2023-2024学年江苏省海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年江苏省海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学高二（下）期末物理试卷，共15页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）如图所示，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间距离变化的规律。现有如下物理量：①分子间引力，②分子间斥力，③分子间引力和斥力的合力，④分子势能，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是（ ）
A．③①②B．③④②C．④②③D．④③②
2．（4分）关于下列四幅图所涉及的物理知识，描述正确的是（ ）
A．如图甲为振荡电路，此时电容器正在放电
B．如图乙为布朗运动，说明微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
C．如图丙为方解石的双折射现象，说明方解石是多晶体
D．如图丁为核反应堆的原理图，其中镉棒的作用是将裂变过程中的快中子变成慢中子
3．（4分）氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．一个处于n＝5能级的氢原子可向外辐射10种频率的光子
B．当氢原子处于不同能级时，核外电子的动能都相同
C．当氢原子从高能级跃迁到低能级时，电势能会减小
D．用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，可使氢原子跃迁
4．（4分）元素锶89Sr具有放射性，对于质量为m0的89Sr，经过时间t，衰变掉的89Sr的质量为m，其t图线如图所示，从图中可以得到89Sr的半衰期为（ ）
A．29.5dB．50.5dC．54.8dD．60.0d
5．（4分）如图所示，一光滑的球装在一密闭的盒子里，球刚好与盒子的各壁相接触。现将盒子竖直向上抛出，最后回到抛出点，若空气阻力大小与速率的平方成正比，则（ ）
A．在上升过程中，球对盒子上表面有向上的作用力
B．在上升过程中，球与盒子上下表面都无作用力
C．在下降过程中，球与盒子之间有作用力，且作用力在变小
D．从抛出到回到抛出点的过程中，球与盒子之间始终有作用力
6．（4分）如图，两端封闭的玻璃管与水平面成θ角倾斜静止放置，一段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分。则下列各种情况中，能使管中水银柱相对于玻璃管向B端移动的是（ ）
A．降低环境温度
B．使玻璃管做竖直上抛运动
C．使玻璃管做自由落体运动
D．顺时针缓慢转动玻璃管使θ角减小
7．（4分）一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示。光源S向外发射某一特定频率的光束，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，当光电流大于I0时，便会报警。当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置，烟雾报警器恰好报警，则（ ）
A．将图2中电源的正负极反接，光电子的最大初动能将减小
B．仅将滑片P向右移动少许，可以解除报警
C．仅降低光源S发出光的强度，可以解除报警
D．单位时间内进入光电管的光子数为时，报警器一定会报警
8．（4分）某实验小组利用如图所示的实验装置探究气体的等压变化规律。注射器竖直固定在铁架台上，其中密封了一定质量的气体，柱塞上固定一重物，被密封的空气柱浸没在烧杯的液体中，液体中放置有温度计（图中未标出）。忽略柱塞与注射器之间的摩擦，通过改变烧杯内液体温度并读取多组温度、体积数值，则（ ）
A．实验时需要测量注射器的内径
B．一开始注射器没有完全竖直而略微倾斜，对实验结论没有影响
C．每次改变烧杯中液体的温度时，应立即读出温度计的示数和空气柱的体积
D．实验过程中外界大气压强发生变化，对实验结论没有影响
9．（4分）如图所示，粗糙程度相同的水平桌面上有一轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与小球相连。小球以水平初速度v0出发，恰好能完成4个完整的圆周运动，用时4s，则小球完成第三圈所用时间为（ ）
A．B．C．D．
10．（4分）如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的竖直槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒定，一物体从离弹簧上端h高处自由下落并压缩弹簧。设轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，l足够长，不计空气阻力，从物体与弹簧刚接触时开始计时，物体向下运动的v﹣t图象不可能的是（ ）
A．B．
C．D．
二、非选择题：共5题，共60分，其中第12题～15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11．（15分）如图所示，某实验小组用图甲装置来测小铁球在斜面上运动的加速度。具体操作如下：在斜面的顶端固定电磁铁，在电磁铁下方适当位置固定两个位置可调节的光电门A、B，并使小球球心正好通过光电门，光电门可记录小球通过光电门的时间。
（1）先用游标卡尺测量小铁球的直径，测量结果如图乙所示，则小球直径d＝ cm；
