吉林省长春市第五中学2023-2024学年高二下学期期末物理试题（解析版）

这是一份吉林省长春市第五中学2023-2024学年高二下学期期末物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，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
一、单项选择题（每题4分，共28分）
1. 关于物体的运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 甲图中老鹰飞得比较高，可以看成质点
B. 乙图中导航显示的是位移大小
C. 丙图中篮球比赛计时牌，图中为时刻
D. 丁图中雷达测速仪测得的是汽车的瞬时速率
【答案】D
【解析】
【详解】A．研究问题不明确，因此无法判断能否将老鹰看做质点，故A错误；
B．导航上显示的是路程而不是位移大小，故B错误；
C．篮球比赛计时牌显示的是时间间隔，故C错误；
D．测速仪显示的是瞬时速率，故D正确。
故选D。
2. 川藏线318是自驾旅行爱好者公认的“必经之路”，某自驾旅行爱好者在驾车经过西藏动物保护区时，发现前方路段60m处忽然冲出一只牦牛，为避免惊扰保护动物，应与其相隔至少10m，则汽车紧急刹车行驶，已知汽车原来以20m/s的速度驾驶，刹车加速度大小为，驾驶员反应时间为0.2s，则下列说法正确的是（ ）
A. 汽车不会惊扰牦牛
B. 刹车后5s车行驶位移大小为37.5m
C. 汽车从发现牦牛到停止运动的时间为4.5s
D. 在反应时间内汽车通过的距离为3.8m
【答案】A
【解析】
【详解】AD．驾驶员在反应时间内的位移
刹车开始到速度减为零的位移
总位移
车停止时距耗牛的距离
则可知汽车不会惊扰牦牛，故A正确，D错误；
B．汽车刹车到停止所用时间
即汽车刹车后4s已经停止运动，因此刹车后5s车行驶位移大小为40m，故B错误；
C．汽车从发现牦牛到停止运动的时间为
故C错误。
故选A。
3. 如图所示是商场中由等长的车厢连接而成、车厢间的间隙忽略不计的无轨小火车，一小朋友站在第一节车厢前端，火车从静止开始做匀加速直线运动，则火车（ ）
A. 在相等的时间里经过小朋友的车厢数之比是
B. 第1、2、3节车厢经过小朋友的时间之比是
C. 第1、2、3节车厢尾经过小朋友瞬间的速度之比是
D. 火车中间位置经过小朋友的瞬时速度大于火车通过小朋友的平均速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．以小火车为参考系，则小朋友相对小火车做初速度为零的匀加速直线运动，则有
联立，可得
即在相等时间里经过小朋友的车厢数之比是。故A错误；
B．同理，设每节车厢长度为L，则有
第1、2、3节车厢经过小朋友的时间之比为
故B错误；
C．根据
可得第1、2、3节车厢尾经过小朋友瞬间的速度之比
故C错误；
D．根据
可知小火车通过小朋友平均速度为中间时刻的瞬时速度，由
可知在中间时刻小朋友相对小火车的位移为小火车长度的四分之一，即从时间上来说小火车中间位置经过小朋友的时刻要晚于中间时刻，根据
可知，火车中间位置经过小朋友的瞬时速度大于火车通过小朋友的平均速度。故D正确。
故选D。
4. 飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道，某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离。如图所示，航空母舰的水平跑道总长为，其中电磁弹射区的长度为，若弹射装置可以辅助飞机在弹射区做加速度为的匀加速直线运动，飞机离开电磁弹射区后在喷气式发动机推力作用下做匀加速直线运动，飞机离舰起飞速度为。已知航空母舰始终处于静止状态，飞机可视为质点，下列说法正确的是（ ）
A. 飞机在电磁弹射区运动时间为
B. 飞机离开电磁弹射区时的速度大小为
C. 飞机离开电磁弹射区后的加速度大小
D. 飞机从开始起飞到离开跑道的总时间为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据
解得
故A错误；
B．飞机离开电磁弹射区时的速度大小为
故B错误；
C．飞机离开电磁弹射区后，根据速度位移关系有
代入数据解得
故C错误；
D．飞机离开电磁弹射区后，加速时间
飞机从开始起飞到离开跑道的总时间
故D正确。
故选D。
5. 如图为直角棱镜的横截面，图中，边距离顶点足够远，现有某单色光以入射角，从边射入，在边上恰好发生全反射，则该单色光在此棱镜中的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意作出光的传播路径如图
根据折射定律有
根据全反射临界角公式有
根据几何关系有
解得
故选A。
6. 用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）

A. 倍B. 倍C. 2倍D. 3倍
【答案】B
【解析】
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有
由题图知
x乙 = 2x甲
则
故选B。
7. 如图所示，木块A、B分别重50N和60N，与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m。用的水平拉力拉木块B，木块A、B均保持静止。最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧的弹力大小为80N
B. 木块A受到的摩擦力大小为10N
C. 木块B受到的摩擦力大小为6N
