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福建省福州市福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题
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这是一份福建省福州市福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题，共11页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
命题：阮伟文 审核：赵昕
（满分： 100分， 考试时间： 90分钟）
试卷说明：
（1）本卷共四大题，19小题，所有的题目都解答在答案卷上，考试结束，只要将答案卷交上来。
（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备。
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题4分，共28分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分。）
1.某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是
A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离
2.声呐是利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理对水下目标进行探测和通讯的电子设备，现代军舰多利用声呐探测水下目标。图甲是某舰搭载的声呐发出的一列超声波在t=0时刻的波形图，图乙是质点P的振动图像，则下列说法正确的是
A．超声波遇到大尺寸障碍物可以发生明显的衍射现象
B．舰艇靠近静止的障碍物时，障碍物接收到超声波的频率小于声呐发出的超声波的频率
C． 超声波沿x轴正方向传播， 波速为1500m/s
D．0-1×10-5s内，质点P沿x轴运动了2×10-5m
3.大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有
A． 1种 B． 2种 C． 3种 D． 4种
4.为顺利带回月球背面的样品，科研人员为嫦娥六号设计了11个阶段的飞行任务。在嫦娥六号探测器的着陆下降阶段，探测器在距离月球某高度时，会在反推力的作用下短暂悬停在月球表面。假设探测器悬停时，在Δt时间内向下喷出的气体质量（远小于探测器的质量）为m，喷出的气体相对于月球表面的速度大小为v，则探测器在该位置受到的重力大小为
A． B． C． D、mv△t
5.如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大。两束光在 NP面上的全反射现象会先后消失，已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近 P 点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在 MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
6.一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是
A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B．b→c过程，气体对外做功，内能增加
C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
7.如图甲所示，在光滑水平面上，小球A 以初动量p0沿直线运动，与静止的带轻质弹簧的小球B发生正碰，此过程中，小球A 的动量p随时间t变化的部分图像如图乙所示，t1时刻图线的切线斜率最大，此时纵坐标为P1，t2时刻纵坐标为零。已知小球A、B的直径相同，则
A．小球A、B 的质量之比为
B．t2时刻弹簧的弹性势能最大
C．小球A 的初动能和弹簧最大弹性势能之比为
D．0∼t2时间内，小球B的动量变化量为p0-p1
二、双项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不完整的得2分，选错或不选的得0分）
8.下列说法正确的是
A．由于晶体熔化过程中要吸收热量，所以分子的平均动能会变大
B．在液体表面张力作用下，叶面上的小露珠呈球形
C．天然水晶和熔化后再凝固的水晶（即石英玻璃）都是称为水晶，也都是晶体
D．当液晶中电场强度不同时就显示不同颜色，这是利用了液晶对光的各向异性
9.对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是
A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环
B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出
C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波
10.图甲为超声波悬浮仪，其基本原理是让在竖直方向正对的两个相干波源发射的超声波叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态。图乙中P、Q为平衡位置位于（-2.5cm，0）和（2.0cm，0）的两个相干波源， 该时刻两列波分别传到了点M（-1.5cm，0）和点N（1.0cm，0）， 已知声波传播的速度为340m/s。则在两列波相干并稳定后
A． 两列超声波信号频率均为340Hz
B．该时刻P、Q两波源的相位相反
C．小水珠可在图乙中O 点位置附近悬浮
D． 小水珠可在图乙中（0.25cm，0）点位置附近悬浮
11.如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S=2πRh（如图乙，其中 R为球的半径，h为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n=1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是
