[物理][期末]四川省泸州市龙马潭区2023-2024学年高二下学期6月期末考试试题(解析版)

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这是一份[物理][期末]四川省泸州市龙马潭区2023-2024学年高二下学期6月期末考试试题(解析版)，共18页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
1. 下列说法正确的是（）
A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动
B. 当分子间的距离rC. 扩散现象可以作为物质分子永不停息地做无规则运动的证据
D. 甲比乙温度高，则甲的所有分子都会比乙的所有分子速率大
【答案】C
【解析】A．布朗运动就是液体或气体中悬浮颗粒的无规则运动，选项A错误；
B．当分子间的距离rC．扩散现象是分子永不停息的做无规则运动的结果，是分子永不停息的做无规则运动的证据，C正确；
D．甲温度比乙温度高，则甲物体分子平均动能比乙物体分子平均动能大，而甲物体分子平均速率不一定比乙物体分子平均速率大，且甲的所有分子也不会比乙的所有分子速率大，D错误。
故选C。
2. 卢瑟福通过对粒子散射实验的结果分析，提出的理论是（）
A. 原子的核式结构模型
B. 电子是原子的组成部分
C. 原子核由质子和中子组成
D. 电子在不同的轨道运动时，原子具有不同的能量
【答案】A
【解析】粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度偏转，这种现象枣糕模型不能够解释，卢瑟福通过对粒子散射实验的结果分析，提出了原子的核式结构模型。
故选A。
3. 下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期。
在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度。为此所选择的放射源应为（）
A. 钋210B. 锝99C. 钴60D. 锶90
【答案】C
【解析】A．钋释放射线，穿透能力弱，故A错误；
B．锝释放射线，具有较强的穿透能力，但半衰期太短，不能在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，故B错误；
C．钴释放射线，具有较强的穿透能力，且半衰期较长，在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，故C正确；
D．锶释放射线，穿透能力较弱，故D错误。
4. 如图所示，单摆在竖直平面内的、之间做简谐运动，点为单摆的固定悬点，点为运动中的最低位置，则下列说法正确的是（）
A. 摆球在点时，动能最大，回复力最大
B. 摆球由点向点摆动过程中，细线拉力增大，回复力增大
C. 摆球在点和点时，速度为零，故细线拉力最小，但回复力最大
D. 摆球在点时，重力势能最小，机械能最小
【答案】C
【解析】A．单摆近似可以看作简谐运动，在最低点B处，即平衡位置处时，速度最大，回复力为零，故A错误；
B．摆球做圆周运动，摆球由A点向B点摆动过程中，细线拉力增大，回复力减小，故B错误；
C．摆球在A点和C点时，即最大位移处时，速度为零，故细线拉力最小，回复力最大，故C正确；
D．摆球运动过程中，机械能守恒，在最低点B处，动能最大，重力势能最小，故D错误。
5. 战绳训练需要训练者上下交替摆动两根粗重的绳子，训练者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来，研究发现战绳训练能将训练者的最大氧气摄入量增加50%，对训练者的心肺水平也是一个挑战。若以手的平衡位置为坐标原点，训练者右手在抖动绳子过程中某时刻的波形如图所示，若右手抖动的频率是2Hz，下列说法正确的是（）
A. 该时刻Q点的振动方向沿y轴负方向
B. 该绳波传播速度为2m/s
C. 再经过0.25s，Q点到达x轴上方对称位置
D. 从该时刻开始计时，质点P的振动方程为
【答案】C
【解析】A．由波形图可知，该时刻Q点的振动方向沿y轴正方向，选项A错误；
B．该绳波传播速度为
选项B错误；
C．再经过0.25s=，Q点到达x轴上方对称位置，选项C正确；
D．从该时刻开始计时，开始时P振动方向沿y轴负向
则质点P的振动方程为
选项D错误。
6. 如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列说法正确的是（）
A. 滤光片应置于单缝和双缝之间
B. 拨杆的作用是为了调节缝的宽度
C. 把单缝与双缝的距离增大，干涉条纹间距减小
D. 把毛玻璃屏与双缝的距离增大，干涉条纹间距增大
【答案】D
