2021-2022学年山东省青岛市三区市高二下学期期末考试物理试题 （解析版）

2021-2022学年度第二学期期末考试

高二物理

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 如图所示是由西北工业大学专家团队领衔设计的一款仿生无人机。该无人机能够模仿信鸽百分之九十的动作，可以与真正的信鸽相伴而飞，速度可达，最大航程15公里，它可以混在真正的鸟类中飞入军事禁区。下列说法正确的是（　　）

A. 研究无人机空中动作时，不可以把无人机看做质点

B. 无人机最大航程15公里是指位移的大小

C. 是指平均速度的大小

D. 无人机无动力滑翔时，只受到重力作用

【答案】A

【解析】

【详解】A．研究无人机空中动作时，不可以把无人机看做质点，否则就没动作可言了，选项A正确；

B．无人机最大航程15公里是指路程，选项B错误；

C．是指瞬时速度的大小，选项C错误；

D．无人机无动力滑翔时，除受到重力作用外，还受空气的阻力，选项D错误。

故选A。

2. 2020年3月15日中国散列中子源（CSS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是（　　）

A. 粒子轰击，生成并产生了中子

B. 经过4次衰变，2次衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10个

C. 射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗

D. 衰变中释放的电子是核内质子转化为中子过程中产生的

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒知

可知产生了质子，故A错误；

B．每次α衰变，质量数少4，电荷数少2，中子数少2；每次β衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，中子数少1；所以4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少

故B正确；

C．γ射线实质光子流，故C错误；

D．衰变中释放的电子是核内中子转化为质子过程中产生的，故D错误。

故选B。

3. 某物体做直线运动的速度-时间关系为，则在第1s内的平均加速度及1s末物体加速度随时间的变化率分别是（  ）

A. 、 B. 、 C. 、 D. 、

【答案】A

【解析】

【详解】由物体做直线运动的速度-时间关系为，得当t=0时，v0=0，t=1s时，v1=8m/s，则第1s内的平均加速度

结合数学知识可知

则加速度随时间的变化率为

故选A。

4. 汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人，于是刹车礼让行人，汽车恰好停在斑马线前，假设驾驶员反应时间为0.5s。如图为汽车运动的图像，汽车减速过程中加速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据速度时间图像可以知道，在驾驶员反应时间内，汽车的位移为

所以汽车在减速阶段的位移

根据

解得

故选B。

5. 如图所示，建筑工人常常徒手抛砖块，地面上的工人以的速度竖直向上间隔连续两次抛砖，每次抛一块，楼上的工人在距抛砖点正上方处接砖，取，空气阻力不计，则楼上的工人两次接砖的最长时间间隔为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

详解】研究第一块砖

即

解得

分别对应第一块砖上升过程和下降过程，根据题意第二块砖到达抛砖点正上方3.75m处的时间为

楼上的工人两次接砖的最长时间间隔为

故选B。

6. 发生衰变时，可能放出粒子或电子。静止在某匀强磁场中的原子核发生衰变后两粒子的轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 衰变方程为 B. 大圆半径是小圆半径的6倍

C. 轨迹为小圆的粒子的中子数为6 D. 轨迹为小圆的粒子的比结合能比的比结合能大

【答案】D

【解析】

【详解】A．由运动轨迹可知，两轨迹内切，则反应放出的是负电子，衰变方程为

故A错误；

BC．根据动量守恒，放出的负电子与生成的新核动量等大反向，则由

因为N核电量为电子电量的7倍，可知大圆是电子的径迹，且大圆半径是小圆半径的7倍，且小圆对应着N核的径迹，其N核的中子数为

14-7=7

故BC错误；

D．衰变后的元素比衰变前的稳定，衰变后元素的比结合能较大，所以轨迹为小圆的粒子（）的比结合能比的比结合能大，故D正确。

故选D。

7. 如图，质量均为m的小球A和B，套在光滑水平杆上，两球间连接原长为1.5L的轻弹簧，A、B分别通过长为L的轻绳一起吊起质量也为m的小球C。当两绳的夹角为60°时恰好处于平衡状态，下列说法正确的是（  ）

