[物理][期末]辽宁省朝阳市建平县2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)

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注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容：高考范围。
一、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. 碳是由宇宙射线撞击所产生的具有放射性的粒子，可衰变为氮，其各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中碳14的比例正好是现代植物所制样品的四分之一，下列说法正确的是（ ）
A. 该古木的年代距今约11460年
B. 如果古木处于高温、高压下测量结果可能有较大误差
C. 碳14发生的是α衰变
D. 碳14和氮14中含有的中子个数相等
【答案】A
【解析】A．根据图像可知，碳14剩余四分之一的时间约11460年，即该古木的年代距今约11460年，A正确；
B．半衰期与温度、压强无关，故如果古木处于高温、高压下测量结果不会有较大误差，B错误；
C．根据质量数守恒和电荷数守恒，又因为碳14发生衰变，所以衰变方程为
故碳14发生的是β衰变，C错误；
D．由碳14中子数为
氮14中子数为
D错误；
故选A。
2. 机动车检测站进行车辆尾气检测的原理如下：车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚筒上，可使车轮在原地转动，然后把检测传感器放入尾气出口，操作员将车轮加速一段时间，在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数，现有如下简化图：车内轮A的半径为rA，车外轮B的半径为rB，滚筒C的半径为rC，车轮与滚筒间不打滑，当车轮以恒定速度运行时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B轮的角速度大小之比为
B. A、B轮边缘的线速度大小之比为
C. B、C的角速度之比为
D. B、C轮边缘的向心加速度大小之比为
【答案】B
【解析】A．A、B为同轴转动，角速度大小相等，故A错误；
B．根据可知，A、B轮边缘线速度大小之比为
故B正确；
C．B、C的线速度大小相同，根据可知，B、C的角速度之比为
故C错误；
D．根据可得B、C轮边缘的向心加速度大小之比为
故D错误。
故选B
3. 如图为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力大小分别为FA、FB，灯笼受到的重力大小为G.下列说法正确的是（ ）
A. 一定有
B. 一定有
C. 一定有
D. 保持A、B点等高，轻绳AO、BO的夹角越大，FA越小
【答案】A
【解析】A．因A、B点等高且轻绳AO、BO长度相等，可知两绳与竖直方向夹角θ相等，对结点O水平方向根据
可知一定有
选项Ａ正确；
B．因竖直方向
则不一定有，选项B错误；
C．只有当时才有
选项C错误；
D．根据
保持A、B点等高，轻绳AO、BO的夹角越大，即θ越大，则FA越大，选项D错误。
故选A。
4. 图甲为金属四极杆带电粒子质量分析器的局部结构示意图，图乙为四极杆内垂直于x轴的任意截面内的等势面分布图，相邻两等势面间电势差相等，则（ ）
A. P点电势比M点的高
B. P点电场强度大小比M点的小
C. M点电场强度方向沿z轴正方向
D. 沿y轴运动的带电粒子，电势能不变
【答案】B
【解析】A. 一般取无穷远处电势为零，则P点电势小于零，M点电势大于零，故A错误；
B. 由等差等势面的分布越密，电场越强，所以P点电场强度大小比M点的小，故B正确；
C. 左右负极杆对M点的电场方向向下，M点更靠近上极杆，所以上下极杆对M点的电场方向向下，所以M电场强度方向沿z轴负方向，故C错误；
D. 沿y轴运动的带电粒子，在不同的等势面上，电势能不同，故D错误。
故选B。
5. 神舟十六号载人飞船返回过程，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示.关于神舟十六号飞船的运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 在轨道Ⅱ上经过A的速度大于在轨道Ⅰ上经过A的速度
B. 在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
C. 在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过B的速度
D. 在轨道Ⅱ上B点的机械能小于在轨道Ⅰ上A点的机械能
【答案】D
