2021-2022学年辽宁省鞍山三中、华育高级中学高二（下）期中物理试卷（附答案详解）

2021-2022学年辽宁省鞍山三中、华育高级中学高二（下）

期中物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.下列物理学史描述正确的是（）

A.玛丽・居里提出原子的核式结构学说

B.卢瑟福通过a粒子散射实验发现了电子

C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子

D.爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据

2.下列说法中错误的是（）

A.雾霾在大气中的漂移是布朗运动

B.制作晶体管、集成电路只能用单晶体

C.电场可改变液晶的光学性质

D.地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更易从地球逃逸

3.关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是（）

A.原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时，核力做的功

B.原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功

C.平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量

D.不同原子核的结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能大

4.液体表面张力产生的原因是（）

A.在液体的表面层，分子间距大，分子之间斥力消失，只有引力

B.由于气体分子对表面层液体分子的吸引

C.在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部大，分子间引力占优势

D.由于受到指向液内的吸引力的作用

5.铀原子核发生衰变时衰变方程为的汨7豺47/J+X,其中第8[/、品4771、X的质量

分别为mi、m2,m3,光在真空中的传播速度为c,则（）

A.X是电子

B.=m2+m3

C.衰变时释放的能量为（叫一g-

D.若提高温度，豺8U半衰期将会变小

6.在如图所示的光电效应实验装置中，光电管阴极K的极限频率为

v0,现用频率为＞Vo）的光照射在阴极上，若在4、K之间加

一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的

是（）

A.阴极材料的逸出功等于前。

B.有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eU

C.有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为初一九九

D.无光电子逸出，因为光电流为零

7.玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图如图所n

^

5

示，一群氢原子处于n=5的激发态，当它们自发地跃迁4

3

到较低能级时，下列说法符合玻尔理论的是（）2

A.电子轨道半径减小，电势能增大

B.氢原子跃迁时，只能激发出10种不同频率的光谱线

C.氢原子跃迁时，只能激发出6种不同频率的光谱线

D.由n=4能级跃迁到n=3能级时发出光子的频率最小

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8.太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作

是4个氢核C"）结合成1个氨核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量

（取la=；x10-26%）,以下说法正确的是：（）

6

粒子名称质子（p）Q粒子正电子（e）中子（n）

质量/“1.00734.00150.000551.0087

A.核反应方程为4出-9He+25e

B.4个氢核结合成1个氨核时的质量亏损约为0.0266kg

C.4个氢核结合成1个氮核时的质童亏损约为4.43x10-29kg

D.聚变反应过程中释放的能量约为4.0xIO-"/

9.1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现

象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（）

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验电器锌板紫密灯

A.图中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针

光电效应实验

发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电

从光电流与电压的关系图像中可以看出,

光电流与电压的关系

电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度无关

C.图中，若电子电荷量用e表示，匕、玲、/已知,

金属的遏止电压uc

与入射光频率”的关系

U^e

由4-V图像可求得普朗克常量的表达式为九

vi-vc

D.图中，由光电子最大初动能琉与入射光频率v的关

光电子最大初动能Ek

与入射光频率v的关系

系图像可知该金属的逸出功为E或/n/。

10.如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬

空而静止，设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁

导热性能良好使缸内气体总能与外界大气温度相同，则下述结论

中正确的是（）

A.若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些

B.若外界大气压增大，则气缸上底面距地面的高度将减小

C.若气温升高，则气缸上底面距地面的高度将减小

D.若气温升高，则气缸上底面距地面的高度将增大

三、实验题（本大题共2小题，共22.0分）

11.在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体

积浓度为n,又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V,将一滴这种溶液

滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为

a的正方形小格的纸上，测得油膜占有小正方形个数为小。用以上字母表示油酸分

子直径的大小d=.

12.某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸

酒精溶液的浓度为每1000ml溶液中含有纯油酸1mL,

1mL上述溶液有50滴，实验中用滴管吸收该油酸洒精溶

液向浮有琲子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液.

（1）（多选）该实验中的理想化假设是

A.将油膜看作单分子层油膜

8.不考虑油分子间的间隙

C不考虑油分子间的相互作用力

。.将油分子看成球形

（2）实验描出油酸薄膜轮廓如图，已知每一个小正方形的边长为2cm,则该油酸薄

膜的面积为巾2（结果保留一位有效数字）

（3）经计算，油酸分子的直径为m.（结果保留一位有效数字）

（4）（多选）某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可

能是由于

4油酸未完全散开

B.油酸溶液浓度低于实际值

C计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

D求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴.

