吉林省长春市等3地2024-2025学年高二下学期5月期中物理试卷（解析版）

这是一份吉林省长春市等3地2024-2025学年高二下学期5月期中物理试卷（解析版），共13页。试卷主要包含了选择题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
全卷满分100分，考试时间75分钟。
一、选择题（单选）（一共7道题每道题只有一个正确选项，每题4分。共计28分）
1. 陈向阳同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉颗粒的运动时，每隔30s把花粉颗粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来，得到如图所示的运动位置连线图。下列说法正确的是（ ）
A. 当温度降低到0℃而水刚好未结冰时，花粉颗粒布朗运动就会停止
B. 花粉颗粒做无规则运动，由此证明水分子的运动是无规则的
C. 若增大花粉颗粒的体积，同一时间受到水分子的撞击次数就增多，其布朗运动就越剧烈
D. 布朗运动是花粉内部分子的无规则运动
【答案】B
【解析】A．当水的温度降低到0℃时，水分子的热运动不会停止，则花粉颗粒的布朗运动也不会停止，故A错误；
B．水分子不停地做无规则运动，不断地撞击花粉颗粒，在某一瞬间，花粉颗粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了花粉颗粒无规则的运动，故B正确；
C．花粉颗粒越小，质量也越小，水分子对花粉颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动就越剧烈，花粉颗粒越大，质量也越大，来自各个方向的撞击越容易平衡，运动状态越不易改变，布朗运动就越微弱，故C错误；
D．布朗运动是花粉颗粒的无规则运动，不是花粉内部分子的无规则运动，故D错误。
故选B。
2. 如图甲，一定质量的理想气体的状态变化过程的V-T图像．则与之相对应的变化过程p-T图像应为图乙中（ ）

A. AB. BC. CD. D
【答案】B
【解析】a→b过程中，V-T图像是经过坐标原点直线，根据理想气体状态方程可知，压强P一定，故是等压变化，P-T图像与T轴平行的直线；b→c过程是等容变化，根据理想气体状态方程可知，P-T图像是经过坐标远点的直线；c→a过程是等温变化，P-T图像与P轴平行的直线；
A．该图与结论不相符，选项A错误；
B．该图与结论相符，选项B正确；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
故选B．
3. 绝热容器内封闭一定质量的理想气体，气体分子的速率分布如图所示，横坐标表示速率v，纵坐标表示某一速率区间的分子数占总分子数的百分比N，经过一段时间分子的速率分布图由状态①变为②，则由图可知（ ）
A. 气体的温度不变B. 气体的压强减小
C. 气体的内能不变D. 外界对气体做功
【答案】D
【解析】A．由图像可知，由状态①变为②，分子速率变大的分子数占总分子数的百分比在增加，说明气体温度升高，选项A错误；
C．对于一定质量的理想气体，不计分子势能，则温度升高，气体的内能一定增大，选项C错误；
D．由于气体在绝热容器内，与外界没有热交换，气体的内能增大，根据热力学第一定律可知外界对气体做功，选项D正确；
B．外界对气体做功，气体体积减小，而气体温度升高，根据理想气体状态方程
可知气体压强增大，选项B错误。
故选D。
4. 黑匣子是安装在飞机、轮船上用于记录交通工具运行状况且抗损毁性能高的一类设备，它常用于事故原因和事故经过的调查及分析。如图所示是黑匣子中电磁波发射电路中的振荡电路，某时刻线圈中磁场方向向下，下列说法正确的是（ ）
A. 若增加电容器极板上的电荷量，振荡电路的周期会变大
B. 若电容器正在放电，则自感电动势大小正在减小
C. 若电容器正在放电，则电容器上极板带正电
D. 若线圈中的磁场正在减弱，则电容器上极板带负电
【答案】B
【解析】A．由振荡电路的周期公式
可知周期与电容器极板上的电荷量无关，A错误；
B．若电容器正在放电，则回路中电流在增大且电流增大得越来越慢，则自感电动势大小正在减小，B正确；
C．若电容器正在放电，由线圈中磁场方向向下和右手螺旋定则可知，回路中的电流由电容器下极板流向上极板，电容器下极板带正电，C错误；
D．若线圈中的磁场正在减弱，说明电容器在充电，由楞次定律判断线圈内部感应电流产生的磁场向下，再由右手定则可知，回路中电流由电容器下极板流向上极板，则电容器上极板带正电，D错误。
5. 对于以下教材中配图说明，说法正确的是（ ）
A. 甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需将痱子粉撒的尽量厚一些
B. 乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显
C. 丙图为模拟气体压强产生机理实验图。说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的
D. 丁图为热机工作时的能流分配图。说明热机的效率可能达到100%
【答案】C
【解析】A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需将痱子粉撒的尽量薄一些，油酸滴到痱子粉上能尽可能的散开，故A错误；
B．乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，微粒各方向受力比较均衡，布朗运动不明显，故B错误；
C．气体分子永不停息地做无规则的热运动，频繁地碰撞容器的器壁，会对器壁产生压强，丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，故C正确；
D．丁图为热机工作时的能流分配图。从高温向低温传递热量时会伴随着对外做功，说明热机的效率不可能达到100%，故D错误。
6. 氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是（ ）
