江西省高安中学2019-2020高二物理上学期期中试题（A卷）（带解析Word版）

江西省高安中学 2019—2020 学年上学期期中考试 高二年级物理试题（A 卷） 一、选择题 1.下列关于布朗运动的说法中正确的是 A. 布朗运动是固体分子的无规则运动 B. 悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的 C. 液体温度越低，布朗运动越剧烈 D. 悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显 【答案】B 【解析】 【详解】AB.布朗运动是小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起 的，它既不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动。故 A 项 错误，B 项正确； C. 颗粒越小，温度越高，液体分子无规则运动越剧烈，布朗运动越剧烈。故 C 项错误； D. 悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越不明显。故 D 项错误。 2.关于分子动理论，下列说法正确的是 A. 相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力变大 B. 给自行车打气时，气筒压下后反弹是由分子斥力造成的 C. 当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大. D. 当分子间的距离为 r0 时合力为 0，此时，分子势能最大。 【答案】C 【解析】 【详解】A. 相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大，斥力增大的更 快，故 A 项错误； B. 用气筒给自行车打气，越打越费劲，是由于轮胎的内外的压强差越来越大，与分子斥力无 关。故 B 项错误； C. 当分子力表现为引力时，随分子间距离的增大分子力做负功，分子势能越来越大。故 C 项 正确； D. 从分子间的距离为 r0 增大分子间距离，分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能越来 越大。所以分子间的距离为 r0 时，分子势能最小。故 D 项错误。3.下列说法正确的是 A. 内能不同的物体，温度一定不同 B 物体机械能增大时，其内能一定增大 C. 温度低的物体内能一定小 D. 同温度、同质量的氢气和氧气，氢气的分子总动能大 【答案】D 【解析】 【详解】A. 内能是所有分子热运动的动能和分子势能的总和，温度是分子热运动平均动能的 标志，内能不同有可能是分子数不同或体积，温度可能相同，故 A 项错误； B. 物体的机械能是由速度和高度决定，而内能是由温度和分子间距决定的，故机械能与内能 无关，故 B 项错误； C.温度是分子热运动平均动能的标志，温度低的物体分子热运动平均动能小，但分子数情况 不清楚，故无法比较内能情况，故 C 项错误； D. 温度是分子热运动平均动能的标志，同温度的氢气和氧气，分子热运动平均动能相同；同 质量的氢气和氧气，氢气的分子数量多，总动能大，故 D 项正确； 4.用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体 的压强减小到原来的 ，要使容器内剩余气体的压强减为原来的 ，抽气次数应为 A. 3 次 B. 4 次 C. 5 次 D. 6 次 【答案】B 【解析】 【详解】设玻璃瓶的容积是 V，抽气机的容积是 V0， 气体发生等温变化，由玻意耳定律可得： 解得： ， 设抽 n 次后，气体压强变为原来的 ， 由玻意耳定律可得： 抽一次时： . 4 5 256 625 0 4 ( )5PV P V V= + 0 1 4V V= 256 625得： ， 抽两次时： 得： ， 抽 n 次时： 解得：n=4； A.3 次。故 A 项错误； B.4 次。故 B 项正确； C.5 次。故 C 项错误； D.6 次。故 D 项错误。 5.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大 量能量就是太阳能。已知质子的质量 mp=1.0073 u，α 粒子的质量 mα=4.0015 u，电子的质量 me=0.0005 u。1 u 的质量相当于 931.5 MeV 的能量，太阳每秒释放的能量为 3.8×1026J，则下 列说法正确的是 A. 这个核反应方程是 B. 这一核反应的质量亏损是 0.0277 u C. 该核反应释放的能量为 D. 太阳每秒减少的质量 kg 【答案】C 【解析】 【详解】A. 这个核反应方程为: ， 故 A 项错误； 1 0( )PV P V V= + 1 4 5P P= 1 2 0( )PV P V V= + 2 2 4 5P P=（ ） n n 4 256 5 625P P P= =（ ） 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n+ → + 123.98 10 J−× 104.2 10×为 1 4 0 1 2 14 2H He e→ +B. 质量亏损为： △m=4 mp−ma−2 me=4×1.0073 u -4.0015 u -2×0.0005 u =0.0267 u， 故 B 项错误； C. 释放能量为： △E=△mC2=0.0267×931.5 MeV=24.87MeV=3.98×10−12 J， 故 C 项正确； D. 太阳每秒减小质量为： ， 故 D 项错误； 6.