【解析】A．滤光片的作用是将复色光变为单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是将单色光分解成频率相同、振动情况相同的相干光，因此滤光片应该放在单缝之前，故A错误；
B．调节拨杆只能调整单缝的角度，使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，故B错误；
C．干涉条纹间距与单缝到双缝的距离无关，故C错误；
D．根据干涉条纹间距公式
其中l是双缝与毛玻璃屏的距离，当l增大时，干涉条纹间距也增大，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，水平面上有一组平行但宽度不同的固定导轨，分界线、位于水平面内且均与导轨垂直，左侧导轨间距是右侧导轨间距的2倍。左侧和右侧有方向垂直水平面、等大反向的匀强磁场，和之间是距离的无磁场区域。两根完全相同的导体棒，均平行静止放置在导轨上，导体棒质量均为。给导体棒施加一水平向右、大小为的恒力，当导体棒运动时撤去恒力，此时两导体棒的速度大小均为。已知导体棒运动到前两导体棒的速度均已稳定。当导体棒的速度大小为时，导体棒刚好运动到并进入右侧磁场区域。整个过程中导体棒始终在的右侧导轨上运动，两导体棒始终与轨道接触良好且不会碰撞。除导体棒电阻外不计其他电阻，忽略一切摩擦，导轨足够长，取重力加速度，下列说法正确的是（）
A. 恒力作用过程中，导体棒上产生的焦耳热为
B. 撤去拉力后，导体棒在左侧水平轨道上稳定速度大小为
C. 导体棒从运动到过程中，导体棒位移的大小为
D. 导体棒最终速度大小为
【答案】A
【解析】A．恒力作用过程中，根据能量守恒可得回路中产生的总焦耳热为
由于
可知导体棒上产生的焦耳热为
A正确；
B．撤去拉力后，当导体棒与导体棒在磁场中产生的电动势大小相等，方向相反时，两导体棒的速度达到稳定，设稳定时导体棒的速度为，导体棒的速度为，右侧导轨间距为，左侧导轨间距为，则有
从撤去拉力到导体棒速度稳定，对导体棒，根据动量定理可得
对导体棒，根据动量定理可得
联立解得
，
B错误；
C．导体棒从运动到过程中做匀速直线运动，所用时间为
导体棒做加速度减小的减速运动，位移应满足
C错误；
D．导体棒从进入右侧磁场区域，导体棒与导体棒组成的系统满足动量守恒，当两导体棒达到共速时，两导体棒达到最终稳定状态，根据动量守恒可得
解得
D错误；
故选A。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 如图所示，将一质量为m的物块P置于一质量为M的物块Q上，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块Q相连。在弹性限度范围内，P和Q在光滑水平面上做振幅为A的往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止。则下列说法正确的是（）
A. 物块P和Q均做简谐运动
B. 作用在物块Q上的最大静摩擦力为
C. 轻质弹簧、物块P和Q组成的系统机械能不变
D. 物块Q对P的静摩擦力始终对P做正功
【答案】ABC
【解析】A．以P、Q的平衡位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，建立坐标系。P、Q的位移为x时，所受合力为
所以P、Q做简谐运动，故A正确；
B．对P、Q整体，由牛顿第二定律，有
对P，由牛顿第二定律，有
解得
当时，P所受静摩擦力最大
最大值为
由牛顿第三定律可得作用在物块Q上的最大静摩擦力为
故B正确；
C．由机械能守恒定律可知，在轻质弹簧、物块P和Q组成的系统内，只有动能和弹性势能相互转化，总的机械能保持不变，故C正确；
D．在靠近平衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做正功，在远离平衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做负功，故D错误。
故选ABC。
9. 如图所示，一振动片以频率做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上的A、B两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。C是水面上的一点，A、B、C间的距离均为L，D、E为AC连线上的两点，已知，D点为AC连线上距C点最近的振动加强点，下列说法正确的是（）
A. 波的传播速度为
B. E点也是振动加强点
C. 改变振动频率，D点可能变为振动减弱点
D. 改变振动频率，C点可能变为振动减弱点
【答案】ABC
【解析】A．根据题意，A、B两点为相干波源，在干涉图样中，振动加强点与两个波源的距离差为零或者为半波长的偶数倍，振动减弱点与两个波源的距离差为半波长的奇数倍。由于C、D两点为相邻的振动加强点，且