A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B. 从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低
C. 从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收1.51eV的能量
D. n＝3能级氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
【答案】D
【解析】A．大量氢原子处于n＝3能级上，这些原子向低能级跃迁时最多可辐射出
，即可辐射出3种频率的光子，A错误；
B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级，则辐射光子的能量有
从n＝3能级跃迁到n＝2能级，则辐射光子的能量有
，由计算可知，B错误；
C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收的能量
，C错误；
D．由能级图可知，处于n＝3能级的氢原子的能量为−1.51eV，因此使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，D正确。
故选D。
7. 下列说法正确的是（ ）
A. 某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度
B. 同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为
C. 图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变短
D. 在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图丁所示，则a一定是非晶体，b一定是晶体
【答案】A
【解析】A．温度越高，黑体辐射强度越大；温度越高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以
A正确；
B．根据爱因斯坦光电效应方程
根据动能定理
解得
根据图像
所以
B错误；
C．根据
入射光子与静止的电子发生碰撞，损失能量E变小，碰后散射光的波长变长，C错误；
D．固体a表现为各向同性，可能是多晶体，也可能是非晶体，D错误。
二、多选题（一共三道题，多选，每题6分共计18分，选不全得3分，选错没有分）
8. 分子力实际是分子间存在引力和斥力共同作用体现的结果，如图所示，横轴r表示两分子间的距离，纵轴F表示两分子间引力、斥力的大小，图中ab、cd两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点。下列说法正确的是（ ）
A. 当r=r0时，分子势能最大
B. 若两分子间的距离增大，则分子间的斥力比引力减小得更快
C. 若r=r0，则分子间没有引力和斥力
D. 分子间距离从r0开始增大时，分子势能一定增大
【答案】BD
【解析】A．由图可知，r=r0是平衡位置，分子势能最小，故Ａ错误；
B．当两分子间的距离增大时，分子间的斥力比引力减小得快，故B正确；
C．当r=r0时，分子间引力和分子间斥力大小相等，其合力为零，故C错误；
D．当分子间距离从r0开始增大时，分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。
9. 如图所示，一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、cd、da四个过程回到原状态，其V-T图像刚好是一个圆，气体在a、b、c、d四个状态的体积分别为、、，温度分别为、、，压强分别为、、、，其中，。下列说法正确的是（ ）

A. 在这四个状态中，c状态时气体的内能最多
B.
C.
D. 从状态a到状态b，气体从外界吸热
【答案】ACD
【解析】A．由V-T图像可知，在这四个状态中，c状态时气体的温度最高，则c状态时气体的内能最多，A正确；
B．由于，则有
可得
B错误；
C．根据理想气体状态方程可得
其中
，
联立可得
C正确；
D．从状态a到状态b，气体的温度升高，则气体的内能增加；气体的体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，D正确。
故选ACD。
10. 对于液体和固体（不计分子间的空隙），若用表示摩尔质量，表示分子质量，表示物质密度，表示摩尔体积，表示单个分子的体积，表示阿伏加德罗常数，则下列关系中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】A.摩尔体积是分子的体积，由于不计分子间隙，摩尔体积与单个分子的体积的比值等于阿伏加德罗常数，即
故A正确；
BCD.由物质密度和摩尔体积的乘积得出摩尔质量，即
摩尔质量与分子质量比值等于阿伏加德罗常数，即
故BD正确，C错误。
故选ABD
三、实验题
11. 油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.3mL。用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。（结果保留两位有效数字）
（1）若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为___________m2。
（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为___________m3。
（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为___________m。
（4）为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列措施可行的是___________。
A. 油酸浓度适当大一些
B. 油酸浓度适当小一些
C. 油酸扩散后立即绘出轮廓图
D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