【解析】A．从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ要在A点减速，则在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度，选项A错误；
B．根据
可得
可知在轨道Ⅱ上经过A的加速度等于在轨道Ⅰ上经过A的加速度，选项B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度，选项C错误；
D．在轨道Ⅱ上从A到B机械能守恒，则在轨道Ⅱ上B点的机械能等于在轨道Ⅱ上A点的机械能，而从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ要在A点减速，机械能减小，则在轨道Ⅱ上B点的机械能小于在轨道Ⅰ上A点的机械能，选项D正确。
6. 为保证自行车夜间骑行安全，在自行车上安装了尾灯，其电源为固定在后轮的交流发电机，如图甲所示。交流发电机的原理图如图乙所示，线圈在车轮的带动下绕轴转动，通过滑环和电刷保持与尾灯连接，矩形线圈ABCD的面积为，共有100匝，线圈总电阻为1Ω，线圈处于磁感应强度大小为10T的匀强磁场中，尾灯灯泡电阻为3Ω，当线圈转动角速度为8rad/s时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈从图乙所示位置开始计时，其转动过程中产生电动势为
B. 线圈每转一圈，尾灯产生的焦耳热为
C. 线圈从图乙所示位置转过过程中产生的电动势的平均值为
D. 线圈从图乙所示位置转过过程中流过尾灯电流的平均值为
【答案】C
【解析】A．线圈在乙图中为中性面位置，产生的电动势为
可得
故A错误；
B．电动势有效值为
通过尾灯的电流有效值为
线圈每转一圈，尾灯产生的焦耳热为
故B错误；
C．根据
可知
故C正确；
D．由闭合电路欧姆定律，可得
故D错误。
故选C。
7. 如图所示为杂技表演“胸口碎大石”，其原理可解释为：当大石块获得的速度较小时，下面的人感受到的振动就会较小，人的安全性就较强，若大石块的质量是铁锤的150倍，则撞击后大石块的速度可能为铁锤碰撞前速度的（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】如果发生的是完全非弹性碰撞，则由动量守恒定律
解得
如果发生的是弹性碰撞，则由动量守恒定律
由机械能守恒定律
联立解得
故撞击后大石块的速度范围为
故撞击后大石块的速度可能为铁锤碰撞前速度的。
故选B。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.
8. 利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像，其中有一种“彩虹”雪花，中间部分有一个夹有空气的薄冰层，呈彩色花纹，下列现象的原理与之相同的是（ ）
A. 利用光导纤维传递信息，实现光纤通信
B. 光的双缝干涉现象
C. 阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹
D. 泊松亮斑
【答案】BC
【解析】A．薄冰中间所夹的空气薄层相当于一层薄膜，光在此空气薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹，而光导纤维的原理为光的全反射，故A错误；
B．双缝干涉为光的干涉现象，故B正确；
C．阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹为薄膜干涉，故C正确；
D．泊松亮斑是光的衍射，故D错误。
故选BC。
9. 如图所示，一辆赛车正在做弯道过弯训练，已知它在前一段时间内速度大小由v增大到3v，在随后的一段时间内速度大小由3v增大到7v，前后两段时间内，合外力对赛车做功分别为和，合外力的冲量大小分别为和。下列关系式一定成立的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】AB．根据动能定理有
可得
故A错误，B正确；
CD．由于速度是矢量，具有方向，当初、末速度方向相同时，动量变化量最小，方向相反时，动量变化量最大
根据动量定理
可知冲量的大小范围是
可知
故C错误
D正确。
故选BD。
10. 如图所示，某半径为R的球状行星，在其赤道平面上，行星产生的磁场可以近似看成以行星中心为圆心、半径为3R的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，AC为其中一条直径，太阳耀斑爆发时，向该行星持续不断地辐射大量电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，所有粒子速度方向均垂直于AC，速度大小介于某一范围，已知从A点射入磁场的粒子在磁场作用下恰能到达赤道线下半圆弧上的各点，不计粒子重力、粒子间的相互作用力以及一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子的最小速度大小为
B. 带电粒子的最大速度大小为
