【物理】河北省沧州市任丘市第一中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

【物理】河北省沧州市任丘市第一中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

沧州市任丘市第一中学2019-2020学年高二下学期开学考试物理 一、单选题(8×3分=24分)‎ ‎1.运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是（　　）‎ A. 气体分子单位时间内和单位面积器壁碰撞的次数仅与温度有关 B. 某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为 C. 生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利 用分子的扩散来完成 D. 水流流速越快，说明水分子的热运动越剧烈，但并非每个水分子运动都剧烈 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．气体分子单位时间与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有关，还与分子平均速率有关，故A错误；‎ B．由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，故B错误；‎ C．扩散可以在固体中进行，生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故C正确；‎ D．水流速度是机械速度，不能反映热运动情况，故D错误。故选C。‎ ‎2.下列说法正确的是（　　）‎ A. 第二类永动机不能被制成，因为违背了能量守恒定律 B. 悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C. 分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小 D. 根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，故A错误；‎ B．悬浮在液体中的固体微粒越小，被液体分子撞击时越有可能失去平衡，所以运动越剧烈，布朗运动就越明显，故B正确；‎ C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故C错误；‎ D．热量可以从低温物体传到高温物体，但必须引起其他能量的变化，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎3.关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是( ).‎ A. 温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，则物体每一个分子的动能都增大 B. 不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C. ‎1g100℃‎水的内能小于‎1g100℃‎水蒸气的内能 D. 做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，做功和热传递是改变内能的两种方式．并且做功和热传递对改变内能是等效的．温度是物体的分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大．‎ 温度是分子平均动能的标志，物体温度升高分子的平均动能增加，则不是每一个分子的动能都增大，A错误；质量相等的氢气和氧气，温度相同，分子的平均动能相同，而氢气的分子数多，则氢气的内能较大，B错误；水变成水蒸气要吸热，则同质量水的内能小于水蒸气的内能，C正确；做功和热传递对改变物体内能是等效的，但实质不同，做功是其他能和内能的转化，热传递是内能的转移，D错误；‎ ‎4.如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距气缸右端的距离为‎0.2m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa。已知活塞的横截面积为‎0.04m2‎，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为（ ）‎ A. 400J B. 1200J C. 2000J D. 2800J ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为 由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为 故ACD错误，B正确。故选B。‎ ‎5.如图所示，弹簧下端悬挂一个钢球，上端固定，它们组成一个振动系统．用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动．如果钢球做简谐运动，则（　　）‎ A. 弹簧对钢球的弹力是钢球做简谐运动的回复力 B. 弹簧弹力为零时钢球处于平衡位置 C. 钢球位于最高点和最低点时加速度大小相等 D. 钢球动能与弹簧的弹性势能之和保持不变 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】回复力应该是振动方向上的合力，即重力和弹簧弹力的合力，故A错；当弹簧弹力为零时钢球受到重力不平衡，故B错；按照简谐运动的对称性可知在钢球位于最高点和最低点时加速度大小相等，方向相反，故C对；对于弹簧和钢球组成的系统来说机械能是守恒的，由于上下运动，重力势能的变化，所以不能说钢球的动能与弹簧的弹性势能之和保持不变，而是三种能量之和保持不变，故D错；故选C ‎6.已知地球的半径为6.4×‎103km，水的摩尔质量为1.8×10‎-2kg/mol，阿伏加德罗常数为6.02×1023个/mol,设想将‎1g水均匀地分布在地球表面，估算‎1m2‎的地球表面上分布的水分数目约为（ ）‎ A. 7×107个 B. 3×108个 C. 3×1011个 D. 7×1010个 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎1g水所含分子数为 ‎1cm‎2所含分子数为个/m2‎ A. 7×107个与上述计算结果个相符，故A正确； ‎ B. 3×108个与上述计算结果个不相符，故B错误； ‎ C. 3×1011个与上述计算结果个不相符，故C错误； ‎ D. 7×1010个与上述计算结果个不相符，故D错误；‎ ‎7.如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象，下列判断正确的是 A. t=2×10-3s时刻纸盆中心的速度最大 B. t=3×10-3s时刻纸盆中心的加速度最大 C. 在0〜l×10-3s之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同 D. 纸盆中心做简谐运动的方程为x=1.5×10-4cos50πt（m）‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．