江苏省泰州中学2022-2023学年高二下学期期中 物理试题

江苏省泰州中学2022~2023学年度第二学期期中考试
高二物理试题
（考试时间：75分钟 总分：100分）
命题人： 审题人： 第Ⅰ卷（选择题 共41分）
一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个．．．．选项符合题意．
1．下列说法正确的是（ ）
A ．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
B ．质量、温度都相同的氢气和氧气相比，氢气的内能较大
C ．自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体分子间相互排斥的原因
D ．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积 2．关于固体和液体，下列说法中正确的是（ ） A ．晶体在熔化过程中，温度不变，内能不变 B ．多晶体没有规则的几何形状，没有确定的熔点
C ．由于液体表面分子间距离小于平衡位置间距0r ，故液体表面存在表面张力
D ．液晶显示不同的颜色是由于液晶中电场不同时，对不同颜色的光的吸收强度不同造成的 3．下列说法中正确的是（ ）
A ．原子核放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素
B ．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构
C ．光电效应实验揭示了光的波动性
D ．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念 4．利用金属晶格（大小约10
10
m -）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子通过
电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．己知电子质量为m ，电荷量为e ，初速度为0，加速电压为U ，普郎克常量为h ，则下列说法中正确的是（ ） A ．该实验说明了电子具有粒子性 B ．实验中电子束的德布罗意波长为
λ=
C ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越明显
D ．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
5．封有理想气体的导热气缸开口向下被竖直悬挂，活塞下系有钩码P ，整个系统处于静止状态，如图所示．若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢，下列说法中正确的是（ ）
A ．外界温度升高，气体的压强增大
B ．外界温度升高，外界可能对气体做正功
C ．保持气体内能不变，增加钩码的质量，气体一定吸热
D ．保持气体内能不变，增加钩码的质量，气体体积一定减小 6．关于原子能级跃迁，下列说法正确的是（ ）
A ．处于3n =能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子
B ．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯
C ．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小
D ．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV ，则动能等于12.09eV 的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态（ ）
7．一定质量的理想气体从状态a 开始，经a b b c c a →→→、、三个过程后回到初始状态a ，其p V -图像如图所示．已知三个状态的坐标分别为
()()()000000,2,2,,3,2V p b V p c V p ，以下判断正确的是（ ）
A ．气体在a b →过程中对外界做的功小于在b c →过程中对外界做的功
B ．气体在a b →过程中从外界吸收的热量大于在b c →过程中从外界吸收的热量
C ．在c a →过程中，外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量
D ．气体在c a →过程中内能的减少量等于b c →过程中内能的增加量
8．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．下图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于2n =能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为12345v v v v v 、、、、和6v 的光子，且频率依次增大，则E 等于（ ）
