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2023—2024学年度第二学期高二年级

期末考试物理试卷

（考试时间：75分钟    总分：100分）

注意事项：

所有试题的答案均填写在答题纸上，答案写在试卷上的无效。

一、单选题。（每题只有一个正确选项。每题4分，共44分。）

1. 人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法中正确的有（　　）

A. 空调风速越大，室内空气的分子动能也越大

B. 室内温度为0℃时，则室内空气分子热运动停止

C. 空调制冷使得室内温度下降，则速率小的空气分子比例增多

D. 空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．室内空气的分子动能只与温度有关，与空调的风速无关，A错误；

B．只有在绝对零度，即时空气分子热运动停止，而室内温度为0℃时，则室内空气分子依然做无规则热运动，B错误；

C．空调制冷使得室内温度下降，根据温度是分子平均动能的标志可知，速率小的空气分子比例增大，C正确；

D．PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，做的是布朗运动，不是分子热运动，D错误。

故选C。

2. 下列实验中，能证实光具有粒子性的是（　　）

A. α粒子散射实验 B. 光电效应实验

C. 光的单缝衍射实验 D. 光的双缝干涉实验

【答案】B

【解析】

【详解】A．α粒子散射实验说明原子具有核式结构，与光的性质没有关系，A错误；

B．光电效应实验证实光具有粒子性，B正确；

CD．光的单缝衍射实验和光的双缝干涉实验都说明光具有波动性，CD错误。

故选B

3. 我国已全面进入5G时代，5G信号使用的电磁波频率是4G信号的几十倍，下列说法正确的是（    ）

A. 4G信号电磁波比5G信号电磁波的粒子性更明显

B. 5G信号电磁波的波长比4G信号电磁波的波长短

C. 5G信号电磁波的光子能量比4G信号电磁波的光子能量小

D. 在相同介质中5G信号比4G信号的传播速度大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据结合题意可知5G信号电磁波的波长比4G信号电磁波的波长短，则5G信号电磁波比4G信号电磁波的粒子性更明显，故B正确，A错误；

C．根据可知5G信号电磁波的光子能量比4G信号电磁波的光子能量大，故C错误；

D．5G信号的频率比4G信号的频率大，则同种介质中5G信号的折射率大，根据可知在相同介质中5G信号比4G信号的传播速度小，故D错误。

故选B。

4. 如图所示为某时刻振荡电路所处的状态，则该时刻（　　）

A. 振荡电流i在增大 B. 电容器上的电荷量增多

C. 磁场能正在向电场能转化 D. 电流的变化率增大

【答案】A

【解析】

【详解】A．图示时刻电流流向负极板，即负极板失电子，可知，极板所带电荷量减小，即电容器在放电，振荡电流增大，A正确；

B．根据上述可知，电容器处于放电状态，电容器上的电荷量减小，B错误；

C．根据上述，电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化，C错误；

D．根据上述，电容器处于放电状态，电流增大，但电流增大得越来越慢，即电流变化率减小，D错误。

故选A。

5. 分子势能E_p随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. r₁处分子间表现引力

B. r₂处分子间表现为斥力

C. 时，r越小分子势能越大

D. 分子间距离足够大时分子势能最小

【答案】C

【解析】

【详解】ABD．分子势能为标量，在r=r₂时，分子势能最小，则r₂为平衡位置，分子力为零，由图可知r₁处分子间表现为斥力。故ABD错误；

C．由图可知时，r越小分子势能越大。故C正确。

故选C。

6. 如图所示为模拟气体压强产生机理的实验，在一定时间内将100颗豆粒从秤盘上方20cm高度处均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动情况。关于该实验下列说法正确的是（　　）

A. 仅将释放位置升高，指针示数不变

B. 仅将释放位置升高，可模拟温度升高对气体压强影响

C. 仅增加豆粒数量，可模拟温度降低对气体压强的影响

D. 仅增加豆粒数量，可模拟体积增大对气体压强影响

【答案】B

【解析】

【详解】A．仅将释放位置升高，则豆粒到达秤盘上的速度变大，即豆粒到达秤盘后的动量变化量变大，由动量定理有

所以其作用力变大，即指针示数变大，故A项错误；

B．仅将释放位置升高，豆粒到达秤盘的速度变大，即气体分子的速率变大，所以可模拟温度升高对气体压强的影响，故B项正确；

CD．仅增加豆粒的数量，即气体分子的密度增加，所以可模拟体积减小对气体压强的影响，故CD错误。

故选B。

7. 1927年，威尔逊因发明云室获诺贝尔物理学奖，如图所示，云室里封闭一定质量的气体。现迅速向下拉动活塞，则云室中的气体（　　）

A. 温度升高 B. 压强减小

C. 向外放出热量 D. 分子的数密度增大

【答案】B

【解析】

【详解】AC．云室内封闭一定质量的气体，迅速向下拉动活塞，时间短，故看作绝热过程，Q=0，气体体积增大，对外做功，W为负值，根据热力学第一定律公式ΔU=W+Q，内能减小，故温度降低，AC错误；

B．被封气体体积增大，温度降低，由理想气体状态变化方程可知压降减小，B正确；

D．气体体积增大，总分子数不变，则数密度减小，D错误。

故本题选B。

8. 石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　）

A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体

B. 石墨烯中的碳原子始终静止不动

C. 石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变

D. 石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用

【答案】C

【解析】

【详解】A．石墨有规则的形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状是晶体，故A错误；

B．石墨中的碳原子是一直运动的，故B错误；

C．石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确；

D．石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。

故选C。

9. 在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm，由此估算出油酸分子直径为（　　）

A. B.

C. D.

【答案】A

【解析】

【详解】一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为

油酸分子直径

故选A。

10. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，先经等压变化到达状态b，再经等容变化到达状态c。下列判断正确的是（　　）

