山东省济南市莱芜第一中学2022-2023学年高二下学期4月期中物理试卷(含答案)

这是一份山东省济南市莱芜第一中学2022-2023学年高二下学期4月期中物理试卷(含答案)，共25页。试卷主要包含了多选题，单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、多选题
1．一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C，A、B和C三个状态的体积分别为、和。状态变化过程中气体的压强与摄氏温度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A.，
B.，
C.状态B到状态C的过程中气体分子的平均动能减小
D.状态A到状态B的过程中气体的内能增大
2．如图所示，光滑绝缘圆弧轨道的半径为R，最低点N点左侧处于垂直纸面向外的匀强磁场中，现将一带负电的小球(可视为质点)自最低点右侧的M点静止释放，M、N两点间的距离远小于轨道半径R，小球到达最左侧的位置为P点(图中未画出)，小球运动过程中始终未脱离轨道，已知重力加速度为g，下列说法中正确的是( )
A.P点与M点等高
B.小球在P点和M点处对轨道的压力大小不相等
C.小球向左经过N点后，对轨道的压力立即变小
D.小球运动的周期为
3．疫情防控，人人有责，增强体质，共抗病毒，如今增强体质对抗病毒已成为人们的共识，有人设计了一款健身器材如图所示，一定质量的理想气体密封在导热良好的容器中，容器上有刻度，容器内装有一可上下移动的活塞，活塞的面积为，厚度可以忽略，人们可以使用上方的把手拉动活塞达到锻炼身体的目的，已知在锻炼时，器材下方固定在地面上防止容器离开地面，活塞初始高度为，当地大气压强为，活塞、把手和连接杆的质量都可忽略，不计活塞与容器间的摩擦，外界气温不变。下列说法正确的是( )
A.当用的力往上拉，稳定时活塞高度为
B.当用的力往下压，稳定时活塞高度为
C.若要使活塞稳定在高度处，则拉力应为
D.若要使活塞稳定在高度处，则拉力应为
4．如图所示，一根不计质量的弹簧竖直悬吊铁块M，在其下方吸引了一磁铁m，已知弹簧的劲度系数为k，磁铁对铁块的最大吸引力等于，不计磁铁对其它物体的作用并忽略阻力，为了使M和m恰好能够共同沿竖直方向作简谐运动，那么( )
A.它处于平衡位置的弹簧的伸长量
B.弹簧弹性势能最大时，铁块加速度大小为
C.磁铁和铁块运动到最高点时，弹力的大小等于
D.该弹簧振子的振幅为
5．如图甲所示，在x轴上有和两个波源分别位于和处，振动方向与平面垂直并向周围空间(介质分布均匀)传播，波速为，时刻两波源同时开始振动，图像分别如图乙、丙所示，M为平面内一点，。下列说法不正确的是( )
A.处的质点开始振动方向沿轴负方向
B.两列波相遇后，处的质点振动加强
C.两列波相遇后，处的质点振动加强
D.若，从两列波在M点相遇开始计时，M点振动方程为
二、单选题
6．关于分子动理论及物体内能，下列说法正确的是( )
A.悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动就越明显
B.当分子间的距离减小时，分子势能可能增大
C.相同温度的氧气和氢气，氧气分子和氢气分子的平均速率相同
D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能就不同
7．如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为和的两质点。图乙为质点Q的振动图像，则( )
A.波沿轴负方向传播
B.波的传播速度为40m/s
C.质点P的振动方程为
D.时刻可能为0.25s
8．如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同，现使A、B降低相同温度达到稳定后，体积变化量为、，压强变化量为、，对液面压力的变化量为、，则( )
A.水银柱向上移动了一段距离B.
C.D.
9．某学习小组在做杨氏—双缝干涉实验时，以白光为光源，在屏幕上观察到了清晰的彩色干涉条纹。之后进行了多次实验探究，根据所学知识以下实验现象可能出现的是( )
A.在双缝前加红色滤光片，发现清晰的干涉条纹，后换用紫色滤光片，屏上呈现的条纹的间距将变大
B.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，在另一缝前放一紫色滤光片，屏上将呈现红紫相间的条纹
C.在双缝前加紫色滤光片，再遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的紫色条纹
D.在双缝后加装一个偏振片，则干涉条纹的间距变窄，亮纹的亮度减弱
10．半径为R的半圆形玻璃砖如图所示放置，面水平，O为圆心。一束单色光与水平面成角照射到面上的D点，D为中点，折射光线刚好照射到圆弧最低点C，光线在C点折射后照射到地面的E点(图中未画出)，将入射点从D点移到O点，保持入射方向不变，最终光线也照射到地面上的E点，不考虑光在圆弧面上的反射，则( )
A.玻璃砖对光的折射率为B.玻璃砖对光的折射率为
C.C、E两点的距离为D.C点离地面的高度为
11．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，时，位于坐标原点O处的波源开始从平衡位置沿y轴向上作周期为、振幅为的简谐振动。当平衡位置在处的质点P刚开始振动时，波源处的质点刚好位于波峰。下列描述正确的是( )
A.该列简谐横波的波长为
B.该列简谐横波的波速可能为
C.若波长满足，则波速为
D.波源在开始振动后内通过的路程为
12．“拔火罐”时，用点燃的酒精棉球加热小玻璃罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。假设加热前小罐内的空气质量为、空气温度为室温，气压为标准大气压；加热后小罐内的空气温度为T。则当紧贴在皮肤上的罐最后冷却为室温时，其罐内空气的质量和压强大小分别约为( )
A.B.C.D.