C. 带电粒子从磁场边缘到行星赤道面的最短时间为
D. 带电粒子在该行星赤道上存在一段辐射盲区（不能到达的区域），该盲区所对圆心角的余弦值为
【答案】ACD
【解析】AB．如下图所示带电粒子速度最小时
洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力
解得最小速度
带电粒子速度最大时如下图所示
同理可得最大速度
故A正确，B错误；
C．粒子在磁场中，有
，
可得粒子在磁场中运动的周期
则粒子在磁场中运动的周期相同，粒子从磁场边缘到行星赤道面在磁场中偏转的角度越小，运动的时间越小，由几何关系可得，磁场边界和赤道上点连线（弦长）越短，轨道半径越大，粒子偏转角度越小，粒子轨迹对应的弦最短（最短弦长为），轨迹半径最大为2R，如下图，此时带电粒子从磁场边缘到行星赤道面的时间最短。
对应的轨迹偏转的的圆心角为
则带电粒子从磁场边缘到行星赤道面的最短时间为
故C正确；
D．带电粒子以最大速度运动的轨迹与赤道上半圆弧相切点，为辐射盲区的上边界点，通过A射入的粒子恰好能达到赤道线下半圆弧，则从A点射入的带电粒子以最大速度运动的轨迹与赤道线内切的交点为辐射盲区的下边界点，如图所示，为等腰三角形，且
，
则
故D正确
故选ACD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11. 某同学用如图甲所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到最右侧，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强和体积；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。
（1）为使实验结果尽量准确，下列操作正确的是________（填字母）。
A. 要尽可能保持环境温度不变
B. 实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
C. 实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
D. 实验过程中应缓慢地推动活塞
（2）分别在环境温度为、（）时完成上述探究活动。下列各图最能正确且直观地反映实验过程中，气体压强随体积变化规律的是________（填字母）。
A. B.
C. D.
（3）该同学用此装置测量一小石子的密度。他先用天平测出其质量为，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度和压强传感器读数，根据实验测量数据，作出如图乙所示的图像，则石子密度为_________。（用题及图中相关物理量的字母符号表示）
（4）求出石子的密度比真实值________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】（1）ABD （2）C （3） （4）偏大
【解析】（1）A．保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，要尽可能保持环境温度不变，故A正确；
B．为防止漏气，实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，故B正确；
C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞，气体温度将升高，故C错误；
D．实验过程中应缓慢地推动活塞，使气体温度始终与环境温度相同，故D正确。
故选ABD。
（2）根据理想气体状态方程
整理得
可知为直观地反映实验过程中，应采用图像，图像的斜率为
则温度越高，对应的图线的斜率越大，故图C符合要求。
故选C。
（3）设石块的体积为，根据理想气体状态方程
整理得
石头的体积为
石头的密度为
（4）由于软管的存在，偏小，
根据
可知石头密度偏大。
12. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：
（1）用多用电表粗测金属丝的阻值：该同学选择×10倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大，为了较准确地进行测量，应该选择______（填“×1k”“×100”或“×1”）倍率，并重新欧姆调零，正确操作测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如下图中实线所示，测量结果是______Ω。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下，为了测多组实验数据，则下列器材中的滑动变阻器应选用______（填“”或“”）；电压表应选用______（填“V1”或“V2”）；电流表应选用______（填“A1”或“A2”）。
