上海市交大附中2024-2025學年高二（下）期中物理試卷（含解析）

第=page1515頁，共=sectionpages1616頁上海市交大附中2024-2025學年高二（下）期中物理試卷本大題共5小題，共100分。1.對原子結(jié)構(gòu)的認識不斷深入，體現(xiàn)出了人類對未知事物的好奇與探究精神。

(1)盧瑟福通過α粒子散射實驗建立了原子______模型，α粒子以某一初速度接近金原子核，其運動軌跡如圖甲所示。用經(jīng)典力學角度分析，從Q到M過程中α粒子的電勢能的變化情況為______(選填：A“增加”、B“減小”、C“先增大后減小”、D“先減小后增大”)，加速度大小的變化情況為______(選填：A“增加”、B“減小”、C“先增大后減小”、D“先減小后增大”)。

(2)α粒子散射實驗裝置如圖乙所示。通過該實驗，我們可以知道______。

A.該實驗證實了湯姆孫的“葡萄干面包模型”是正確的

B.大多數(shù)α粒子穿過金箔后，其運動方向受到較大的影響

C.占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的那部分物質(zhì)集中在很小的空間范圍內(nèi)

D.原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌在其中

(3)關(guān)于玻爾的氫原子結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是______。

A.該模型成功解釋了大多數(shù)原子的發(fā)光機制

B.引入能量量子化與軌道量子化是該模型成功的重要因素

C.用高速電子轟擊氫原子時不能使氫原子激發(fā)

D.單個處于第4能級的氫原子向低能級躍遷時最多可以輻射出6種不同頻率的光

(4)氫原子經(jīng)典結(jié)構(gòu)模型(圖丙)：從經(jīng)典力學角度，我們可以把氫原子的結(jié)構(gòu)看成帶電荷量-e的電子由于受到帶電荷量+e的質(zhì)子的庫侖力作用而圍繞質(zhì)子做勻速圓周運動。若電子質(zhì)量為m，做勻速圓周運動的軌道半徑為a(稱之為玻爾半徑)，靜電力常量為k，則電子的線速度大小為______；原子發(fā)生電離的含義為：其核外電子獲得了足夠的能量擺脫原子核對其束縛，運動至無窮遠處。在此模型下，要使氫原子發(fā)生電離，至少需要向氫原子的核外電子提供______能量。(忽略量力的影響：以無窮遠處為零勢能面，電荷量為Q的點電荷在距離其r處的電勢為φ=kQr)

(5)根據(jù)玻爾理論，當氫原子的核外電子由外層軌道躍遷至內(nèi)層軌道時，該原子的能量______(選填：A“增加”、B“減小”、C“不變”)，核外電子的動能______(選填：A“增加”、B“減小”、2.宏觀世界的規(guī)律可以通過分子動理論和能量的角度來理解。

(1)如圖四幅圖所涉及的物理知識，論述正確的是______。

A.圖甲說明晶體都有確定熔點，且熔化過程分子平均動能變大

B.圖乙水黽可以在水面自由活動，說明它所受的浮力大于重力

C.圖丙液晶顯示器是利用液晶光學性質(zhì)具有各向同性的特點制成的

D.圖丁中的醬油與左邊材料浸潤，與右邊材料不浸潤

(2)下列與熱現(xiàn)象有關(guān)的說法正確的是______。

A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動

B.物體的溫度升高，物體內(nèi)每個分子熱運動的速率都增大

C.物體的溫度越高，分子的平均動能就越大

D.密閉容器內(nèi)有一滴15℃的水，蒸發(fā)變成了水蒸氣，溫度仍然是15℃，它的內(nèi)能保持不變

(3)能量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一。以下不能體現(xiàn)能量守恒定律的是______。

A.楞次定律

B.動量守恒定律

C.閉合電路歐姆定律

D.熱力學第一定律

(4)小明去西藏旅行時，發(fā)現(xiàn)從低海拔地區(qū)買的密封包裝的零食，到了高海拔地區(qū)時出現(xiàn)了嚴重的鼓包現(xiàn)象。假設(shè)食品袋里密封一定質(zhì)量的理想氣體，全過程溫度保持不變。從低海拔地區(qū)到高海拔地區(qū)的過程，下列分析不正確的是______。