（2）接通电磁铁的开关吸住小铁球，再断开开关，小铁球静止滚下，小铁球通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，接着测出两光电门中心之间的距离s；则小铁球的加速度a＝ 。（用d、s、t1、t2表示）；
（3）严格来说通过光电门挡光时间计算出来的速度并不等于小铁球球心经过光电门时的速度，由此原因，（2）中计算出的加速度比真实值 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（4）实验中光电门B出现故障，不能使用，为此该实验小组进行改进操作：移走光电门B，控制电磁铁多次让小铁球静止释放，测出小球每次经过光电门A的时间t和小球球心到光电门A中心间的距离x，为了测量加速度，应该作出x与关系图像 （填“t”、“t2”、“”、“”），如图丙所示，若图线的斜率为k，则小铁球的加速度a＝ （用d和k表示）。
12．（8分）放射性元素镅Am，发生一次衰变生成Np和另一种粒子，并放出能量为E的γ光子。Am衰变前可视为静止，衰变生成的Np的质量为m、速度为v，与γ光子的运动方向相同。
（1）写出衰变方程；
（2）求γ光子的动量p1和另一种粒子的动量p2。
13．（9分）某小组设计了一个简易深度计，如图所示，其构造为一导热良好的刚性柱形容器，顶端有卡口，用质量忽略不计的薄活塞，密封一部分理想气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，水对活塞产生挤压使其向下移动，根据图中向下移动的距离d可求得深度计所到达的深度。容器内部底面积S＝0.8m2，内部高度L＝1m，忽略水的温度随深度的变化。深度计在水中与水达到热平衡后，活塞位于顶端卡口处，此时封闭气体压强为5p0。已知外界大气压强p0＝1.0×105Pa，且p0相当于10m高的水柱产生的压强。
（1）某次实验中测得长度，求此时深度计所处的深度H；
（2）若深度计由水深70m处缓慢下降至90m处的过程中，其气体状态变化过程对应为等温线上a点到b点的过程，如图乙所示，ab段可近似看成一段倾斜直线，求在该过程中气体向外界释放的热量Q。
14．（13分）如图所示，水平传送带顺时针运行的速度v＝6m/s，与倾角为30°的斜面的底端P平滑连接（物体经过此处的速度大小不变），将一质量m＝1kg的小物块（可以视为质点）从A点静止释放，之后小物块能返回斜面。已知A、P的距离L＝16m，小物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为、μ2＝0.5，取重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）传送带的最短长度d；
（2）小物块第3次通过P点的速度v3；
（3）整个过程中，小物块在斜面上运动的总路程s。
15．（15分）如图所示，一对“Ω”形长栅极板（粒子可自由穿过）水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，极板与可调稳压电源U相连。正极板上O点处的一粒子源垂直极板向上连续发射速度为v0（v0大小未知）的粒子，粒子的质量为m、电荷量为q（q＞0），C点位于O点正上方，弧AD为半圆，其半径为R，AC的长度也为R。在E点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子。现有一薄挡板与半圆AD完全重合，薄挡板可吸收打中的粒子。当电源电压U＝0时，粒子正好打中A点。忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用、粒子在极板中的运动时间和粒子所受的重力。
（1）求粒子发射速度v0的大小；
（2）调整电压的大小，使粒子打在挡板上，求粒子打中D点时的电压大小U大小和打在挡板上的最短时间tmin；
（3）若DE＝17R，调整电压大小使粒子被粒子靶接收，求粒子靶能接收到几种动能的粒子，并求出其中的最小动能。
2023-2024学年江苏省海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题：共10小题，每小题4分，共计40分，每题只有一个选项符合题意．
1．（4分）如图所示，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间距离变化的规律。现有如下物理量：①分子间引力，②分子间斥力，③分子间引力和斥力的合力，④分子势能，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是（ ）
A．③①②B．③④②C．④②③D．④③②
【答案】D
【点评】掌握分子力随分子间距离变化规律是解题的基础，还要知道分子力为零时，分子势能最小。
2．（4分）关于下列四幅图所涉及的物理知识，描述正确的是（ ）
A．如图甲为振荡电路，此时电容器正在放电
B．如图乙为布朗运动，说明微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
C．如图丙为方解石的双折射现象，说明方解石是多晶体
D．如图丁为核反应堆的原理图，其中镉棒的作用是将裂变过程中的快中子变成慢中子
【答案】A
【点评】本题考查布朗运动、晶体、振荡电路，要加强对热学部分基础知识的学习与理解。
3．（4分）氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．一个处于n＝5能级的氢原子可向外辐射10种频率的光子
B．当氢原子处于不同能级时，核外电子的动能都相同
C．当氢原子从高能级跃迁到低能级时，电势能会减小
