2023-2024学年黑龙江省大庆四中高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年黑龙江省大庆四中高二（下）期末物理试卷，共15页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（ ）
A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递
C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
2．（4分）以下说法中正确的是（ ）
A．甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多
B．乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝4能级时放出了一定能量的光子
C．丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷
D．爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图
3．（4分）关于下列各图，说法正确的是（ ）
A．图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体
B．图乙当分子间距离为r0时，分子力为零
C．图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
4．（4分）如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积S＝100cm2的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的V﹣T图像，密闭气体在A点的压强pA＝1.03×105Pa，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量Q＝500J。已知外界大气压强p0＝1.01×105Pa，下列说法正确的是（ ）
A．重物质量m＝1kg
B．气体在状态B时的体积为8.0×10﹣2m3
C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功202J
D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加294J
5．（4分）聚变能是一种清洁、安全的新能源，核聚变反应的主要原料是氘核（）与氚核（），已知氘核（）的比结合能是1.09MeV，氚核（）的比结合能是2.78MeV，氦核（）的比结合能是7.03MeV。关于氘（）、氚（）核聚变反应，下列说法不正确的是（ ）
A．氚（）的质量小于组成它的核子的质量之和
B．两个氘核（）结合成氦核（）要释放能量
C．氘（）和氚（）核聚变反应后质量数变小，释放能量
D．氘（）和氚（）核聚变反应的方程是
6．（4分）自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），则下列说法正确的是（ ）
A．由到的衰变是α衰变
B．已知的半衰期是T，则8个原子核经过2T时间后还剩4个
C．从到共发生5次α衰变和2次β衰变
D．图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线
7．（4分）“回热式热机”热循环过程可等效为如图所示的曲线，a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程．对于一定质量的理想气体，在热循环过程中（ ）
A．a状态气体温度比c状态低
B．b→c，d→a两过程气体放出、吸收的热量相等
C．整个循环过程，气体对外放出热量
D．d状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比c状态少
（多选）8．（6分）下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（ ）
A．图①中射线2的穿透能力最强
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度
C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构
D．图④中的核反应属于原子核的人工转变
（多选）9．（6分）2021年11月18日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为V1＝2L，压强p1＝1.0×105Pa，温度t1＝27℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V2＝2.5L，温度变为t2＝﹣3℃，此时航天服内气体压强为p2。为便于舱外活动，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3＝4.0×104Pa假设释放气体过程中温度不变，体积变为V2＝3L。
下列说法正确的是（ ）
A．p2＝0.72×105Pa
B．p2＝0.82×105Pa
C．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为
D．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为
（多选）10．（6分）如图所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种不同频率的光a，b，c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（ ）
A．阴极金属的逸出功可能为W0＝5.5eV
B．图乙中的b光光子能量为12.09eV
C．若图乙中的Ua＝7V，则Uc＝3.5V
D．若甲图中电源右端为正极，随滑片向右滑动，光电流先增大后保持不变
二、实验题（共14分）
11．（6分）两个实验小组做“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”的实验。
（1）第一个实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。
①实验过程中，下列操作正确的是 。（填正确答案标号）
A.应该以较快的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积
B.实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量
C.推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器
D.实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定
②实验时，缓慢推动活塞，注射器内气体的体积逐渐减小。若实验过程中环境温度逐渐降低，测得多组空气柱的压强p和体积V的数据，则实验得到的图像应为下图中的 。（填正确答案标号）
（2）第二个实验小组的同学用气体压强传感器做实验，实验装置如图乙所示。在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图像，发现图线不过坐标原点，如图丙所示。造成这一结果的原因是 ；图丙中V0的物理含义是 。
12．（8分）“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向体积V油＝0.5mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝1000mL；
②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝50滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；
③先往边长为30cm～40cm的浅盘里倒入2cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液；
⑤待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑥将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内小方格的个数N。根据以上信息，回答下列问题：
（1）在步骤 前（填写步骤的标号）缺少一个步骤，请补充完整： ；
（2）如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：
（i）油酸膜的面积是 cm2（结果保留三位有效数字）；
（ii）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m（结果保留两位有效数字）。
三、计算题（共40分）
13．（10分）1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并于普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。某实验小组实践密立根的研究过程，在对同一个光电管（阴极材料）进行多次试验后，得到了的Uc﹣ν图像，其中ν1、ν2、U1均为已知量，已知电子的电荷量为e。
（1）求普朗克常量h的表达式；
（2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式。
14．（12分）一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强pA＝p0，温度TA＝T0，线段AB与V轴平行，BC的延长线过原点．求：
（1）气体在状态B时的压强pB；
（2）气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做的功为10J，该过程中气体吸收的热量为多少；
（3）气体在状态C时的压强pC和温度TC．
15．（18分）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为T0。已知活塞外大气压强为p0，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。
（ⅰ）求弹簧的劲度系数；
（ⅱ）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。
2023-2024学年黑龙江省大庆四中高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（共46分。1-7题为单选题，每题4分；8-10题为多选题，每题6分，选对但不全得3分，错选得0分。）
1．（4分）根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（ ）
A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递
C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