所以有
即
所以波速为
故A正确；
B．已知
所以
即E点与两个波源的距离差为半波长的偶数倍，所以E点也是振动加强点，故B正确；
C．改变振动频率后，水波的波长也将随之改变，D点将可能变为振动减弱点，故C正确；
D．改变振动频率后，水波波长也将随之改变，但是C点距离两个波源的距离差为零，所以始终是振动加强点，故D错误。
故选ABC。
10. 我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（）
A. 氙离子的加速电压约为
B. 氙离子的加速电压约为
C. 氙离子向外喷射形成的电流约为
D. 每秒进入放电通道的氙气质量约为
【答案】AD
【解析】AB．氙离子经电场加速，根据动能定理有
可得加速电压为
故A正确，B错误；
D．在时间内，有质量为氙离子以速度喷射而出，形成电流为，由动量定理可得
进入放电通道的氙气质量为，被电离的比例为，则有
联立解得
故D正确；
C．在时间内，有电荷量为的氙离子喷射出，则有
联立解得
故C错误。
故选AD。
三、实验探究题（16分）
11. （1）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格的正方形大小为2cm×2cm，由图可以估算出油膜的面积是________（结果保留两位有效数字），由此估算出油酸分子的直径是___________m（结果保留一位有效数字）。
（2）某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏大。对于出现这种结果的原因，可能是由于_________。
A．在求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了2滴
B．计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
C．水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
D．做实验之前油酸溶液搁置时间过长
【答案】（1）（2）AC
【解析】（1）[1][2]由1mL溶液为100滴可知，2滴溶液的体积为
又已知250mL溶液中有纯油酸0.25mL，则2滴溶液中含纯油酸的体积为
由图可以估算出油膜的面积共占有约60格，则面积为
则油酸分子直径为
（2）[3]A．在求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了2滴，导致测量体积偏大，直径测量偏大，A正确；
B．计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，使格数偏多，面积偏大，故直径测量值偏小，B错误；
C．水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，使面积测量值偏小，直径测量值偏大，C正确；
D．做实验之前油酸溶液搁置时间过长，酒精挥发使得油酸浓度变多。仍按原来的浓度计算，则计算值偏小，因此测量值就偏小，D错误。
故选AC。
12. 实验小组的同学在实验室做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。
（1）下列最合理的装置是______
A． B． C． D．
（2）为使重力加速度的测量结果更加准确，下列做法合理的是______
A．测量摆长时，应测量水平拉直后的摆线长
B．在摆球运动过程中，必须保证悬点固定不动
C．在摆球运动过程中，摆线与竖直方向的夹角不能太大
D．测量周期时，应该从摆球运动到最高点时开始计时
（3）某同学课后尝试在家里做用单摆测量重力加速度的实验。由于没有合适的摆球，于是他找到了一块鸡蛋大小、外形不规则的大理石块代替小球进行实验。
如图1所示，实验过程中他先将石块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O点。
然后利用刻度尺测出OM间细线的长度l作为摆长，利用手机的秒表功能测出石块做简谐运动的周期T。在测出几组不同摆长l对应的周期T的数值后，他作出的图像如图2所示。
①该图像的斜率为______
A．g B． C． D．
②由此得出重力加速度的测量值为______。（取3.14，计算结果保留三位有效数字）
【答案】（1）D （2）BC##CB （3）C 9.86
【解析】（1）[1]根据单摆理想模型可知，为减小空气阻力的影响，摆球应采用密度较大，体积较小的铁球，为使单摆摆动时摆长不变化，摆线应用不易形变的细私线，悬点应该用铁夹来固定。
故选D。
（2）[2]根据周期公式
可得重力加速度为