D．用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，可使氢原子跃迁
【答案】C
【点评】本题考查了能级跃迁的基本运用，知道能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差，注意一个氢原子和一群氢原子的区别，不能拿到题目就用数学组合公式进行求解。
4．（4分）元素锶89Sr具有放射性，对于质量为m0的89Sr，经过时间t，衰变掉的89Sr的质量为m，其t图线如图所示，从图中可以得到89Sr的半衰期为（ ）
A．29.5dB．50.5dC．54.8dD．60.0d
【答案】B
【点评】能看懂图像是解题的基础。
5．（4分）如图所示，一光滑的球装在一密闭的盒子里，球刚好与盒子的各壁相接触。现将盒子竖直向上抛出，最后回到抛出点，若空气阻力大小与速率的平方成正比，则（ ）
A．在上升过程中，球对盒子上表面有向上的作用力
B．在上升过程中，球与盒子上下表面都无作用力
C．在下降过程中，球与盒子之间有作用力，且作用力在变小
D．从抛出到回到抛出点的过程中，球与盒子之间始终有作用力
【答案】A
【点评】考查物体的受力分析和整体法、隔离法，会灵活选择相应的方法分析解决实际问题。
6．（4分）如图，两端封闭的玻璃管与水平面成θ角倾斜静止放置，一段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分。则下列各种情况中，能使管中水银柱相对于玻璃管向B端移动的是（ ）
A．降低环境温度
B．使玻璃管做竖直上抛运动
C．使玻璃管做自由落体运动
D．顺时针缓慢转动玻璃管使θ角减小
【答案】A
【点评】本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程的相关应用，解题的关键点是分析出气体压强的变化，结合一定质量的理想气体状态方程即可完成分析。
7．（4分）一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示。光源S向外发射某一特定频率的光束，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，当光电流大于I0时，便会报警。当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置，烟雾报警器恰好报警，则（ ）
A．将图2中电源的正负极反接，光电子的最大初动能将减小
B．仅将滑片P向右移动少许，可以解除报警
C．仅降低光源S发出光的强度，可以解除报警
D．单位时间内进入光电管的光子数为时，报警器一定会报警
【答案】C
【点评】本题考查了应用光电效应现象分析光电烟雾报警器的工作原理。考查理论结合实际的能力，掌握光电效应现象的本质，掌握光电效应实验的原理。
8．（4分）某实验小组利用如图所示的实验装置探究气体的等压变化规律。注射器竖直固定在铁架台上，其中密封了一定质量的气体，柱塞上固定一重物，被密封的空气柱浸没在烧杯的液体中，液体中放置有温度计（图中未标出）。忽略柱塞与注射器之间的摩擦，通过改变烧杯内液体温度并读取多组温度、体积数值，则（ ）
A．实验时需要测量注射器的内径
B．一开始注射器没有完全竖直而略微倾斜，对实验结论没有影响
C．每次改变烧杯中液体的温度时，应立即读出温度计的示数和空气柱的体积
D．实验过程中外界大气压强发生变化，对实验结论没有影响
【答案】B
【点评】本题考查探究等压情况下一定质量气体的体积与温度的关系，熟悉实验原理和注意事项是解题的关键。
9．（4分）如图所示，粗糙程度相同的水平桌面上有一轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与小球相连。小球以水平初速度v0出发，恰好能完成4个完整的圆周运动，用时4s，则小球完成第三圈所用时间为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【点评】将圆周运动等效成匀减速直线运动，运用逆向思维解答。
10．（4分）如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的竖直槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒定，一物体从离弹簧上端h高处自由下落并压缩弹簧。设轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，l足够长，不计空气阻力，从物体与弹簧刚接触时开始计时，物体向下运动的v﹣t图象不可能的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【点评】考查对牛顿第二定律和v﹣t图像的理解，要明白v﹣t图像曲线的含义，根据物块的受力情况分别分析。
二、非选择题：共5题，共60分，其中第12题～15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11．（15分）如图所示，某实验小组用图甲装置来测小铁球在斜面上运动的加速度。具体操作如下：在斜面的顶端固定电磁铁，在电磁铁下方适当位置固定两个位置可调节的光电门A、B，并使小球球心正好通过光电门，光电门可记录小球通过光电门的时间。
（1）先用游标卡尺测量小铁球的直径，测量结果如图乙所示，则小球直径d＝ 1.23 cm；
（2）接通电磁铁的开关吸住小铁球，再断开开关，小铁球静止滚下，小铁球通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，接着测出两光电门中心之间的距离s；则小铁球的加速度a＝ 。（用d、s、t1、t2表示）；
