湖北省武汉市部分重点中学2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷(含答案)

这是一份湖北省武汉市部分重点中学2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．物理学中，实验与理论密不可分，实验通过观察和测量为理论提供依据和验证，而理论则通过对实验数据的分析与解释，提炼出普适规律并对新的现象做出预测。在对原子物理的不断探索中，下列说法中正确的是( )
A.汤姆孙对阴极射线的研究，发现了电子并精确测出了电子的电荷量
B.德布罗意最早提出了波粒二象性的概念，并把光的波粒二象性推广到实物粒子
C.康普顿在研究光的散射时，从动量的角度解释了光的量子化
D.卢瑟福利用α粒子轰击氮原子核，获得一种穿透性极强的中性粒子流，为原子核模型理论提供重要的证据
2．神舟十八号载人飞船于2024年4月25日20时58分57秒在酒泉卫星发射中心发射，然后神舟十八号飞船与离地面高约390km的天宫实验室对接，航天员乘组将在空间站驻留约6个月。经过一系列航天实验后，中国载人航天工程办公室计划在2030年前实现载人登月。下列说法正确的是( )
A.神舟十八号飞行高度很高，在研究其对接时可以视作质点
B.“2024年4月25日20时58分57秒”是时间间隔
C.神舟十八号飞船飞行的路程约为390km
D.中国人登月后可以验证物体下落快慢与物体质量无关
3．1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手盖革、马斯登一起进行了著名的“α粒子散射实验”。如图所示，某同学描绘了几个α粒子穿过金箔前后的可能轨迹，下列叙述正确的是( )
A.卢瑟福早于贝克勒尔发现了α射线
B.通过卢瑟福的“α粒子散射实验”可以估算出原子核半径的数量级
C.轨迹d的大角度偏转不可能出现
D.轨迹b、c的大角度偏转可能出现
4．钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2），沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为、，电荷量为，轨迹半径为，两轨迹半径比为。下列关于该核反应说法正确的是( )
A.该核反应为裂变反应B.该核反应为α衰变
C.两粒子的电荷量之比D.两粒子的速率之比
5．汽车工程学中将加速度随时间的变化率称为急动度k，急动度k是评判乘客是否感到舒适的重要指标。一辆汽车从静止启动过程中的急动度随时间变化的关系如图所示，当时，，关于该汽车的运动，下列说法不正确的是( )
A.3s时汽车的加速度大小为B.9s时汽车的加速度大小为0
C.6s末汽车的速度大小为12m/sD.9s末汽车的速度大小为18m/s
6．2023年，中国锦屏山地下2400米实验室投入使用。厚实的大理石岩体能隔绝大部分宇宙辐射，同时使用多层材料屏蔽岩石自身散发的放射性氡气。静止的氡原子核自发衰变为钋原子核同时放出一个粒子X。核的平均结合能为，核的平均结合能为粒子X的平均结合能为。若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X的动能为，光速为c。下列说法正确的是( )
A.的衰变过程放出的粒子X为β粒子
B.10个经过一个半衰期后一定剩余5个
C.粒子X的动能为
D.该反应的质量亏损为
