【物理】山东省临沂市罗庄区2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】山东省临沂市罗庄区2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

高二物理期中考试 一．选择题（共 14 小题，每题 4 分，共 56 分，1——10 为单选题，11——14 为多选题， 选不全的得 2 分，错一个或不选 0 分） 1．下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动是指液体分子的无规则运动 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大 D．用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，说明气体分子间存在斥力 2．A、B 为两个相同的固定在地面上的汽缸，内部有质量相等的同种气体，且温度相同， C、D 为两重物，质量 mC＞mD，按如图所示方式连接并保持平衡。现使 A、B 的温度都 升高 10℃，不计活塞及滑轮系统的质量和摩擦，则系统重新平衡后（　　 A．C 下降的高度比 D 下降的高度小 B．C 下降的高度比 D 下降的高度大 C．C、D 下降的高度一样大 D．A、B 汽缸内气体的最终压强与初始压强不相同 3．下列叙述中正确的是（　　） A．因液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力 B．用粉笔吸干纸上的墨汁能，不能用来说明毛细现象 C．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体 D．液体表面张力总是垂直于液体表面，使液体表面积趋于最小 4．0℃水结成 0℃的冰，对此过程应用热力学第一定律，以下关系符号的说明正确的是（　　） A．Q＞0，W＞0，△U＞0 B．Q＞0，W＜0，△U＜0 C．Q＜0，W＜0，△U＜0 D．Q＜0，W＞0，△U＜0 5．如图 1 所示，轻弹簧上端固定，下端悬吊一钢球，把钢球从平衡位置向下拉下一段距离 A，由静止释放。以钢球平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立 x 轴，当钢球在振 动过程中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移﹣时间图象如图 2 所示。已 知钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，则（　　） A．t1 时刻钢球处于超重状态 B．t2 时刻钢球的速度方向向上 C．t1～t2 时间内钢球的动能逐渐增大 D．t1～t2 时间内钢球的机械能逐渐减小 6．为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到车辆 减速的目的。如果某路面上的一排减速带的间距为 1.5m，一辆固有频率为 2 赫兹的汽车 匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　） A．当汽车以 5m/s 的速度行驶时，其振动频率为 2Hz B．当汽车以 5m/s 的速度行驶时，其振动频率为 0.3Hz C．当汽车以 3m/s 的速度行驶时颠簸得最厉害 D．汽车速度越大，颠簸得越厉害 7．如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块静止在光滑水平面上， 已知甲的质量大于乙的质量。当细线突然断开后，两物块都做简谐运动，在运动过程中， 下列判断不正确的是（　　） A．甲的振幅等于乙的振幅 B．甲的周期小于乙的周期 C．甲的最大加速度小于乙的最大加速度 D．甲的最大速度小于乙的最大速度 8．图甲为一列简谐横波在 t＝2s 时的波形图，图乙为介质中平衡位置在 x＝0.5m 处的质点 的振动图象。