A. 从a到b，气体温度不变 B. 从a到b，气体从外界吸热

C. 从b到c，气体内能不变 D. 从b到c，气体对外界做功

【答案】B

【解析】

【详解】A．从a到b，气体压强不变，体积增大，温度升高，故A错误；

B．从a到b，气体体积增大，气体对外做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可得，气体从外界吸热，故B正确；

C．从b到c，气体体积不变，压强减小，温度降低，气体内能减小，故C错误；

D．从b到c，气体体积不变，则气体不对外界做功，故D错误。

故选B。

11. 某科技小组用如图所示的电路研究“光电效应”现象，现用频率为v的红光照射光电管，有光电子从K极逸出。下列说法正确的是（　　）

A. 使用蓝光照射比红光照射需要克服的逸出功更大

B. 仅增大入射光的强度，从K极逃逸出的电子的最大初动能可能增大

C. 当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数可能先增大后保持不变

D. 将电源正负极反接后当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数不变

【答案】C

【解析】

【详解】A．逸出功由金属材料变身决定，金属一定，逸出功一定，可知，使用蓝光照射与红光照射需要克服的逸出功相等，故A错误；

B．根据光电效应方程有

可知，光电子的最大初动能由入射光的频率与逸出功共同决定，仅增大入射光的强度，从K极逃逸出的电子的最大初动能不变，故B错误；

C．图中电压为加速电压，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，加速电压逐渐增大。电流逐渐增大，当达到饱和电流后，电流保持不变，即电流表示数可能先增大后保持不变，故C正确；

D．将电源正负极反接后，所加电压为减速电压，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流先减小，当电压达到遏止电压后，电流为0，即电流表示数先减小后不变，故D错误。

故选C。

二、实验题（每空3分，共15分。）

12. 某同学用如图甲所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到最右侧，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。

（1）为使实验结果尽量准确，下列操作正确的是          （多选）。

A. 要尽可能保持环境温度不变

B. 实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油

C. 实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞

D. 实验过程中应缓慢地推动活塞

（2）分别在环境温度为T₁、T₂（T₁<T₂）时完成上述探究活动。下列各图最能正确且直观地反映实验过程中，气体压强p随体积V变化规律的是        （单选）。

A. B. C. D.

（3）该同学用此装置测量一小石子的密度。他先用天平测出其质量为m，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出如图乙所示的图像，则石子密度为__________。（用题及图中相关物理量的字母符号表示）

（4）由于软管的存在，V₀的测量值会比真实值__________（填“偏大”“偏小”或“相等”），求出石子的密度比真实值___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

【答案】（1）ABD    （2）C    

（3）    

（4）    ①. 偏小    ②. 偏大

【解析】

【小问1详解】

A．保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，要尽可能保持环境温度不变，故A正确；

B．为防止漏气，实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，故B正确；

C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞，气体温度将升高，故C错误；

D．实验过程中应缓慢地推动活塞，使气体温度始终与环境温度相同，故D正确。

故选ABD。

【小问2详解】

根据理想气体状态方程

整理得

可知为直观地反映实验过程中，应采用图像，图像的斜率为

则温度越高，对应的图线的斜率越大，故图C符合要求。

故选C。

【小问3详解】

设石块的体积为，根据理想气体状态方程

整理得

由图像可知，石头的体积为

则石头的密度为

【小问4详解】

[1][2]由于软管的存在，石头体积的真实值应为加上软管内气体的体积，故石头体积的测量值会比真实值偏小，根据

可知石头密度比真实值偏大。

三、解答题（共4小题，共41分）

13. 如图所示，内壁光滑的薄壁圆柱形导热汽缸开口朝下，汽缸高度为h，横截面积为S。汽缸开口处有一厚度可忽略不计的活塞。缸内封闭了压强为的理想气体。已知此时外部环境的热力学温度为T₀，大气压强为，活塞的质量为，g为重力加速度。

（1）若把汽缸放置到热力学温度比外部环境低的冷库中，稳定时活塞位置不变，求稳定时封闭气体的压强；

（2）若把汽缸缓缓倒置，使开口朝上，环境温度不变，求稳定时活塞到汽缸底部的距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由题意知封闭气体做等容变化，根据查理定律有

求得

（2）稳定时,对活塞分析

根据玻意耳定律有

求得

14. 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。

15. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与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。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和均已知。求：

（1）金属的逸出功；

（2）普朗克常量h；

（3）当入射光的频率为时，逸出光电子的初动能范围。

【答案】（1）；（2）；（3）[0，]

【解析】

【详解】（1）根据光电效应方程可知

变形得

结合图像信息可知，当时，金属的逸出功为

（2）由图可得图像的斜率

代入得

（3）根据光电效应方程可知

当时，光电子的最大初动能

因此初动能范围为[0，]。

16. 如图所示，内壁光滑、高度均为2h的两个绝热气缸底部由细管连通，左侧气缸上端封闭，右侧气缸上端开口与大气相通，两气缸中面积均为S的绝热活塞M、N密闭两部分理想气体A、B。开始时，气体A、B温度均为T，活塞M、N均静止在距气缸底部h处。已知活塞M、N的质量分别为2m和m，大气压强为，重力加速度为g，细管内气体体积忽略不计。

（1）求气体A的压强；

（2）缓慢加热气体B，使其温度升至稳定时，求活塞N距气缸底部的高度；

（3）上述加热过程中，若B吸收的热量为Q，求B的内能增加量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对活塞M、N受力分析，根据共点力平衡，有

联立解得气体A的压强为

（2）缓慢加热气体B，使其温度升至，根据盖吕萨克定律，有

活塞N距气缸底部的高度为

（3）根据热力学第一定律，在加热过程中

联立解得B的内能增加量为