7．如图所示，一个完全光滑、半径为R的半球形碗水平固定放置，球心为O。一根光滑、质量分布不均匀的金属棒静止放在碗中，底端与碗底部A点接触，另一端靠在碗边缘B点。金属棒在碗中部分AB的长度为1.6R，则金属棒的重心到B点距离为( )
二、多选题
8．在室内通过如图所示方式用绿植进行装饰，质量为的绿植通过光滑的挂钩挂在轻绳上。长的光滑轻绳的一端悬挂在水平天花板上Q点，另一端悬挂于竖直墙上的P点，P、Q两点到墙角O的距离分别为，轻绳能承受的最大拉力为20N（重力加速度），为确保轻绳不断裂，下列操作可行的是( )
A.P点向下移动0.3mB.Q点向右移动0.3m
C.给绿植浇水0.7kgD.给绿植浇水0.9kg
9．利用一种光照射如图甲所示的光电效应实验装置，得到如图乙所示的电流与电压之间的关系曲线，图中坐标轴截距分别为和，则下列说法正确的是( )
A.当图甲中滑动变阻器滑动触头P在aO之间时，能测得饱和光电流
B.当图甲中滑动变阻器滑动触头P在aO之间时，能测得
C.该光的频率为
D.该光子的能量大于
10．1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔，产生了放射性同位素，首先发现了人工放射性物质，此后人工放射性物质得到广泛应用，则被广泛应用在医疗领域。已知的半衰期为8天，其衰变方程为。病人口服药剂中放射强度为每秒n次，药剂被全部吸收后，迅速集中到甲状腺，然后通过32天全部代谢到体外。假设代谢过程是均匀的，口服药剂后第17天对病人甲状腺进行检测，下列说法正确的是( )
A.采集到放射强度约为每秒次
B.进入人体后，由于化学反应导致半衰期发生变化
C.该β衰变放出的电子是原子核外电子发射产生
D.核子间的强相互作用称为核力，该检测的衰变涉及弱相互作用
三、计算题
11．2024年5月3日，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭圆满成功发射，并计划逐步实现登月。为实现软着陆，在降落过程中通过火箭助推器使着陆器减速下落。假设某段时间内着陆器做匀减速直线运动，如图所示，其连续经过三点，已知，AB段平均速度是4m/s，BC段的平均速度是2m/s。求着陆器经过A点时的速度大小。
12．如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，其倾角质量三条细绳结于O点，一条绳OB跨过定滑轮平行于斜面连接物块P，一条绳连接质量的小球Q，另一条绳OA受外力F处于水平，并使OB绳与竖直方向夹角并且均保持静止。现将绳OA从水平方向开始逆时针缓慢旋转，且保持结点O静止，直到F减到最小，该过程斜面保持静止，期间物块P恰不与斜面发生相对滑动。已知重力加速度,求：
（1）物块P与斜面间的最大静摩擦力；
（2）斜面体受到地面摩擦力的最大值与方向；
（3）斜面体受到地面支持力的最小值。
13．武汉大桥是1957年建成的一座公路、铁路两用大桥，主桥长。某次由于交通管制，将汽车拦停在了桥头处，汽车排成笔直的一列。假设汽车车长均为，前车尾部与后车头部之间距离均为。一辆长的列车抵达武汉，以的速度匀速通过大桥，当列车车头恰与轿车头部平齐时（如图所示)，汽车交通管制解除，汽车开始以的加速度启动过桥，汽车的最大限速为72km/h。
（1）求第一辆汽车与列车完成错车的时间；
（2）求在汽车达到最大速度前，与列车完成错车的汽车辆数；
（3）事实上由于人反应时间的存在，现假设解除交通管制时，第一个司机滞后启动汽车，后面司机都比以前一辆车滞后启动汽车。在该情况下，在汽车达到最大速度前，同时在列车驶离桥头前，总共有多少辆车能与列车完成错车?