t=2×10-3s时刻在波谷位置，则纸盆中心的速度为零，选项A错误；‎ B．t=3×10-3s时刻纸盆中心在平衡位置，此时的加速度为零，选项B错误；‎ C．在0〜l×10-3s之间纸盆中心的速度方向与加速度方向均向下，方向相同，选项C正确；‎ D．因为 则纸盆中心做简谐运动的方程为x=1.5×10-4cos500πt（m），选项D错误；‎ 故选C.‎ ‎8.用图甲所示的装置可以测量物体做匀加速直线运动的加速度，用装有墨水的小漏斗和细线做成单摆，水平纸带中央的虚线在单摆平衡位置的正下方。物体带动纸带一起向左运动时，让单摆小幅度前后摆动，于是在纸带上留下如图所示的径迹。图乙为某次实验中获得的纸带的俯视图，径迹与中央虚线的交点分别为A、B、C、D，用刻度尺测出A、B间的距离为x1；C、D间的距离为x2。已知单摆的摆长为L，重力加速度为g，则此次实验中测得的物体的加速度为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，AB段，BC段，CD段的时间相等且都等于单摆的半周期，由匀变速直线运动规律得 其中T为单摆周期，则，联立解得 故ACD错误，B正确。故选B。‎ 二、多选题(4×4分=16分，少选得2分，错选 、多选得0分)‎ ‎9.关于气体压强的产生，下列说法正确的是（　　）‎ A. 气体的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的 B. 气体对器壁产生压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 C. 气体的温度越高，每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大 D. 气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，A正确；‎ B．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，B正确；‎ C．气体的温度越高，分子平均动能越大，但不是每个气体分子的动能越大，所以气体的温度越高，并不是每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大，C错误；‎ D．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁碰撞作用产生的，压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关，D正确。故选ABD。‎ ‎10.两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（）‎ A. 在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B. 在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能减小 C. 在r＝r0时，分子势能最小，动能最大 D. 在r＝r0时，分子势能为零 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．r0为分子间平衡距离；大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡距离时，分子间为斥力； r大于平衡距离，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；‎ B．当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增加，故B错误；‎ C．由以上分析可知，当r等于r0时，分子势能最小，动能最大，故C正确；‎ D．但是由于分子势能的零势能面是人为确定的，故r等于r0时，分子势能不一定为零，故D错误．故选AC．‎ ‎11.正在运转的机器，当其飞轮以角速度ω0匀速转动时，机器的振动不强烈，切断电源，飞轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内机器却发生了强烈的振动，此后飞轮转速继续变慢，机器的振动也随之减弱，在机器停下来之后若重新启动机器，使飞轮转动的角速度从0较缓慢地增大到ω0，在这一过程中 A. 机器不一定还会发生强烈的振动 B. 机器一定还会发生强烈的振动 C. 若机器发生强烈振动，强烈振动可能发生在飞轮角速度为ω0时 D. 若机器发生强烈振动，强烈振动时飞轮的角速度肯定不为ω0‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】飞轮在转速逐渐减小的过程中，机器出现强烈的振动，说明发生共振现象，共振现象产生的条件是驱动力频率等于系统的固有频率，故当机器重新启动时，飞轮转速缓慢增大的过程中，一旦达到共振条件，机器一定还会发生强烈的振动．由题意可知，发生强烈共振时，飞轮的角速度一定小于ω0。‎ 故选BD。‎ ‎12.一定量理想气体经历了A→B→C→D→A的循环，ABCD位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是（　　）‎ A. 状态C的温度为 B. 从A→B，分子的平均动能减少 C. 从D→A，气体压强增大、内能减小 D. 经历A→B→C→D→A一个循环，气体吸收的热量大于释放的热量 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】A．过程为等压过程，则有 ‎ 即有 解得 过程也为等压过程，则有 即 解得， 故A正确；‎ B．从A→B从A→B，温度升高，分子平均动能增大，故B错误；‎ C．从D→A，由图可知，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，故C错误；‎ D．经历A→B→C→D→A一个循环,气体内能不变；在p-V图像中，图像与坐标轴围成面积表示功，所以，即整个过程，气体对外界做功，所以气体吸收的热量大于释放的热量，故D正确。故选AD。‎ 四、实验题(共16分)‎ ‎13.在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.5mL，用注射器测得lmL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为‎1cm，则可求得：‎ ‎(1)油酸薄膜的面积是_______cm2。‎ ‎(2)油酸分子的直径是________m。（结果保留两位有效数字）‎ ‎(3)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为__________。‎ ‎(4)某同学实验中最终得到的计算结果数据偏大，可能是由于__________。‎ A．油膜中含有大量未溶解的酒精 B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 ‎【答案】 (1). 72 (2). 