四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）

13.疫情期间，疫苗研发工作人员在做完实验后，所有的实验仪器和用具

均需要先进行杀菌消毒处理，再进行储存。某实验员将使用过的烧瓶

洗净，室温下晾干后，敞开瓶口放入127汽的恒温消毒柜（未密封）进

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行杀菌消毒，放置足够长时间后，从恒温消毒柜取出，并立即塞上轻质塞子，放置

于指定位置，冷却到室温。已知该烧瓶的体积为500mL,瓶口的横截面积为S=

3cm2,实验室的室温恒为27。&大气压强po=1.0x105「如假设塞子不漏气，内

部气体可视为理想气体，塞子与瓶口之间的摩擦力不计，忽略塞子在瓶内体积,求：

(1)冷却到室温时，瓶内气体的压强大小；

(2)至少需要多大的力才能拔开塞子？

14.如图1所示，下端封闭、上端开口的粗细均匀的光滑直玻璃管与水平方向夹角为30。

倾斜放置，管内用长度，0=10si的水银柱封闭了长度匕="CM的空气柱，环境温

度为15。口大气压强为75cm"g。如果将该玻璃管绕其下端缓慢逆时针旋转至竖直,

如图2所示，求：

①玻璃管旋转至竖直后，密闭空气柱的长度

②在如图2所示情况下，对密闭空气柱缓慢加热，使其长度恢复到i此时密闭空

气柱的温度。

15.杯的放射性同位素端92比静止时衰变为铀核激发态第5〃和0粒子,而铀核激发态立

即衰变为铀核U,并放出能量为0.097MeV的y光子，己知：Pu.U和a粒子的质量

分别为mpu=239.0521U、mu=2350439〃和=4.0026u,lu=931MeV,衰

变放出的光子的动量可忽略。

(1)写出核反应方程；

(2)将衰变产生的U和a粒子垂直射入磁感应强度为B的同一匀强磁场，求U和a粒子

圆周运动的半径之比：

(3)求a粒子的动能(只列关键步骤的式子，不要求准确计算)。

答案和解析

1.【答案】D

【解析】解：力、原子的核式结构学说是卢瑟福提出的，故A错误.

8、汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，卢瑟福通过a粒子散射实验提出原子的核式

结构学说.故B错误.

C、查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，故C错误.

。、爱因斯坦提出了质能方程，为核能的开发利用提供了理论依据，故。正确.

故选：D.

本题是原子物理学史，记住卢瑟福、汤姆生、查德威克、爱因斯坦等科学家的物理学贡

献，即可答题.

对于物理学史，关键在于平时加强记忆，注重积累，要记牢著名科学家的物理学成就.

2.【答案】A

【解析】解：力、雾霾在大气中的漂移是气体的流动造成的，故A错误；

8、制作晶体管、集成电路只能用单晶体，因为单晶体具有各向异性，故B正确；

C、液晶具有液体的流动性，又对光显示各项异性，电场可改变液晶的光学性质，故C

正确；

。、在动能一定的情况下，质量越小，速率越大：地球大气中氢含量少，是由于外层气

体中氢分子平均速率大，更容易大于地球的第一宇宙速度，更易从地球逃逸;故。正确；

本题选错误的，故选：4。

布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动；单晶体各项异性；液晶具有液体的流动性，又对光

显示各项异性；在动能一定的情况下，质量越小，速率越大.

本题考查了布朗运动、晶体、液晶、分子热运动等，知识点多，难度小，关键是多看书，

记住基础知识.

3.【答案】D

【解析】解：BA,根据功能关系，原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核

时核力做的功，也等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功，故AB正确；

C、平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量。故C正确；

。、不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结

合能都大。故。错误。

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本题选择错误的，

故选：D。

核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源，虽然各种物质的原子里都有原子核，但

在通常情况下并不能释放能量，只有当原子核发生改变-裂变和聚变时才伴随巨大的能

量变化.平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量.

本题主要考查学生对核能的理解和掌握.对爱因斯坦质能方程的理解是该题的关键.

4.【答案】C

【解析】解：与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层

的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离力,

分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有

收缩的趋势；故A8O错误，C正确.

故选：C.

作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力.它产生的原因是液体跟

气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间

的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力.就象你要把弹簧拉开些，弹

簧反而表现具有收缩的趋势.