A.袋內(nèi)氣體壓強增加

B.大氣壓強減小

C.袋內(nèi)氣體吸收了熱量

D.袋內(nèi)氣體分子的平均動能不變

(5)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷兩個狀態(tài)變化過程，先后到達狀態(tài)b和c。下列說法正確的是______。

A.在a→b過程中氣體向外界放熱

B.在a→b過程中氣體分子的平均動能變大

C.在b→c過程中氣體對外界做功

D.在b→c過程中氣體分子單位時間內(nèi)撞擊容器壁單位面積的次數(shù)不變

(6)一開口向下導熱的均勻直玻璃管，通過細繩懸掛在天花板上，玻璃管下端浸沒在固定的水銀槽中，管內(nèi)外水銀面高度差為h，該裝置從同一天的中午到夜晚，由于氣溫下降，下列說法正確的______。

A.相比中午，夜晚細繩的拉力變小

B.相比中午，夜晚細繩的拉力增大

C.相比中午，封閉氣體壓強增大3.溫度計的發(fā)明為人類生活帶來了便利，讓我們探究一下簡易溫度計。

(1)(多選)如圖甲為伽利略設(shè)計的一種測溫裝置示意圖，玻璃管的上端與導熱良好的薄玻璃泡連通，下端插入水中，玻璃泡中封閉有一定量的理想氣體。下列關(guān)于該溫度計分析的說法正確的是______。

A.若外界壓強不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面上升，說明外界溫度升高

B.若外界壓強不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面上升，說明外界溫度降低

C.若外界溫度不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面上升，可能外界氣體壓強增大

D.若外界溫度不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面下降，可能外界氣體壓強增大

(2)一個改進后的簡易溫度計的結(jié)構(gòu)如圖乙所示，長直玻璃管豎直固定，上端與玻璃球形容器相連，下端通過軟管與柱形開口容器相連，用水銀將一定質(zhì)量的空氣封閉在球形容器內(nèi)。大氣壓強保持不變，上下移動柱形容器使左右水銀面平齊時，長直玻璃管中水銀面對應(yīng)刻度可以表示外界溫度。則玻璃管M、N區(qū)間內(nèi)的刻度可能正確的是______。

(3)某學習小組設(shè)計了一個簡易溫度計，一根細長的均勻玻璃管一端開口，管內(nèi)用水銀柱封閉有一段氣柱。如圖丙所示，當管口豎直向上時，氣柱長度為L1=40cm，當管口豎直向下時，氣柱長度為L2=60cm，管內(nèi)氣體可視為理想氣體，環(huán)境溫度T0=300K。

①求玻璃管水平放置時的氣柱長度L0；

②ⅰ.當玻璃管水平放置時，環(huán)境溫度上升了Δt=1℃，求水銀柱在玻璃管中移動的距離4.科學研究中，科學家經(jīng)常通過宏觀世界中某些事物遵循的規(guī)律來類比研究微觀世界。

(1)我們都知道，彈簧振子在只有彈簧彈力做功的情況下，物體的動能和彈簧的彈性勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)總機械能保持不變。若彈性勢能表達式Ep=kx22(k為彈簧的勁度系數(shù)，x為形變量)。如圖1所示，一個與已知勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接的物塊B，質(zhì)量為m，靜止于光滑水平面上，輕質(zhì)彈簧另一端固定?，F(xiàn)將物塊B拉離平衡位置x，然后釋放，忽略空氣阻力，B的運動為簡諧運動，求物塊B在運動過程中獲得的最大動能Ekm=______。

(2)如圖2所示，A、B為某種雙原子分子中的兩原子，以A原子為坐標原點，沿兩原子連線建立直線坐標系。如果選取兩個原子相距無窮遠時的勢能為零，則兩個原子之間的勢能Ep與它們之間距離r的Ep-r關(guān)系圖線如圖3所示。Ep-r關(guān)系圖線的切線斜率的絕對值表示______，斜率為負表示______。

