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南京一中2023-2024学年度第二学期期末考试试卷

高二物理

一、单选题（共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意）

1. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）

A. 图甲中，由气体的摩尔体积、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的体积和质量

B. 图乙中，小草上的露珠呈球形的主要原因是液体重力的作用

C. 图丙中，洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板受到的重力，其原因是玻璃板受到大气压力作用

D. 图丁为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图丁可知状态③的温度最高

【答案】D

【解析】

【详解】A．图甲中，由气体的摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的质量，用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算出气体分子占据的空间体积，而不是分子的体积，故A错误；

B．图乙中，小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用，故B错误；

C．图丙中，洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在分子引力，故C错误；

D．图丁中，温度越高，速率大的分子占比越大，则状态③的温度最高，故D正确。

故选D。

2. 关于下列几幅图的说法正确的是（　　）

A. 图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动

B. 图乙为布朗运动产生原因的示意图。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. 图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体

D. 如图丁所示，“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不需要外界提供能量，也能够持续工作下去

【答案】A

【解析】

【详解】A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故A正确；

B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越不明显，故B错误；

C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是单晶体，故C错误；

D．如图丁所示，“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，根据能量守恒可知，“饮水小鸭”头部饮水后不断蒸发，吸收周围空气的热量，才能持续工作下去，故D错误。

故选A。

3. 已知地球大气层的厚度远小于地球半径R，空气平均摩尔质量M，阿伏加德罗常数N_A，地面附近大气压强p₀，重力加速度大小g。由此可以估算地球大气层空气分子总数为（   ）

A. B. C. D.

【答案】A

【解析】

【详解】设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生

mg = p₀S

即

分子数

故选A。

4. 水火箭是同学们喜爱的动手动脑科普玩具，发射最高世界记录为。如图所示，被压缩的高压空气膨胀使水从水火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，饮料瓶受到反作用力而快速上升，短时间内不考虑热传递。在此过程中（　　）

A. 外界对气体做功

B. 气体的内能全部转化为机械能

C. 气体的温度降低，每一个气体分子的速率都将减小

D. 单位时间内容器内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．水火箭的原理被压缩的高压空气膨胀使水从水火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，可知此过程中气体对外做功，故A错误；

B．根据热力学第二定律可知，能量的转化率不可能达到百分之百，故B错误；

C．根据热力学第一定律可知，短时间内在不考虑热传递的情况下，气体对外做功，则气体的内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，即平均速率减小，而单个气体分子的速率有可能增大，也有可能不变，甚至有可能更小，故C错误；

D．气体对外做功，体积增大，单位体积内的分子数减小，而温度降低又使得气体分子的平均速率减小，气体压强减小，因此单位时间内容器内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将减小，故D正确。

故选D

5. 我国著名理论物理科学家程开甲，是我国核武器的先驱，荣获了“改革先锋”“国家最高科学技术奖”“八一勋章”“人民科学家”等国家荣誉称号和中国科学院院士等多个优秀奖项与称号，为我国的科研事业奉献了他的一生。在对原子核物理的不断探索中，下列有关原子物理说法中正确的是（　　）

A. 密立根对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流，并测定了电子的比荷

B. 爱因斯坦的光电效应方程，从动量的角度上解释了光的量子化

C. 卢瑟福不仅通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构，而且用α粒子轰击氮核发现了质子

D. 玻尔将量子观念引入原子领域，很好地解释了所有原子光谱的分立特征

【答案】C

【解析】

【详解】A．汤姆孙对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流，这是人类真正意义上第一次发现了电子，此后密立根测定了电子的比荷，A错误；

B．爱因斯坦的光电效应方程，从能量的角度上解释光的量子化，一个电子吸收一个光子的能量，B错误；

C．卢瑟福通过α粒子散射实验确定原子的中间存在原子核，完全否定了汤姆孙的枣糕模型，并且用α粒子轰击氮核，，发现了质子，C正确；

D．玻尔将量子观念引入原子领域，指出原子中的电子轨道是量子化的，很好地解释了氢原子光谱的分立特征，并不能解释所有原子光谱，D错误。

故选C。

6. 核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料作为燃料，中的Pu元素是，已知的半衰期为88年，其衰变方程为。若、、X的结合能分别为、、，则下列说法正确的是（    ）