A. 弹簧对A和B的力是一对作用力和反作用力 B. 杆对A的支持力大小为mg

C. 轻绳上的张力大小为 D. 弹簧的劲度系数为

【答案】D

【解析】

【详解】A．一对作用力和反作用力是两个物体间的相互作用，故弹簧对A和B的力不是一对作用力和反作用力，故A错误；

B．对A、B、C三个小球整体分析，竖直向下的重力3mg，杆对A、B竖直向上的支持力，根据对称性知杆对A、B向上的支持力相同，故杆对A的支持力大小为，故B错误；

C．对C受力分析知

解得

轻绳上的张力大小为，故C错误；

D．对A受力分析如图有

，

解得

故D正确。

故选D。

8. 如图，台秤上放一质量M=5kg的木箱，木箱内有质量分别为3kg和2kg的两物体P、Q，用细绳通过固定在木箱上的光滑定滑轮相连，定滑轮的质量m=0.2kg，。现剪断Q下端的细绳，在P下落但还没有到达箱底的过程中台秤的示数为（  ）

A. 7.6kg B. 9.8kg C. 10kg D. 10.2kg

【答案】C

【解析】

【详解】在P下落但还没有到达箱底的过程中，对P、Q整体由牛顿第二定律有

解得P下落的加速度为

对P有

解得

台秤受到箱子的压力为

则台秤的示数为

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 如图甲，在水平地面上建一数轴，质量为kg的物块静置于x轴上的某位置（图中未画出）。从时刻开始，物块在水平力F作用下沿x轴做匀变速直线运动，图乙为其位置坐标和速度平方的关系图像，物块与地面间的动摩擦因数为0.2。下列说法正确的是（　）

A. 物块的加速度大小为 B. 物块所受水平力N

C. s时物块的速度为2m/s D. s时物块位于m处

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据速度位移公式，有

结合图象可知，图象斜率，可得

可知物块做匀加速直线运动，加速度

a=0.5m/s2

初位置

x0=-2m

故A正确；

B．根据牛顿第二定律

解得物体所受外力为

F= 5N

故B错误。

C．t=4s时物块的速率为

v=at=0.5×4m/s=2m/s

故C正确；

D．s时，根据位移时间公式

解得

故D错误。

故选AC。

10. 如图所示，长木板A与物体B叠放在水平地面上，物体与木板左端立柱间放置轻质弹簧，在水平外力F作用下，木板和物体都静止不动，弹簧处于压缩状态。将外力F缓慢减小到零，物体始终不动，在此过程中（　　）

A. 弹簧弹力不变

B. 物体B所受摩擦力逐渐减小

C. 物体B所受摩擦力始终向左

D. 木板A所受地面的摩擦力逐渐减小

【答案】AD

【解析】

【详解】A．将外力F缓慢减小到零，物体始终不动，则弹簧的长度不变，弹力不变，故A正确；

B．对物体B，因开始时所受摩擦力的方向不确定，则由

F弹＝F±Ff

则随F的减小，物体B所受摩擦力的大小和方向都不能确定，故BC错误；

D．对A、B与弹簧组成的整体，在水平方向，力F与地面对A的摩擦力平衡，则随F的减小，木板A所受地面的摩擦力逐渐减小，故D正确。

故选：AD。

11. 我国的新疆棉以绒长、品质好、产量高著称于世，目前新疆地区的棉田大部分是通过如图甲所示的自动采棉机采收。自动采棉机在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包，通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下，这个过程可以简化为如图乙所示模型：质量为m的棉包放在“V”型挡板上，两板间夹角为120°固定不变，“V”型挡板可绕O轴在竖直面内转动。在使OB板由水平位置顺时针缓慢转动到竖直位置过程中，忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A. 棉包对OA板的压力逐渐增大 B. 棉包对OA板的压力先增大后减小

C. 棉包对OB板的压力先增大后减小 D. 棉包对OB板的压力逐渐减小

【答案】BD

【解析】

【详解】对物体受力分析如图

由正弦定理可得

物体在旋转过程中从逐渐变大，从逐渐减小，因此OB板由水平位置缓慢转动60°过程中，棉包对OA板压力逐渐增大，对OB板压力逐渐减小；OB板继续转动直至竖直的过程中，棉包脱离OB板并沿OA板滑下，棉包对OA板压力随板转动逐渐减小。

故选BD。

12. 如图，A、B两个物体靠在一起放在光滑水平面上，它们的质量分别为、。现用水平力推A，用水平力拉B，和随时间的变化关系是（N），（N）。从开始，下列说法正确的是（　　）