A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为
B．整个半球面透光的面积为
C．所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射
D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大
12. 如图1所示， 质量为M=0.5kg的木板静止在光滑水平面上，质量为m=1kg的物块以初速度v0=4m/s滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力 F。当恒力 F取某一值时，物块在木板上相对于木板滑动的路程为s，给木板施加不同大小的恒力F，得到的关系如图2所示，其中AB段与横轴平行，AB段的纵坐标为1m-1，若将物块视为质点，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是
A． 若恒力F=0， 物块滑出木板时的速度为3m/s
B． C 点纵坐标为1.5m-1
C．随着F增大，当外力 F=1.5N时，物块恰好不能从木板右端滑出
D．图像中 D 点对应的外力的值为3N
三、实验题（本大题共4题，每空2分，共16分）
13.在“用油膜法测分子直径”实验中，事先配好的体积浓度为的油酸酒精溶液，用注射器逐滴滴入量筒中，记下滴入1mL 溶液的滴数为50。
（1）每滴油酸溶液含有的纯油酸体积为 mL。
（2）将适量爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。形成的油膜将
A．先扩张后收缩至稳定 B．逐渐扩张至稳定 C．一直缓慢扩张
14.如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA 上竖直插上，P1、P2两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有 。（填选项前的字母）
A． 插上大头针P3， 使P3仅挡住P2的像
B． 插上大头针P3， 使P3挡住P1、P2的像
C． 插上大头针P4， 使P4挡住P3和P1、P2的像
D． 插上大头针 P4， 使 P4仅挡住P3的像
（2）过P3、P4作直线交于O'， 过O'作垂直于bb'的直线NN'， 连接O、O'。测量图中角α和角β的大小，则玻璃的折射率n= 。
15.单摆可作为研究简谐运动的理想模型。
（1）用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图，则摆球直径为 cm；
（2）若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开5°的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为 。
16.用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示。
（1）下表表格中记录了实验中5 组数据，表中最后一组数据偏差较大，其可能原因是： 。
（2）有甲乙两位同学同时在同一个环境下严格按照实验要求操作实验，他们的实验结果图像在同一坐标中出现了不同的等温线（如图所示），可能的原因是在实验开始封闭一定量气体时，甲封闭的气体质量比乙封闭的气体质量 。（填“大”或“小”）
四、计算题（本大题共3题，共36分）
17（6分）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：
（1）气体现在的压强；
（2）观测台对气体的压力。
18（14分）如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于O点正下方，并轻靠在物块右侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着小车上的轨道运动，已知细线长L=1.25m。小球质量m=0.20kg。。物块、小车质量均为M=0.30kg。小车上的水平轨道长s=1.0m。圆弧轨道半径R=0.15m。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取110m/s2。
（1）求小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小；
（2）求小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小；
（3）为使物块能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围。
19（16分）如图所示，劲度系数k=100N/m的轻弹簧一端固定于水平面上，另一端连接物块A，物块B置于 A上（不粘连），A、B质量均为1kg，开始时物块A和B处于静止状态，物块B的正上方h高处固定一水平的可在竖直方向上下移动的挡板。现对物块B施加方向始终向上、大小为F=10N的恒力，使A、B开始运动，已知A、B均可视为质点，B与挡板、A之间的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，弹簧弹性势能（x为弹簧的形变量，k为弹簧的劲度系数），质量为m的质点做简谐运动周期（k为物体做简谐运动时的比例系数，即弹簧的劲度系数），重力加速度大小g=10m/s2。
（1）求刚开始时物块A和B 处于静止状态时弹簧的压缩量x₁
（2）求A、B第一次分离时，弹簧的形变量x₂ 及A、B的速度大小；
（3）求A、B第一次分离后，若二者没有发生碰撞，物块A 上升到最大高度时的加速度大小；
（4）若A、B第一次分离后，经过一段时间后二者恰好能够在第一次分离位置相碰，求h满足的条件。
福建师大附中 2023-2024学年第二学期高二期末考试卷物理答案
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题4分，共28分）
二、多项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分）