下列说法正确的是 A. 在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应 B. 铀元素的半衰期为 T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化 C. 比结合能越小，原子核结合得越牢固，原子核越稳定 D. 轻核聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量 【答案】A 【解析】 【详解】A.在铀核的裂变中，发生链式反应的最小体积称为“临界体积”，当铀块的体积小于 “临界体积”时，不能发生链式反应，故 A 项正确； B. 半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故 B 项错误； C. 比结合能越大，把原子核分成核子所需要的能量越多，说明原子核结合得越牢固，原子核 越稳定，故 C 项错误； D. 比结合能小的核子结合成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能。轻核聚变后，比 结合能增大，因此反应中释放能量，故 D 项错误。 7.如图，质量为 m 的人在质量为 M 的平板车上从左端走到右端，若不计平板车与地面的摩擦， 则下列说法正确的是（ ） 26 9 2 8 2 3.8 10 kg 4.2 10 kg(3 10 ) EM C ∆ ×∆ = = = ××A. 人在车上行走时，车将向右运动 B. 当人停止走动时，由于车的惯性大，车将继续后退 C. 若人越慢地从车的左端走到右端，则车在地面上移动的距离越大 D. 不管人在车上行走的速度多大，车在地面上移动的距离都相同 【答案】D 【解析】 A、人与车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：mv 人+Mv 车=0，故车的方向一定与人的运 动方向相反；故人与车的速度方向相反，人在车上向右行走时，车将向左运动，故 A 错误； B、因总动量为零，故人停止走动速度为零时，车的速度也为零，故 B 错误；C、D、因人与车 的运动时间相等，动量守恒，以人的方向为正方向，则有：mx 人-Mx 车=0；故车与人的位移之 比为： 不变；则车的位移与人的运动速度无关，不论人的速度多大，车在地面上移 动的距离都相等；故 C 错误，D 正确。故选 D。 【点睛】本题考查动量守恒定律的应用“人船模型”，要注意人船具有相反方向的运动，运动 位移与速度大小无关． 8.如图所示，质量为 的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径 长度为 2R， 现将质量也为 的小球从距 点正上方 高处由静止释放，然后由 点经过半圆轨道后从 冲出，在空中能上升的最大高度为 （不计空气阻力），则 A. 小球和小车组成的系统动量守恒 B. 小车向左运动的最大距离为 2R C. 小球离开小车后做斜上抛运动 D. 小球第二次能上升的最大高度 【答案】D =x m x M 车 人 m AB m A 0h A B 0 3 4 h 0 3 4h hVD，PA=PD，根据盖吕萨克定律： 则： T1>T2， 故 B 项正确； C. A→B 过程中，温度不变，根据玻意耳定律： 的 3 2 3 2 λ λλ λ λ= + 1 2 1 2 λ λ λ λ+ 2 3 2 3 λ λ λ λ+ 1 2 A DV V T T =若 VB=2VA，则 ，故 C 项错误； D.若气体状态沿图中虚线由 A→B，图象中的等温线是在第一象限的双曲线的一支。离原点越 远温度越高，AB 两点在同一条等温线上。所以从 A 到 B 的过程中，温度先升高，后降低，故 D 项正确。 12.如图所示，一块足够长的木板，放在光滑水平面上，在木板上自左向右放有序号是 1、2、 3、……、n 的木块，所有木块的质量均为 m，与木块间的动摩擦因数都相同.开始时，木板静 止不动，第 1、2、3、……、n 号木块的初速度分别为v0、2v0、3v0、……、nv0，v0 方向向右， 木板的质量与所有木块的总质量相等，最终所有木块与木板以共同速度匀速运动，则 A. 所有木块与木板一起匀速运动的速度为 v0 B. 所有木块与木板一起匀速运动的速度为 v0 C. 若 n=3，则第 2 号木块在整个运动过程中的最小速度为 D. 若 n=3，则第 2 号木块在整个运动过程中的最小速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB.木块与木板组成的系统动量守恒，以木块的初速度方向为正方向，对系统，由动 量守恒定律得： m(v0+2v0+3v0+…+nv0)=2nmvn， 解得： 故 A 项正确，B 项错误； CD.第(n−1)号木块与木板相对静止时，它在整个运动过程中的速度最小，设此时第 n 号木块 的速度为 v。 对系统，由动量守恒定律： ① A A B BP V P V= 1 2B AP P= 1 4 n + 1 2 n + 0 5 6 v 0 6 7 v 0( 1) 4n n vv += 0 0 0 0 1( 2 3 ) (2 1) nm v v v nv n mv mv−+ + + + = − +对第 n−1 号木块，由动量定理得： ② 对第 n 号木块,由动量定理得： ③ 由①②③式解得： ， 当 n=3，第 2 号木块在整个运动过程中的最小速度： ， 故 C 项正确，D 项错误； 二、填空题 13.已知油酸的摩尔质量为 μ，密度为 ρ．把体积为 V1 的油酸倒入适量的酒精中，稀释成体 积为 V2 的油酸酒精溶液，测出 V0 油酸酒精溶液共有 N 滴。