下列说法正确的是（　　） A．波速为 2m/s B．波沿 x 轴负方向传播 C．0～2s 时间内，该质点沿 x 轴运动了 1m D．0～2s 时间内，该质点运动的路程为 8cm 9．用注射器做“探究气体等温变化规律”的实验中，取几组 p、V 值后，用 p 作纵坐标， 作 横坐标，画出 p﹣ 图象是一条直线，把这条直线延长后未通过坐标原点，而与横轴相交， 如图所示，可能的原因是（　　） A．各组的取值范围太小 B．堵塞注射器小孔的橡胶套漏气 C．在实验中用手握住注射器而没能保持温度不变 D．压强的测量值偏小 10．两同频波源Ⅰ、Ⅱ在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷， a、b 两点是两列波相遇点，则两点的振动情况（　　） A．a、b 两点都始终加强 B．a、b 两点都始终减弱 C．a 点始终减弱，b 点始终加强 D．a 点始终加强，b 点始终减弱 11．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．气体向真空的自由膨胀是不可逆的 B．理想气体在等温膨胀过程中从外界吸收的热量全部用于对外做功 C．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 12．如图甲所示，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器可在竖直面内摆动，且在摆 动过程中能持续向下流出一细束墨水。沿着与注射器摆动平面垂直的方向匀速拖动一张 硬纸板，摆动的注射器流出的墨水在硬纸板上形成了如图乙所示的曲线。注射器喷嘴到 硬纸板的距离很小，且摆动中注射器重心的高度变化可忽略不计。若按图乙所示建立 xOy 坐标系，则硬纸板上的墨迹所呈现的图样可视为注射器振动的图象。关于图乙所示的图 象，下列说法中正确的是（　　） A．x 轴表示拖动硬纸板的速度 B．y 轴表示注射器振动的位移 C．匀速拖动硬纸板移动距离 0.5L 的时间等于注射器振动的周期 D．拖动硬纸板的速度增大，可使注射器振动的周期变短 13．小明同学在用单摆测当地的重力加速度 g 时，由于没有游标卡尺，无法测量小球的直径 d，但是测出多组摆线长 L 和对应的周期 T，并做出了 T2﹣L 图象，如图所示，图线的斜 率为 k，反向延长线与横轴交点的横坐标为﹣a（a＞0）。下列说法正确的是（　　） A．小球的直径为 a B．实验测得当地的重力加速度为 C．仅将单摆的摆角从 4°改为 2°，得到的图线斜率不变 D．由于没测小球的直径，导致测得的重力加速度偏小 14．如图所示，a、b、c、d 是均匀媒质中 x 轴上的四个质点．相邻两点的间距依次为 2m、 4m 和 6m，一列简谐横波以 2m/s 的波速沿 x 轴正向传播，在 t＝0 时刻到达质点 a 处，质 点 a 由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s 时 a 第一次到达最高点．下列说法正确的是 （　　） A．在 t＝6 s 时刻波恰好传到质点 d 处 B．在 t＝5 s 时刻质点 c 恰好到达最高点 C．当质点 d 向下运动时，质点 b 一定向上运动 D．在 4 s＜t＜6 s 的时间间隔内质点 c 向上运动 二．解答题（4 小题，共 44 分） 15．（12 分）如图甲所示，A 端封闭、B 端开口、内径均匀的玻璃管长 L＝100cm，其中有 一段长 h＝15cm 的水银柱把一部分空气封闭在玻璃管中。当玻璃管水平放置时，封闭气 柱 A 长 LA＝40cm。现把玻璃管缓慢旋转至竖直，如图乙所示，再把开口端向下插入水 银槽中，直至 A 端气柱长 L1＝30cm 为止，这时系统处于静止平衡。已知大气压强 p0＝ 75cmHg，整个过程温度不变，试求： Ⅰ．玻璃管旋转至竖直位置时，A 端空气柱的长度； Ⅱ．如图丙所示，最后槽内水银进入玻璃管内的水银柱的长度 d（结果保留两位有效数 字）。 