【答案】D
2．（4分）以下说法中正确的是（ ）
A．甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多
B．乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝4能级时放出了一定能量的光子
C．丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷
D．爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图
【答案】C
3．（4分）关于下列各图，说法正确的是（ ）
A．图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体
B．图乙当分子间距离为r0时，分子力为零
C．图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
【答案】B
4．（4分）如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积S＝100cm2的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的V﹣T图像，密闭气体在A点的压强pA＝1.03×105Pa，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量Q＝500J。已知外界大气压强p0＝1.01×105Pa，下列说法正确的是（ ）
A．重物质量m＝1kg
B．气体在状态B时的体积为8.0×10﹣2m3
C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功202J
D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加294J
【答案】D
5．（4分）聚变能是一种清洁、安全的新能源，核聚变反应的主要原料是氘核（）与氚核（），已知氘核（）的比结合能是1.09MeV，氚核（）的比结合能是2.78MeV，氦核（）的比结合能是7.03MeV。关于氘（）、氚（）核聚变反应，下列说法不正确的是（ ）
A．氚（）的质量小于组成它的核子的质量之和
B．两个氘核（）结合成氦核（）要释放能量
C．氘（）和氚（）核聚变反应后质量数变小，释放能量
D．氘（）和氚（）核聚变反应的方程是
【答案】C
6．（4分）自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），则下列说法正确的是（ ）
A．由到的衰变是α衰变
B．已知的半衰期是T，则8个原子核经过2T时间后还剩4个
C．从到共发生5次α衰变和2次β衰变
D．图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线
【答案】C
7．（4分）“回热式热机”热循环过程可等效为如图所示的曲线，a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程．对于一定质量的理想气体，在热循环过程中（ ）
A．a状态气体温度比c状态低
B．b→c，d→a两过程气体放出、吸收的热量相等
C．整个循环过程，气体对外放出热量
D．d状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比c状态少
【答案】B
（多选）8．（6分）下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（ ）
A．图①中射线2的穿透能力最强
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度
C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构
D．图④中的核反应属于原子核的人工转变
【答案】AB
（多选）9．（6分）2021年11月18日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为V1＝2L，压强p1＝1.0×105Pa，温度t1＝27℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V2＝2.5L，温度变为t2＝﹣3℃，此时航天服内气体压强为p2。为便于舱外活动，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3＝4.0×104Pa假设释放气体过程中温度不变，体积变为V2＝3L。
下列说法正确的是（ ）
A．p2＝0.72×105Pa
B．p2＝0.82×105Pa
C．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为
D．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为
【答案】AC
（多选）10．（6分）如图所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种不同频率的光a，b，c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（ ）
A．阴极金属的逸出功可能为W0＝5.5eV
B．图乙中的b光光子能量为12.09eV
C．若图乙中的Ua＝7V，则Uc＝3.5V
D．若甲图中电源右端为正极，随滑片向右滑动，光电流先增大后保持不变
【答案】AB
二、实验题（共14分）
11．（6分）两个实验小组做“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”的实验。
（1）第一个实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。
①实验过程中，下列操作正确的是 CD 。（填正确答案标号）
A.应该以较快的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积
B.实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量
C.推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器
D.实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定
②实验时，缓慢推动活塞，注射器内气体的体积逐渐减小。若实验过程中环境温度逐渐降低，测得多组空气柱的压强p和体积V的数据，则实验得到的图像应为下图中的 A 。（填正确答案标号）
（2）第二个实验小组的同学用气体压强传感器做实验，实验装置如图乙所示。在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图像，发现图线不过坐标原点，如图丙所示。造成这一结果的原因是 胶管的容积不可忽略 ；图丙中V0的物理含义是 连接压强传感器和注射器的胶管的容积 。
【答案】（1）①CD；②A；（2）胶管的容积不可忽略，连接压强传感器和注射器的胶管的容积。
12．（8分）“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向体积V油＝0.5mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝1000mL；
②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝50滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；
③先往边长为30cm～40cm的浅盘里倒入2cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液；
⑤待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑥将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内小方格的个数N。根据以上信息，回答下列问题：
（1）在步骤 ④ 前（填写步骤的标号）缺少一个步骤，请补充完整： 将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 ；
（2）如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：
（i）油酸膜的面积是 132 cm2（结果保留三位有效数字）；
（ii）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 7.6×10﹣10 m（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）④，应将痱子粉或石膏均匀地撒在水面上；（2）（i）132；（ii）7.6×10﹣10。
三、计算题（共40分）
13．（10分）1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并于普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。某实验小组实践密立根的研究过程，在对同一个光电管（阴极材料）进行多次试验后，得到了的Uc﹣ν图像，其中ν1、ν2、U1均为已知量，已知电子的电荷量为e。
（1）求普朗克常量h的表达式；
（2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式。
【答案】（1）求普朗克常量h的表达式为；
（2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式为。
14．（12分）一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强pA＝p0，温度TA＝T0，线段AB与V轴平行，BC的延长线过原点．求：
（1）气体在状态B时的压强pB；
（2）气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做的功为10J，该过程中气体吸收的热量为多少；
（3）气体在状态C时的压强pC和温度TC．
【答案】见试题解答内容
15．（18分）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为T0。已知活塞外大气压强为p0，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。
（ⅰ）求弹簧的劲度系数；
（ⅱ）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。
【答案】（1）弹簧的劲度系数
（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强为强p0，温度为T0
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