三、实验题 （本大题共4题，每空两分，共16分）
13. （1） 2×10-5 （2）A
14. （1） BC（2）
15. （1）1.06（2）
16. （1） 针筒内气体漏出 （2）大
四、计算题 （本大题3题，共36分）
17.（6分）（1）由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有
2分
p2=8×104Pa 1分
（2）根据压强的定义，观测台对气体的压力
F=p2S 2分
F=4.8×103N 1分
18.（14分）（1）对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理
1分
v0=5m/s 1分
在最低点，对小球由牛顿第二定律
1 分
FT=6N 1分
（2）小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律
1分
1分
解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为
1 分
（3）若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
1分
由能量守恒定律
1分
解得
μ1=0.41分
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
1 分
由能量守恒定律
1分
解得
μ2=0.25 1 分
综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围为
0.25≤μ<0.4 1分
19（16分）（1）设开始时弹簧的压缩量为x，根据平衡条件有
2mg=kx1 1分
x1=0.2m 1分
（2）设A、B第一次分离时，弹簧的形变量为x2，此时 A、B之间弹力为零，加速度、速度（大小设为v）均相同，又因为恒力F与B 的重力大小相等、方向相反，所以此时B 的加速度均为0，则 A 的加速度也为0，有
kx2=mg1分
x2=0.1m1分
对从开始到A、B第一次分离的过程，根据功能关系有
2分
1分
（3）A、B 第一次分离后，若二者没有发生碰撞，则A做简谐运动，由于分离时 A 的加速度为0，所以A刚好位于平衡位置，设A的振幅A，对A从平衡位置上升到最大高度的过程，根据机械能守恒定律有
2分
1 分
设A 上升到最大高度时的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
1分
1分
（4）A、B第一次分离后，由于 B 受力平衡，所以向上做匀速直线运动，且由于与挡板发生的是弹性碰撞，所以碰撞后速度大小不变，仍为v 1分。A 从平衡位置开始向上做简谐运动，周期为
1分
根据简谐运动的对称性可知，A 再次经过第一次分离位置时速度大小仍为v 为使A、B在此处能够发生碰撞，此时A一定向上运动，所以若A、B 第一次分离后，经过一段时间后二者恰好能够在第一次分离位置相碰
应满足
1分
1分
实验次数
压强P（kPa）
体积V（cm3）
PV （ Pa·m3）
1
99.5
20
1.990
2
108.5
18
1.953
3
123.5
16
1.976
4
141.0
14
1.974
5
155.5
12
1.866
1
2
3
4
5
6
7
A
C
B
A
B
C
C
8
9
10
11
12
BD
AD
BD
A C
BD
命题：阮伟文 审核：赵昕
（满分： 100分， 考试时间： 90分钟）
试卷说明：
（1）本卷共四大题，19小题，所有的题目都解答在答案卷上，考试结束，只要将答案卷交上来。
（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备。
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题4分，共28分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分。）
1.某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是
A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离
2.声呐是利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理对水下目标进行探测和通讯的电子设备，现代军舰多利用声呐探测水下目标。图甲是某舰搭载的声呐发出的一列超声波在t=0时刻的波形图，图乙是质点P的振动图像，则下列说法正确的是
A．超声波遇到大尺寸障碍物可以发生明显的衍射现象
B．舰艇靠近静止的障碍物时，障碍物接收到超声波的频率小于声呐发出的超声波的频率
C． 超声波沿x轴正方向传播， 波速为1500m/s
D．0-1×10-5s内，质点P沿x轴运动了2×10-5m
3.大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有
A． 1种 B． 2种 C． 3种 D． 4种
4.为顺利带回月球背面的样品，科研人员为嫦娥六号设计了11个阶段的飞行任务。在嫦娥六号探测器的着陆下降阶段，探测器在距离月球某高度时，会在反推力的作用下短暂悬停在月球表面。假设探测器悬停时，在Δt时间内向下喷出的气体质量（远小于探测器的质量）为m，喷出的气体相对于月球表面的速度大小为v，则探测器在该位置受到的重力大小为
A． B． C． D、mv△t
5.如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大。两束光在 NP面上的全反射现象会先后消失，已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近 P 点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在 MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
6.一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是