【答案】（1） （2） （3） （4）BD
【解析】（1）若每一小方格的边长为10mm，由图中可知轮廓中大约为个小方格，则油酸薄膜的面积为
（2）每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为
（3）油酸分子的直径为
（4）为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些；应油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图。
12. 元宵节是中国的传统节日，在以往孩子们在这一天会手提着蜡烛灯笼，在大街小巷游玩。随着科技的进步，造型独特、功能齐全的电子灯笼、音乐灯笼相继问世。某实验小组购置了一个电灯泡灯笼，其电路如图甲所示，当单刀双掷开关S0拨到1的时候，灯常亮。当开关拨到2的时候，在控制芯片的作用下灯就会闪一闪，非常好看。该实验小组为了实现到了晚上自动亮灯而白天不亮灯，于是在电路中将C、D间的导线去除，在这两点间增加了一个亮度感应开关（其结构主要是一个电磁继电器和一个光敏电阻R），如图乙，其工作原理如下：
（1）开关S0任意接通1或2，接通开关S1；
（2）若环境较暗，灯亮起；
（3）若环境中光亮度较高，光敏电阻的电阻_________（填“较大”或“较小”），电磁继电器中的线圈电流_________（填“较大”或“较小”），两个触点与铁片_________（填“接触”或“分离”）。
【答案】（1）较小 （2）较大 （3）分离
【解析】[1][2][3]若环境中光亮度较高，光敏电阻的电阻较小，电磁继电器中的线圈电流较大，两个触点与铁片分离。
13. 在“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体的压强与体积关系”的实验中，实验装置如图甲所示，根据实验得到多组数据，画出p-V图像，形似双曲线；再经处理，又画出图像，得到如图乙所示图线。
（1）通过实验得到的结论是___________；
（2）实验过程为保持封闭气体温度不变，应采取的主要措施是___________和___________。
（3）如实验操作规范正确，图乙中V-图线没过原点的主要原因可能是___________。
【答案】（1）在温度不变时，一定质量气体的压强与体积成反比 （2）移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分 （3）测体积时没计注射器与压强传感器连接部位的气体体积
【解析】（1）[1]通过实验得到的结论是在温度不变时，一定质量气体的压强与体积成反比．
（2）[2][3]移动活塞要缓慢，这样气体能与外界进行充分的热传递，使气体温度始终与环境温度相同；不能用手握住注射器封闭气体部分，防止手与气体间发生热传递，使气体温度与环境温度不一致。即实验过程为保持封闭气体温度不变，应采取的主要措施是移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分．
（3）[4]理想气体状态方程
则
设注射器与压强传感器连接部位的气体体积为，注射器的刻度值为，则
即
则图线没过原点的主要原因测体积时没有计量注射器与压强传感器连接部位的气体体积．
四、计算题（要求写出必要的文字说明和解题步骤共计32分）
14. 目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术，实验发现，在水深300m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体，设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，将二氧化碳分子看作直径为D的球，则
（1）在该状态下体积为V的二氧化碳气体所含分子数为多少?
（2）变成硬胶体后体积约为多少﹖
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）体积为V的二氧化碳气体的质量为
则在该状态下体积为V的二氧化碳气体所含分子数为
（2）二氧化碳气体变成硬胶体后，可以看成是分子一个个紧密排列在一起，其体积为
15. 如图所示的电路中，电容器的电容C＝1 μF，线圈的自感系数L＝0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，求：（g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触）
（1）至少经过多长时间，油滴的加速度最大？
（2）当油滴的加速度为何值时，LC回路中的磁场能最大？
【答案】（1）3.14×10－5 s；（2）10 m/s2
【解析】（1）当S拨至a时，油滴受力平衡，可知油滴带负电。
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
T＝2π＝2×3.14×s＝6.28×10－5 s
当电容器恰好反向充电结束时，油滴所受静电力向下且最大，此时油滴受到的合力最大，加速度最大，至少经过的时间为
t＝＝3.14×10－5 s
（2）LC回路中的磁场能最大时，电流最大，电容器所带电荷量为0，油滴只受重力作用，油滴的加速度为
g＝10 m/s2
16. 如图所示，一粗细均匀足够长的导热U形管竖直放置在烘烤箱中，右侧上端封闭，左侧上端与大气相通，右侧顶端密封空气柱A的长度为，左侧密封空气柱B的长度为，上方水银柱长，左右两侧水银面高度差，已知大气压强，大气温度，现开启烘烤箱缓慢加热U形臂，直到空气柱A、B下方水银面等高。加热过程中大气压保持不变。求：
（1）加热前空气柱A、B的压强各为多少；
（2）空气柱A、B下方水银面等高时烘烤箱的温度；
（3）加热后，B空气柱上方水银柱上升高度L。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）加热前有
（2）空气柱B压强保持不变，则有
空气柱A根据理想气体状态方程
解得
（3）以空气柱B 为研究对象，加热前温度，体积，加热后温度，体积，由盖-吕萨克定律得
联立可得
B 空气柱上方水银柱上升高度