2021-2022学年新疆和田地区皮山县高级中学高二（下）期末物理试题含解析

皮山县高级中学2021——2022学年第二学期期末考试试卷

高二年级物理试卷

分值：100分：时间：90分钟

第I卷（选择题）

一、单选题（每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的。）

1. 一组同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉微粒的运动，并把花粉微粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，如图所示，以下看法中正确的是（　　）

A. 甲同学认为布朗运动就是液体分子的无规则运动

B. 乙同学认为布朗运动就是固体分子的无规则运动

C. 丙认为图中所示的折线是花粉微粒运动的轨迹

D. 丁认为小颗粒的运动是由于水分子无规则运动引起的

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．布朗运动是固体小颗粒在做无规则运动，AB错误。

C．折线只是花粉位置之间的连线，不代表花粉微粒运动的轨迹，C错误。

D．固体小颗粒的运动是由于水分子无规则运动引起的，D正确。

故选D。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动

B. 气体温度升高，每个分子的动能一定增大

C. 布朗运动的实质就是分子的热运动

D. 氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．扩散是指一种物质进入另一种物质的现象，气体扩散现象说明了气体分子在不停的无规则运动，故A正确；

B．物体温度升高，则分子平均动能一定增大，但不是每一个分子的动能都增大，故B错误；

C．布朗运动是固体小颗粒的运动，它间接反应了液体分子无规则运动，故C错误；

D．氢气和氧气的温度相同时，分子的平均动能相同，但因为分子质量不同，则它们分子的平均速率不相同，故D错误。

故选A。

3. 如图所示为一定质量气体状态变化时的p-T图像，由图像可知，此气体的体积（    ）

A. 先不变后变大

B. 先不变后变小

C. 先变大后不变

D. 先变小后不变

【答案】D

【解析】

【详解】从图中可以看出，气体先经历了等温变化，根据波意尔定律可知：，而气体等温升压，体积变小；根据理想气体状态方程：可知：，后一段是过原点直线，所以是等体积变化，所以气体体积先减小后不变，ABC错误D正确

4. 某次实验时，如图所示，试管中用水银柱封闭了一定质量的理想气体，一段时间后，发现水银柱往下移动了一定距离。则关于这个实验，下列说法正确的是（　　）

A. 封闭气体的分子平均动能减小，气体吸热

B. 在相等时间内封闭气体分子对单位面积器壁的冲量不变

C. 封闭气体在单位时间内与单位面积器壁碰撞分子数不变

D. 由于水银对玻璃不浸润，附者层内分子比水银的分子内部密集

【答案】B

【解析】

【详解】AB. 气体压强不变，发生等压变化

又

所以

所以温度减小，平均分子动能减小，气体放热，在相等时间内封闭气体的分子对单位面积器壁的冲量不变，故A错误，B正确；

C．由于体积减小，而分子数未变，所以单位时间内撞击的分子数应增大，故C错误；

D．不浸润时，附着层内分子比水银的分子内部稀疏，故D错误。

故选B。

5. 根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)(　　)

A.  B.  C. hλ D.

【答案】A

【解析】

【详解】光子能量为：E=hv，光子频率、波长、光速之间关系为，联立可得：，故A正确，BCD错误．

6. 2020年6月13日，我国“人造太阳”取得重大突破，核心温度可达2亿度。“人造太阳”中的核反应方程为。下列说法正确的是（　　）

A. 核反应方程中的X是电子，核反应是核裂变反应

B. 核反应是核聚变反应，核聚变在高温高压下才能发生，此过程需要吸收能量

C. 中一个质子的质量比中一个质子的质量小

D. “人造太阳”释放能量大小的计算公式是

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据质量数、电荷数守恒可知，X为中子，核反应是核聚变反应，故A错误；

