2023-2024学年河北省衡水二中高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年河北省衡水二中高二（下）期末物理试卷（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列关于物理现象的说法正确的是( )
A. 水黾和轮船都能漂浮在水面上而不会沉入水中都是因为液体表面张力的作用
B. 在空间站内可以做出很大的水球和几十毫米长的“液桥”，是因为在微重力环境下水的表面张力明显增大
C. 插入水中的细玻璃管，管内水面会比管外水面高并稳定在一定的高度，说明表面张力方向垂直液面向上
D. 液体表面张力有使液面收缩到最小的趋势
2.已知锶90的半衰期为28年，其衰变方程为 3890Sr→3990Y+X， 3990Y是一种非常稳定的元素，关于上述衰变过程，下列说法正确的是( )
A. 衰变方程中的X为质子B. 3890Sr的比结合能小于 3990Y的比结合能
C. 此反应的实质是Sr原子发生电离D. 经过84年，会有23的锶90发生衰变
3.下列四幅图分别对应四种有关分子动理论的说法，正确的是( )
A. 任意一个分子在100℃时的速率一定比0℃时要大
B. 微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
C. 当两个相邻的分子间距离为r0时，它们之间的势能达到最小值
D. 实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
4.如图所示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是( )
A. 气体从状态a到b的过程，气体体积增大
B. 气体从状态b到c的过程，一定向外界放出热量
C. 气体从状态c到d的过程，外界对气体做功
D. 气体从状态d到a的过程，气体的内能减小
5.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。如图甲，XX代表激发态1，X代表激发态2，G代表基态，由于能级劈裂，如图乙，X态劈裂为两支，分别为XH、XV两个能级。原子劈裂前辐射出光谱线①和②，劈裂后辐射出光谱线③、④、⑤和⑥，下列说法正确的是( )
A. ①和⑤的能量相等
B. ③的频率大于⑥的频率
C. 若用④照射某种金属能发生光电效应，则用⑥照射也一定能发生
D. ①和②的频率之和等于⑤和⑥的频率之和
6.图甲为利用光电管研究光电效应的电路图，其中光电管阴极K的材料是钾，钾的逸出功为W0。图乙为实验中用某一频率的光照射光电管时，测量得到的光电管伏安特性曲线，当电压为Uc时，光电流恰好为零。已知普朗克常量为ℎ，光电子的电荷量为e。下列说法正确的是( )
A. 该实验的入射光频率为eUc−W0ℎ
B. 该实验的光电子获得的最大初动能为Ek=eUc
C. 光电管两极间的正向电压越大，光电流越大
D. 当入射光的频率小于W0ℎ时，仍可以发生光电效应
7.制作“吸管潜水艇”是深受小朋友喜爱的科学实验，如图所示，将吸管对折后用回形针固定，然后管口竖直向下插入装有水的矿泉水瓶中，使吸管顶部露出水面，最后用盖子封紧矿泉水瓶(如图a)。实验时，用力按压瓶身，“潜水艇”就会沉入水底，松开手后，“潜水艇”又浮出水面。设水面上方的封闭气体体积为V0，压强为p0，吸管内封闭气体的体积为V，“吸管潜水艇”的总质量为m，水的密度恒为ρ，气体温度始终保持不变，所有气体视为理想气体。缓慢挤压瓶身时，瓶内封闭气体吸热还是放热，挤压瓶身使“潜水艇”恰好悬浮在水中时(如图b)，水面上方的气体体积减小了多少？(不考虑吸管厚度和回形针的体积，吸管内外液面高度差产生的压强远小于大气压，即管内外气压始终相等)下列选项正确的是( )
A. 吸热，2V0(1−mρV)B. 放热，V0(1−mρV)
C. 吸热，V0(1−mρV)D. 放热，2V0(1−mρV)
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰⋅维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是( )
A. 不符合理论规律，一定不可能实现
B. 如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现
C. 如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现
D. 违背能量转化和守恒定律，不可能实现
9.无线蓝牙耳机摆脱了线材束缚，可以在一定距离内与手机等设备实现无线连接。为了研究在运动过程中无线连接的最远距离，甲和乙两位同学做了一个有趣的实验。乙佩戴无线蓝牙耳机，甲携带手机检测，乙站在甲正前方10m处，二人同时沿同一直线向正前方运动，各自运动的v−t图像如图所示，结果手机检测到蓝牙耳机能被连接的时间为4s。下列判断正确的是( )