取一滴溶液滴入水中，最终在水中 形成面积为 S 的单分子油膜。则该油酸分子的直径为______，阿伏加德罗常数 NA 为______。 【答案】 (1). (2). 【解析】 【详解】取体积为 V1 的纯油酸用酒精稀释，配成体积为 V2 的油酸酒精溶液，单位体积的油酸 酒精溶液中的纯油酸的体积为 。一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为：V= • = ； 由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为：d= = 。一滴油酸酒精溶液中纯油酸 的质量为：m=ρV= 这一滴溶液中所含的油酸分子数为：n= = ①；一 滴油酸酒精溶液中纯油酸在水中形成油膜面看成是正方形面，所含分子数也可以表示为：n= = = ②；由①②解得：NA= 14.某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验。在足够大的水平平台上的 A 点放置一个 光电门，水平平台上 A 点右侧摩擦很小可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大 1 0( 1)nmgt mv m n vµ −′− = − − 0mgt mv mnvµ ′− = − 0 1 ( 1)( 2) 4n n n vv n− − += 2min 0 5 6v v= 1 0 2 VV V NS 3 3 3 2 3 3 0 1 N V S V V µ ρ 1 2 V V 1 2 V V 0V N 1 0 2 VV V N V S 1 0 2 VV V NS 1 0 2 VV V N ρ A m Nµ ⋅ 1 0 2 AVV N NV ρ µ 2 S d 21 0 2 ( ) S VV V NS 2 2 3 2 2 2 0 1 N V S V V 3 3 3 2 3 3 0 1 N V S V V µ ρ小为 g，采用的实验步骤如下： ①在小滑块 a 上固定一个宽度为 d 的窄挡光片； ②用天平分别测出小滑块 a（含挡光片）和小球 b 的质量 ma、mb； ③a 和 b 间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，静止放置在平台上； ④细线烧断后，a、b 瞬间被弹开，向相反方向运动； ⑤记录滑块 a 通过光电门时挡光片的遮光时间 t； ⑥滑块 a 最终停在 C 点（图中未画出），用刻度尺测出 AC 之间的距离 Sa； ⑦小球 b 从平台边缘飞出后，落在水平地面的 B 点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度 h 及平台边缘铅垂线与 B 点之间的水平距离 Sb； ⑧改变弹簧压缩量，进行多次测量。 （1）a 球经过光电门的速度为：______________（用上述实验数据字母表示） （2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证等式_____________成立即可。（用上述实 验数据字母表示） （3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到 与 Sa 的关系图象如图乙所示，图线 的斜率为 k，则平台上 A 点左侧与滑块 a 之间的动摩擦因数大小为______。（用上述实验数据 字母表示） 【答案】 (1). (2). (3). 【解析】 【详解】（1）[1]．烧断细线后，a 向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a 经过光电 门的速度 ； （2）[2]．b 离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得： 2 1 t d t a b b 2 d gm m st h = 2d 2 k g a dv t =sb=vbt 解得： 若动量守恒，设向右为正，则有： 0=mbvb-mava 即 （3）[3]．对物体 a 由光电门向左运动过程分析，则有： va2=2asa 经过光电门的速度： 由牛顿第二定律可得： 联立可得： 则由图象可知： 解得 三、计算题 15.如图，圆柱形气缸开口向上静置于水平地面上，其内部的横截面积 S =10 cm2，开口处两侧 有厚度不计的挡板，挡板距底部高 H = 18 cm。缸内有一可自由移动、质量不计、厚度不计的 活塞封闭了一定质量的理想气体，此时活塞刚好在挡板处，且与挡板之间无挤压，缸内气体 温度为 t1 = 27 ℃。将一定质量为 m 的小物块放在活塞中央，稳定时活塞到缸底的距离 h = 12 21 2h gt= 2b b gv s h = 2a b b d gm m st h = a dv t = mga gm µ µ= = 2 2 1 2 a g st d µ= 2 2 gk d µ= 2 2 kd g µ =cm（忽略该过程中气体的温度变化）。对气缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升，最终缸内气 体的温度上升到 t2 = 327 ℃。已知大气压 ，重力加速度取为 ， 汽缸与活塞均为绝热材料制成。试求： （1）小物块的质量 m； （2）最终稳定时气体的压强 p。 