[物理][期末]湖北省咸宁市2023-2024学年高二下学期期末考试试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]湖北省咸宁市2023-2024学年高二下学期期末考试试卷(解析版)，文件包含物理期末湖北省咸宁市2023-2024学年高二下学期期末考试试卷解析版docx、物理期末湖北省咸宁市2023-2024学年高二下学期期末考试试卷解析版pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共40页， 欢迎下载使用。

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 1942年，美籍意大利物理学家费米主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置，首次通过可控链式核裂变反应来实现核能的释放。其裂变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 核反应方程中Sr的质量数为92
B. 核反应方程中Sr的中子数为56
C. 因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D. 因为裂变释放能量，所以Xe原子核的比结合能比U原子核的小
【答案】B
【解析】AB．根据核反应过程中质量数和质子数守恒
解得
所以核反应方程中Sr的质量数为92，中子数为
故A错误，B正确；
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，质量数不变，故C错误；
D．因为裂变释放能量，生成核子更稳定，所以Xe原子核的比结合能比U原子核的大，故D错误。
故选B。
2. 设在无摩擦的桌面上置有5个相同的钢球，其中三个紧密连接排放一列，另两个一起自左方以速度正面弹性碰撞此三球，如图，碰撞后向右远离的小球个数为（ ）
A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个
【答案】B
【解析】设钢球从左到右分别为求1、2、3、4、5，球2先与球3相碰，根据动量守恒以及能量守恒可得
解得
，
可知球2与球3互换速度，接着球3先与球4相碰，同理可得球3与球4互换速度，依此类推，最终球2、3、4静止，球5以速度向右运动。接着球1与球2相碰，同理可得，最终球1、2、3静止，球4以速度向右运动，故碰撞后向右远离的小球个数为2个。
故选B。
3. 两个完全相同的等腰三棱镜如图所示放置，相邻两侧面相互平行，一束白光从棱镜A的左侧入射，从棱镜B的右侧出射，则出射光是（ ）
A. 一束白光B. 白光带
C. 平行彩色带D. 不平行彩色带
【答案】C
【解析】由于各种单色光在棱镜中的折射率不相同，当白光进入棱镜后将发生色散，作出上下边缘的两单色光的光路图，如图所示
由于两棱镜相同，相邻两侧面相互平行，根据光路可逆可知，出射光是平行的彩色光带。
故选C。
4. 如图所示，四个质点质量分別为，且、在同一直线上，它们之间的距离和位置关系如图，若其它三个质点作用于总万有引力值与质点作用于的万有引力值大小相等，则为（ ）
A. 60°B. 45°C. 30°D. 15°
【答案】A
【解析】由万有引力公式可知
其中与共线，其合力为
合成三个力，如图所示
其它三个质点作用于总万有引力值与质点作用于的万有引力值大小相等，即
可得
则合成的三角形为等边三角形，则可知
解得
故选A。
5. 由光敏电阻和电磁继电器设计的自动控制电路如图所示，该电路能实现灯泡白天不亮、晚上亮的功能。电路中的光敏电阻在晚上没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大，在白天有光照射时阻值较小。则下列说法正确的是（ ）
A. 通电螺线管产生的磁场白天比晚上强
B. 白天流过的电流小于晚上流过的电流
C. 白天光敏电阻的电压小于晚上上降落的电压
D. 继电器所在电路，电源内阻消耗的功率晚上比白天的大
【答案】C
【解析】AB．由图可知，电路结构为、螺线管串联后再与、串联后进行并联，接到、电源的两端，白天时阻值较小，干路电流变大，与电源的内阻分担的电压增大（可以把和看成内阻），而并联部分的电压减小，故通过和螺线管的电流减小，螺线管的磁性减弱，AB均错误；