（3）严格来说通过光电门挡光时间计算出来的速度并不等于小铁球球心经过光电门时的速度，由此原因，（2）中计算出的加速度比真实值 偏小 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（4）实验中光电门B出现故障，不能使用，为此该实验小组进行改进操作：移走光电门B，控制电磁铁多次让小铁球静止释放，测出小球每次经过光电门A的时间t和小球球心到光电门A中心间的距离x，为了测量加速度，应该作出x与关系图像 （填“t”、“t2”、“”、“”），如图丙所示，若图线的斜率为k，则小铁球的加速度a＝ （用d和k表示）。
【答案】（1）1.23cm；（2）；（3）偏小；（4）。
【点评】熟练掌握运动学公式是解题的基础，知道做匀变速直线运动的物体，在中间时刻的瞬时速度小于中间位置的瞬时速度。
12．（8分）放射性元素镅Am，发生一次衰变生成Np和另一种粒子，并放出能量为E的γ光子。Am衰变前可视为静止，衰变生成的Np的质量为m、速度为v，与γ光子的运动方向相同。
（1）写出衰变方程；
（2）求γ光子的动量p1和另一种粒子的动量p2。
【答案】（1）衰变方程为；
（2）γ光子的动量p1为，另一种粒子的动量p2为。
【点评】掌握微观粒子的动量计算公式，知道在原子核发生衰变时满足动量守恒是解题的基础。
13．（9分）某小组设计了一个简易深度计，如图所示，其构造为一导热良好的刚性柱形容器，顶端有卡口，用质量忽略不计的薄活塞，密封一部分理想气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，水对活塞产生挤压使其向下移动，根据图中向下移动的距离d可求得深度计所到达的深度。容器内部底面积S＝0.8m2，内部高度L＝1m，忽略水的温度随深度的变化。深度计在水中与水达到热平衡后，活塞位于顶端卡口处，此时封闭气体压强为5p0。已知外界大气压强p0＝1.0×105Pa，且p0相当于10m高的水柱产生的压强。
（1）某次实验中测得长度，求此时深度计所处的深度H；
（2）若深度计由水深70m处缓慢下降至90m处的过程中，其气体状态变化过程对应为等温线上a点到b点的过程，如图乙所示，ab段可近似看成一段倾斜直线，求在该过程中气体向外界释放的热量Q。
【答案】（1）此时深度计所处的深度为90m；
（2）在该过程中气体向外界释放的热量为9×104J。
【点评】利用气体的三个定理解决气体的状态变化过程时，要注意寻找不变量。同时要注意p这个参量，它是气体问题和力学知识的关联点。还要注意结合热力学第一定律讨论气体的热量变化。
14．（13分）如图所示，水平传送带顺时针运行的速度v＝6m/s，与倾角为30°的斜面的底端P平滑连接（物体经过此处的速度大小不变），将一质量m＝1kg的小物块（可以视为质点）从A点静止释放，之后小物块能返回斜面。已知A、P的距离L＝16m，小物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为、μ2＝0.5，取重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）传送带的最短长度d；
（2）小物块第3次通过P点的速度v3；
（3）整个过程中，小物块在斜面上运动的总路程s。
【答案】（1）传送带的最短长度d为6.4m；
（2）小物块第3次通过P点的速度v3为3m/s；
（3）整个过程中，小物块在斜面上运动的总路程s为22m。
【点评】分析清楚物块的运动过程，熟练应用运动学公式和牛顿第二定律，知道里面的能量转化关系。
15．（15分）如图所示，一对“Ω”形长栅极板（粒子可自由穿过）水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，极板与可调稳压电源U相连。正极板上O点处的一粒子源垂直极板向上连续发射速度为v0（v0大小未知）的粒子，粒子的质量为m、电荷量为q（q＞0），C点位于O点正上方，弧AD为半圆，其半径为R，AC的长度也为R。在E点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子。现有一薄挡板与半圆AD完全重合，薄挡板可吸收打中的粒子。当电源电压U＝0时，粒子正好打中A点。忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用、粒子在极板中的运动时间和粒子所受的重力。
（1）求粒子发射速度v0的大小；
（2）调整电压的大小，使粒子打在挡板上，求粒子打中D点时的电压大小U大小和打在挡板上的最短时间tmin；
（3）若DE＝17R，调整电压大小使粒子被粒子靶接收，求粒子靶能接收到几种动能的粒子，并求出其中的最小动能。
【答案】（1）粒子发射速度v0的大小；
（2）当粒子直接运动半周打中D点，电压大小，当粒子先在上方磁场中运动半圈再到下方磁场中运动半圈到达D点，电压大小，打在挡板上的最短时间；
（3）粒子靶能接收到6种动能的粒子，并求出其中的最小动能。
【点评】此题重点考查了带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动相关问题，难度较难，解题关键能够分析找到临界条件，由几何关系求得轨迹半径也是解题的关键，此题第三问的题意理解是难点。
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答案
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A
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