A ．3hv
B ．4hv
C ．()31h v v -
D ．()31h v v +
9．如图所示，试管开口朝下插入盛有水的广口瓶中，在某一高度处静止时，管内封有一定
的空气，若向广口瓶中再缓慢地倒人一些水，试管仍保持竖直，则试管将（）
A．加速上浮B．加速下沉C．保持静止D．以原静止位置为平衡位置上下振动10．如图所示，a、b两容器中密封有一定量的理想气体，a活塞截面小于b活塞，开始处于静止态，两容器温度相同，当两边升高相同温度后，活塞将（）
A．向左移动B．向右移动C．仍静止不动D．无法确定
二、简答题：本题共1小题，共计15分，每空3分，请将答案填写在答题卡相应的位置．
11．（1）在用油膜法测定分子直径的实验中，某同学最终得到的计算结果偏小，出现这种结果可能的原因是____________．
A．将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B．计算油膜面积时，将不完整的方格都作为完整方格处理
C．配制的油酸酒精溶液放置时间偏长
D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开
（2）约里奥·居里夫妇因发现人工放射性同位素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发
现的放射性元素30
15P衰变成30
14
Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是____________．32
15
P是
30 15P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术．已知32
15
P的半衰期为14天，请估算4mg的32
15
P
经__________天的衰变后还剩0.25mg．
（3）一定质量的理想气体压强p与摄氏温度t的关系如图所示，气体从状态A变化到状态B，则气体在状态A的体积____________（选填“>”、“=”或“<”）在状态B的体积；此过
程中，气体做功的绝对值为W ，内能变化量的绝对值为U △，则气体与外界之间传递的热量为____________．
三、计算题：本大题共4小题，共45分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
12．（9分）已知汞的摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为A N ，求： （1）一个汞原子的质量； （2）一个汞原子的体积；
（3）体积为V 的汞中汞原子的个数．
13．（12分）如图所示，在水平桌面上倒立一个质量为10kg M =、深度15cm h =的无盖圆柱形气缸，现用一质量为 5.0kg m =、横截面积为2
0.01m S =的活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，活塞下端拴接一劲度系数为3
5.010N /m k =⨯的轻质弹簧，弹簧的原长为7.5cm ，开始时活塞到汽缸底部的距离为5cm ．活塞可在汽缸内无摩擦地上下滑动且汽缸不会漏气，活塞和汽缸均由绝热材料制成，汽缸内有一电热丝（不计体积和质量）可
对气体加热．已知大气压强5
0 1.010Pa p =⨯，重力加速度2
10m /s g =．汽缸内气体初始
温度为027t =℃．求：
（1）弹簧恰好与桌面接触时，汽缸中气体的温度； （2）汽缸刚要离开桌面时气体的温度．
14．（12分）有一个两端开口、粗细均匀的U 形玻璃细管，放置在竖直平面内，处在压强为
0p 的大气中，两个竖直支管的高度均为h ，水平管的长度为2h ，玻璃细管的半径为r ，
r h ．今将水平管内灌满密度为ρ的水银，如图所示．
（1）如将U 型管两个竖直支管的开口分别密封，管内空气压强均等于大气压强．当U 型管向右做匀加速运动时，加速度应为多大才能使水平管内水银柱长度稳定为5
3
h ？
（2）如将其中一个竖直支管的开口密封起来．使其管内气体压强为1个大气压．当U 型管以另一个竖直支管（开口的）为轴做匀速转动时，转速n 应为多大才能使水平管内水银柱长度稳定为53
h ？（设气体温度保持不变）
15．（12分）19世纪末、20世纪初，科学家们通过对光电效应的研究，加深了对光的本性
的认识．科学家利用如图所示的电路研究光电效应，图中K 、A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K 极受到光照时可能发射电子．已知电子电荷量为e ，普朗克常量为h ．
（I ）当有光照射K 极，电流表的示数为I ，求经过时间t 到达A 极的电子数n ；
（②）使用普通光源进行实验时，电子在极短时间内只能吸收一个光子的能量．用频率为0v 的普通光源照射K 极，可以发生光电效应．此时，调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为U 时，电流表的示数减小为0．