D. 地面给A、B组成的系统的摩擦力大小为2N
【答案】D
【解析】
【详解】A．弹簧弹力大小为
故A错误；
B．施加水平拉力F后，弹簧长度没有变化，弹力不变，故木块A相对地面有向左的运动趋势，其受到向右的静摩擦力，且与弹力平衡，木块A所受摩擦力大小为
故B错误；
C．木块B与地面间的最大静摩擦力为
施加水平拉力F后，对B物体受力分析，重力与支持力平衡，水平方向受向右的弹簧弹力和拉力，由于B木块与地面间的最大静摩擦力为12N，大于弹簧弹力和拉力之和，故木块B静止不动，故木块B受到的静摩擦力与弹簧弹力和拉力的合力平衡，木块B所受摩擦力大小为
故C错误；
D．对A、B组成系统，由平衡条件可知地面给A、B组成的系统的摩擦力
故D正确。
故选D。
二、多项选择题（每题6分，共18分，选不全得3分）
8. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小重量轻。它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁
B. 一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子
C. 现用光子能量介于10eV~12.9eV范围内的光去照射群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有4种
D. 用n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41eV
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．处于基态的氢原子要吸收光子实现跃迁，则吸收的光子的能量必须等于能级差，而10 eV的能量不满足任何一个激发态与基态的能级差，故不能吸收，A错误；
B．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子，B错误；
C．吸收10.2 eV、12.9 eV和12.75 eV的光子能量可以分别跃迁到2能级、3能级和4能级，则可以被吸收的光子能量只有三种，C错误；
D．根据公式
可知，用n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41eV，D正确。
故选D。
9. 如图所示，甲、乙两个图像分别表示四个物体沿同一直线的运动情况，、为直线，、为曲线，末，、物体图线的斜率分别与、物体图线的斜率相同，下列说法正确的是（ ）
A. 末，、两物体的速度相等，、两物体的加速度相等
B. 、在末相遇，、也在末相遇
C. 、两物体在内的平均速度大
D. 四个物体的运动方向一直都相同
【答案】AC
【解析】
【详解】A．3s末，b、d物体图线的斜率分别与a、c物体图线的斜率相同，甲图中图线斜率表示速度，乙图中图线斜率表示加速度，则3s末，a、b两物体的速度相等，c、d两物体的加速度相等，故A正确；
B．甲图为x-t图像，a、b图像的交点表示相遇，乙图为v-t图像，c、d图线的交点表示速度相等，则a、b两物体在1s末相遇，由于不知道c、d两物体的初位置关系，故不能判断c、d两物体在1s末是否相遇，故B错误；
C．v-t图像与t轴围成的面积表示位移，由图像可知，c、d两物体在内c的位移大，故c的平均速度大，故C正确；
D．b物体先向负方向运动再向正方向运动，a、c、d三个物体都向正方向运动，故D错误。
故选AC。
10. 一铁架台放于水平地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这一过程中（ ）
A. 细线拉力逐渐增大
B. 铁架台对地面的压力逐渐增大
C. 铁架台对地面的压力逐渐减小
D. 铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．对小球受力分析，其受重力、线的拉力及水平方向的拉力F，如图甲所示，因为缓慢运动，所以小球处于动态平衡状态，解得
因为θ增大，则F、F拉都变大，故A正确；
BCD．将小球、线和铁架台看成一个整体， 对其受力分析，如图乙所示，易得
当F增大时，Ff增大， FN不变，故BC错误，D正确。
故选AD。
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所示为某次实验中用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环的示意图，其中A为固定橡皮条的图钉，O为标记出的小圆环的位置，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据该次实验结果画出的图。
（1）本实验主要采用的科学方法是（ ）
A. 控制变量法B. 等效替代法
C. 理想实验法D. 建立物理模型法
（2）图甲所示的操作过程是：用两个规格相同的弹簧测力计，通过细绳沿平行木板平面的不同方向同时拉挂在橡皮筋一端的小圆环，将小圆环拉至某点O，记下O点位置和两细绳的方向，并读出两个拉力的大小。左侧弹簧测力计的示数，由图可读出右侧弹簧测力计的示数_______N。
（3）图乙中力F和力，一定沿橡皮条AO方向的是___________（选填“F”或“”）。
（4）在另一次实验中，该同学用两个弹簧测力计，通过细绳对小圆环施加平行木板平面的拉力作用，两个拉力的方向如图丙所示。如果小圆环可视为质点，且小圆环、橡皮条和细绳的重力可忽略不计，小圆环平衡时，橡皮条AO、细绳OB和OC对小圆环的拉力的分别为、和，关于这三个力的大小关系，正确的是____________。