A. 的平均核子质量大于的平均核子质量

B. 衰变放出的射线是氦核流，它的贯穿能力很强

C. 该反应释放的能量为

D. 100个原子核经过88年后剩余50个

【答案】A

【解析】

【详解】A．衰变反应后错在质量亏损，则的平均核子质量大于的平均核子质量，A正确；

B．衰变放出的射线是射线，即氦核流，它的贯穿能力很弱，电离能力很强，B错误；

C．该反应释放的能量为

C错误；

D．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，D错误。

故选A。

7. 云南龙江大桥是亚洲最大的高速公路悬索桥，总长2470.58米，桥面宽33.5米，为双向四车道设计，设计速度为80千米/小时，如图甲所示，图乙中A、B、C、D、E为大桥上五根钢丝绳吊索，每两根吊索之间距离相等，若汽车从吊索A处开始做匀减速直线运动，刚好在吊索E处停下，汽车通过吊索D时的瞬时速度为v_D，通过DE段的时间为t，则（　　）

A. 汽车通过吊索A时的速度大小为4v_D

B. 汽车减速的时间大于2t

C. 汽车通过吊索C时的瞬时速度等于通过AE段的平均速度

D. 汽车通过AD段的平均速度是通过DE段平均速度的3倍

【答案】D

【解析】

【详解】ABD．汽车减速到零，可以看成反向的初速度为零的匀加速直线运动，根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系，可知汽车通过DE、AD段所用的时间之比为1∶1，可得汽车减速的时间等于，汽车通过吊索A时的速度为，故A、B错误，D正确；

C．汽车通过吊索D为AE段的中间时刻，故通过吊索D的速度等于AE段的平均速度，故C错误。

故选D。

8. 一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比。某密闭容器内的理想气体自状态A变化至状态B，再变化至状态C，其变化过程的p-V图像如图中的实线所示，已知这些气体在状态A时的内能为U₀，下列说法正确的是（　　）

A. 自状态A至状态B，气体的温度不变

B. 气体在状态B时的内能为3U₀

C. 自状态A至状态B，气体吸收的热量为8U₀+4p₀V₀

D. 自状态A至状态B，再至状态C，气体吸收的热量比放出的热量多2U₀

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图像可知自状态A至状态B，p、V的乘积增大，根据

可知气体的温度升高，故A错误；

BC．自状态A至状态B，图像为过原点的一条直线，根据几何知识可知状态B的体积为3V₀，气体对外界做功为

根据理想气体状态方程有

解得

根据题意可知气体在状态B时的内能为9U₀，气体内能变化量为

根据热力学第一定律有

解得

故B错误，C正确；

D．从B状态到C状态，外界对气体做功

根据理想气体状态方程有

解得

根据题意可知气体在状态C时的内能为3U₀，气体内能变化量为

根据热力学第一定律有

解得

B状态到C状态气体放出热量，则自状态A至状态B，再至状态C，气体吸收的热量和放出的热量的差值为

故D错误

故选C。

9. 氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间，a光的光子能量为。则（　　）

A. 氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光

B. 当滑片P向a端移动时，光电流I将增大

C. a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小

D. 图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有

【答案】D

【解析】

【详解】A．可见光的光子能量范围约为1.64eV到3.11eV之间。氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误；

B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误；

C．根据

可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据

可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据

可知a光光子动量最大，故C错误；

D．可见光波长范围约为400nm到760nm之间，根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86eV，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55eV，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89eV，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有

联立可得

故D正确。

故选D。

10. 小球从一定高度处由静止下落，与地面碰撞后回到原高度再次下落，重复上述运动，取小球的落地点为原点建立坐标系，竖直向上为正方向，下列速度和位置的关系图像中，能描述该过程的是（　　）

A. B. C. D.

【答案】A

【解析】

【详解】设小球原来距地面的高度为h。小球下落的过程中，根据运动学公式有

由数学知识可得，图像应是开口向左的抛物线。小球与地面碰撞后上升的过程，与下落过程具有对称性。

故选A。

11. 如图所示，某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8m设有一个关卡，各关卡同步放行和关闭，放行和关闭的时间分别为5s和2s．关卡刚放行时，一同学立即在关卡1处以加速度2m/s²由静止加速到2m/s，然后匀速向前，则最先挡住他前进的关卡是（ ）

A. 关卡2 B. 关卡3 C. 关卡4 D. 关卡5

【答案】C

【解析】

【详解】根据v=at可得，2m/s=2m/s²×t₁，所以加速的时间为t₁=1s；

加速的位移为

，

之后匀速运动的时间为，到达关卡2的时间为

小于5s，放行；可以通过，所以可以通过关卡2继续运动，从第2关卡到第3关卡匀速运动时间

，

所以到达第3关卡的时刻（从开始运动计时）为8.5s，7s＜8.5s＜12s，也是放行，可以通过，从第3关卡到第4关卡匀速运动时间仍然是４s，所以到达第4关卡的时刻（从开始运动计时）为到达关卡4的总时间为