8.7×10-10 (3). (4). CD ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]如图所示，是油酸薄膜，因为每格边长为，则每一格就是，估算油膜面积以超过半格为一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出72格，则油膜面积为。‎ ‎(2)[2]1滴酒精油酸溶液的体积 由纯油酸与溶液体积比为，可得1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积为 而1滴酒精油酸溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积为 所以油酸分子的直径为 ‎(3)[3]已知体积为的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，则分子的直径 所以分子的体积 而这种油的密度为，摩尔质量为，则摩尔体积为 因此阿伏伽德罗常数的表达式为 ‎(4)[4]A．计算时利用的事纯油酸的体积，如果油膜中含有大量未溶解的酒精，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，即计算结果偏小，故A错误；‎ B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则测得的面积偏大，导致计算结果偏小，故B错误；‎ C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得的面积偏小，导致计算结果偏大，故C正确；‎ D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，则测量的面积偏小，导致计算结果偏大，故D正确。故选CD。‎ ‎14.小雷在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为‎97.20 cm；用20分度的游标卡尺测得小球直径如图所示，然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间．则 ‎（1）小球直径为_________cm ‎（2）如果他在实验中误将49次全振动数为50次，测得的g值_________（填“偏大”或“偏小”或“准确”）‎ ‎（3）他以摆长（L）为横坐标、周期的二次方（T2）为纵坐标作出了T2－L图线，由图象测得的图线的斜率为k，则测得的重力加速度g=_________．（用题目中给定的字母表示）‎ ‎（4）小俊根据实验数据作出的图象如图所示，造成图象不过坐标原点的原因可能是_______．‎ ‎【答案】 (1). 2.990 (2). 偏大 (3). 42/k (4). 测量摆长时未计入摆球的半径 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1] 由图可知，小球的直径D=‎29mm+‎0.05mm×18=‎29.90mm=‎2.990cm；‎ ‎（2）[2] 试验中将49次全振动数为50次，会导致测得周期偏小，根据，知测得重力加速度偏大；‎ ‎（3）[3]根据单摆的周期公式得 可知斜率 解得重力加速度 ‎ ‎ ‎（4）[4] 图象不通过坐标原点，将图象向右平移‎1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小‎1cm，故可能是测摆长时漏掉了摆球的半径；‎ 三、解答题(共44分，解答时写清必要的文字说明，重要的方程，正确的结果和单位)‎ ‎15.如图所示，用两根长度都为L的细绳悬挂一个小球A，绳与水平方向的夹角为α。使球A垂直于纸面做摆角小于的摆动，当它经过平衡位置的瞬间，另一小球B从A球的正上方自由下落，若当A球第 3次经过最低点时B球恰能击中A球，求B球下落的高度h？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】单摆周期公式由题意可知，，所以A球振动周期 设B球自由下落的时间为t，则它击中A球时下落的高度，则 A球经过平衡位置，接着返回到平衡位置的时间为半个周期，即，B球能击中A球的时间应为A球做简谐振动的半周期的3倍，即 则 B球下落的高度为 ‎16.金刚石俗称“金刚钻”，也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。已知金刚石的密度。碳原子的摩尔质量为，现有一块体积的金刚石，阿伏加德罗常数为。（计算结果保留2位有效数字）‎ ‎(1)它含有多少个碳原子？‎ ‎(2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，把金刚石中的碳原子看成球体，试估算碳原子的直径。‎ ‎【答案】(1)；(2)。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)金刚石的质量 碳的物质的量 金刚石所含碳原子数 个 ‎(2)一个碳原子的体积 把金刚石中的碳原子看成球体，则由公式可得碳原子直径为 ‎17.如图a所示是常见的饮水机的压水器，他可以简化为图b所示的模型，上面气囊的体积为V1=‎0.5L，挤压时可以把气囊中的气体全部挤入下方横截面积为S=‎0.05m2‎的水桶中，随下方气体压强增大，桶中的液体会从细管中流出，已知在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，略去细管的体积及桶口连接处的体积，已知外部大气压为P0=105Pa，水的密度为ρ=‎103kg/m3，重力加速度为g=‎10m/s2，某次使用过程时，桶内气体体积为V2=‎12.5L，挤压气囊一下后，桶内的水恰好上升到出水口处，认为每次挤压都能使气囊中的气体全部挤入桶中，则 ‎①桶中液面离出水口多高？‎ ‎②至少挤压多少次才能从桶内流出体积为V3=‎2.5L的水？‎ ‎【答案】①‎0.4m；②7次 ‎【解析】‎ ‎【详解】①压缩气囊过程中，温度不变，由于水管体积非常小，水桶中气体体积认为不变，由玻意耳定律可知：‎ 又 代入数据可知 ‎②设挤压n次后，水桶内水流出，气体压强为，体积为，由玻意耳定律可知：‎ 解得 代入数据得 故至少挤压7次。‎ ‎18.如图所示，一定质量的理想气体密封在体积为的容器中，室温为，有一光滑导热活塞（不占体积）将容器分成、两室，室的体积是室的两倍，室容器连接有一形管（形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为‎76cm，室容器连接有一阀门K，可与大气相通。（外界大气压强）‎ ‎(1)将阀门K打开后，室的体积变成多大？‎ ‎(2)在(1)的情况下，将容器加热到，形管内两边水银面的高度差为多少？（结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】(1)；(2)‎‎8.4cm ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)打开阀门，室内气体压强最终会与外界相同，气体做等温变化。则初始状态 体积 最终与外界大气压强相同，有 由玻意耳定律得 代入数据解得 ‎(2)从升高到，体积变为，气体做等压变化，由盖一吕萨克定律得 代入数据解得 因为 故从升高到，气体做等容变化，由查理定律得 代入数据解得 则 加热到时，水银面高度差为。‎