广西北海市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试卷

这是一份广西北海市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试卷，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料.如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母( )
A. 没有规则的外形B. 有固定的熔点
C. 各原子都保持静止不动D. 是多晶体
2.两列简谐横波在同一介质中M点产生的振动图像如图所示，则4s以后M点的振幅为( )
A. 2cmB. 3cmC. 5cmD. 8cm
3.如图所示，在光滑的水平面上有两物块A、B，其中A的质量为m，B的质量为2m，物块B的左端固定一个轻弹簧。一开始物块B及弹簧静止，物块A以速度v0沿水平方向向右运动，通过弹簧与物块B发生作用，则弹簧最大的弹性势能是( )
A. 12mv02B. 13mv02C. 14mv02D. 16mv02
4.“柳条搓线絮搓棉，搓够千寻放纸鸢”，五月正是放风筝的好时节.如图所示，风力恒定的广场上，当风筝平面与水平面夹角为37∘时，风力垂直于风筝平面;改变牵线拉力的大小，保持风筝平面匀速直线上升，已知风筝的质量为m，重力加速度大小为g，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，当牵线与风筝平面夹角为60∘时，牵线的拉力的大小为( )
A. 0.6mgB. 0.8mgC. 1.2mgD. mg
5.用发光二极管制成的LED灯具有发光效率高、使用寿命长等优点。如图所示为某LED射灯内部结构示意图，发光体封装在半径为R、折射率为n的半球形介质中，MN是其圆形发光面的直径，其圆心与半球的球心O重合。已知真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A. 光在该介质中的传播速度为cn2
B. 从O点发出的光在半球形介质中传播到球面所需要的时间为Rnc
C. 由发光面边缘M(或N)发出的光射出半球形介质时，与MN面垂直的光入射角最小
D. 为确保发光面发出的光第一次到达半球面时都不发生全反射，则该发光面的最大面积为πR2n2
6.光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用.如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关断开，从而实现自动控制.则( )
A. 当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，警铃电路停止工作
B. 若选用波长更短的光照射该光电管，该装置仍能产生光电流
C. 若选用频率更小的光照射该光电管足够长时间，一定能产生光电效应
D. 任意频率的光照射到光电管上，只要光照强度足够强就能产生光电效应
7.如图甲所示，在水平地面上固定一倾角为30∘的足够长斜面.物块以某一初速度从斜面底端O点冲上斜面，以斜面底端O所在的水平地面为参考平面，物块从斜面底端开始沿斜面运动的过程中，某同学记录了该物块运动的某物理量(可能是速度v，速度的平方v2，时间t或者时间的平方t2)与位移x图像，取重力加速度g=10m/s2，根据图中所给数据(国际单位)，下列说法正确的是( )
A. 图乙纵轴物理量为速度v
B. 物块的初速度为5 3m/s
C. 物块沿斜面向上运动的最大距离为15 3m
D. 斜面的动摩擦因数为 36
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.氢原子的能级图如图所示，一群处于n=5能级的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为3.34eV的锌板上，下列说法正确的是( )
A. 这群氢原子最多能发出10种不同频率的光
B. 从n=5跃迁到n=4能级时发出的光波长最长
C. 锌板上逸出的电子的最大初动能为13.06eV
D. 氢原子的发射光谱是连续谱
9.如图所示，质量M=2kg，长L=3.75m的粗糙木板静止在水平面上，t=0时木板在水平恒力F=10N的作用下从静止开始向右做匀加速直线运动，木板和地面之间的动摩擦因数μ2=时，在木板的右端、由静止轻放一大小不计、质量m=1kg的物块，物块和木板之间的动摩擦因数μ1=0.1(g取10m/s2).则( )
A. 物块放在木板上的瞬间，木板的速度大小为1.25m/s
B. 物块放上木板后，木板的加速度大小为0.25m/s2
C. 物块在木板上相对运动的时间为5s
D. 物块最终会从木板上滑下
10.某自行车所装车灯发电机如图甲所示，其结构见图乙所示.绕有线圈的“
”形铁芯开口处装有磁铁(磁通量为Φ，能够全部通过铁芯).车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动.摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起(与车轮角速度相等)转动，从而使铁芯中磁通量发生变化.线圈两端c、d作为发电机输出端.通过导线与标有“12V 6W”的灯泡L相连.当车轮匀速转动时，发电机榆出电压视为正弦交流电，该发电机供电部分理想变压器原线圈匝数为n，副线圈匝数为6n.假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑，则( )
A. 在磁铁从图示位置匀速转过90∘的过程中，通过L的电流方向由c到d
B. 在磁铁从图示位置匀速转过90∘的过程中，L中的电流逐渐变小
C. 若灯泡L正常发光，原线圈两端的电压为2V
D. 若灯泡L正常发光，车轮转动的角速度为4 2πnΦ
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的设备.某同学为了测量“枪头”的冲击频率，将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，下端带重锤的纸带穿过限位孔并竖直拉直，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带，如图甲所示.启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下运动，“枪头”在纸带上打下系列点迹.更换纸带，重复操作.