A. 3s时甲、乙相距最近B. 3s时甲、乙相距最远
C. 最远连接距离为5.5mD. 最远连接距离为7.5m
10.粗糙水平地面上有一质量为M、倾角为300的粗糙楔形物体C，斜面上有一个质量为2m的物块B，B与一轻绳连接，且绕过一固定在天花板上的定滑轮，另一端水平与一结点连接一个质量为2m的小球A，右上方有一拉力F，初始夹角α=135°，如图所示，现让拉力F顺时针缓慢转动900且保持α角大小不变，转动过程B、C始终保持静止。已知B与滑轮间的细绳与斜面平行，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 轻绳对B拉力一直减小
B. BC间的摩擦力先增大再减小
C. 物体C对地面的压力先增大再减小
D. 物体C对地面的摩擦力的最大值为 6mg
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.某学生利用如图甲所示的实验装置来研究匀变速直线运动，测量一个质量m=100g的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器。

(1)下列是该同学正确的实验操作和计算过程，请在空白处填写：
①器材安装完毕，先接通电源，再______，让重锤自由落下，待纸带全部通过打点计时器后，关闭电源。
②取下纸带，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x1=5.13cm，x2=6.69cm，x3=8.23cm，x4=9.77cm，已知实验所用交流电的频率为50Hz，打点计时器的打点间隔T= ______s，则重锤运动的加速度的代数表达式为a= ______(用含x1，x2，x3，x4和T的代数式表示)，代入数据得加速度a= ______m/s2(结果保留3位有效数字)。
③打点计时器打下C点时纸带的速度vc= ______m/s(结果保留3位有效数字)。
(2)如果实验时交变电压频率稍有波动，从50Hz变成49Hz，而做实验的同学并不知道，仍按50Hz进行数据处理，那么③中算得的vc与实际值相比______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
12.某学习小组测定某电池的电动势与内阻，已知其电动势E约为十几伏，内阻r约为几欧姆，实验室中提供以下器材：
A.量程为10mA、内阻未知的电流表G；
B.电阻箱R1(0∼9999.9Ω)；
C.定值电阻R0(50Ω)；
D.滑动变阻器R3(0∼100Ω)；
E.滑动变阻器R4(0∼2000Ω)；
F.开关2只，导线若干。

先用如图所示甲的电路来测定电流表G内阻。实验步骤与如下：
①按图甲连接好电路，断开S1、S2，将滑动变阻器R′的滑片调至图中a端所对应的位置；
②闭合S1，调节R′，使电流表G满偏；
③保持R不变，再闭合S2，调节电阻箱电阻R1=100.0Ω，使电流表G的读数为5mA；
④调节电阻箱时，干路上电流可视为几乎不变，即可测定的电流表G内阻Rg的大小。
(1)为确保实验仪器安全，滑动变阻器应该选取______(选填“R3”或“R4”)；而实际干路上电流会发生变化，故测得的电流表内阻比真实值______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(2)按图乙连接电路，闭合开关，多次调节电阻箱R1的阻值，记录每次电阻箱的阻值R及对应的电流表的示数I。作出1I−R图像如图丙所示，处理数据得到斜率k大小为0.2，纵轴截距b为8，则求得电池的电动势为______V，内阻为______Ω(结果均保留两位有效数字)。
四、简答题：本大题共1小题，共10分。
13.甲乙两车在同一水平公路上沿同一方向做匀速直线运动，甲车的速度为10m/s，乙车的速度为20m/s，从某一时刻开始计时时，甲车在前，乙车在后，两车相距32m，此后，乙车刹车，做匀减速直线运动，加速度大小为1m/s2，甲车仍做匀速直线运动：求：
(1)第一次相遇时，甲车行驶的位移
(2)若两车相遇时并不相撞，且不影响各自运动，则，从第一次相遇到第二次相遇所用的时间
(3)从第一次相遇到第二次相遇，两车间的最大距离．
五、计算题：本大题共2小题，共24分。
14.为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。
a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达刻度n的位置。
b.关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位置。这是测得两管水银面高度差为19.0cm