随着科技的发展，强激光的出现丰富了人们对光电效应的认识，用强激光照射金属，一个电子在极短时间内吸收到多个光子成为可能．若用强激光照射K 极时，一个电子在极短时间内能吸收n 个光子，求能使K 极发生光电效应的强激光的最低频率v ；
（3）某同学为了了解，为什么使用普通光源进行光电效应实验时，一个电子在极短时间内不能吸收多个光子，他查阅资料获得以下信息； 原子半径大小数量级为10
10
m -；若普通光源的发光频率为14610Hz ⨯，其在1s 内垂直照射
到2
1m 面积上的光的能量约为6
10J ；若电子吸收第一个光子能量不足以脱离金属表面时，在不超过8
10s -的时间内电子将该能量释放给周围原子而恢复到原状态．
为了进一步分析，他建构了简单模型：假定原子间没有缝隙，一个原子范围内只有一个电子，且电子可以吸收一个原子范围内的光子． 请利用以上资料，解决以下问题． a ．普朗克常量h 取34
6.610
J s -⨯⋅，估算1s 内照射到一个原子范围的光子个数；
b ．分析一个电子在极短时间内不能吸收多个光子的原因．
江苏省泰州中学2022~2023学年度第二学期期中考减
高二物理试题 参考答案
一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个选项符合题意．
应的位置．
11．（1）BC ； （2）正电子或
()0
1
e +；56．
（3）<；ΔW U -．
三、计算题：本大题共4小题，共45分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
12．（1）一个汞原子的质量为0A
M
m N =
（2）一个汞原子的体积为0A
M
V N ρ=
（3）体积为V 的汞中含汞原子个数A
VN N M
ρ=
13．（1）从初状态到弹簧恰好与桌面接触时，气体发生等压变化，由：
01
01
V V T T = ()0001273K 300K,,32
Sh Sh T t V V =+==
= 联立解得103
450K 2
T T =
= （2）设汽缸刚要离开桌面时气体的压强为2p ，体积为2V ，对活塞，由平衡条件有
02()p S M m g p S mg ++=+
22h M m V S g k +⎛⎫=+ ⎪⎝⎭
在初始状态，对活塞由平衡条件，有10p S mg p S +=
5100.9510Pa mg
p p S
=-
=⨯ 根据理想气体状态方程有112212p V p V
T T =，解得2729K T =．
14．解析 如图甲所示，U 形管向右加速运动时，管内水银柱也要以同样加速度运动，所以A 管内气体体积就小、压强增大，B 管内气体体积增大，压强减水，水平管中液体在水平方向受力不平衡即产生加速度，若U 形管以A 管为轴匀速转动时，水平部分的液体也要受到水平方向的压力差而产生向心加速度．
（1）普U 形管以加速度a 向右运动时，对水平管中水银柱有12F F ma -= 即533
A p k p g
S p S hSp a ρ⎛⎫+-=⋅ ⎪⎝
⎭ ① 对A 中气体有
3a A h p hS p h S ⎛
⎫=- ⎪⎝
⎭，解得632A p p = ②
对B 中气体有
03B h p hS p k S ⎛
⎫=+ ⎪⎝
⎭，解得034B P p = ③
将②③式代入①式可得09420p ggh
a h ρ
+=
（2）如图乙，若U 形管以A 管为转轴匀速转动时，对水平管中水银柱有2l n F F ma -=，若转速为n ，则有
207(2)36B p g S p S h m n h ρπ⎛⎫'+-=⋅ ⎪⎝⎭
① 对B 中气体有03a
h p hS p h S ⎛
⎫'=-⋅ ⎪⎝
⎭
解得03
2
a
p p '= ② 将②式代入①式可解得转速
n =
15．（1）由电流定义q
I t
=
t 时间内的电荷量q ne = 解得It
n e
=
（2）设K 极金属的逸出功为W ，在普通光源照射下发生光电效应光电子的最大初动能为k E ，根据光电效应方程k 0e E h W eU ν=-=；
在超强激光照射下，恰好能发生光电效应时有nh W ν=， 解得0hv Ue
v nh
-=
（3）a ．1s 内垂直照射到2
1m 面积上的光子个数240310E
N hv
=
=⨯ 1s 内照射到一个原子范围内的光子个数2020,10m N N S S -==（或者20210m π-⨯）
可得1s 内照射到一个原子范围内的光子个数约为4
310⨯个（或者4
310π⨯个，只要数量级
正确即可）
b ．在8
10s t -=内21m 面积上的光子个数10N N t =
21m 所含原子（电子）个数21N S
=
在8
10s t -=一个电子能够吸收到一个光子的概率为1
2
N p N =
在8
10s t -=一个电子能够吸收到n 个光子的概率为(
)410
n
n
p p -=='
可见p '是极小的，因此一个电子在极短时间内不能吸收多个光子．。