B．尽管核聚变在高温高压下才能发生，但聚变过程会放出能量，故B错误；

C．由于核聚变过程放出能量，有质量亏损，因此中一个质子的质量比；中一个质子的质量小，故C正确；

D．核能的大小根据爱因斯坦的质能方程

来计算，故D错误。

故选C。

7. 2022年3月12日，在北京冬残奥会上，中国轮椅冰壶队战胜瑞典队，获得冠军。在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与静止的冰壶乙发生弹性正碰（碰撞时间极短），碰撞后冰壶乙向前滑行0.1m后停下。已知两冰壶的质量相等，冰壶乙与冰面间的动摩擦因数为0.02，取重力加速度大小，则两冰壶碰撞前瞬间冰壶甲的速度大小为（　　）

A. 0.1m/s B. 0.2m/s C. 0.4m/s D. 1m/s

【答案】B

【解析】

【详解】对冰壶乙在冰面上滑行的过程，有

由于两冰壶发生弹性碰撞，且两冰壶的质量相等，因此碰撞后两冰壶交换速度，故

解得

B正确。

故选B。

【点睛】本题考查动量守恒定律，目的是考查学生的推理能力。

8. 如图所示，某品牌手机一经面世，就受到世人追捧，除了领先世界的5G通信、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。题图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（　　）

A. 送电线圈中产生均匀变化的磁场

B. 送电线圈中产生稳定不变的磁场

C. 无线充电的原理是互感现象

D. 手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流

【答案】C

【解析】

【详解】AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化．故AB错误；

C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递。故C正确；

D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出的不是恒定电流。故D错误。

故选C。

二、多选题（每小题给出的四个选项中有多个选项是正确的，第9~10题全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分，第11~12题有3个选项正确，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分）

9. 质量为3kg的物体在水平面上做直线运动，若速度大小由2m/s变成6m/s，那么在此过程中，动量变化的大小可能是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】若两速度方向相同，则动量的变化为

若两速度方向相反，以末速度方向为正方向，则动量的变化为

故选BD。

10. 2021年5月，中国科学技术大学宣布开发出超导量子计算机“祖冲之号”，使得计算机的信息处理能力得到进一步提升。量子计算领域的发展离不开近代物理的成果，下列关于近代物理知识的说法正确的是（　　）

A. 光电效应实验中遏止电压与入射光的频率有关和金属材料的逸出功无关

B. 由玻尔理论可知，氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子

C. 在核电站中常用的慢化剂有石墨、重水和普通水

D. 一种放射性元素，对它施加压力、提高温度，能改变它的半衰期

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由爱因斯坦的光电效应方程可得

由动能定理可得

解得   

因此光电效应实验中遏止电压与入射光的频率和金属材料的逸出功均有关，A错误；

B．由玻尔理论可知，氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，B正确；

C．在核电站中，铀核裂变需要热中子，即慢中子，铀核裂变时产生的是速度很大的快中子，因此需要将快中子减速到慢中子，为此在铀核周围要放慢化剂，使快中子与慢化剂碰撞，减小快中子的能量，以减小速度，变为慢中子，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，C正确；

D．放射性元素的半衰期与外界的压力和环境温度均无关，D错误。

故选BC。

11. 下列说法正确的是（　　）

A. 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

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. 分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D. 在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素

E. 当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．布朗运动是固体颗粒在液体中的运动，反映液体分子的运动，故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性，故A正确；

B．分子间的相互作用力随着分子间距离由很小逐渐增大，r<r0，分子力随r增大而减小，当r＝r0时，分子力等于零，然后随r的增大先增大再减小，故B错误；

C．由于r＝r0时分子势能最小，若分子之间距离开始时小于r0，则随着分子距离的增大，分子势能先减小后增大，故C正确；

D．分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故D正确；

E．温度升高，分子平均动能增大，但单个分子运动不确定，故E错误。

故选ACD。

12. 一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其T－V图像如图所示，在此过程中（　　）

A. 气体内能一直增加

B. 气体一直对外做功

C. 气体一直从外界吸热

D. 气体的压强可能不变

E. 气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．理想气体的内能只和温度有关，故随着温度的升高，气体内能增加，A正确；

B．由于气体体积增大，故气体一直对外做功，B正确；

CE．据热力学第一定律可得

气体对外做功的同时内能增大，肯定一直从外界吸热，且从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，C正确，E错误；