c.打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K
d.向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m处，这时测得两管水银面高度差为38.0cm。
已知容器C和管A的总体积为1000cm3，外界大气压强为p0=76cmHg，保持不变，此时环境温度为300K。求：
(1)容器B的体积；
(2)被测固体的体积；
(3)维持左侧液面在m处，要使放入固体后两管中液面高度差仍为19.0cm，则环境温度应为多少。
15.图甲为山地车的气压避震装置，主要由活塞、汽缸和弹簧组成。某研究小组将其取出进行研究。其示意图如图乙所示，将带有活塞A的导热汽缸B放置在倾角为θ=30°的光滑斜面上，活塞用另一端固定的轻弹簧拉住，轻弹簧平行于斜面，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，初始状态活塞到汽缸底部的距离为L1=27cm，汽缸底部到斜面底端的挡板距离为L2=1cm，汽缸内气体的初始温度为T1=270K。已知汽缸质量为M=0.6kg，横截面积为S=1.5cm2，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为g=10m/s2，大气压为p0=1.0×105Pa。
(1)求初始状态下汽缸内气体压强p1；
(2)对汽缸缓慢加热，汽缸内气体的温度从T1上升到T2，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，k=2×10−3J/K，求该过程中气体吸收的热量Q；
(3)环境温度保持T1不变，某次骑行者骑山地车加速下坡(坡度为θ=30°)时，产生的加速度大小为a=5m/s2，避震装置仍如图乙所示放置，发现此时活塞到汽缸底部的距离L′=27cm，通过计算分析汽缸的气密性是否良好，若良好，请说明理由；若不良好，进气或漏气部分气体占原有气体的百分比为多少？
参考答案
1.D
2.B
3.C
4.D
5.D
6.B
7.B
8.AD
9.AD
10.BD
11.(1)①释放纸带；②0.02，(x3+x4)−(x1+x2)(4T)2，9.66，③1.87；(2)偏大。
12.(1)R4，偏小(2)15，6.7。
13.解：(1)设第一次相遇，两车运动的时间为t1，甲车的位移为x1，乙车的位移为x2
根据题意：由，△x+x1=x2
即 △x=v01t1+12at12−v1t1
代入数据，解之；t1=4s或t1=16s(舍)
x1=v1t1=10×4=40m
(2)第一次相遇时，乙车的速度为v02，
则v02=v01+at1=20+(−1)×4=16m/s
设两车从第一次相遇到第二次相遇所用时间为t2
根据题意有：x2=x1
即：v1t2=v02t2+12at22
代入数据，解之；t2=12s
(3)从第一次相遇到第二次相遇过程中，当两车速度相等时，两车距离最大．设从第一次相遇到两车速度相等所用时间为t3
根据题意有：v02+at3=v1
代入数据，解之；t3=6s
所以△x=x2−x1=v02t3+12at32−v1t3=16×6+12×(−1)×62−10×6=18m．
所以两车间的最大距离为18m．
14.解：(1)根据玻意耳定律有
p0(VB+VC)=(p0+ρgℎ1)VC
解得
VB=250cm3
(2)根据玻意耳定律有
p0(VB+VC−Vx)=(p0+ρgℎ1)(VC−Vx)
解得
Vx=500cm3
(3)根据查理定律有
p1T=p2T′
解得
T′=250K
答：(1)容器B的体积为250cm3；
(2)被测固体的体积为500cm3；
(3)维持左侧液面在m处，要使放入固体后两管中液面高度差仍为19.0cm，则环境温度应为250K。
15.解：(1)对汽缸分析有
p0S=p1S+Mgsinθ
代入数据解得
p1=0.8×105Pa
(2)汽缸内气体的温度从T1上升到T2，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板的过程中封闭气体的压强不变，则有
V1T1=V2T2
该过程中内能增大
ΔU=kT2−kT1
气体对外做功
W=−p1(V2−V1)
根据热力学第一定律有
ΔU=W+Q
解得：Q=0.14J
(3)根据牛顿第二定律有
p2S+Mgsinθ−p0S=Ma
解得
p2=1×105Pa
若不漏气，根据
p1V1=p2V2
可知此时
L3=21.6cm说明气密性不良。气体进入汽缸
η=L′−L3L3
联立解得：η=25%
答：(1)初始状态下汽缸内气体压强为0.8×105Pa；
(2)该过程中气体吸收的热量为0.14J；
(3)不良好，漏气部分气体占原有气体的百分比为25%。