四、实验题
14．实验室使用电火花式打点计时器探究“小车速度随时间变化的规律”时，提供了下列实验器材：
A.8V以下低压交流电
B.220V交流电源
C.弹簧测力计
D.天平
E.刻度尺
F.秒表
（1）以上器材中，本实验需要的器材是_____________。
（2）如图所示，是某同学用电火花式打点计时器得到的一条清晰纸带（实验中交流电的频率为50Hz)，依次取计数点，相邻两个计数点间还有1个点未画出，其中，。（计算结果均保留2位有效数字)
①打计数点D时纸带的速度大小_____________m/s；
②纸带的加速度大小为_____________；
③如果当时电网中交流电的频率低于50Hz，而做实验的同学并不知道，由此测量出来的速度比实际值_____________（选填“偏大”或“偏小”)。
15．某校研究性学习小组想知道每根长50m、横截面积为的新悬索能承受的最大拉力。由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，于是同学们取来了同种材料制成的样品进行实验探究。同学们猜想悬索所受拉力F与其长度L、横截面积S及伸长量x均有关，经过充分的讨论，不断完善实验方案，最后测得实验数据如下表：
（1）以上实验方案采用了________的实验方法。
A.等效替代B.放大法C.微元法D.控制变量
（2）对比各样品的实验数据可知，悬索所受拉力F与其长度L、横截面积S及伸长量x的函数关系为______________（用k表示比例系数)，比例系数_____________。
（3）设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的，则悬索能承受的最大拉力为____N。
参考答案
1．答案：C
解析：A.汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，但精确测定电子的电荷量的是密立根，故A错误;
B.爱因斯坦最早提出了波粒二象性的概念，德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，故B错误;
C.康普顿在研究光的散射时，从动量的角度解释了光的量子化，故C正确;
D.卢瑟福利用α粒子轰击氮原子核，使氮转化为氧，并释放出一个质子，故D错误。
故选C。
2．答案：D
解析：A.对接时，神舟十八号的大小和形状不能忽略，不能将其看成质点，A错误;
B.“2024年4月25日20时58分57秒”是一个时间点，是时刻，不是时间间隔，B错误;
C.神舟十八号飞船与离地面高约390km指的是离地面的竖直高度，C错误;
D.中国人登月后可以验证物体下落快慢与物体质量无关，因为月球上没有空气，自由下落的物体只受重力的作用，可以验证自由落体运动的规律，D正确。
故选D。
3．答案：B
解析：A.贝克勒尔发现了天然放射现象，人们意识到原子核可以再分，后来卢瑟福发现放射性物质，放射出的射线并不单一，发现了α射线，A错误;
B.卢瑟福通过“粒子散射实验”发现，大部分α粒子可以穿过金箔，约有的α粒子发生了大角度偏转，原子核的截面积约为原子截面积，在知道了原子的大小的数量级的情况下，从而得出原子核很小，其半径的数量级为，B正确;
C.轨迹d的大角度偏转恰好是α粒子与原子核相碰，是可能出现的，C错误;
D.α粒子与原子核带同种电荷，不可能出现轨迹的偏转情况，D错误。
故选B。
4．答案：C
解析：A.该反应为原子核的衰变，A错误;
BC.根据
可得
根据动量守恒定律
可知两个粒子动量大小相等，方向相反，可得
又因为Na原子的电荷量为11e，可知
所以粒子1为电子，该核反应为β衰变，B错误，C正确;
D.由于两粒子动量大小相等，所以有
由于电子质量相比原子质量很小很小，所以两粒子的速率之比不为12:1，D错误。
故选C。
5．答案：C
解析：加速度随时间的变化率称为急动度k，即
则图像与坐标轴围成的面积代表加速度变化。
A.由图像围成的面积表示加速度的变化，可得0~3s内
当时，，所以可得3s时汽车的加速度大小为，故A正确;
B.由图像围成的面积表示加速度的变化，可得0~9s内
当时，，所以可得9s时汽车的加速度大小为0，故B正确;
CD、由题图可知加速度的变化图像如图
该图像与坐标轴围成的面积代表速度的变化，则6s末汽车的速度大小为
9s末汽车的速度大小为
故C错误，D正确。
由于本题选择错误的，故选C。
6．答案：C
解析：A.根据质量数守恒可知，X的质量数是
根据电荷数守恒，X的电荷数是
则X为α粒子，故A错误;