16．（12 分）如图所示，导热气缸固定在倾角为 θ＝30°的斜面上，一定质量的理想气体用横 截面积为 S 的导热活塞封闭在气缸中，活塞可沿气缸无摩擦滑动但与气缸保持良好的气 密性。开始时活塞被锁定，封闭气体压强等于外界大气压强 p0，气缸内气柱长度为 H．解 除活塞锁定，最终活塞静止时封闭空气柱长度为 ．整个过程中周围环境温度保持不变， 重力加速度为 g。求： I．活塞的质量； Ⅱ．整个过程中缸内气体是放热还是吸热？放出（或吸收）的热量数值是多少？ 17．（10 分）一列简谐横波沿 x 轴传播，t＝0 时的图象如图所示，此时刻后介质中 P 质点回 到平衡位置的最短时间为 0.2s，Q 质点回到平衡位置的最短时间为 1s，已知 t＝0 时，P、 Q 两质点相对平衡位置的位移相同，则： （1）波的传播周期为多少秒？ （2）传播速度是多大？ （3）t＝0.8s 时刻算起到质点 Q 第二次回到平衡位置波传播的距离？ 18. （10 分）将一倾角为 θ、上表面光滑的斜面体固定在水平地面上，一劲度系数为 k 的 轻弹簧的上端固定在斜面上，下端与质量为 m 的小滑块连接且弹簧与斜面平行，如图所 示。用外力控制小滑块使弹簧处于原长，某时刻撤去外力，小滑块从静止开始自由运动。 已知：斜面足够长，重力加速度为 g。 （1）求：小滑块运动到平衡位置时的加速度大小和弹簧的形变量； （2）试证明：撤去外力后，小滑块在光滑斜面上的运动为简谐运动； （3）若小滑块在斜面上简谐运动的周期为 T，沿斜面向下运动经过平衡位置时开始计时， 请写出小滑块振动过程中位移 x 随时间 t 变化的函数关系式 【参考答案】 1．C【解析】解：A、布朗运动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 错误。 B、改变内能的方式有做功和热传递，只知道物体对外做功，而不知道热传递的情况，无 法确定其内能变化，故 B 错误。 C、分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但 总是斥力变化得较快，故 C 正确。 D、用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，是所以气体压强增大的缘故，并不能说明 气体分子间存在斥力，而且气体分子间的分子力几乎可以忽略不计，故 D 错误。 故选：C。 2．B【解析】A、B 汽缸内气体都发生等压变化，对任一封闭气体，根据盖•吕萨克定律得： ＝c 由数学知识可得： ＝ ＝c 得△V＝ ，初态时，A 汽缸内气体体积较大，而初态温度 T、升高的温度△T 相同， 则知 A 汽缸内气体体积增大较大，所以 C 下降的高度比 D 下降的高度大，故 AC 错误， B 正确；D、A、B 汽缸内气体都发生等压变化，气体的最终压强与初始压强相同，故 D 错误。故选 B。 3．A【解析】解：A、与气体接触的液体表面层的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 r0，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，故 A 正确； B、因为粉笔疏松多孔，所以粉笔吸干纸上的墨汁是利用了毛细现象，故 B 错误； C、浸润与不浸润是由液体和固体共同决定的。液体浸润固体，附着层面积要扩张，不浸 润固体附着层面积要收缩；水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，故 C 错误； D、表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直，故 D 错误；故选：A。 4．C【解析】解：0℃水结成 0℃的冰，在此过程中体积增大，对外做功，所以 W＜0，该 过程中放出热量，所以 Q＜0；结合热力学第一定律可知，水的内能减少，所以，△U＜ 0．故 C 正确，ABD 错误故选：C。 5．