A．电压表（V1：量程3V，内阻约为15kΩ；V2：量程15V，内阻约为75kΩ）
B.电流表（A1：量程0.6A，内阻约为1Ω；A2：量程3A，内阻约为0.2Ω）
C.滑动变阻器（0~5Ω）
D.滑动变阻器（0~200Ω）
的干电池两节，内阻不计
F.电阻箱
G.开关
S.导线若干
（3）请设计合理的实验电路，将电路图完整地画在虚线框中。（ ）
（4）用测得的金属导线长度l、直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式______，算出所测金属的电阻率。
【答案】（1）×1 6.0 （2） V1 A1 （3） （4）
【解析】（1）[1]选择×10倍率测电阻，指针偏转角度太大，说明所测电阻阻值较小，所需挡位太大，为了较准确地进行测量，应该选择×1倍率；
[2]由题图所示可知，测量结果是
（2）[3]待测电阻大约6Ω，若用滑动变阻器（0~2000Ω，0.1A）调节非常的不方便，所以应用滑动变阻器（0~5Ω）；
[4]两节干电池电动势为3V，所以电压表应选3V量程；
[5]为了测多组实验数据，滑动变阻器应用分压接法，电路中的最大电流约为
I=UR=0.5A
所以电流表量程应选0.6A量程
（3）[6]根据以上分析电路图如图所示
（4）[7]由电阻定律，有
13. 两列简谐横波P、Q在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，P、Q两列波在时刻的波形分别如图甲中实线、虚线所示，处质点的振动图像如图乙所示。简谐波P的周期为，图乙中未知。求：
（1）两列波在介质中的传播速度v及简谐波Q的周期；
（2）的大小；
（3）处质点从时刻到时间内通过的路程s。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）由图可知简谐波P、Q的波长
，
根据
解得
波在同种介质中传播速度相等，则
解得
（2）时刻起到处质点再次出现波谷与波谷叠加经历的时间为，则
当，时，对应时间，则
（3）由图乙可知，路程
14. 人们用传送带从低处向高处运送货物，如图，一长L=5m的倾斜传送带在电动机带动下以速度v0=2m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带与水平方向的夹角θ=37°。某时刻将质量为的货物A轻轻放在传送带底端，已知货物A与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取，，重力加速度，求∶
（1）货物A刚开始运动时的加速度大小及在传送带上运动的时间；
（2）为了提高运送货物的效率，人们采用了“配重法”，即将货物A用跨过定滑轮的轻绳与质量为重物B连接，如图中虚线所示，A与定滑轮间的绳子与传送带平行，不可伸长的轻绳足够长，不计滑轮的质量与摩擦，在A运动到传送带顶端前重物B都没有落地，求货物A在传送带上运动的时间。
【答案】（1），5s；（2）3.5s
【解析】（1）货物A刚开始向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
解得
令货物加速至与传送带速度相等，则有
解得
表明货物恰好运动到初速度顶端，经历时间
（2）配重后A开始向上做匀加速直线运动，则有
解得
令货物加速至与传送带速度相等，则有
解得
此过程经历的时间
表明此时A还没有达到顶端，之后，A与传送带保持相对静止向上做匀速直线运动，则有
则货物A在传送带上运动的时间
15. 为了提高自行车夜间行驶的安全性，实验小组的同学设计了一种“闪烁”装置。如图所示，自行车后轮由半径的金属内圈、半径的金属外圈和绝缘幅条构成，后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一阻值、额定电压为的小灯泡（可视为定值电阻）。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度大小、方向垂直纸面向里，张角的“扇形”匀强磁场，后轮以恒定角速度相对于转轴转动，当金属条ab进入“扇形”磁场时，该金属条上的灯泡恰好能正常工作，仅考虑灯泡电阻，忽略磁场的边缘效应。求：
（1）当金属条ab进入“扇形”磁场时，感应电动势E的大小，并指出金属条ab上的电流方向；
（2）后轮转动的角速度大小；
（3）因为加入“闪烁”装置而额外做的功W与后轮转动圈数n（n=1，2，3…）之间的关系。
【答案】（1），电流方向为由a到b；（2）；（3）（n=1，2，3…）
【解析】（1）当金属条ab进入“扇形”磁场时，等效电路如下图，设电路的总电阻为R总，根据电路图可知
因为金属条ab的灯正常共作，则电流的总电流为
则感应电动势E的大小为
根据右手定则，电流方向为由a到b；
（2）感应电动势E的大小为
解得
（3）每根金属条在磁场中运动的时间为
则每根金属条在磁场中运动额外做的功为
后轮每转动一圈额外做功4次，则因为加入“闪烁”装置而额外做的功W与后轮转动圈数n之间的关系为（n=1，2，3…）