A. B. C. D.
【答案】（1）B （2）1.90
（3）F （4）A
【解析】
【小问1详解】
该实验是“探究两个互成角度的力的合成规律”，即两个互成角度的力共同作用效果与一个力作用效果相同，因此本实验主要采用的科学方法是等效替代法。
故选B。
【小问2详解】
由图甲可知，弹簧测力计最小刻度值是0.1N，因此右侧弹簧测力计的示数为。
【小问3详解】
图乙中的力，是和所组成的平行四边形的对角线，是由理论作图得到的；F为合力的实验值，为弹簧测力计示数，因此一定沿橡皮条AO方向的是F。
【小问4详解】
由题意可知，和垂直，绳子的结点O静止，对O点受力分析如图所示，由平衡条件可得，竖直方向有
水平方向有
整理有
则有
故选A。
12. 在“探究小车速度随时间变化规律”实验中：
（1）实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外，还需要使用的有 （填选项前字母）。
A. 交流电源B. 交流电源C. 秒表D. 刻度尺
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出第4个计数点的瞬时速度为___________m/s，小车的加速度为___________（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）BD （2） ①. 0.81 ②. 2.0
【解析】
【小问1详解】
AB．电火花打点计时器需要交流电源，A错误，B正确；
C．由电火花打点计时器计时，因此不需要秒表，C错误；
D．纸带上计数点间的距离需要用刻度尺测量，D正确。
故选BD。
【小问2详解】
[1]已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，两计数点间还有四个点没有画出，可知纸带上相邻两计数点间的时间间隔为
由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，第4个计数点的瞬时速度为
[2]由匀变速直线运动的推论可得，小车的加速度为
四、解答题（ 40分 ）
13. 如图所示，用质量m＝1kg的活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间的摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部的高度h1＝1.0m，气体的温度t1=27℃ 。现将汽缸缓慢加热至t2=207℃，活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h2处，此过程中被封闭气体增加的内能ΔU＝300J。已知大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，活塞横截面积S＝5.0×10-4 m2。求：
(ⅰ)初始时汽缸内气体的压强p1和缓慢加热后活塞距离汽缸底部的高度h2；
(ⅱ)此过程中缸内气体吸收的热量Q。
【答案】(i)1.2×105Pa，1.6m；(ii)336J
【解析】
【详解】(i)初始时汽缸内气体的压强
p1=p0+=12×105Pa
气体做等压变化，根据盖一吕萨克定律可得
即
解得
h2=1.6m
(ii)在气体膨胀的过程中，气体对外做功为
W=p1S（h2-h1）=[1.2×105×（1.6-1.0）×5.0×10-4]J=36J
根据热力学第一定律可得气体内能的变化为
△U=-W+Q
解得
Q=△U+W=336J
14. 因高铁的运行速度快，对制动系统的性能要求较高，高铁列车上安装有多套制动装置——制动风翼、电磁制动系统、空气制动系统、摩擦制动系统等。在一段直线轨道上，某高铁列车正以v0=288km/h的速度匀速行驶，列车长突然接到通知，前方x0=5km处道路出现异常，需要减速停车。列车长接到通知后，经过t1=2.5s将制动风翼打开，高铁列车获得a1=0.5m/s2的平均制动加速度减速，减速t2=40s后，列车长再将电磁制动系统打开，结果列车在距离异常处500m的地方停下来。
（1）求列车长打开电磁制动系统时，列车的速度的大小。
（2）求制动风翼和电磁制动系统都打开时，列车的平均制动加速度a2的大小。
【答案】（1）60m/s；（2）1.2m/s2
【解析】
【详解】（1）打开制动风翼时，列车的加速度大小为a1=0.5m/s2，设经过t2=40s时，列车的速度为v1，根据速度-时间公式，有
代入数据解得
（2）列车长接到通知后，经过，列车行驶的距离
打开制动风翼到打开电磁制动系统的过程中，根据速度-位移公式
解得列车行驶的距离
打开电磁制动后，列车行驶的距离
根据速度-位移公式
可得
15. 在沟谷深壑、地形险峻的山区，由于暴雨暴雪极易引发山体滑坡，并携带大量泥沙石块形成泥石流，发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施，甚至村镇等，造成巨大损失。现将泥石流运动过程进行简化，如图所示，假设一段泥石流（视为质量不变的滑块）从A点由静止开始沿坡体匀加速直线下滑，坡体倾角，泥石流与坡体间的动摩擦因数，A点距离坡体底端B点的长度为108m，泥石流经过B点时没有能量的损失，然后在水平面上做匀减速直线运动，加速度大小为。一辆汽车停在距离B点右侧80m的C处，当泥石流到达B点时，司机发现险情，立即启动车辆并以加速度向右做匀加速直线运动，以求逃生。重力加速度g取，（已知，）。求：
（1）泥石流经过B点时的速度大小及由A点运动到B点所用的时间；
（2）通过计算判断泥石流能否追上汽车。
【答案】（1），；（2）见解析
【解析】
【详解】（1）设泥石流质量为，从A到B，根据牛顿第二定律可得
解得
根据运动学公式可得
解得
根据运动学公式
可得
（2）设汽车开始运动到与泥石流速度相等所用时间为，则有
解得
泥石流在水平面上运动的位移为
解得
汽车在水平面上运动的位移为
解得
共速时二者的距离为
所以泥石流追不上汽车。