D【解析】解：A、t1 时刻，钢球位于平衡位置上方，位移为正，所以加速度为负，有向 下的加速度，处于失重状态，故 A 错误； B、t2 时刻，钢球位于平衡位置下方，正在远离平衡位置，速度方向向下，故 B 错误； C、t1﹣t2 时间内，钢球的速度先增大后减小，动能先增大后减小，故 C 错误； D、t1﹣t2 时间内，钢球克服弹力做功，根据能量守恒定律可知，钢球的机械能逐渐减小， 故 D 正确。故选：D。 6．C【解析】解：AB、当汽车以 5m/s 的速度行驶时，受驱动力周期为： 受迫振动的周期等于驱动力的周期，故其振动周期为 0.3s， 频率为： ，故 AB 错误； CD、由 可知汽车的固有周期为： ，则汽车的速度为： ； 即当速度为 3m/s 时，汽车达到共振颠簸的最厉害，故 C 正确，D 错误；故选：C。 7．B【解析】解：A、线未断开前，两根弹簧伸长的长度相同，离开平衡位置的最大距离相 同，即振幅一定相同，故 A 正确 B、当线断开的瞬间，弹簧的弹性势能相同，则运动过程中机械能相同，在运动过程中的 相等位移处，弹性势能相同，动能相同，因乙的质量小，则乙的速度大，即乙运动的快， 又因振幅相同，则乙完成一个周期的运动用的时间要小于甲的时间，则乙的周期要小于 甲的周期，故 B 不正确 C、线刚断开时，弹力最大，故加速度最大，由于甲的质量大，故根据牛顿第二定律，其 最大加速度小于乙的最大加速度，故 C 正确 D、当线断开的瞬间，弹簧的弹性势能相同，到达平衡后，甲乙的最大动能相同，由于甲 的质量大于乙的质量，由 Ek＝ mv2 知道，甲的最大速度一定小于乙的最大速度，故 D 正确；因选不正确的，故选：B。 8．D【解析】解：A、从图中可得波长 λ＝2m，周期 T＝4s，由公式 v＝ 可得：波速 v＝ ＝0.5m/s，故 A 错误； B、根据振动图象可知 t＝2s 时 x＝0.5m 处的质点向下运动，由同侧法可知，波的传播方 向向 x 轴的正方向，故 B 错误； CD、0∼2s 时间内，经过了半个周期，P 运动的路程为 S＝2A＝8cm，但该质点并不会随 着波迁移，故 C 错误，D 正确。故选：D。 9．D【解析】解：A，根据理想气体状态方程知 PV＝CT，常数 C 由气体的质量决定，因此 与各组的取值无关，故 A 错误； B，根据温度不变的情况下，出现乘积变大，则可能是气体的质量增加，故 B 错误； C，根据图象的斜率表示温度可知，斜率不变，因此温度不变，故 C 错误； D，因为图象的交点在横轴上，即测量的压强为 0 时就有一定的体积，因此在测量过程中 压强测小了，故 D 正确；故选：D。 10．D【解析】解：两列波的频率相同，在两波的相遇区域发生干涉现象，从图中看出，a 点是波谷和波谷相遇处，b 点是波峰与波谷相遇处，故 a 点时振动加强点，b 点是振动减 弱点，故 D 正确，ABC 错误。故选：D。 11．AB【解析】解：A、根据热力学第二定律知气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故 A 正确；B、理想气体在等温膨胀过程中气体的内能没有变，所以把吸收的热量全部对外做 功，故 B 正确；C、空调机既能致热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量 只能自发地由高温物体传向低温物体，故 C 错误；D、根据热力学第二定律可知，热机 的效率不可能达到 100%，即使对内燃机不断改进，也不可以把内燃机得到的全部内能转 化为机械能，故 D 错误。故选：AB。 12．BC【解析】解：A、注射器振动周期一定，根据硬纸板上记录的完整振动图象的个数 可确定出时间长短，所以硬纸板上 x 轴上的坐标代表时间，故 A 错误； B、硬纸板上与 OO′垂直的坐标是变化的，即 y 轴代表了注射器的位移，故 B 正确； C、由图乙可知，匀速拖动硬纸板移动距离 0.5L 的时间等于注射器振动的周期，故 C 正 确；D、注射器振动周期与拖动硬纸板的速度无关。拖动硬纸板的速度增大，注射器振动 周期不改变，故 D 错误。