C．白天时，由于并联部分电压较小，而、所在支路的阻值较小，根据串联分压可知，其分担的电压更小，而晚上时，的阻值增大，干路电流减小，并联部分电路的电压增大，这时分担的电压更多，所以白天光敏电阻的电压小于晚上上降落的电压，C正确；
D．根据
可知，白天干路中的电流更大，电源内阻消耗的功率白天更大些，D错误。
故选C。
6. 一细长磁铁棒系于棉线下端形成单摆，并于此摆的正下方放置一环形导线，如图所示，箭头所示方向表示导线上电流的正方向。当时间时，单摆由图示位置自静止释放而来回摆动，若此单摆的摆动可视为周期运动，其周期为，则最可能表示该导线上的电流i与时间在一个周期内的关系图的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AB．条形磁铁由图中位置自静止释放，在一个周期之内，穿过线圈的磁通量先增大，后减小，再增大，最后又减小，穿过线圈磁场方向不变，磁通量变化趋势改变，感应电流方向发生改变，因此在一个周期内，感应电流方向改变4次，故AB错误；
CD．条形磁铁自静止释放到左侧最高点，磁通量先增大，后减小，感应电流方向先为正方向后为负方向；从左侧最高点到右侧最高点磁通量先增大，后减小，感应电流方向先为正方向后为负方向，故D正确，C错误。
7. 如图所示，在一平静水面上建立坐标系。甲、乙两波源分别在、处先后以的频率上下振动，在水面上产生简谐横波。图中虚线为某一时刻两列波到达的位置，此时处的质点沿振动方向的位移为零且速度向下。已知该水波的波速为，振幅为，两波源起振方向相同，传播过程中能量损耗不计。则下列说法正确的是（ ）
A. 波源、起振方向向上
B. 波源比振动提前0.2s
C. 图示时刻处的质点向下振动
D. 图示时刻处的质点位移大小为4cm
【答案】C
【解析】A．简谐波从波源到的时间为
周期为
则
处的质点沿振动方向的位移为零且速度向下，则两波源的起振方向向下，故A错误；
B．甲、乙两列波已经形成的时间分别为
，
故波源O1比O2开始振动的时间早0.4s，故B错误；
C．两波的波长为
由图可知，两列波在处的振动方向均向下，且在平衡位置，则处的质点向下振动，故C正确；
D．处到两波源的路程差为
则该质点振东加强。
波源O1在该点振动时间为
波源O2在该点的振动时间为
则两波源在该点产生的振动均向上，且在平衡位置，位移为零，故D错误。
8. 如图所示，两条不可伸长的轻绳分别系着质量为和的质点，两质点以相同的角速度绕同一竖直线做水平匀速圆周运动。已知重力加速度为，两绳的拉力分别为及，两绳与竖直线夹角的正弦值分别是及，则（ ）
A. 两细绳拉力的比值
B. 两细绳拉力的比值
C. 两细绳绳长的比值
D. 两细绳绳长的比值
【答案】AC
【解析】AB．对两小球整体，在竖直方向有
同理，对小球m，竖直方向有
其中
由上述两式即可得到
故A正确，B错误；
CD．对下面小球受力分析水平方向有
对上面的小球，在水平方向有
联立解得
其中
联立解得
故C正确，D错误。
9. 如图甲所示是一款烟雾探测装置的原理图。当有烟雾进入时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压随人射光频率的变化规律如图乙所示，则（ ）
A. 图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量
B. 要使该探测器正常工作，光源发出的光波波长不能大于
C. 触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是个
D. 通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的
【答案】BCD
【解析】A．根据遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，同时结合爱因斯坦的光电效应方程可得
整理得
由此可得图像的斜率为，故A错误；
B．根据题意可知金属的截止频率为
Hz
则有所以光源S发出的光波波长不能大于
m
故B正确；
C．当光电流等于时，根据电流的定义式可知每秒产生的光子的个数为
故C正确；
D．当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，则光源越强，被烟雾散射进入光电管的光就越多，越容易探测到烟雾，也就是说光电烟雾探测器灵敏度越高，即通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，故D正确；
