2023-2024学年河北省石家庄市赵县中学、高邑一中高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年河北省石家庄市赵县中学、高邑一中高二（下）期末物理试卷（含答案），共9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。

一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于天然放射现象，下列叙述正确的是( )
A. 任何放射性元素都能同时发出α、β、γ三种射线
B. β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C. 在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D. 铀核( 92238U)衰变为铅核( 82206Pb)的过程中，要经过8次α衰变和4次β衰变
2.如图甲是在显微镜下追踪一粒小炭粒的运动，每隔30s记录炭粒的位置并连线得到的图线；图乙为热机工作时的能流分配示意图；图丙为用热熨斗在棉纸上来回烫熨来去除凝固在衣料上的蜡迹；分子间作用力F与分子间距离r，的关系如图丁所示。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，图线表明炭粒分子的运动是无规则的
B. 根据图乙可知，热机的效率可能达到100%
C. 图丙中，由于棉纸的毛细现象，当蜡受热熔化成液体后，它们就会被棉纸吸掉
D. 图丁中，相距较远的两个分子距离减小到r0的过程中，分子势能先增大后减少
3.如图所示，用一根长0.5m的轻质细绳将一幅重力为15N的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大拉力为5 3N，要使绳不会被拉断，画框上两个挂钉的间距最大为( )
A. 12m
B. 14m
C. 22m
D. 32m
4.汽缸内一定质量的理想气体经历了ab、bc、cd三个过程，气体a、b、c、d四个状态的压强p与热力学温度T的关系如图所示，其中ba的延长线通过坐标原点，bc与纵轴平行，下列说法正确的是( )
A. 气体由a到b单位时间碰撞缸壁单位面积的分子数增加
B. 由a到b气体内能的增加量大于吸收的热量
C. 由b到c气体吸收热量，内能增加
D. 由c到d气体内能的减少量大于放出的热量
5.图示为几种金属的逸出功和氢原子能级图。现有大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，结合图表信息可知( )
A. 铷的极限频率大于钙的极限频率
B. 氢原子跃迁时对外辐射连续光谱
C. 氢原子辐射的光有3种频率能使钨发生光电效应
D. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减小
6.如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50g，细线c、d平行且与水平成θ=30°(不计摩擦)，则细线a、b的拉力分别为( )
A. 2N，1NB. 2N，0.5NC. 1N，1ND. 1N，0.5N
7.如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37°。一物块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的v−t图像如图乙所示，物块到传送带顶端时速度恰好为零，sin37°=0.6，cs37°=0.8。g取10m/s2，则( )
A. 传送带的速度为16m/s
B. 摩擦力方向一直与物块运动的方向相反
C. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
D. 传送带转动的速率越大，物块到达传送带顶端时的速度就会越大
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点。拉长后将下端固定在体验者的身上，人再与固定在地面上的拉力传感器相连，传感器示数为1000N。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”。经B上升到最高位置C点，在B点时速度最大。人与装备总质量m=50kg(可视为质点)。忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 上升过程，人的加速度先增大后减小
B. 打开扣环瞬间，人的加速度大小为20m/s2
C. 在B点，人处于超重状态
D. 在C点，人处于失重状态
9.无线蓝牙耳机摆脱了线材束缚，可以在一定距离内与手机等设备实现无线连接。为了研究在运动过程中无线连接的最远距离，甲和乙两位同学做了一个有趣的实验。乙佩戴无线蓝牙耳机，甲携带手机进行检测。t=0时刻，乙在甲正前方10m处，二人同时沿同一直线向正前方运动6s，各自运动的xt−t图像如图所示(其中x为时间t内的位移)，手机检测到蓝牙耳机能被连接的时间为4s。下列判断正确的是( )
