黑龙江省哈尔滨市第九中学2023-2024学年高二下学期期末物理试题（解析版）

这是一份黑龙江省哈尔滨市第九中学2023-2024学年高二下学期期末物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

(考试时间: 75分钟 满分: 100分 共3页)
一、选择题(本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
1. 下列四幅图涉及不同的物理知识，相关说法正确的是（ ）
A. 图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果发现了质子
B. 图乙：天然放射现象的发现说明原子内部有复杂结构，其中1为α射线
C. 图丙：密立根用油滴实验测出了元电荷的数值
D. 图丁：镉棒插入深一些可加快链式反应的速度
【答案】C
【解析】
【详解】A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果发现了核式结构模型，故A错误；
B．图乙：天然放射现象的发现说明原子核内部有复杂结构，根据左手定值可知其中1为α射线，故B错误；
C．图丙：密立根用油滴实验测出了元电荷的数值，故C正确；
D．图丁：镉棒插入深一些，吸收更多的中子，可减慢链式反应的速度，故D错误。
故选C。
2. 金华首届城市马拉松于2024年3月31日进行，比赛起点和终点均设在金华体育中心东门，全程，途径江南、金东、江北等地，下列说法正确的是（ ）
A. 比赛从早上7：30开始，7：30是指时间间隔
B. 在记录某选手跑步轨迹的时候可以将选手视为质点
C. 某选手完成完整马拉松的位移是
D. 某选手以2小时13分33秒的成绩夺冠，平均速度约为
【答案】B
【解析】
【详解】A．7点30分为时间点，是指时刻，故A错误；
B．在记录某选手跑步轨迹的时候该选手的大小和形状可以忽略，所以可以将选手视为质点，故B正确；
C．比赛起点和终点均设在金华体育中心东门，完成完整马拉松的位移为零，42.195公里是指路程，故C错误；
D．该选手的位移为零，则平均速度为零，故D错误。
故选B。
3. 2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。核聚变和核裂变是两种核反应的形式。下列关于核聚变和核裂变的说法正确的是（ ）
A. 核电站获得核能的典型核反应方程为
B. 核聚变反应可以自发进行，不需要任何条件
C. 核聚变和核裂变均放出能量
D. 我国的核电站都是采用核聚变发电的
【答案】C
【解析】
【详解】A．核电站获得核能的典型核反应方程为
故A错误；
B．轻核聚变需要很高的温度，使发生反应的两个核有较大的相对动能，故B错误；
C．核聚变和核裂变均放出能量，故C正确；
D．我国核电站都是采用核裂变发电的，故D错误。
故选C。
4. 小爱同学发现了一张自己以前为研究机动车的运动情况而绘制的图像（如图）。已知机动车运动轨迹是直线，则下列说法合理的是（ ）
A. 机动车处于匀加速状态B. 机动车的初速度为
C. 机动车的加速度为D. 机动车在前3秒的位移是12m
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．根据题意，由公式可知，可将等式变形为
由图像斜率可得
由纵轴交点可得
可知，机动车处于匀减速状态，故AC错误，B正确；
D．机动车匀减速运动的总时间为
则3s车已经停下来了，则机动车在前3秒位移是
故D错误。
故选B。
5. 如图甲所示，用频率不同的两束光a、b分别照射同一光电管的阴极K，得到的光电流与光电管两端电压的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 光电管两端电压越大，光电流就越大
B. a光的光子动量比b光的动量大
C. 当电压为图乙中的U0时，a光照射强度一定大于b光照射强度
D. 用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图像，光电管两端电压大于U0后，电压增大，光电流不增大，A错误；
B．根据动能定理得
根据光电效应方程得
解得