故选BCD。
10. 在坚直方向上无限大且均匀带电的平板上以为原点建立坐标系，平板右侧过点且垂直于平板的轴上的电势随距离的变化如图所示。时刻，一个电荷量质量的带电粒子从离坐标原点距离处的点以初速度沿轴正方向运动，忽略粒子所受的重力。（ ）
A. 该电场处的场强大小为
B. 时，粒子离平板的距离为
C. 时，粒子的电势能为0
D. 当粒子运动到时，其偏离轴的距离为
【答案】BD
【解析】A．由电势分布图像可知，图像斜率代表场强，所以电场处的场强大小为
故A错误；
B．在x正方向电势均匀降低，则为匀强电场，方向沿x正向，带正电粒子做匀加速直线运动，y方向有初速度，不受电场力，作匀速直线运动，有
则时，粒子离平板的距离为
故B正确；
C．在带电粒子沿x轴作匀加速直线运动，其位置为
因处的电势为零，电势能为零，而，则电势为正，带正电粒子的电势能为正，故C错误；
D．当粒子运动到时，x方向做匀加速直线运动的位移为
联立解得
，
则其偏离轴的距离为，故D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，总分共60分。
11. 智能手机中的“近距秒表”功能实时记录运动物体距手机距离和时间的关系。现用手机、小球、铁架台、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置，来测量重力加速度，实验步骤如下：
①在小球自然悬垂的状态下，用米尺测出摆线长L，用游标卡尺测得小球的直径为d。
②把智能手机正面朝上放在悬点的正下方，接着往侧边拉开小球，并用夹子夹住。
③打开夹子释放小球，小球运动，取下夹子。
④运行手机“近距秒表”功能，记录下小球距手机距离和时间的关系。
⑤改变摆线长和夹子的位置，重复实验测量出各次实验的摆线长L及相应的周期T。
（1）如图丙，用游标卡尺测得小球的直径d=_____________。
（2）某次实验中“近距秒表”描绘的小球距手机距离和时间的关系如图乙所示，则单摆的周期_____________s。
（3）得到多组摆线长及相应的周期后，作出了图线，如图丁所示，图线的斜率为k，由此得到当地重力加速度g=_____________。
【答案】（1）20.75 （2）2 （3）
【解析】（1）小球的直径为
（2）单摆周期为
（3）根据单摆的周期公式得

解得

斜率为

解得
12. 某同学用普通的干电池（电动势，内阻）、直流电流表（量程，内阻）、定值电阻和电阻箱等组装成一个简单的欧姆表，电路如图所示，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“”和“”两种倍率。
（1）图中的端应与_____________（选填“红”或“黑”）表笔连接。
（2）当开关断开时，将两表笔短接，调节电阻箱，使电流表达到满偏，此时_____________，欧姆表的倍率是_____________（填“”或“”。
（3）闭合开关，调节电阻箱，当_____________时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱使电流表再次满偏，此时就改装成了另一倍率的欧姆表。
（4）欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变为，内阻变为，但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作，测量某待测电阻得到的测量值为，则该电阻的真实值为_____________。
【答案】（1）黑 （2）148 （3）150 （4）144
【解析】（1）由“红入黑出”可知，端应与黑表笔连接
（2）[1]由闭合电路的欧姆定律得
上式代入数据得
[2]开关断开与闭合时相比较断开时欧姆表的内阻大，即中值电阻大，所以开关断开时欧姆表的倍率是“”。
（3）设开关闭合时电阻箱的电阻变为，开关断开时欧姆表的倍率是“”，欧姆表的内阻大小为
因为开关闭合时欧姆表的倍率是“”，而欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻，所以此种情况欧姆表的内阻为。
由题意及闭合电路欧姆定律得