本题考查了液体表面张力的形成原因，难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识即

可正确解题.

5.【答案】C

【解析】解：4、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的电荷数为2,质量数为

4,是氨核，故4错误。

B、依据质量亏损，则血1＞爪2+瓶3，故8错误。

C、根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量△E=（血1--瓶3%2，故C正确。

D、半衰期的大小与温度无关，故。错误。

故选：C。

根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而得出中子数。半衰期的大

小与元素所处的物理环境和化学状态无关，根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出

释放的能量。

解决本题的关键知道影响半衰期的因素，知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，

以及掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用。

6.【答案】D

【解析】解：4、阴极材料的逸出功等于初。，选项A正确；

BCD、因光的频率大于极限频率，则有光电子逸出，因在4、K之间加一数值为。的反向

电压时，光电流恰好为零，根据能量关系可知，光电子的最大初动能等于端=/iv-

hv0=eU,选项BC正确，O错误；

本题让选错误的，故选：。。

在4、K之间加一数值为1/的反向电压时，光电流恰好为零，光电子到达4时速度恰好为

零，研究光电子在电场中的运动过程，根据动能定理求出光电子的最大初动能，根据光

电效应方程求出阴极材料的逸出功。

解决本题的关键要掌握光电效应方程，知道光电子的最大初动能与遏止电压的关系，利

用动能定理和光电效应方程结合进行解答。

7.【答案】B

【解析】解：4从高能级跃迁到低能级，电子轨道半径减小，根据卜身=山式可知，电

子动能增大，由于原子能量减小，则电势能减小，故A错误；

BC.根据数学知识可知，必=10可知，这群氢原子能够发出10种不同频率的光谱线,

故5正确，C错误；

D由n=5能级跃迁到n=4能级辐射的光子能量最小，发出光子的频率最小，故力错误。

故选：B«

正确理解电子跃迁前后的能量变化；

根据数学知识得出光谱线的数量；

根据能级差结合能量子的公式完成分析。

本题主要考查了氢原子的能级公式和跃迁，理解能级差和不同能级上电子的特点即可完

成分析，难度不大。

8.【答案】ACD

【解析】解：2、太阳的能量来源是轻核的聚变方程式为：He+2?e.故A正确；

B、4个氢核结合成1个氢核时的质量亏损约为0。266如故8错误；

C、4个氢核结合成1个氮核时的质童亏损约为0.0266观=0.0266x：x1。-263=.43x

O4

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l()-29kg.故Q正确；

D、聚变反应过程中释放的能量约为E=△me2=4.43xIO-29x3.0x108/=4.0x

10-12/故。正确;

故选：ACDo

利用质量数守恒和核电荷数守恒可以判断核反应方程式;4个氢核结合成1个氢核时的质

量亏损约为0.0266“；利用E=Amc2可以求出聚变反应过程中释放的能量。

本题考查了爱因斯坦质能方程。核能的计算方法：

①根据△E=Amc2计算，计算时ATn的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，AE的单

位是“J”。

②根据△E=△znx931.5Me/计算。因1原子质量单位(a)相当于931.5MeU的能量，所

以计算时Ani的单位是“u”，的单位是“MeV”。

③根据核子比结合能来计算核能。

9.【答案】BCD

【解析】解：4图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，发生光电

效应后锌板带正电，所以验电器也带正电。故A错误；

正图乙中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越

大，说明饱和光电流与光的强度有关，但遏止电压和光的强度无关。故B正确；

C.根据=hv-Wo=eUc

解得以=;_拳

斜率k=-=-^―

evi-vc

则九=乌幺

Vl-Vc

故c正确；

。.根据光电效应方程

Ekm=hv-wo

当v=。时反7n--Wo

由图象知纵轴截距为-E,所以％=E

即该金属的逸出功E；图线与v轴交点的横坐标是为,该金属的逸出功八功，故。正确。

故选：BCD。

验电器的指针发生偏转，仅仅能说明验电器带电；光照越强，光电流越大，说明饱和光

电流与光的强度有关；入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，遏止电压增大。

根据光电效应方程得出U-v的关系式，通过关系式得出斜率、截距表示的含义。根据

光电效应方程，结合图线的纵轴截距求出金属的逸出功，结合横轴截距得出金属的极限

频率，从而得出逸出功。

该题考查对光电效应的规律以及与光电效应有关的几个图象的理解。遏止电压：使光电

流减小到零时的最小反向电压Uc。截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率

叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）。不同的金属对应着不同的截止频率。逸出功:

电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功。

10.【答案】BD

【解析】

【分析】

理想气体的等温变化PV=C（常数），等压变化£=如然后结合选项合理选择整体法与

隔离法.