根据图像，b光的遏止电压比a光遏止电压大，所以b光的频率比a光频率高，即

根据


解得

频率越高，光子的动量越大，所以，b光的光子动量比a光的动量大，B错误；
C．根据图像，a光饱和光电流大于b光饱和光电流，则用a光照射时逸出的光电子数量大于b光照射时逸出的光电子的数量，a光入射光子数量大于b光入射光子数量；又因为，根据 ，则a光光子能量小于b光光子能量；综上所述，无法比较入射光的总能量，即无法比较入射光的强度，C错误；
D．根据动能定理得
根据图像，b光的遏止电压比a光遏止电压大，所以，用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大，D正确。
故选D。
6. 如图所示为氢原子能级图，用频率为的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子只辐射出频率分别为、、的三种光子，且用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子的最大初动能与频率为的光子能量相等。下列说法正确的是（ ）
A. 当氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能和氢原子的电势能均变大
B. 三种光子中粒子性最强的是频率为的光子
C.
D. 该新型材料的逸出功为1.89eV
【答案】D
【解析】
【详解】A．当氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能变大，氢原子的电势能变小，故A错误；
B．由于，所以三种光子中粒子性最强的是频率为的光子，故B错误；
C．由题知，用频率为的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子只辐射出频率分别为、、的三种光子，且，则有
，，
则有
可得
故C错误；
D．用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子的最大初动能与频率为光子的能量相等，则有
解得该新型材料的逸出功为
故D正确。
故选D。
7. 在非洲的干旱草原和半沙漠地带有一种猫科动物狞猫，狞猫跳跃能力极强，奔跑速度快，能捉降落或起飞时的鸟类。某次狞猫在捕食树上的鸟时，先慢慢趴低身体，使身体贴近地面，然后突然蹬地向上加速，重心上升后离地向上运动，狞猫在离开地面前，其加速度a与重心上升高度h的关系如图所示，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则狞猫离地后重心上升的最大高度为（ ）
A. 1.5mB. 3mC. 4.5mD. 6m
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设狞猫离地时速度为，根据动力学公式
整理得
可知图像与坐标轴围成的面积表示，则
解得
狞猫离地后，根据动力学公式
解得狞猫离地后重心上升的最大高度为
故选B。
8. 2023年，中国锦屏山地下2400米实验室投入使用，厚实的大理石岩体能隔绝大部分宇宙辐射，同时使用多层材料屏蔽岩石自身散发的放射性氡气。静止的氡原子核 自发衰变为钋原子核同时放出一个粒子X。核的比结合能为，核的比结合能为粒子X的比结合能为，若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X 的动能为，光速为c。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子 X为β粒子
B. 粒子 X 的动能
C. 衰变时放出的γ射线是由于原子核跃迁而产生的
D. 氡的核子平均质量比钋的核子平均质量大
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据质量数守恒可知，X的质量数是
根据电荷数守恒可知，X的电荷数是
则X为粒子，故A错误；
B．核反应释放的能量
根据动量守恒可得
根据能量守恒可得
又
联立可得
故B错误；
C．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故C正确；
D．氡核衰变成钋核时释放出核能，存在质量亏损，氡的比结合能小于钋的比结合能，则氡的核子平均质量比钋的核子平均质量大，故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，九个相同木块并排固定在水平面上，从左至右编号依次为1、2、……、8、9。一个子弹(可视为质点)从木块1左端以速度v射入，恰好没有从木块9穿出。下列说法正确的是（ ）
A. 子弹刚进入木块6和刚进入木块9时的速度大小之比为2：1
B. 子弹依次穿过木块1、2、3的时间和依次穿过木块7、8、9的时间之比为1：
C. 子弹刚进入木块9的速度与初速度v的大小之比为1：3
D. 子弹在木块5中点的速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设每个木块的长度为L，加速度为a，则子弹恰好没有从木块9穿出，则逆过程可看做是向左的初速度为零的匀加速运动，子弹刚进入木块6和刚进入木块9时的速度大小之比为
选项A正确；
B．根据初速度为零的匀加速运动相等位移的时间比 可知子弹依次穿过木块1、2、3的时间和依次穿过木块7、8、9的时间之比为，选项B错误；
C．子弹刚进入木块9的速度与初速度v的大小之比为
选项C正确；
D．因
子弹在木块5中点的速度大小为
选项D错误。
故选AC。
10. 将小球A从一座高度为H的高塔塔顶静止释放，同时另一个小球B自塔底以初速度竖直上抛，A，B两小球在同一直线上运动。不考虑空气阻力的影响，下面判断正确的是（ ）
A. 两小球在空中运动过程中，间距随时间均匀减小
B. 如果两小球在空中相遇，则球A从开始下落到与球B相遇经历的时间一定为
C. 若，则A、B两小球可能在空中相遇
D. 若，则球B定能在下降过程与球A相遇
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．两小球在空中运动过程中，间距
整理可得
可知间距随时间均匀减小，故A正确；
B．如果两小球在空中相遇，根据
解得球A从开始下落到与球B相遇经历的时间
故B正确；
CD．若B球正好运动到最高点时相遇，则B速度减为零所用的时间
A自由下落的位移为
B竖直上抛的位移为
又
联立得
将t代入解得
当AB两球恰好在落地时相遇，则有
A自由下落的位移为
代入时间得
由以上分析可知当时，A、B两小球不能在空中相遇，当时，A、B两小球能在空中相遇，，则B球一定能在下落过程中与A球相遇，故D正确，C错误。
故选ABD。
二、实验题(本题共2小题，共14分)
11. 利用如图甲所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度。
（1）注意事项如下：
a.电磁打点计时器使用50Hz低压________（填“直流”或“交流”）电源；
b.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上；
c.开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止；
d.应先___________（填“释放纸带”或“接通电源”）。
（2）某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带，取其中一段清晰的点，每隔一个点标出计数点，如图乙所示。测出相邻计数点间的距离分别为，，，，已知实验所用交流电的打点周期
a.打点计时器的计数点的时间间隔为___________s；
b.打点计时器打下C点时重物瞬时速度为___________m/s （结果保留3位有效数字）：
c.重物做自由落体运动的加速度大小的表达式为______________（用和T表示）。
【答案】（1） ①. 交流 ②. 接通电源
（2） ①. 0.04 ②. 1.61 ③.
【解析】
【小问1详解】
[1]电磁打点计时器使用50Hz低压交流电源。
[2]开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止，应先接通电源，再释放纸带。
【小问2详解】
[1]每隔一个点标出计数点，打点计时器的计数点的时间间隔为
[2]由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打点计时器打下C点时重物的瞬时速度为
[3]由逐差法可得，重物做自由落体运动的加速度大小的表达式为
12. 像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现有一滑块放在气垫导轨上，滑块在牵引力作用下通过光电门，配套的数字毫秒计记录了它通过光电门的时间为t，挡光片的宽度为d，则滑块通过光电门的速度_______________；要使瞬时速度的测量值更接近真实值，可将挡光片的宽度d________(填“增大”或“减小”) 一些。
【答案】 ①. ②. 减小
【解析】
【详解】[1]滑块通过光电门的速度
[2]要使滑块的瞬时速度的测量值更接近真实值，可将挡光片的宽度减小一些。
三、解答题(本题共3小题，共40分)
13. 如图甲所示，空气弹簧是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具有非线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙所示，竖直放置，导热良好的气缸和可以自由滑动的活塞之间密封着一定质量的空气（可视为理想气体），假设活塞和重物的总质量，活塞的横截面积，气缸内空气柱的高度，外界温度保持不变，大气压强恒为，取重力加速度大小。
（1）初始状态时，求气缸内部气体的压强p1；
（2）若在重物上施加竖直向下的压力，求稳定后汽缸中空气柱的高度h2。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据平衡条件得
解得