三、实验题
13．某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。
他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓(用实线表示)，然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、像，再插上大头针，使挡住和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
①将图中的光路图补充完整；
②根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率_________；
③若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值真实值_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
14．如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C内的水银面等高。
(1)此实验中研究对象气体是_______(填①烧瓶中气体、②烧瓶和AB管中的气体或者③BC下面软管中的气体)若气体温度升高，为使瓶内气体的体积不变，应将C管_______ (填“向上”或“向下”)移动，直至B内的水银面回到原位置；
(2)实验中使瓶内气体的体积不变，多次改变气体温度，用表示气体升高的摄氏温度，用P表示烧瓶内气体压强。根据测量数据作出的图线是______。
A.B.C.D.
(3)同学还想用此实验验证玻意耳定律，在保证温度不变的情况下，寻找体积和压强满足一定的关系，现在不知道大气压强的具体数值，但大气压强可视为不变。也无法直接测出气体的体积和B管的内径，但该同学通过分析还是可以验证玻意耳定律。
①保证温度不变的方法是( )(填①保持实验环境温度不变、②移动C管要迅速、③测量数据要快)
②初始时，B，C管中水银面等高，然后向上移动C管，测量B管中水银面比初始状态水银面上升了h，此时，BC管中水银面的高度差为，在h和都很小的情况下(即)，只要h和满足( )关系就可以验证玻意耳定律。
A.B.C.D.
四、计算题
15．一列简谐横波，沿波的传播方向依次有P、Q两点，平衡位置相距5.5m，其振动图象如图1所示，实线为P点的振动图象，虚线为Q点的振动图象.
(1)图2是时刻波形的一部分，若波沿x轴正向传播，试在给出的波形上用黑点标明P、Q两点的位置，并写出P、Q两点的坐标(横坐标λ用表示)；
(2)求波的最大传播速度。
16．如图所示，为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。某种药瓶的容积为，瓶内装有的药液，瓶内空气压强为，护士先把注射器内压强为的空气注入药瓶，然后抽出的药液。若瓶内外温度相同且保持不变，忽略针头体积，气体视为理想气体。求：
(1)注入的空气与瓶中原有空气质量之比；
(2)抽出药液后瓶内气体压强。
17．某透明材料制成的一棱镜的截面图如图所示，一细光束从距OB高度为的E点沿半径射入棱镜后，在圆心O点恰好发生全反射，经CD面反射，再从圆弧上的F点射出。已知，。求：
(1)F点的出射光线与法线的夹角；
(2)光在棱镜中传播的时间(光在空中传播速度为c)。
18．如图所示，上端开口带有卡环、内壁光滑、竖直放置的绝热容器内，有两个厚度不计的活塞，封闭了上、下两部分气体，其中小活塞质量为，导热性能良好，大活塞质量为，绝热，两活塞密封性均良好。细管道横截面积为，粗管道横截面积为，下部分气体中有电阻丝可以通电对封闭气体进行加热。若下部分封闭气体初始温度为，此时各部分长度。已知大气压强，外界环境温度保持不变，重力加速度g取，取现对电阻丝通电以缓慢升高气体温度。
(1)求当小活塞刚好移至顶部时，下部分气体的温度；
(2)求当下部分封闭气体的温度为时，上部分气体的压强。
参考答案
1．答案：BD
解析：AB.从状态A到状态B，由图可得
根据查理定律可知，；从状态B到状态C，由图可得
由玻意耳定律可得，所以有，故A错误、B正确；
C.状态B到状态C的过程中气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，故C错误；
D.状态A到状态B的过程中，气体的温度升高，气体的内能增大，故D正确。
故选BD。
2．答案：AD