A．测量摆长时，应该测量竖直拉直后的摆线长，故A错误；
B．在摆球运动过程中，必须保证悬点固定不动，故B正确；
C．摆球运动过程中，摆线与竖直方向的夹角不能太大，如摆角太大，将不能看作简谐运动，单摆周期公式失效，故C正确；
D．测量周期时，应该从摆球运动到最低点时开始计时，因为最低点位置摆球速度最大，相同的视觉距离误差引起的时间误差较小，则周期测量比较准确，故D错误。
故选BC。
（3）①[3]由图可知，设M点到重心得距离为d，根据周期公式
可得
故该图像的斜率为
故选C。
②[4]由于
解得由此得出重力加速度的测量值为
四、计算题（43分，13题12分，14题13分，15题18分）
13. 如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃的折射率；
（2）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意将光路图补充完整，如下图所示
根据几何关系可知
i1 = θ = 30°，i2 = 60°
根据折射定律有
nsini1 = sini2
解得
（2）设全反射的临界角为C，则
光在玻璃球内的传播速度有
根据几何关系可知当θ = 45°时，即光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短，则正方形的边长
则最短时间为
14. 波源位于原点O的简谐横波沿x轴正方向传播，时刻振源开始起振，时波刚好传播到P点，此时波形图如图，P点的平衡位置为，Q点的平衡位置为，此后再经过时间，质点质点Q第一次出现在波峰位置。求：
（1）该列波的传播速度大小v和周期T；
（2）时间内，质点P通过的路程s。
（3）写出振源的振动方程。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）根据题图有
设此波的波长为λ
得
（2）设时刻距离Q点最近的波峰为M，M点的平衡位置坐标
时间内这列波传播的距离
得
根据题意有
时刻质点P位于平衡位置，则时间内，质点P通过的路程
解得
（3）振动方程为
15. 如图，质量m1= 1kg的木板静止在光滑水平地面上，右侧的竖直墙面固定一劲度系数k = 20N/m的轻弹簧，弹簧处于自然状态。质量m2= 4kg的小物块以水平向右的速度滑上木板左端，两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长，物块与木板间的动摩擦因数μ = 0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内，弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为。取重力加速度g = 10m/s2，结果可用根式表示。

（1）求木板刚接触弹簧时速度的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1；
（2）求木板与弹簧接触以后，物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小；
（3）已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，系统因摩擦转化的内能U（用t0表示）。
【答案】（1）1m/s；0.125m；（2）0.25m；；（3）
【解析】（1）由于地面光滑，则m1、m2组成的系统动量守恒，则有
m2v0= (m1＋m2)v1
代入数据有
v1= 1m/s
对m1受力分析有
则木板运动前右端距弹簧左端的距离有
v12= 2a1x1
代入数据解得
x1= 0.125m
（2）木板与弹簧接触以后，对m1、m2组成的系统有
kx = (m1＋m2)a共
对m2有
a2= μg = 1m/s2
当a共 = a2时物块与木板之间即将相对滑动，解得此时的弹簧压缩量
x2= 0.25m
对m1、m2组成的系统列动能定理有
代入数据有
（3）木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，由于木板即m1的加速度大于木块m2的加速度，则当木板与木块的加速度相同时即弹簧形变量为x2时，则说明此时m1的速度大小为v2，共用时2t0，且m2一直受滑动摩擦力作用，则对m2有
－μm2g∙2t0= m2v3－m2v2
解得
则对于m1、m2组成的系统有
U = Wf
联立有
同位素
钋210
锝99
钴60
锶90
辐射线
α
γ
γ
β
半衰期
138天
6小时
5年
28年

[物理][期末]四川省泸州市龙马潭区2023-2024学年高二下学期6月期末考试试题(解析版)

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