(1)如图乙所示，实验时打出一条清晰的纸带，截取其中一段，测得相邻点迹间的距离依次为x1、x2、x3、x4，则图示纸带的__________(填“左”或“右”)端连接重锤;若重力加速度为g，则“枪头”的冲击频率f=__________.
(2)该实验产生误差的主要原因是“枪头”在打点瞬间阻碍纸带的运动，这样会导致冲击频率的测量值__________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值.
12.小华利用如图1所示的装置完成了“探究加速度与外力的关系”实验，用一轻绳将两个完全相同的托盘拴接后跨过光滑的定滑轮，另在两侧的托盘中放入相同数目钩码.已知每个钩码的质量均为m，此时两侧托盘的总质量均为M，遮光条的宽度为d，重力加速度用g表示.
实验时进行了如下的操作：
(1)平衡时遮光条与光电门相平齐;小华从托盘甲中取走一个钩码放在托盘乙中，将托盘甲向下拉至遮光条距离光电门h处，然后将装置由静止释放，遮光条经过光电门时的挡光时间为 t，托盘甲经过光电门时的速度为__________，托盘甲的加速度大小为__________.(结果用d、h、t表示)
(2)将托盘甲中的钩码逐个地放到托盘乙中，保持(1)中的h不变，重复操作，记录取走的钩码数N和与之相对应的挡光时间t，将记录的实验数据描绘在图2中，当图线的斜率k=__________时，即可证明物体的质量一定时，物体的加速度与合外力成正比.(用M、m、d、h、g表示)
(3)实验得到的理想图像应是图线②，若得到图线①所示的情况.原因可能是开始时甲、乙两托盘的总质量M甲__________M乙(填“>”“=”或“x1−x2=3.125m，相对静止后，假设整体加速，F−μ2(M+m)g=(M+m)a3，a3=56m/s2
【解析】【分析】
本题考查了探究加速度与力、质量的关系；对实验问题，关键是明确实验原理，然后选用相应的物理规律分析即可。
(1)光电门测速原理是极短时间内的平均速度等于瞬时速度，结合运动学公式求加速度；
(2)以整体为研究对象，根据牛顿第二定律列出等式，分析图像斜率的物理意义；
(3)根据斜率分析。
【解答】
(1)遮光条在挡光时间内的平均速度等于托盘甲经过光电门瞬间的速度，即v=dt，
由运动学规律可得2ah=v2=d2t2，整理得a=d22ht2。
(2)若加速度与力成正比，则有a=Mg+Nmg−(Mg−Nmg)2M，解得a=NmgM；
由以上分析可知NmgM=d22ht2，整理得N=d2M2hmg⋅1t2，则图线的斜率为k=d2M2hmg。
(3)斜率偏大，是因为测得的t2偏大，即加速度偏小，即开始时M甲>M乙。
13.【答案】解：(1)初始时，封闭气体压强p1=p0=76cmHg
活塞B刚要移动时，封闭气体的压强p1′=(76+4)cmHg=80cmHg
由玻意耳定律p1l1S=p1′l1′S
解得l1′=1.9cm
A移动的距离x=L1−l1′=0.1cm
(2)封闭气体温度不变，内能不变，由△U=Q+W
得Q=−W=−6.12×10−2J
则此过程气体向外放出6.12×10−2J的热量
(3)初始时，活塞A静止，封闭气体的压强为p1=p0
最终封闭气体的压强大小为p2=p0+ρgh=80cmHg
活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，由玻意耳定律可知
p1L1SA=p2L2SB
解得L2=3.8cm
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：(1)降压变压器副线圈的电流I4=40220×6×33A=36A
降压变压器原线圈的电流I3=n4n3I4=365A
输电线损失的功率△P=I32R=1296W
(2)降压变压器原线圈的电压U3=n3n4U4=1100V
输电线上损失的电压为△U=I3R=180V
升压变压器的输出电压U2=U3+ΔU=1280V
升压变压器的输入电压U1=n1n2U2=256V
(3)升压变压器原线圈的电流I1=n2n1I2=n2n1I3=36A
升压变压器每小时输出的电能与输入电能相等
W2=W1=U1I1t=3.32×107J
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)依题意，设物块B沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为v0，由机械能守恒知mgh=12mv02
求得物块B刚滑上传送带时的速度大小v0= 2gh=2 10m/s。
(2)设物块B在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为a，有μmg=ma
设物块B通过传送带后运动速度大小为v，有v2−v02=−2al
联立解得v=6m/s
由于v>u=2m/s，所以v=6m/s即为物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小。
(3)设物块 A、B 第一次碰撞后的速度分别为v′、v1，取向右为正方向，由弹性碰撞知
−mv=mv1+Mv′
12mv2=12mv12+12Mv′2
解得v1=13v=2m/s
即碰撞后物块B沿水平台面向右匀速运动，设物块B在传送带上向右运动的最大位移为l′，则0−v12=−2al′
解得l′=2m
所以物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上。
【解析】本题是一道动量和能力综合性的问题，难度较高，需要学生具有一定的分析综合能力。
(1)根据机械能守恒定律求出物块B刚滑上传送带时的速度大小；
(2)根据牛顿第二定律、运动学规律求出物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小；
(2)根据动量守恒定律、机械能守恒定律、动能定理，结合情景，即可解答。