(3)由圖3可知，兩原子間距離為r0時，勢能最小，假設(shè)原子A固定不動，原子B在r0附近的振動近似看作簡諧運動，其振動的范圍為r0-b≤r≤r0+b，其中b遠小于r0。已知在r0點附近Ep隨r變化的規(guī)律可近似寫作Ep=Ep0+k2(5.安培力和洛倫茲力都屬于磁場力，在電磁學中具有重要地位。

(1)兩根相同的彈性導線平行放置，分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1>I2。下列圖像可能正確的是______。

(2)在長直通電螺線管中通入周期性變化的電流i，并沿著其中心軸線OO'的方向射入一顆速度為v的電子，則此電子在螺線管內(nèi)部空間的運動情況是______。

A.變速直線運動

B.來回往復運動

C.勻速直線運動

D.曲線運動

(3)(不定項)將一通有穩(wěn)定電流I的長方體銅塊放入勻強磁場中，如圖所示。下列說法正確的是______。

A.銅塊內(nèi)的自由電子受到的洛倫茲力方向垂直電流向下

B.銅塊所受的安培力就是其內(nèi)部所有自由電子定向移動時所受的洛倫茲力的合力

C.銅塊表面上a、b兩點的電勢關(guān)系為φa>φb

D.銅塊中的電流I越大，a、b兩點的電勢差越大

(4)如圖所示，光滑水平面上的正方形導線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出。線框的邊長小于磁場寬度。線框在進和出磁場的兩過程中，______。

A.動量變化量不相等

B.產(chǎn)生的焦耳熱相等

C.安培力的沖量不相等

D.導線橫截面的電荷量相等

(5)固定在絕緣水平面上足夠長的平行光滑金屬導軌，左端按有定值電阻，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，導軌的電阻不計(圖甲)。當導體棒PQ受到撞擊，以一定初速度水平向右運動過程中，則其速度v、加速度a隨運動時間t或隨位移x變化的關(guān)系圖像(圖乙)可能正確的是______。

(6)如圖，紙面內(nèi)直線AC為兩勻強磁場的邊界，兩勻強磁場的方向均垂直紙面向里，AC上方磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0，AC下方磁場的磁感應(yīng)強度大小為2B0。初始時質(zhì)量為2m、不帶電的甲粒子靜止在邊界AC上的D點。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的乙粒子從AC上方的O點垂直于AC方向以一定的速度射出，一段時間后沿AC方向與甲粒子發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短，甲、乙兩粒子均可視為質(zhì)點，且它們碰后帶的電荷量相等。O、D兩點間的距離為L，不考慮甲、乙兩粒子受到的重力及兩者間的相互作用。求：

①乙粒子從O點射出時的速度大小v0答案和解析1.【答案】核式結(jié)構(gòu)，先增大后減小，先增大后減??；

C；

B；

ekma，ke【解析】解：(1)盧瑟福通過α粒子散射實驗提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型；α粒子在接近金原子核的過程中，斥力越來越大，加速度越來越大，做負功；在遠離金原子核的過程中，斥力越來越小，加速度越來越小，斥力做正功，所以從Q到M過程中α粒子的電勢能先增大后減小，加速度先增大后減小。

(2)ACD、正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中是湯姆孫的認為，盧瑟福設(shè)計了α粒子散射證明帶正電的那部分物質(zhì)占原子質(zhì)量的絕大部分集中在很小的空間范圍，從而證明湯姆孫的模型是錯誤的，故AD錯誤，C正確；

B、當α粒子穿過原子時，電子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核，離核遠則α粒子受到的庫侖斥力很小，運動方向改變小。只有當α粒子與核十分接近時，才會受到很大庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機會就很少，所以只有極少數(shù)大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進，故B錯誤；