A. 甲做加速度大小为0.5m/s2的匀减速直线运动 B. 乙做速度大小为3m/s的匀速直线运动
C. t=3s时，二人相距最近，最近距离为4.5m D. 该蓝牙耳机的最远连接距离为7.5m
10.如图所示，轻杆OA与轻杆OB通过光滑铰链安装在竖直墙面上，另一端通过铰链连接于O点。已知∠OAB=30°，∠OBA=60°，铰链质量忽略不计，重力加速度为g。现将一个质量为m的物块通过轻绳悬挂于O点保持静止，下列说法正确的是( )
A. 竖直墙对A、B两点铰链的总作用力方向竖直向上
B. 轻杆OA对O点铰链的推力为12mg
C. 若在O点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则轻杆OB的弹力一直增大
D. 若在O点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则轻杆OA的弹力先减小后增大
三、实验题：本大题共1小题，共6分。
11.在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置。已知重力加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦。

(1)用刻度尺测得注射器刻度上40mL到50mL的长度为1cm，注射器活塞的横截面积为S= ______cm2；
(2)取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压p0；
(3)挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积V和沙桶的总质量m，则气体压强的表达式p2= ______；(请选用p0、g、S、m表示)
(4)在沙桶内适量添加沙子，重复步骤(3)；
(5)以沙桶的总质量m为纵轴，以1V为横轴，绘制m−1V图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为a，纵轴截距为b，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积V0= ______，实验时当地的大气压强p0= ______。(请选用a、b、g、S表示)
四、计算题：本大题共4小题，共48分。
12.一组同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图甲所示。

(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有______。(多选)
A.电压合适的50Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)下列说法正确的是______。
A.实验时应先释放小车后接通电源
B.本实验砂和砂桶B的质量应远大于小车和砝码A的质量
C.在用图像探究加速度与质量关系时，应作a−1mA图像
(3)如图乙所示为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹开始，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离。已知打点计时器打点周期为0.02s，则此次实验中小车运动的加速度大小的测量值a= ______m/s2。(结果保留两位有效数字)
(4)在某次利用上述已调整好的装置进行实验中，保持砂和砂桶的总质量不变，小车自身的质量为M且保持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中放上不同质量的砝码时所对应的加速度a，以m为横坐标，1a为纵坐标，在坐标纸上作出1a−m关系图线，若描绘出的图线是题图中的图像______，则能得出与牛顿第二定律一致的结论。
13.如图所示，“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。设加热后小罐内的空气温度为77℃，当时的室温为21℃，经历一段时间后，罐内气体温度降为室温不再改变。已知大气压强为p0，气体看作理想气体，不考虑皮肤对罐内气体体积的影响。
(1)若不考虑罐内气体质量的变化，求罐内温度刚降至环境温度时，封闭气体的压强；
(2)若罐内气体温度降为环境温度后，开始往罐内“慢跑气”，一段时间后，封闭气体的压强为0.9p0，求跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体质量之比。
14.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变核电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(12H)和氚(13H)聚变成(24He)，并释放一个中子。已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u=1.66×10−27kg，光速c=3.00×108m/s。
(1)写出氘和氚聚变的反应方程；