A. A、B间弹力先增大后减小 B. s时，A、B间弹力大小为2N

C. A、B脱离时，A的位移为4m D. s时，B的位移小于18m

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．以A、B整体为对象

FA+FB=（mA+mB）a

代入数据解得

a=2m/s2

两物体脱离之前，对B分析可知

FN+FB=mBa

解得

FN=4-2t（N）

则A、B间弹力逐渐减小，且当s时，A、B间弹力大小为2N，选项A错误，B正确；

C．A、B脱离时，之间的弹力为零，当FN=0时代入数据解得

t=2s

此时A位移

选项C正确；

D．t=2s时B的位移为4m，速度为4m/s，此后AB脱离，以后B做加速度增加的加速运动，在t=2s时刻B的加速度为2m/s2 ，t=4s时刻的加速度为3m/s2，从t=2s到t=4s的平均速度小于3m/s2，则由

可知在该时间内的位移

即 s时，B的位移小于18m ，选项D正确。

故选BCD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 某实验小组通过下述实验探究两个互成角度的力的合成规律。实验步骤如下：

①将弹簧秤固定在贴有白纸的水平木板上。

②如图甲，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖水平向外拉一定距离，将橡皮筋两端的位置记为O、，记录弹簧秤的示数为。

③如图乙，用两支圆珠笔尖将环形橡皮筋刚好拉直，测得橡皮筋长度l0=9.00cm。已知该型号橡皮筋在单根状态下的劲度系数k=25N/m。（单根指将环形橡皮筋从中间剪断等分成2根后的任一根）

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图丙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。

完成下列作图和填空：

（1）测得OA=5.00cm，OB=8.40cm，则FOA的大小为___________N。

（2）根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力F的图示。___________

（3）通过比较F与___________的大小和方向，即可得出实验结论。

【答案】    ①. 2.20    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]橡皮筋的原长l0=9.00cm，测得OA=5.00cm，OB=8.40cm，则知橡皮筋的形变量为

单根状态下的劲度系数k=25N/m，由图中为两根橡皮筋并联，则橡皮筋的弹力为

则FOA的大小为

（2）[2]根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力F的图示如图

（3）[3]通过比较F与的大小和方向，即可得出实验结论。

14. 在探究加速度a与物体所受合力F关系的实验中，如图甲所示为实验装置简图。

（1）实验前，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，平衡摩擦力，直到轻推小车后，小车能带着纸带沿木板做___________运动；

（2）平衡摩擦力后，在小车内放入4个相同的小钩码，线的左端挂上一个相同的小钩码，接通打点计时器，放开小车，测出相应的加速度；再从小车上取一个钩码挂到线左端，此时左端有2个钩码，重复实验……。这样操作实验要不要左侧钩码总质量远远小于小车及车内钩码总质量？___________（填“需要”或“不需要”）；

（3）某次实验中，小车拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为50Hz，实验得到的一条纸带如下图乙所示，纸带上每相邻的两个计数点之间都有四个点未画出。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到0点的距离如图乙所示（单位：cm）。在计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为 ______m/s，小车的加速度 ___________。（保留两位有效数字）

（4）有一位同学通过实验测量作出了如图丙中的A图线。试分析：A图线不通过坐标原点的原因是___________。

【答案】    ①. 匀速直线运动    ②. 不需要    ③. 0.18    ④. 0.75    ⑤. 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

【解析】

【详解】（1）[1]图甲所示的实验装置是用来探究物体加速度与其所受合外力之间的关系的，为消除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下挂钩码的细绳，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车能沿木板做匀速直线运动；

（2）[2]假设小车的质量为M，钩码的质量为m0，某次实验时，挂在左端的钩码数为n，则小车内放入5-n个钩码，根据牛顿第二定律

对小车有

联立解得

由此可知实验中研究对象是小车和钩码组成的整体，实验时轻绳左端所挂钩码的总质量不需要远小于小车与车内钩码的总质量；

（3）[3]由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔

T=0.1s

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上1点时小车的瞬时速度大小，即

[4]根据逐差法可知，其加速度为

（4）[5]当小车挂上重物时，加速度却为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力；

15. 如图，在某物流中心质量kg的纸箱可沿直角滑槽ABCDEF无初速度滑下，纸箱与滑槽之间的动摩擦因数，滑槽AB边与水平面夹角为，整个装置关于竖直平面对称，滑槽的长度远大于箱子的边长，重力加速度为g。求：