1s+3.5s+4s+4s=12.5s，

12＜8.5＜14，关卡放行和关闭时间分别为5s和2s，此时关卡4是关闭的，所以最先挡住他前进的是关卡4，所以C正确；

故选C。

【点睛】本题是对匀变速直线运动位移时间关系式的考查，注意开始的过程是匀加速直线运动，要先计算出加速运动的时间．

二、非选择题（共5题，共56分，13题至16题请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）

12. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。

（1）关于该实验下列说法正确的是________。

A. 为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油

B. 为方便推拉柱塞，应用手握住注射器

C. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据

D. 实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得

（2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图乙所示。则

①造成这一结果的原因是________；

②图中代表的物理含义是________；

（3）若A组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是________。

A. B.

C. D.

（4）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是________。

A. B.

C. D.

【答案】（1）A    （2）    ①. 胶管内存在气体    ②. 胶管内气体体积    （3）B    （4）D

【解析】

【小问1详解】

A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，可以保证封闭气体的气密性，A正确；

B．手握住注射器，会使气体的温度升高，不符合实验要求，B错误；

C．实验时应缓慢推拉柱塞和读取数据，C错误；

D．压强传感器只能采集气体的压强，D错误。

故选A。

【小问2详解】

[1][2]根据等温过程有

可得

可知图线不通过坐标原点的原因是胶管内存在气体，是胶管内气体体积。

【小问3详解】

根据等温过程有

可得

当很小时，即很大，则有

可知几乎是一条过原点的倾斜直线；

当较大时，即较小时，根据

可知图像上点与原点连线的斜率随着的增大而减小。

故图像选B。

【小问4详解】

测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积未计入，纵轴存在截距，软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为，故前后两条线相交在此处。

故选D。

13. 如图所示，一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C。在A→B过程中，气体内能增加500J，在状态B时压强为p₀=1.0×10⁵pa。求：

（1）气体在状态C时压强p；

（2）A→B过程中气体吸收的热量Q。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】(1)B→C是等容过程，由

得

(2)A→B是等压过程，气体体积变大，气体对外做功

由热力学第一定律

得

14. 如图所示，一光电管的阴极用极限频率为的钠制成。用波长为的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，光电流的饱和值为I，普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。

（1）求光电子逸出时的最大初动能和到达A极时的最大动能；

（2）反向遏止电压；

（3）若每入射N个光子会产生1个光电子，求紫外线照射阴极时产生饱和光电流I需要的照射功率P。

【答案】（1）；；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据光电效应方程可知，光电子逸出时的最大初动能为

电子从阴极K到阳极A过程，根据动能定理可得

可得电子到达A极时的最大动能为

（2）当电子刚好不能达到阳极A时的反向电压为遏止电压，根据动能定理可得

解得

（3）根据电流定义式可得

可知时间内产生的光电子数为

则时间内入射的光子数为

需要的照射功率为

15. 1898年居里夫人发现放射性元素镭，一个静止的镭核衰变成氡核时，放出一个粒子。

（1）写出镭核发生衰变的核反应方程；

（2）假设反应中损失的质量为，释放出的核能全部转化为氡核和粒子的动能，光在真空中速度为c，氡核的质量为M，粒子的质量为m，则氡核和粒子的动能各为多大；

（3）在（2）问条件下，若该衰变过程释放的核能全部以光子放出，每个高能光子经过重核附近时，在原子核场的作用下﹐能产生一对正、负电子，已知电子质量为m，求此衰变过程最多能产生多少对正、负电子。

【答案】（1）；（2）；；（3）

【解析】

【详解】（1）核反应方程为

（2）根据

产生总动能为，设氡核和粒子的速度大小分别为、，则由动量守恒有

得氦核动能为

粒子动能为

（3）光子产生电子方程式为

根据

光子的能量换算为质量，最多产生的正、负电子对数为

16. 如图甲所示，下端离地面处有一竖直的空管，管长L为2.8m，、为空管的上、下两端，空管由于受外力作用，由静止开始竖直向下运动，其运动图像如图乙所示，同时在处一个大小不计的小球以初速度竖直上抛，不计一切阻力和在地面的反弹，取。求：

（1）若小球初速度为8m/s，小球上升过程中离地面的最大高度；

（2）若小球初速度为8m/s，小球经过多长时间从管的端相对向上穿出；

（3）欲使在空管落地瞬间，小球必须处于空管之内，在其他条件不变的前提下，求小球的初速度大小的范围。

【答案】（1）9.6m；（2）0.4s；（3）

【解析】

【详解】（1）小球的运动为竖直上抛运动，设上抛的高度为

解得

离地最大高度

（2）设时刻圆筒还未到达匀速，小球从圆筒上端穿出

小球上升

圆筒下落

解得

或（舍去）

（3）当时，圆筒匀加速下落

匀速下落

圆筒落地总时间

则小球在时间内满足：

解得