在理想气体状态方程的应用中，关键判断P、八T三个物理量中哪个是不变量.

【解答】

解：4选择气缸和活塞为整体，那么整体所受的大气压力相互抵消，若外界大气压增大，

则弹簧长度不发生变化，故A错误。

区选择气缸内为研究对象，竖直向下受重力和大气压力PS,向上受到缸内气体向上的压

力PiS,物体受三力平衡：G+PS=P.S,若外界大气压P增大，Pi一定增大，根据理想

气体的等温变化PV=C（常数），当压强增大时，体积一定减小，所以气缸的上底面距地

面的高度将减小，故8正确。

C选择气缸和活塞为整体，那么整体所受的大气压力相互抵消，当气温升高时，则弹簧

长度不发生变化，则活塞距地面的高度不变，故C错误。

D若气温升高，缸内气体做等压变化，根据：*=C,当温度升高时，气体体积增大，

气缸上升，则气缸的上底面距地面的高度将增大，故。正确。

故选BD。

【解析】解：一滴油酸酒精溶液的体积匕=（

其中纯油酸的体积为X=与

所形成的油膜的面积为S=ma2

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所以油膜的厚度，即油酸分子的直径为:

」VInV

a=-=---r

SNma2

故答案为：

根据题目条件得出一滴油酸酒精溶液的体积，结合油膜的面积和公式U=dS计算出分子

直径的大小。

本题主要考查了油膜法测量分子的大小，根据实验原理掌握正确的实验操作，根据公式

V=dS完成分析。

12.【答案】2BD3x10~27x10-1°AC

【解析】解：(1)用油膜法测量分子的直径，不考虑分子间的减小，将油膜看成单分子

油膜层，以及将油分子看成球形.故选：ABD.

(2)由于每格边长为2cm,则每--格就是4cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算，

小于半格就舍去的原则，估算出75格，则油酸薄膜面积为：75x4cm2=300cm2=3x

10~2m.

(3)1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积：V=ax-i-m/=2x

nuJLUUU

由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为：

,V2X10T1一„.-io

d=-=-----m=7X10A

s3xio-2

(4)计算油酸分子直径的公式是d=(,V是纯油酸的体积，S是油膜的面积

人油酸分子未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，A正确；

8.计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精，则油酸的实际体积偏小，则直

径将偏小，3错误；

C.计算油膜面积时舍去了所有不足1格的方格，导致油膜面积减小，那么计算结果偏大，

故C正确；

D求每滴油酸酒精溶液的体积时，bnL的溶液的滴数误多记了10滴，由%=：可知，纯

油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故。错误；

故答案为：(1)480；(2)3x10-2；(3)7x10-1。；(4)4C.

掌握估算油膜面积的方法：所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去.

在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估

算出油膜面积，从而求出分子直径；

用油膜法估测分子直径实验原理是：让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，

估算出油膜面积，从而求出分子直径.根据此原理分析误差.

本题考查“用油膜法估测分子的大小”的实验误差分析，解答本题关键要掌握该实验的

原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从

而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径.

13.【答案】解：(1)塞上塞子放置到室温，气体体积不变，根据查理定律得：

=P1

ToTj

解得：pi=7.5x104Pa；

(2)对塞子受力分析，根据平衡条件得：

PiS+F=p0S,

解得:F=7.5N。

答：(1)冷却到室温时，瓶内气体的压强为7.5x104pa；

(2)至少需要7.5N的力才能拔开塞子。

【解析】(1)根据查理定律求冷却后瓶内气体压强；

(2)匀速拔出塞子时所需拉力最小。

本题考查一定质量理想气体状态方程，分析清楚气体发生何种变化是解题关键。

14.【答案】解：①被封闭气体做等温变化，初态：Pi=p0+pglosin3O°=75cmHg+

10x0.5cmHg=SOcmHg,匕=lrS

=

末态：p2Po+pgl°=75cmHg+lOcmHg=QScmHg,V2=12s

根据玻意耳定律可得：Pi%=p2^2

解得。=16cm

②对封闭气体，做等压变化，初态：V2=l2S