解析：A.根据题意可知，小球在滑绝缘圆弧轨道中运动时，由于只有重力做功，则机械能守恒，则P点与M点等高，故A正确；
B.根据题意可知，小球在P点和M点处速度为0，则只受到重力和轨道的支持力，且P点和M点关于最低点位置对称，则对轨道的压力大小相等，故B错误；
C.小球向左经过N点后，由左手定则可知，洛伦兹力方向垂直轨道向下，则对轨道的压力立即变大，故C错误；
D.根据题意，对小球受力分析可知，小球运动过程中，受重力和垂直运动方向的支持力和洛伦兹力，由于M、N两点间的距离远小于轨道半径R，则小球的运动可看做单摆，则小球运动的周期为
故D正确。
故选AD。
3．答案：AD
解析：A.容器导热良好，说明容器内外温度相等，而外界气温不变，说明容器内气体处于恒温状态，由理想气体状态方程可知，容器内气体压强与气体体积成反比。当用500N的力往上拉时，由压强公式可得
相当于给活塞施加一个向上的压强p，稳定后容器内气体的压强为
刚开始时，容器内的气压为大气压，施加拉力后，容器内的气压变成大气压的一半，则容器内气体的体积应该变为开始时的2倍，即稳定时活塞高度为60cm，故A正确；
B.由A中分析可知，当用500N的力往下压时，稳定后容器内气体的压强为
施加压力后，容器内的气压变成大气压的倍，则容器内气体的体积应该变为开始时的，即活塞高度为20cm，故B错误；
CD.若活塞稳定在120cm高度处，则容器内气体的体积应该变为开始时的4倍，容器内的气压变成大气压的倍，即
由压强公式可得
故C错误，D正确。
故选AD。
4．答案：BCD
解析：A.根据题意可知，处于平衡位置时，合力为0，则有
解得
故A错误；
B.弹簧运动到最低点时，弹性势能最大，形变量最大，对整体由牛顿第二定律可得
磁铁和铁块间达到最大吸引力，对磁铁由牛顿第二定律可得
解得
故B正确；
D.弹簧弹性势能最大时，弹力的大小为
该弹簧振子的振幅为
故D正确；
C.磁铁和铁块运动到最高点时，整体受到的合力作为回复力，可得
解得
故C正确。
故选BCD。
5．答案：AC
解析：A.根据题意可知，处离波源较近，则处的质点开始振动方向与波源相同，有图乙可知，波源的振动方向沿轴正方向，故A错误；
BC.根据题意，由图乙和图丙可知，两列波的周期均为，起振方向相反，由公式可得，两列波的波长为
处的质点到两波源的路程差为
则处的质点振动加强，处的质点到两波源的路程差为
则处的质点振动减弱，故B正确，C错误；
D.若
可知，M点为振动加强点，则M点的振幅为
起振方向沿z轴负方向，则M点振动方程为
故D正确。
本题选不正确的，故选AC。
6．答案：B
解析：A.根据布朗运动的特点可知，颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显，故A错误；
B.当分子间的距离小于时，分子间表现为斥力，随着分子间距减小，分子力做负功，分子势能增加，故B正确；
C.相同温度的氧气和氢气，分子平均动能相同，但是因氧气的分子质量较大，则氧气分子的平均速率小于氢气分子的平均速率，故C错误；
D.物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能。内能不同的物体，其分子势能可能不同，但它们的温度可能相同，所以它们分子热运动的平均动能可能相同，故D错误。
故选B。
7．答案：D
解析：A.根据图乙可知，在时刻，质点Q沿y轴正方向运动，结合图甲时刻的波形，根据同侧法可知，波沿x轴正方向传播，故A错误；
B.根据图甲与图乙，波的传播速度为
故B错误；
C.根据图甲可知，时刻的波形的函数为
解得此时刻质点P的位移
令质点P的振动方程为
时刻，质点P的位移为，且随后位移减小，则解得
解质点P的振动方程为
故C错误；
D.根据图甲，利用平移法可知，到达虚线波传播的距离
则有
解得
可知，当n取1时，解得
即时刻可能为0.25s，故D正确；
故选D。
8．答案：C
解析：ACD.假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，根据查理定律，对气体A，有
对气体B，有
初始状态满足
可见使A、B降低相同温度达到稳定后，有
由此可知
因此水银柱将向下移动了一段距离，故C正确，AD错误；
B.由于气体的总体积不变，所以
故B错误。
故选C。
9．答案：C
解析：A.在双缝前加红色滤光片，发现清晰的干涉条纹，后换用紫色滤光片，因紫光的波长小于红光的波长，根据
则屏上呈现的条纹的间距将变小，选项A错误；
