睛：在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，关键掌握估算油膜面积的方法和求纯油酸体积的方法，注意保留有效数字．解答本题关键要建立这样的模型：油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，再分析误差的大小．‎ 三、计算题（40分）‎ ‎17. 如图，导热性能极好的气缸，高为L＝1m，开口向上固定在水平面上，气缸中有横截面积为S＝100cm2、质量为m＝10kg的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。当外界温度为t＝27℃、大气压为p0＝1×105Pa时，气柱高度为l＝0.9m，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，取g＝10m/s2。求：‎ ‎(1)如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，在顶端处，竖直拉力F的大小；‎ ‎(2)如果外界温度缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端，外界温度为多少摄氏度。‎ ‎【答案】(1)110N　 (2)60.3℃‎ ‎【解析】试题分析：（i）如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，气体属于等温变化，利用玻意耳定律可求解．（ii）如果外界温度缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端，气体是等压变化，由盖吕萨克定律可求解．‎ 解：（i）设起始状态气缸内气体压强为p1，当活塞缓慢拉至气缸顶端，设气缸内气体压强为p2‎ 由玻意耳定律得：p1lS=p2LS 在起始状态对活塞由受力平衡得：p1S=mg+p0S 在气缸顶端对活塞由受力平衡得：F+p2S=mg+p0S 解得 F=110N ‎（ii）由盖﹣吕萨克定律得：‎ 其中：T=300K T'=（273+t'）K 解得 t'≈60.3℃‎ 答：（i）竖直拉力F=110N，‎ ‎（ii）外界温度为60.3℃．‎ ‎【点评】气体的变化中公式的应用本身很简单，对于学生关键在于分清气体在变化过程中，是哪种变化该选用哪种公式．‎ ‎18. 如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向 垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边 界MN为1.0m处有一个放射源A，内装放射物质Ra (镭)，发生衰变生成新核 (氡)．放在MN左 侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m．求： ‎ ‎（1）试写出Ra的衰变方程；‎ ‎（2）求衰变后α粒子的速率；‎ ‎（3） 求一个静止镭核衰变释放的能量．(设核能全部转化为动能。取1u=1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19C)‎ ‎【答案】（1） （2） (3) ‎ ‎【解析】（1）衰变方程； ‎ ‎（2）由分析可知，粒子做匀速圆周运动半径为1.0m ，根据 ‎ 解得：v0=2.5×107m/s ‎ ‎（3） ‎ 又 因为mv=m0v0，则 ‎ 所以 ‎ E总=E0+E= 2.04×10-12J ‎ ‎19. 在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C ‎，该气体从外界吸收的热量为9 J。图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：‎ ‎(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1；‎ ‎(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。‎ ‎【答案】(1)0 9 J　 (2) 9 J 　3 J ‎【解析】（1）从状态A到状态C过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W1=0‎ 根据热力学第一定律 有△U1=W1﹢Q1‎ 内能的增量△U1=Q1=9J ‎ ‎（2）从状态A到状态B过程，体积减小，温度升高 该气体内能的增量△U2=△U1=9J 根据热力学第一定律 有△U2=W2﹢Q2‎ 从外界吸收的热量 Q2=△U2﹣W2=3J ‎20. 如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0℃的水槽中，B的容积是A的3倍．阀门S将A和B两部分隔开．A内为真空，B和C内都充有气体．U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等．假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．‎ ‎(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)；‎ ‎(2)将右侧水槽的水从0℃加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60 mm，求加热后右侧水槽的水温．‎ ‎【答案】(1)180 mmHg　 (2)364 K ‎...............‎ 式中Δp=60mmHg，打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，‎ 设玻璃泡B中气体的压强为pB。依题意，有②‎ 玻璃泡A和B中气体的体积: V2=VA+VB③‎ 根据玻意耳定律得 p1VB=pBV2④‎ 联立①②③④式，并代入题给数据得⑤‎ ‎（ii）当右侧水槽的水温加热至T/时，U形管左右水银柱高度差为Δp。‎ 玻璃泡C中气体的压强为:⑥‎ 玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得⑦‎ 联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得T/=364K ⑧‎ 考点：理想气体的状态变化方程 ‎【名师点睛】本题考查了理想气体状态方程的应用，关键是正确选择研究对象，并能分析气体的状态参量以及分析ABC中气体压强的关系。‎ 视频 ‎ ‎ ‎ ‎