（1）若，纸箱对滑槽ABCD面的压力；

（2）若纸箱能够沿滑槽下滑，需满足的条件。

【答案】（1）N；（2）＞45°

【解析】

详解】当θ=0°时，如图所示
 

则有

N1=mgcos45°

解得

N

（2）如图所示

重力垂直于AB方向的分力

将Gy分解到垂直于两侧面，分力为，则

即

根据牛顿第二定律

联立解得

由此可知当大于45°时纸箱开始下滑。

16. 一辆公共汽车从车站由静止沿直线匀加速启动，此时在汽车后方15m处正有一名乘客以恒定速度向汽车跑来，汽车匀加速一段时间后司机才发现该乘客，便立即刹车做匀减速运动，汽车刚好停下时该乘客追上了汽车。记录仪显示，汽车从启动到停止一共经历s，前进了25m。已知汽车启动和刹车过程的加速度大小相同。求：

（1）人奔跑的速度及汽车在这个过程中的最大速度；

（2）人与车第二次共速时，二者之间的距离。

【答案】（1）4m/s ；5m/s；（2）8m

【解析】

【详解】（1）人奔跑的速度

m/s

汽车在这个过程中的最大速度为v，则整个过程中的平均速度，由运动学公式

解得

m/s

（2）汽车加速和减速的加速度相等，则加速和减速的时间相等，则汽车的加速度

汽车从最大速度减速到的时间

此过程中人的位移

车的位移

人与车第二次共速时，二者之间的距离

17. 如图甲为一根倾斜放置的足够长的直细杆，细杆与水平面的夹角为。一个质量m=2kg的小球穿在细杆上，小球受到竖直向上的恒力F，小球与细杆间的动摩擦因数。从t=0时刻开始，在杆上位置A点，小球速度为v0，其图像如图乙所示。，。求：

（1）小球受的恒力F的大小；

（2）若t=3s时撤去恒力F，小球从计时开始向上运动的最大距离；

（3）若t=3s时小球到达B点，此时撤去恒力F，再经多长时间小球通过距B点上方2.5m的C点位置。（结果可用根式表示）

【答案】（1）40N；（2）26m；（3），

【解析】

【详解】（1）图像的斜率表示加速度，则有

对小球由牛顿第二定律

解得

（2）由图可知，3s末小球速度

0-3s内小球的位移为

3s后，对小球有

解得

3s后沿倾斜细杆向上运动的位移大小为

解得

（3）小球由B点向上再经t2通过距B点2.5m位置C有

解得

，（舍去）

到达最高点的时间为

下滑通过位置C时

解得

则从最高点返回该位置，则有

解得

即

故撤去恒力F，再经和小球两次通过距B点上方2.5m的C点位置。

18. 如图甲，长L=6m、质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平面上，木板与水平面之间的动摩擦因数，木板上的表面由三段不同材料构成。质量m=1kg的小物块静止在木板左端O点，物块与木板OA段、AB段、BC段之间的动摩擦因数分别为未知、和。从开始对物块施加一水平拉力F，F随时间t变化关系如图乙所示，已知在第1秒末小物块恰好到达A点，取水平向右为正方向。已知OA、AB段长度分别为L1=1.0m、L2=3.0m，重力加速度。求：

（1）物块与木板OA段之间的动摩擦因数；

（2）物块到达B点时物块与木板的速度分别为多大；

（3）物块到达B点后，再经过多长时间物块与木板静止。

【答案】（1）0.3；（2）4m/s，0；（3）1s

【解析】

【详解】（1）对物块

对木板

t1=1s内物块的位移

木板的位移

两者相对位移

联立解得

（2）从O到A，物块和木板的加速度分别为，，物块到A点时物块和木板的速度分别为

，

从A到B，对物块有

对木板有

解得

，

则该段时间s内，物块的位移

木板的位移

两者相对位移

物块刚好到达木板上B点，此时物块和木板的速度分别为

，

（3）从B到C，对物块

对木板有

解得

，

设物块与木板经共速，由速度与时间的关系有

，

解得

，

时间内物块位移

木板位移

由于

所以物块还在木板上，未到达C点。之后，假设物块和木板共同减速，其加速度大小为

此时，对物体

得物块受到摩擦力

假设成立，即板块不再相对滑动，F3再作用时间

物块与木板共同速度为

则