A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B．b→c过程，气体对外做功，内能增加
C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
7.如图甲所示，在光滑水平面上，小球A 以初动量p0沿直线运动，与静止的带轻质弹簧的小球B发生正碰，此过程中，小球A 的动量p随时间t变化的部分图像如图乙所示，t1时刻图线的切线斜率最大，此时纵坐标为P1，t2时刻纵坐标为零。已知小球A、B的直径相同，则
A．小球A、B 的质量之比为
B．t2时刻弹簧的弹性势能最大
C．小球A 的初动能和弹簧最大弹性势能之比为
D．0∼t2时间内，小球B的动量变化量为p0-p1
二、双项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不完整的得2分，选错或不选的得0分）
8.下列说法正确的是
A．由于晶体熔化过程中要吸收热量，所以分子的平均动能会变大
B．在液体表面张力作用下，叶面上的小露珠呈球形
C．天然水晶和熔化后再凝固的水晶（即石英玻璃）都是称为水晶，也都是晶体
D．当液晶中电场强度不同时就显示不同颜色，这是利用了液晶对光的各向异性
9.对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是
A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环
B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出
C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波
10.图甲为超声波悬浮仪，其基本原理是让在竖直方向正对的两个相干波源发射的超声波叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态。图乙中P、Q为平衡位置位于（-2.5cm，0）和（2.0cm，0）的两个相干波源， 该时刻两列波分别传到了点M（-1.5cm，0）和点N（1.0cm，0）， 已知声波传播的速度为340m/s。则在两列波相干并稳定后
A． 两列超声波信号频率均为340Hz
B．该时刻P、Q两波源的相位相反
C．小水珠可在图乙中O 点位置附近悬浮
D． 小水珠可在图乙中（0.25cm，0）点位置附近悬浮
11.如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S=2πRh（如图乙，其中 R为球的半径，h为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n=1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是
A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为
B．整个半球面透光的面积为
C．所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射
D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大
12. 如图1所示， 质量为M=0.5kg的木板静止在光滑水平面上，质量为m=1kg的物块以初速度v0=4m/s滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力 F。当恒力 F取某一值时，物块在木板上相对于木板滑动的路程为s，给木板施加不同大小的恒力F，得到的关系如图2所示，其中AB段与横轴平行，AB段的纵坐标为1m-1，若将物块视为质点，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是
A． 若恒力F=0， 物块滑出木板时的速度为3m/s
B． C 点纵坐标为1.5m-1
C．随着F增大，当外力 F=1.5N时，物块恰好不能从木板右端滑出
D．图像中 D 点对应的外力的值为3N
三、实验题（本大题共4题，每空2分，共16分）
13.在“用油膜法测分子直径”实验中，事先配好的体积浓度为的油酸酒精溶液，用注射器逐滴滴入量筒中，记下滴入1mL 溶液的滴数为50。
（1）每滴油酸溶液含有的纯油酸体积为 mL。
（2）将适量爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。形成的油膜将
A．先扩张后收缩至稳定 B．逐渐扩张至稳定 C．一直缓慢扩张
14.如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA 上竖直插上，P1、P2两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有 。（填选项前的字母）
A． 插上大头针P3， 使P3仅挡住P2的像
B． 插上大头针P3， 使P3挡住P1、P2的像
C． 插上大头针P4， 使P4挡住P3和P1、P2的像
D． 插上大头针 P4， 使 P4仅挡住P3的像
（2）过P3、P4作直线交于O'， 过O'作垂直于bb'的直线NN'， 连接O、O'。测量图中角α和角β的大小，则玻璃的折射率n= 。
15.单摆可作为研究简谐运动的理想模型。
（1）用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图，则摆球直径为 cm；
（2）若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开5°的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为 。
16.用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示。
（1）下表表格中记录了实验中5 组数据，表中最后一组数据偏差较大，其可能原因是： 。
（2）有甲乙两位同学同时在同一个环境下严格按照实验要求操作实验，他们的实验结果图像在同一坐标中出现了不同的等温线（如图所示），可能的原因是在实验开始封闭一定量气体时，甲封闭的气体质量比乙封闭的气体质量 。（填“大”或“小”）