（2）在重物上施加竖直向下的压力后，气体的压强为

根据玻意耳定律得

解得
14. 某校一课外活动小组自制一枚火箭．火箭点火后可认为竖直向上做匀加速直线运动，经过4s时间到达离地面40m高处时燃料恰好用完，之后由于惯性，火箭将继续向上做减速运动．若不计空气阻力，取g＝10m/s2．求：
(1)火箭匀加速运动阶段加速度及燃料恰好用完时火箭的速度；
(2)火箭上升离地面的最大高度；
(3)火箭从点火到落回地面所用的时间．
【答案】(1)5m/s2，20m/s(2)60m(3)
【解析】
【详解】(1)火箭匀加速上升，
，
代入数据解得：
v1＝20m/s；
根据加速度定义可知，
a，
代入数据解得：
a=5m/s2．
(2)火箭匀减速上升，
，
代入数据解得：
h2＝20m．
最大高度
H＝h1+h2＝60m．
(3)匀减速上升的时间
，
代入数据得：
．
火箭做自由落体运动
，
解得：
整个过程的总时间
15. 计时开始时刻，静止在笔直公路上相距101m的甲、乙两辆汽车同时开始相向匀加速行驶。甲车加速度大小为 ；乙车加速度大小为 ；行驶3s后，乙车减速，速度减为零时掉头行驶，减速及掉头后的加速度大小相同，均为 ，忽略乙车掉头所用时间。甲车允许行驶的最大速度为20m/s，乙车允许行驶的最大速度为15m/s，两车达到最大速度后开始均以各自的最大速度匀速行驶。求：
（1）乙车减速至速度为零时，两车间的距离；
（2）甲车追上乙车时，甲车的位移。
【答案】（1）55.5m；（2）200m
【解析】
【详解】（1）乙车行驶t1=3s运动的距离
此时乙的速度为
乙车减速至速度为零时时间
位移
此过程中甲的位移
乙车减速至速度为零时，两车间的距离
（2）乙车减速至速度为零时，甲车速度
甲车达到最大速度的时间为
乙车达到最大速度的时间为
设再经过时间t3两车相遇，假设此时两车都已达到最大速度，则
解得
t3=13s
因可知假设成立；
此时甲的位移