故選：C。

(3)A.玻爾的氫原子結(jié)構(gòu)模型成功解釋了氫原子的發(fā)光機制，但由于仍保留了一些經(jīng)典的觀念，故對于較為復雜的原子并不能解釋清楚，需要借助于量子力學，故A錯誤；

B.引入能量量子化與軌道量子化是該模型成功的重要因素，故B正確；

C.用高速電子轟擊氫原子時也能使氫原子激發(fā)，故C錯誤；

D.單個處于第4能級的氫原子向低能級躍遷時最多可以輻射出3種不同頻率的光子，故D錯誤。

故選：B。

(4)由題意可知，質(zhì)子對電子的庫侖力提供電子做勻速圓周運動所需要的向心力，由牛頓第二定律有ke2a2=mv2a

解得電子的線速度大小為：v=ekma

在此模型下，氫原子的核外電子具有的能量為E=Ep+Ek其中：

Ep=qφ=-e?kea=-ke2a，Ek=12mv【解析】解：(1)A.晶體都有確定熔點，晶體熔化時吸收熱量但溫度不變，所以熔化過程分子平均動能不變，故A錯誤；

B.水黽可以在水面自由活動，是因為水的表面張力，故B錯誤；

C.液晶顯示器是利用液晶光學性質(zhì)具有各向異性的特點制成的，故C錯誤；

D.從圖中可以看出醬油與左邊材料浸潤，與右邊材料不浸潤(不浸潤液滴會因為表面張力呈球形)，故D正確。

故選：D。

(2)A.布朗運動實際上是懸浮在液體或氣體中的微粒所做的無規(guī)則運動，它反映了液體或氣體分子的無規(guī)則運動，但本身并不是液體分子的運動，故A錯誤；

B.溫度升高確實會使物體內(nèi)分子的平均動能增大，從而增加分子熱運動的劇烈程度，但并不意味著每個分子的速率都會增大。實際上，由于分子運動的隨機性，有些分子的速率可能會減小，而有些則會增大，但總體上平均速率是增大的，故B錯誤；

C.溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能就越大，意味著分子熱運動越劇烈，故C正確；

D.雖然水的溫度沒有變化，但在蒸發(fā)過程中，水從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)需要吸收熱量，這部分熱量轉(zhuǎn)化為水蒸氣的內(nèi)能，使得水蒸氣的內(nèi)能比同溫度的水要大，故D錯誤。

故選：C。

(3)A、楞次定律是分析機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，體現(xiàn)了能量守恒定律，故A錯誤；

B、動量守恒定律無法體現(xiàn)能量守恒，故B正確；

C、閉合電路的歐姆定律EI=UI+I2R，電源的功率等于輸出功率與內(nèi)阻功率之和，直接體現(xiàn)了能量守恒，故C錯誤；

D、熱力學第一定律：熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變，故D錯誤。

故選：B。

(4)A、溫度不變，根據(jù)

p1V1=p2V2

體積增大，食品袋里壓強減小，故A錯誤；

B、大氣壓強隨高度的增加而減小，故B正確；

C、溫度不變，氣體內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律有ΔU=W+Q可知，袋內(nèi)空氣從外界吸收熱量，故C正確；

D.溫度不變，袋內(nèi)氣體分子的平均動能不變，故D正確。

本題選錯誤的，故選：A。

(5)由圖可知，在a→b過程中氣體體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)

pVT=C

可得

p=CT?1V

可知，氣體的溫度不變，即氣體分子的平均動能不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律

ΔU=W+Q

可知，氣體放出熱量，故A正確，B錯誤；

C、由圖可知，在b→c過程中氣體體積減小，外界對氣體做功，故C錯誤；

D、由圖可知，在b→c過程中氣體壓強不變，溫度降低，氣體分子的平均動能減小，體積減小，分子數(shù)密度增大，則氣體分子單位時間內(nèi)撞擊容器壁單位面積的次數(shù)增加，故D錯誤。

故選：A。

(6)ABC、設(shè)封閉氣體的壓強為p，玻璃管質(zhì)量為m，對玻璃管受力分析可知

T=(p0-p)S+mg=ρghS+mg

即繩子的拉力等于管的重力和管中高出液面部分水銀的重力，相比中午，夜晚環(huán)境溫度降低，封閉氣體的壓強減小，根據(jù)