B.半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，故B错误;
C.核反应释放的能量
根据动量守恒
根据能量守恒
又
联立得
故C正确;
D.该反应的质量亏损为
故D错误。
故选C。
7．答案：D
解析：金属棒受力如下图所示
金属棒受A点的弹力、B点的弹力以及重力，并在三个力的作用下处于平衡状态，由题意可知，金属棒受到的三个力的作用线交于一点，此外金属棒的重心在金属棒的M处，由于AB与PB垂直，则根据几何关系可知
且
所以
此外，可知
在三角形AMP中，由正弦定理可得
对而言，有
故解得
则金属棒的重心到B点距离为
故选D。
8．答案：AC
解析：A.同一根轻绳上弹力大小相等，根据对称性可知，左右两侧绳与竖直方向夹角相等，令夹角为θ，绳长为L，根据几何关系有
对绿植进行分析有
当将P点向下移动0.3m过程中，夹角θ不变，则弹力不变，解得
可知，轻绳不会断裂，故A正确;
B.当Q点向右移动后，结合上述，OQ间距增大，则有
解得
可知，此时轻绳断裂，故B错误;
C.给绿植浇水0.7kg，此时绿植总重力为31N，结合上述解得
可知，此时轻绳不会断裂，故C正确;
D.给绿植浇水0.9kg，此时绿植总重力为33N，结合上述解得
可知，此时轻绳断裂，故D错误。
故选AC。
9．答案：BD
解析：AB.当图甲中滑动变阻器滑动触头P在之间时，光电管加反向电压，则能测得，不能测得饱和光电流，选项A错误，B正确;
CD.根据
该光的频率为
光子能量
选项C错误，D正确。
故选BD。
10．答案：AD
解析：A.第17天的原子核数为，原子核变为原来的，则采集到放射强度约为每秒次，故A正确;
B.放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故B错误;
C.衰变放出的电子是由原子核中的中子变成一个质子和一个电子产生的，故C错误;
D.核力是使核子组成原子核的作用力，属于强相互作用力，检测到的衰变属于弱相互作用，故D正确。
故选AD。
11．答案：5m/s
解析：设，则，物体在段
物体在段
解得
12．答案：（1）13.5N（2）45N，水平向左（3）240.9N
解析：（1）F水平时，绳上拉力最大，由O静止
由P恰静止
当垂直最小，由O静止
由P恰静止
解得
（2）当F水平时
由系统静止
方向水平向左
（3）由（1）得
当垂直OB
系统竖直方向
解得
13．答案：（1）12s（2）29辆（3）28辆
解析：（1）经时间，汽车车尾与列车车尾相遇
列车位移
汽车位移
由
解得
（2）汽车加速达最大速度
由
得
设总共有n辆车与列车完成错车
由
解得
余
则总共能与29辆汽车完成错车；
（3）设总共有k辆车与列车完成错车
由
解得
余
此时
列车驶离桥头的时间
则总共有p辆车与列车完成错车
由
得
则总共能与28辆汽车完成错车。
14．答案：（1）BE（2）①0.58②3.9③偏大
解析：（1）电火花计时器使用的是220V交流电源，所以8V以下低压交流电不需要，电火花计时器是计时的仪器，所以不需要秒表，不需要测量力和质量，所以不需要弹簧测力计和天平，需要测量两点间的距离，所以需要刻度尺。
故选BE。
（2）①相邻两计数点间的时间间隔
打计数点D时纸带的速度大小
②根据逐差法，纸带的加速度大小为
③如果当时电网中交流电的频率低于50Hz，实际打点周期将变大，而进行计算时，仍然用50Hz，由此测量出来的速度比实际值偏大。
15．答案：（1）D（2）；（3）
解析：（1）由题可知，悬索所受拉力F与其长度L、横截面积S及伸长量x均有关，涉及的变量较多，因此采用控制变量法。
故选D。
（2）由表格知
当样品长度L、横截面积S一定时，受到的拉力F与伸长量x成正比；
当伸长量x、样品长度L一定时，受到的拉力F与横截面积S成正比；
当伸长量x、横截面积S一定时，受到的拉力F与样品长度L的平方成反比；
设比例系数为k,则悬索所受拉力F与其长度L、横截面积S及伸长量x的函数关系为
代入数据，当，，，，可得
（3）设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的，则最大伸长量
悬索能承受的最大拉力
样品
长度L
（m）
横截面积S（）
拉力F（N）
200
400
600
800
伸长量x（cm）
A
1.0
0.25
0.04
0.08
0.12
0.16
B
1
1.00
0.01
0.02
0.03
0.04
C
1
0.50
0.02
0.04
0.06
0.08
D
2
0.50
0.08
0.16
024
0.32
E
3
0.50
0.18
0.36
0.54
0.72