D．由理想气体状态方程可得

若图线为过原点的倾斜直线，则气体压强保持不变，由题图可知，图线不过原点，D错误。

故选ABC。

第II卷（非选择题）

三、实验题

13. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为：

①将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平；

②让质量为的入射球多次从斜槽上位置静止释放，记录其平均落地点位置；

③把质量为的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置；

④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据：

（1）实验中入射球和被碰球质量应满足的关系为___________。

A.     B.     C.

（2）（单选）关于该实验，下列说法正确的有__________。

A. 斜槽轨道必须光滑

B. 铅垂线的作用是检验斜槽末端是否水平

C. 入射球和被碰球的半径必须相同

D. 实验中必须测量出小球抛出点的离地高度

（3）若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为___________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为__________。（均用题中所给物理量的符号表示）

【答案】    ①. C    ②. C    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]为了避免碰撞后小球被撞回，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量，即。

故选C。

（2）[2]A．只要保证每一次小球从同一位置静止释放，使得小球获得相同的初速度即可，斜槽轨道可以不用光滑，故A错误；

B．铅垂线的作用是用来确定O点位置的，不是用来检验斜槽是否水平，故B错误；

C．为了能够让小球发生对心碰撞，入射球和被碰球的半径必须相同，故C正确；

D．小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，由于高度相同，所以在空中运动时间相同，即可用水平位移表示速度，所以不需要测量小球抛出点的离地高度H，故D错误。

故选C。

（3）[3]设小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有

整理得

[4]若碰撞是弹性碰撞，还应满足机械能守恒定律，即

14. 实验所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm：

①油酸膜的面积是______cm2；

②按以上实验数据估测油酸分子的直径为______m（保留2位有效数字）；

③利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油酸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ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为__________________；

【答案】    ①. 115（或116）    ②. 6.5×10-10    ③.

【解析】

【详解】[1]根据图中描绘的轮廓，不足半格舍去，大于半格算一格，共计115个方格，所以油膜的面积为

。

[2]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是

估测油酸分子的直径为

[3]单个油分子的直径为

单个油分子的体积为

摩尔体积为

阿伏伽德罗常数为

四、解答题

15. 某同学利用数字化信息系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如图所示的p−V图像。已知该气体在状态A时的温度为27℃。求：

（1）该气体在状态C时的温度是多少；

（2）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热，传递的热量是多少。

【答案】（1）℃；（2）吸热200J

【解析】

【详解】（1）根据理想状态方程，针对A点和C点

解得

即C点的温度为27℃。

（2）A到B过程为等容变化，因此对外不做功，B到C过程为等压变化，外界对气体做功为

A和C的温度相同，因此内能不发生变化，根据热力学定律

即

故吸收的热量为200J。
 

16. 如图所示，横截面积分别为S和的两个导热气缸接在一起竖直放置，气缸内分别有活塞A、B封闭一定质量的理想气体，两光滑活塞质量分别为m、，由轻质硬杆连接，当缸内气体温度为，外界大气压强为时处于平衡状态，此时两活塞到气缸连接处的距离均为l，两气缸足够长，重力加速度为g。求：

（1）轻杆的弹力的大小；

（2）缓慢改变气体温度，要使两活塞均不滑到两气缸连接处，缸内气体的温度变化范围。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对A受力分析有

对整体有

解得

（2）气体发生等压变化，当B活塞到上端时

当A活塞到下端时

缸内气体的温度变化范围

17. 如图所示，两个滑块A、B静置于同一光滑水平直轨道上。A的质量为m，现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以，的速度向右运动。求：

① B质量；

②碰撞过程中A对B的冲量的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】① 根据动量守恒定律可得

解得

②根据动量定理可得