(2)试计算这个核反应释放出来的能量；
(3)若建一座功率为3.0×105kW的核聚变发电站，假设聚变所产生的能量有60%变成了电能，每年要消耗多少质量的氘？[一年按3.2×107s计算，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023ml⋅L−1，氘核的摩尔质量M氘=2g⋅ml−1，(2)(3)问结果均保留两位有效数字]
15.如图，质量m=2kg的物块静置于质量M=3kg的长木板右端，长木板长L=1.5m，物块与长木板间动摩擦因数μ1=0.2，长木板与地面间动摩擦因数μ2=0.1，物块与长木板之间、长木板与地面之间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。现有一水平向右的恒力F作用在长木板上。
(1)若恒力F1=10N，求物块和长木板的加速度大小；
(2)若恒力F2=24N，求物块在长木板上滑动的时间；
(3)若恒力F3=30N，作用一段时间后撤去，物块恰好不从长木板上掉下，求恒力作用的时间。
参考答案
1.C
2.C
3.B
4.A
5.C
6.D
7.C
8.BD
9.BD
10.ACD
11.10 p0−mgS 1a bgS
12.ACE C 1.0 B
13.解：(1)气体发生等容变化，根据查理定律可得：
p0T0=p1T1
其中，T0=(77+273)K=350K，T1=(21+273)K=294K
解得：p1=0.84p0
(2)设跑进罐内的气体在大气压强为p0时的体积为V，以整体气体为研究对象，发生等温变化，根据玻意耳定律可得：
p1V0+p0V=0.9p0V0
解得：V=0.06V0
设原来罐内封闭气体在大气压强为p0 时的体积为V2，发生等温变化，根据玻意耳定律可得：
p1V0=p0V2
解得：V2=0.84V0
跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体的质量之比即为压强、温度相同时的体积之比，则
mm0=VV2
代入数据解得：mm0=114
答：(1)若不考虑罐内气体质量的变化，求罐内温度刚降至环境温度时，封闭气体的压强为0.84p0；
(2)跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体质量之比为114。
14.解：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得其核反应方程为
21H+31H→42He+10n
(2)根据爱因斯坦质能方程得，
ΔE=Δmc2=(2.0141+3.0160−4.0026−1.0087)×1.66×10−27×(3×108)2J=2.8×10−12J
(3)设每年消耗氘的质量为m，根据能量守恒定律得，Pt=m2×6.02×1023×ΔE×60%
代入数据解得m=19kg．
答：(1)核反应方程21H+31H→42He+10n；
(2)这个核反应释放出来的能量为2.8×10−12J；
(3)每年要消耗氘的质量为19kg。
15.解：(1)物块与木板刚要出现相对滑动时，对物块由牛顿第二定律：μ1mg=ma0
对物块和长木板整体受力分析，由牛顿第二定律：F0−μ2(m+M)g=(m+M)a0
联立解得两者一起加速时最大的拉力：F0=15N
即当拉力F超过15N，物块和长木板间就会出现相对滑动，由于F1=10N，故物块和长木板相对静止，一起向右做加速运动，其加速度为a1，对物块和长木板整体受力分析，由牛顿第二定律：
F1−μ2(m+M)g=(m+M)a1
代入数据解得物块和长木板的加速度大小为：a1=1m/s2
(2)当F2=24N时，物块和长木板有相对滑动。物块的加速度为a2，长木板的加速度为a3，对物块由牛顿第二定律：μ1mg=ma2
对长木板受力分析，由牛顿第二定律：F2−μ2(m+M)g−μ1mg=Ma3
设经过时间t，当物块滑下长木板时两者的位移关系满足：12a3t2−12a2t2=L
代入数据解得，物块在长木板上滑动的时间为：t=1s或t=−1s(舍去)
(3)当F3=30N时，物块仍以加速度a2做匀加速直线运动，长木板做加速度为a4的匀加速直线运动，对长木板由牛顿第二定律：F3−μ2(m+M)g−μ1mg=Ma4
作用t1时间后，长木板的速度为v1，由运动学公式：v1=a4t1
撤去F3后，物块继续以加速度a2做匀加速直线运动，长木板做加速度为a5的匀减速直线运动，对长木板由牛顿第二定律：μ2(m+M)g+μ1mg=Ma5
撤去F3后，经过时间t2物块与长木板共速，由运动学公式
v1−a5t2=a2(t1+t2)
由于μ1>μ2，因此共速后两者不会再有相对运动，位移满足：12a4t12+v1t2−12a5t22−12a2(t1+t2)2=L
联立解得，恒力作用的时间为：t1= 3010s=0.55s
答：(1)若恒力F1=10N，物块和长木板的加速度大小为1m/s2；
(2)若恒力F2=24N，物块在长木板上滑动的时间为1s；
(3)若恒力F3=30N，作用一段时间后撤去，物块恰好不从长木板上掉下，恒力作用的时间为0.55s。 金属
钨
钙
钾
铷
W0/eV
4.54
3.20
2.25
2.13