故选：BC。 13．BC【解析】解：A、根据单摆的周期公式 T＝2π 得 g＝ l，又 l＝L+ 则得： ① 由数学知，L﹣T2 图象中横坐标截距的绝对值为小球的半径，可知小球的直径为 2a。故 A 错误；B、由①可知，图象的斜率：k＝ ，则重力加速度：g＝ ．故 B 正确； C、对于单摆，摆角小于 5°即可，仅将单摆的摆角从 4°改为 2°，不影响单摆的周期，则 得到的图线斜率不变。故 C 正确；D、由 g＝ 可知，没有测小球的直径，不影响测 得的重力加速度的数值。故 D 错误故选：BC。 14．AD【解析】ad 间距离为 x＝12m，波在同一介质中匀速传播，则波从 a 传到 d 的时间 为 t＝ ＝ ＝6s，即在 t＝6s 时刻波恰好传到质点 d 处。故 A 正确。 设该波的周期为 T，由题可得， T＝3s，得 T＝4s。波从 a 传到 c 的时间为 t＝ ＝ ＝3s，则在 t＝5s 时刻质点 c 已振动了 2s，而 c 起振方向向下，故在 t＝5s 时刻质点 c 恰 好经过平衡位置向上。故 B 错误。 该波的波长：λ＝vT＝2×4＝8m，而 bd 之间的距离：x′＝4+6＝10m＝ ，所以当质点 d 向下运动时，质点 b 不一定向上运动。故 C 错误。 在 4s＜t＜6s 的时间间隔内，质点 c 已振动了 1s＜t＜3s，质点 c 正从波谷向波峰运动，即 向上运动。故 D 正确。故选：AD。 15．（12 分）【解析】Ⅰ．玻璃管旋转至竖直，A 中气体的压强变为：pA1＝p0﹣ph＝60cmH （1 分） 对 A 部分气体，由玻意耳定律：p0LAS＝pA1LA1S（1 分） 解得：LA1＝50cm（1 分） Ⅱ．旋转至竖直 B 段气柱长 LB＝L﹣LA1﹣h＝（100﹣50﹣15）cm＝35cm（1 分） 玻璃管插入水银槽 A 部分气体分析，由玻意耳定律：pA1LA1S＝pA2L1S（1 分） 解得：pA2＝100cmHg（1 分） 对 B 部分气体：pB＝p0，（1 分）pB1＝pA2+ph＝115cmHg（1 分） 由玻意耳定律：pBLBS＝pB1LB1S（1 分） 解得：LB1＝23cm（1 分） 则 d＝L﹣h﹣L1﹣LB1＝32cm（2 分） 16．（12 分）【解析】解：（I）活塞被锁定时，封闭气体的压强为 p1＝p0，（1 分）体积为 V1 ＝HS，（1 分） 解除活塞锁定平衡后，活塞受力平衡：p0S+mgsin30°＝p2S（1 分） 解得：p2＝ （1 分） 气体体积为：V2＝ S（1 分） 气体温度不变，根据玻意耳定律：p1V1＝p2V2（1 分） 代入数据就解得：m＝ （1 分） （Ⅱ）由于温度不变，所以气体的内能不变，外界对气体做功为： W＝（p0S+mgsin30°）（H﹣ ）＝2p0SH（2 分） 所以：Q＝﹣W＝﹣2p0SH（2 分） 符号表示气体放出热量。（1 分） 17．（10 分）【解析】（1）由题意简谐横波沿 x 轴正向传播，分析得知，此时 P 点向下运动， Q 点向上，它们周期相同，则 T＝2×（0.2s+1s）＝2.4s（3 分） （2）由图可知，波长 λ＝12m，（2 分）故波速 v＝ （2 分） （3）t＝0.8s 时刻算起到质点 Q 第二次回到平衡位置，Q 点经历了 t＝2.2s 第二次到达平 衡位置，故传播的距离 x＝vt＝5×1.4m＝7.0m（3 分） 18.（10 分）（1）小滑块的回复力由重力分力与弹簧弹力的合力提供。在平衡位置时，回复 力为零，有：F 合=kx0-mgsinθ=0（1 分） 得小物块加速度：a=0，（1 分） 弹簧的形变量： （1 分） （2）假设在运动过程中任意时刻小滑块相对平衡位置的位移为 x，如图所示。 则小滑块受到的回复力为：F=k（x0+x）-mgsinθ，（2 分） 联立上式得：F=-kx，并且回复力方向与位移 x 方向相反，故物体做简谐运动（1 分） （3）根据前面分析可知，滑块的振幅： （1 分）角速度 ，（1 分）所 以位移 x 随时间 t 变化的函数关系式为： 。（2 分）