综合以上两式可得
（4）结合上一小问可知待测电阻得到的测量值为时，刚好电流表指针在中值电阻处，实际的外电路电阻应等于此时欧姆表的内阻，进行欧姆调零时，不变，设电阻箱阻值变为，，。由闭合电路欧姆定律得
将数据代入上式解得
欧姆表内阻
因为此时刚好是中值电阻，所以所测电阻刚好等于内阻，真实值大小为。
13. 汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。暑假黄同学一家人计划自驾游去咸宁九宫山避暑。出行前汽车停放室外停车位，由于太阳暴晒，胎压监测仪显示轮胎的胎压为、温度为，该同学查询说明书得知：该汽车轮胎胎压的正常范围为，厂家建议标准胎压为。轮胎内气体可看作理想气体，车胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系。
（1）夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到87℃，为了安全起见，请通过计算判断黄同学出发前是否需要调整该车胎压。
（2）黄同学查询天气预报得知未来几天九宫山上平均气温大约为27℃，为了使汽车在山上且胎内气体在环境温度下能以标准胎压2.4bar行驶，需要提前放出一部分气体以减小胎压。请计算出发前应该将胎压调整为多少?若放气过程中车胎内气体温度可视为不变，求出发前从轮胎放出的气体质量占轮胎内气体总质量的百分比。
【答案】（1）需要减小胎压；（2），
【解析】（1）对车胎内气体分析，出发前压强为
温度为
行驶过程中，压强为，温度为
车胎的容积可视为不变，得
代入数据解得
故需要减小胎压
（2）在山上时胎压为
温度为
在该状态下车胎内气体体积变为，设出发前调整后的胎压为，则
解得
根据理想气体状态方程
代入数据解得
从车胎内放出气体的质量，占车胎内气体总质量的百分比为
代入数据解得
14. 如图所示是某快递点分拣快递装置的部分简化示意图，质量的快递从倾角为的斜面顶端点静止释放，沿斜面下滑，进入水平传送带传送，最后能从水平末端点水平拋出，落到水平地面上，斜面与传送带之间由一小段不计长度的光滑圆弧连接。已知斜面长，水平传送带长，传送带上表面距水平地面，快递与斜面间动摩擦因数，与传动带间动摩擦因数，传送带以某一速度顺时针转动，不考虑传送带滑轮大小，不考虑快递受到的空气阻力，快递可视为质点，。求：
（1）快递刚滑到传送带上时速度的大小；
（2）调节传送带速度使快递落地点与抛出点点的水平距离最大，则传送带速度至少多大，并求出与拋出点的最大水平距离和快递落地时的速度
【答案】（1）；（2），，，落地时速度与水平面的夹角为
【解析】（1）从到，根据动能定理有
代入数据解得
（2）由题意知，若物体在传送带上一直加速，落地点与抛出点点水平距离最大，由动能定理知
解得
则传送带速度至少为。
不考虑快递在空中运动时受到的空气阻力，快递从点飞出做平抛运动，有
水平方向有
解得
快递落地时的速度
解得
落地时速度与水平面的夹角为，则
解得
15. 如图所示，平行于直角坐标系轴的左侧有一直角三角形区域，分布着方向垂直平面向里、磁感应强度为的匀强磁场。右侧依次连续分布着磁感应强度大小均为，宽度均为，方向垂直于平面的多个匀强磁场，相邻区域的匀强磁场方向相反。现有速率不同的电子在纸面内从坐标原点沿与轴成角的方向射入三角形区域，不考虑电子间的相互作用。已知电子的电量为，质量为，在中，，求：
（1）能从边射出磁场的电子所具有的最大速度；
（2）电子以的速率从点射入三角形区域时通过时的位置坐标；
（3）通过的电子打在轴上的范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）电子将水平向右通过界面，半径越大，对应的速度越大，故从点水平射出时速度最大，由几何关系
解得
洛仑兹力提供向心力，有
得
（2）设电子在磁场中运动的半径为，由
可得其半径
设电子通过时的坐标为；
由几何关系可得
所以，即
电子通过时的坐标为；
（3）①当电子通过界面后刚好能通过第一个磁场时，打在轴上的位置在最近端。其在连续磁场区域的半径
则其速度
通过上纵坐标为
每经过一个磁场将向下移动
故电子打在轴上的位置为
②当电子水平向右通过点时，打在轴上的位置在最远端。
其速度
通过上的纵坐标为
则其在连续磁场区域的半径
每经过一个磁场将向下移动
故电子打在轴上的位置为
所以电子打在轴上的范围为
（）