B.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，在另一缝前放一紫色滤光片，因两种光的频率不同，则不能产生干涉，即屏上不会呈现红紫相间的条纹，选项B错误；
C.在双缝前加紫色滤光片，再遮住其中一条狭缝，屏上将呈现单缝衍射条纹，即屏上呈现间距不等的紫色衍射条纹，选项C正确；
D.自然光经过偏振片后变为偏振光，光的强度减弱。单色光经过偏振片后仍然能产生干涉现象，由于波长不变，干涉条纹的间距不变，选项D错误。
故选C。
10．答案：C
解析：
AB.根据题意，由几何关系可知，光在点的折射角的正弦值为
由折射定律可得，玻璃砖对光的折射率为
故AB错误；
CD.根据题意和折射定律画出光路图，如图所示
设的距离为h，由几何关系有
则有
解得
则
故D错误，C正确。
故选C。
11．答案：B
解析：A.根据题意，设该列简谐横波的波长为λ，则有
解得
当时
可知，该列简谐横波的波长可能为，但不一定是，故A错误；
B.根据题意，由公式可得，该列简谐横波的波速为
若解得
则该列简谐横波的波速可能为，故B正确；
C.若波长满足
解得
此时波速为
故C错误；
D.根据题意可知
则波源O在开始振动后内通过的路程为
故D错误。
故选B。
12．答案：B
解析：以小玻璃罐的气体为研究对象，依题意，设小玻璃罐的体积为，加热后，小罐内的空气的体积变为V，则有
得
可得加热后罐内空气的质量为
加热后冷却至室温，有体积不变，故气体做等容变化，有
可得罐内空气的压强大小
故选B。
13．答案：①；
②；
③小于
解析：①如图所示
②根据几何关系可知光线在AC面的入射角为30°，根据折射定律可得
③若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，如图所示，可知出射光线相对于玻璃砖不动时的出射光线向下平移，所以对折射角的测量无影响，但测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，所以作出的BC面的反射光线(图中红线)会比实际的反射光线(图中蓝线)向逆时针方向偏，由此造成所测光线在AC面的入射角比实际值偏大，所以该玻璃折射率的测量值小于真实值。
14．答案：(1)②；向上
(2)C
(3)①；C
解析：(1)由图可知C管开口向上，所以BC下面软管中的气体的压强等于大气压强与C管竖直部分液柱的压强之和，所以实验中是研究②烧瓶和AB管中的气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系；
若气体温度升高，瓶内气体的体积不变，则气体压强增大，所以应将C管向上移动，直至B内的水银面回到原位置；
(2)瓶中气体的体积不变，设初状态压强为，温度为，气体升高的摄氏温度与升高的热力学温度相等，则有
由
可得
故C正确，ABD错误。
故选C；
(3)①烧瓶A可与外界进行热传递，所以保持实验环境温度不变，缓慢移动C管，稳定后在测量数据，故①正确；
②设玻璃管的横截面积为S，气体做等温变化，有
末状态压强与体积为
代入上式有
由于h，都很小，即和h可以忽略，化简得
故C正确，ABD错误。
故选C。
15．答案：(1)；；
(2)6m/s
解析：(1)根据图1可知，周期
所以
时，P点位于坐标原点，坐标为，且向上振动，Q点处于振幅一半处且向上振动，根据
可知
解得
则Q点的横坐标为；P、Q两点的位置如图所示
(2)由题图甲可知，该波的周期
由P、Q的振动图象可知，P、Q之间的距离是
当时，λ有最大值6m，此时对应波速最大
16．答案：(1)；(2)
解析：(1)注入的空气与瓶中原有空气质量之比为
解得
(2)由波义耳定律得
解得
17．答案：(1)；(2)
解析：(1)作出光路如图所示：
设，则有
由几何关系知
设，从F点射出的光与法线夹角为θ，则由折射定律可知
又
解得
(2)由光路图可知
光在介质中的路程为
解得
设光在介质中速度为v，传播时间为t，则
解得
18．答案：(1)；(2)
解析：(1)在小活塞刚好移至顶部前，上部分气体的压强和温度均不变，所以体积保持不变。小活塞向上移动了
大活塞向上移动
对于下部分气体，压强不变，初态体积
温度
此时体积
设此时温度为，根据盖-吕萨克定律得
解得
(2)设当大活塞刚好移至粗细管道连接处时，下部分封闭气体的温度为，对上部分气体，初态
体积为
末态
由玻意耳定律得
代入数据解得
对下部分气体，初态时对大活塞受力分析，根据平衡条件得
体积
温度
末态
体积
根据理想气体状态方程得
代入数据解得
当下部分封闭气体的温度为时，末态体积仍为
所以上部分气体压强为