【答案】（1）5kg；（2）2.0×105Pa 【解析】 【详解】（1）初始状态，体积 V1=HS，温度 T1=273+t1=300K，压强 P1=P0； 小物块放在活塞上后，体积 V2=hS，温度 T2=T1；压强 P2=P0+ ， 根据玻意耳定律： 带入数据解得： m=5kg （2）假设活塞最终稳定时在挡板处，则 V3=V1，T3=273+t2=600K，根据查理定律： 带入数据解得：P=2.0×105Pa P2=P0+ =1.5×105Pa 则 P>P2，活塞最终稳定时在挡板处，P=2.0×105Pa 16.光电效应和康普顿效应深入地揭示了光 粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表 明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，一定的质量 与一定的能量 相 对应 ，其中 为真空中光速。 （1）已知某单色光的频率为 ，波长为 ，该单色光光子的能量 ，其中 为普朗克常 的 5 0 1.0 10 Pap = × 2 10m/sg = mg S 1 1 2 2PV PV= 1 1 3 P P T T = mg S m E 2E mc= c v λ E hv= h量。试借用质子、电子等粒子动量的定义动量=质量×速度，推导该单色光光子的动量 。 （2）光照射到物体表面时，如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压 力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用 表示。 一台发光功率为 的激光器发出一束某频率的激光，光束的横截面积为 。当该激光束垂直 照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，试写出其在物体表面引起的光压的表达式。 （3）设想利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外， 这就需要为探测器制作一个很大的光帆，以使太阳光对光帆的压力超过太阳对探测器的引力， 不考虑行星对探测器的引力。一个质量为 的探测器，正在朝远离太阳的方向运动。已知引 力常量为 ，太阳的质量为 ，太阳单位时间辐射的总能量为 。设帆面始终与太阳光垂直， 且光帆能将太阳光一半反射，一半吸收。试估算该探测器光帆的面积 应满足的条件。 【答案】（1）见解析（2） （3） 【解析】 【详解】（1）光子的能量 光子的动量 可得 （2）一小段时间 内激光器发射的光子数 光照射物体表面，由动量定理 产生的光压 解得 hp λ= I 0P S m G M P ''S 0PI cS = 8 3 n cGMmS P π> 2E mc= cE hv h λ= = p mc= E hp c λ= = t∆ 0P tn ch λ ∆= F t np∆ = FI S =（3）由（2）同理可知，当光一半被反射一半被吸收时，产生的光压 ，距太阳为 r 处光帆受到的光压 太阳光对光帆的压力需超过太阳对探测器的引力 解得 17.如图所示，绝缘水平面上有相距 的两滑块 A 和 B，滑块 A 的质量为 2m，电荷量为 +q，B 是质量为 m 的不带电的金属滑块。空间存在有水平向左的匀强电场，场强为 。已知 A 与水平面间的动摩擦因数 ，B 与水平面间的动摩擦因数 ， A 与 B 的碰撞为弹性正碰，碰撞时间极短，碰撞后 A、B 所带电荷量相同且总电荷量始终不变 （g 取 10m/s2）。试求： （1）A 第一次与 B 碰前的速度 的大小； （2）A 第二次与 B 碰前的速度大小； （3）A、B 停止运动时，B 的总位移 。 【答案】（1）2m/s；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）从 A 开始运动到与 B 碰撞过程,由动能定理得： ， 代入数据解得： 0PI cS = 3 2 PI cS = 2 3 2 4 PI c rπ= ⋅ 2 n MmIS G r > 8 3 n cGMmS P π> 0 2mL = 0.4mgE q = 1 0.1µ = 2 0.4µ = 0v x 2 m/s3 160 m81 2 0 1 0 0 12 22EqL mgL mvµ− ⋅ = ⋅v0=2m/s； （2）AB 碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律得： 2mv0=2mv1+mv2， 由机械能守恒定律得： ， 代入数据解得： ， ； 两物体碰撞后电量均分，均为 ，则 B 的加速度： ， A 的加速度： ， 即 B 做匀减速运动，A 做匀速运动， A 第二次与 B 碰前的速度大小为： ； （3）B 做减速运动直到停止 位移： ， AB 第二次碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒， 由动量守恒定律得： 2mv1=2mv′1+mv′2， 由机械能守恒定律得： ， 代入数据解得： ， ， 的 2 2 2 0 1 2 1 1 12 22 2 2mv mv mv⋅ = ⋅ + 1 2 m/s3v = 2 8 m/s3v = 2 q 2 2 2 1 2 2m/s2B E q mg qEa gm m µ µ ⋅ − = = − = − 1 1 1 22 02 4A E q mg qEa gm m µ µ ⋅ − ⋅ = = − = 1 2 m/s3v = 2 2 1 16 m2 9B vx a = = 2 2 2 1 1 2 1 1 12 22 2 2mv mv mv′ ′⋅ = ⋅ + 1 1 1 2 m/s3 9v v′ = = 2 1 4 8 m/s3 9v v′ = =B 再次停止时的位移 ， 则 A. B 停止运动时，B 的总位移：x=x1+x2= ； 2 2 1 16 m2 81B vx a ′= = 160 m81