【解析】解：(1)AB、設(shè)玻璃泡中氣體壓強為p，外界大氣壓強為p'，則p'=p+ρgh，且玻璃泡中氣體與外界大氣溫度相同。液柱上升，氣體體積V減小，由理想氣體的狀態(tài)方程pV=C可知，V減小，p減小，則T一定減小，故A錯誤，B正確；

C、若外界溫度不變，則管內(nèi)氣體溫度不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面上升，氣體體積減小，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可知管內(nèi)氣體壓強一定增大，根據(jù)p'=p+ρgh，可知，外界氣體壓強一定增大；但是，若只是把玻璃泡整體向上拔出，液柱也會上升，所以水面上升可能是因為外界壓強增大，也可能是其他原因，故C正確；

D.若外界溫度不變，則管內(nèi)氣體溫度不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面下降，氣體體積增大，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可知管內(nèi)氣體壓強一定減小，根據(jù)p'=p+ρgh可知，外界氣體壓強一定減小，故D錯誤。

故選：BC。

(2)因為大氣壓強保持不變，所以球形容器內(nèi)氣體做等壓變化，則其體積V與熱力學溫度T成正比，由此可知，溫度越高，體積越大，則玻璃管M、N區(qū)間內(nèi)的刻度越靠下，對應(yīng)溫度越高，又因為攝氏溫度與熱力學溫度差值不變，則M、N區(qū)間內(nèi)的刻度分布均勻，故A正確，BCD錯誤；

故選：A。

(3)①設(shè)大氣壓強為p0水銀柱長度為h，管內(nèi)橫截面積為S。由玻意耳定律可知，當玻璃管從平放到管口豎直向上時，有p0L0S=(p0+ρgh)L1S

當玻璃管從平放到管口豎直向下時，有p0L0S=(p0-ρgh)L2S

聯(lián)立可得：L0=2L1L2L1+L2，代入數(shù)據(jù)得：L0=48cm

②ⅰ.當玻璃管水平放置時，原來環(huán)境溫度T0=300K，環(huán)境溫度上升了Δt，由蓋呂薩克定律有：【解析】解：(1)根據(jù)機械能守恒定律，彈簧為原長時彈性勢能最小，動能最大，可得

Ekm=kx22

(2)由

ΔEp=FΔr

圖像的斜率的絕對值表示分子力的大小，斜率為正值表示分子間為引力，斜率為負值表示分子間為斥力。(3)由題意可知，當原子B處于r1=r0處時，系統(tǒng)的動能最大，設(shè)為Ek1，系統(tǒng)的勢能最小，設(shè)為Ep1，則有

Ep1=Ep0+k2(r1-r0)2=Ep0

當原子B處于r2=r0-b處時，系統(tǒng)的動能為0，系統(tǒng)的勢能最大，設(shè)為Ep2，則有

Ep2=Ep0+k2(r2-r0)2=Ep0+12k【解析】解：(1)根據(jù)題意，由右手安培定則可知，方向向下的電流I1在方向向上的電流I2處磁場垂直紙面向外，根據(jù)左手定則可知，通I2電流的導線受力向右，同理可以判斷，通I1電流導線受力向左，即兩導線相互排斥，由牛頓第三定律可知，兩力大小相等，方向相反，根據(jù)題意可知，兩根相同的彈性導線形變量相同，故C正確，ABD錯誤。

故選：C。

(2)電流周期性變化，所產(chǎn)生的磁場周期性變化，根據(jù)右手螺旋定則，可知螺線管內(nèi)的磁場與電子運動方向平行，電子不受洛倫茲力，因此電子做勻速直線運動。故選：C。

(3)AC.電流方向水平向右，則銅塊內(nèi)的電子水平向左運動，由左手定則可知，洛倫茲力方向向上，銅塊表面上的a點帶負電，銅塊表面下的