四、计算题（本大题共3题，共36分）
17（6分）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：
（1）气体现在的压强；
（2）观测台对气体的压力。
18（14分）如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于O点正下方，并轻靠在物块右侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着小车上的轨道运动，已知细线长L=1.25m。小球质量m=0.20kg。。物块、小车质量均为M=0.30kg。小车上的水平轨道长s=1.0m。圆弧轨道半径R=0.15m。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取110m/s2。
（1）求小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小；
（2）求小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小；
（3）为使物块能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围。
19（16分）如图所示，劲度系数k=100N/m的轻弹簧一端固定于水平面上，另一端连接物块A，物块B置于 A上（不粘连），A、B质量均为1kg，开始时物块A和B处于静止状态，物块B的正上方h高处固定一水平的可在竖直方向上下移动的挡板。现对物块B施加方向始终向上、大小为F=10N的恒力，使A、B开始运动，已知A、B均可视为质点，B与挡板、A之间的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，弹簧弹性势能（x为弹簧的形变量，k为弹簧的劲度系数），质量为m的质点做简谐运动周期（k为物体做简谐运动时的比例系数，即弹簧的劲度系数），重力加速度大小g=10m/s2。
（1）求刚开始时物块A和B 处于静止状态时弹簧的压缩量x₁
（2）求A、B第一次分离时，弹簧的形变量x₂ 及A、B的速度大小；
（3）求A、B第一次分离后，若二者没有发生碰撞，物块A 上升到最大高度时的加速度大小；
（4）若A、B第一次分离后，经过一段时间后二者恰好能够在第一次分离位置相碰，求h满足的条件。
福建师大附中 2023-2024学年第二学期高二期末考试卷物理答案
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题4分，共28分）
二、多项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分）
三、实验题 （本大题共4题，每空两分，共16分）
13. （1） 2×10-5 （2）A
14. （1） BC（2）
15. （1）1.06（2）
16. （1） 针筒内气体漏出 （2）大
四、计算题 （本大题3题，共36分）
17.（6分）（1）由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有
2分
p2=8×104Pa 1分
（2）根据压强的定义，观测台对气体的压力
F=p2S 2分
F=4.8×103N 1分
18.（14分）（1）对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理
1分
v0=5m/s 1分
在最低点，对小球由牛顿第二定律
1 分
FT=6N 1分
（2）小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律
1分
1分
解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为
1 分
（3）若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
1分
由能量守恒定律
1分
解得
μ1=0.41分
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
1 分
由能量守恒定律
1分
解得
μ2=0.25 1 分
综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围为
0.25≤μ<0.4 1分
19（16分）（1）设开始时弹簧的压缩量为x，根据平衡条件有
2mg=kx1 1分
x1=0.2m 1分
（2）设A、B第一次分离时，弹簧的形变量为x2，此时 A、B之间弹力为零，加速度、速度（大小设为v）均相同，又因为恒力F与B 的重力大小相等、方向相反，所以此时B 的加速度均为0，则 A 的加速度也为0，有
kx2=mg1分
x2=0.1m1分
对从开始到A、B第一次分离的过程，根据功能关系有
2分
1分
（3）A、B 第一次分离后，若二者没有发生碰撞，则A做简谐运动，由于分离时 A 的加速度为0，所以A刚好位于平衡位置，设A的振幅A，对A从平衡位置上升到最大高度的过程，根据机械能守恒定律有
2分
1 分
设A 上升到最大高度时的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
1分
1分
（4）A、B第一次分离后，由于 B 受力平衡，所以向上做匀速直线运动，且由于与挡板发生的是弹性碰撞，所以碰撞后速度大小不变，仍为v 1分。A 从平衡位置开始向上做简谐运动，周期为
1分
根据简谐运动的对称性可知，A 再次经过第一次分离位置时速度大小仍为v 为使A、B在此处能够发生碰撞，此时A一定向上运动，所以若A、B 第一次分离后，经过一段时间后二者恰好能够在第一次分离位置相碰
应满足
1分
1分
实验次数
压强P（kPa）
体积V（cm3）
PV （ Pa·m3）
1
99.5
20
1.990
2
108.5
18
1.953
3
123.5
16
1.976
4
141.0
14
1.974
5
155.5
12
1.866
1
2
3
4
5
6
7
A
C
B
A
B
C
C
8
9
10
11
12
BD
AD
BD
A C
BD
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