[物理][期末]贵州省六盘水市2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)

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（考试时长：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1.答题前，务必在答题卡上填写姓名和准考证号等相关信息并贴好条形码。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试题卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1. 宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的氮引发核反应产生碳14，核反应方程为。其产物具有放射性，能够自发地进行衰变而变成氮，核反应方程为。下列说法正确的是（ ）
A. X是质子
B. 来自原子核外
C. 经过一个半衰期，100个将剩下50个
D. 改变压力、温度或浓度，将改变的半衰期
【答案】A
【解析】A．由电荷数守恒和质量数守恒知核反应方程为
故X为质子，故A正确；
B．核反应生成物中的粒子均来自原子核内，由中子转化成质子放出电子，表达式为
故B错误；
C．研究半衰期需要满足统计规律，适合大量的原子核衰变规律，对于少量原子核不适用，故C错误；
D．半衰期与粒子所处的环境无关，只与粒子本身的性质有关，故D错误。
故选A。
2. 如图所示，质量为m的小孩沿滑梯匀速下滑，滑梯斜面与水平面的夹角为，重力加速度大小为g。则在滑梯斜面上（ ）
A. 滑梯对小孩的支持力大小为，方向竖直向上
B. 滑梯对小孩的作用力大小为mg，方向竖直向上
C. 小孩对滑梯的压力大小为mg，方向垂直于斜面向下
D. 小孩对滑梯的摩擦力大小为，方向沿斜面向上
【答案】B
【解析】A．小孩做匀速直线运动，所受合外力为零，受力如图所示
由图知小孩受到的支持力大小为
方向垂直于滑梯斜面向上，故A错误；
C．小孩对滑梯斜面的压力大小为
方向垂直于滑梯斜面向下，故C错误；
D．小孩受到的摩擦力大小为
方向沿滑梯斜面向上，故小孩对滑梯的摩擦力大小为，方向沿滑梯斜面向下，故D错误；
B．小孩受到滑梯的作用力为所受摩擦力和支持力的合力，大小为mg，方向竖直向上，故B正确。
故选B。
3. 如图所示，在真空中O点固定一个带负电的点电荷，两个比荷相同、带正电的粒子A、B（可视为点电荷）绕其做匀速圆周运动，运行轨迹如图中虚线所示。它们沿轨道运行的向心加速度大小分别为、，速率分别为、，角速度分别为、，周期分别为、，不计粒子重力和粒子间相互作用，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．设中心粒子的电荷量为Q，运动粒子的电荷量为q，运动轨道半径为r，则
，
由电场力提供向心力得
解得
所以
故A错误；
B．由
解得
则
故B正确；
C．由
解得
则
故C错误；
D．由
解得
则
故D错误。
4. 如图甲所示，一足够长的水平传送带以恒定速率沿顺时针方向运行，某时刻将一质量的物块无初速度地放在传送带左端，物块速度随时间的变化关系如图乙所示。重力加速度大小取，则（ ）
A. 水平传送带运行的速率为
B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.4
C. 物块在传送带上运动过程中合力对它做的功为8J
D. 物块在传送带上运动过程中合力对它的冲量为
【答案】D
【解析】A．由图乙知，物块最终和传送带以的速度共速，故A错误；
B．由物块加速度
得
故B错误；
C．由动能定理得
故C错误；
D．由动量定理得
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，一座小型水电站通过理想升压变压器和理想降压变压器向较远处的用户输送电能。已知发电机的输出电压，输出功率；用户处的电压为，用户获得的功率，两变压器间线路的总电阻为，其余线路电阻不计，则（ ）
A. 输电效率为
B. 在输电线上损耗的功率为15kW
C. 升压变压器的原、副线圈匝数比为
D. 降压变压器的原、副线圈匝数比为
【答案】C
【解析】A．输电效率
故A错误；
B．输电线上损耗的功率
故B错误；
C．由得
由，得
则
故C正确；
D．由得
则
故D错误。
故选C。
6. 如图所示，一束由两种单色光组成的复色光，以的入射角沿AO方向从真空射入两面平行的玻璃砖，在玻璃砖中分散成OB、OC两束，设光束OB、OC的波长分别为、，频率分别为、，在玻璃砖中传播速率分别为、，传播时间分别为、。则（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】AB.由图知，折射角
由
知折射率
故波长
且
故AB错；
C.由
得
故C错误；
D.设玻璃砖宽度为d，光在玻璃中传播的路程为l，
由
由
则
解得
故D正确。
故选D。
7. 如图所示，间距为L的两足够长平行光滑金属导轨间接一个阻值为R的定值电阻并固定在绝缘水平面上，装置处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导轨电阻不计。一质量为m、电阻为2R、长为L的金属棒PQ垂直导轨放置，给PQ一个平行于导轨的水平初速度，运动过程中PQ始终与导轨接触良好。则在PQ运动过程中（ ）
A. PQ中的电流方向为
B. PQ两端电压的最大值为
C. 定值电阻上产生的焦耳热为
D. 流经PQ某一横截面的电荷量为
【答案】C
【解析】A．由右手定则知，PQ中电流方向P→Q，故A错误；
B．PQ刚获得速度时，PQ两端电压最大，为
故B错误；
C．由能量守恒定律
定值电阻上产生的焦耳热为
故C正确；
D．由动量定理得
又，得
故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错选、不选得0分）
8. 图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙为该波上A质点的振动图像。则（ ）
A. 这列波的波速为
B. 这列波沿x轴正方向传播
C. 内，质点A运动的总路程为20cm
D. 质点A振动的表达式为
【答案】AD
【解析】A．由甲图可知波长为
由图乙可知质点的振动周期为
则
故A正确；
B．由图乙可知时质点A正处于平衡位置向y轴正方向振动，波沿x轴负方向传播，故B错误；
C．0.2~0.6s的时间为一个周期，一个周期振动的路程为
故C错误；
D．由图乙可知振幅
时刻质点A正处于平衡位置向y轴负方向振动
故质点A振动的表达式为
故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，在正三角形ABC的顶点A、B、C处分别固定着电荷量为、、的点电荷，O为正三角形的中心，A处固定的点电荷在O处产生的电场强度大小为E，取无限远处的电势为零。以下说法中正确的是（ ）
A. O点的电势大于零B. O点的电势等于零
C. O点的电场强度大小为ED. O点的电场强度大小为3E
【答案】BD
【解析】AB．将C处的点电荷看作两个电量为-q的点电荷，则相当于两组等量异种点电荷在O处形成的电场，以无穷远处为电势零点，则O处的电势为0，故A错误，B正确；
CD．由可知，B处固定点电荷在O处产生的电场强度大小为E，方向由B到O；C处固定的点电荷在O处产生的电场强度大小为2E，方向由O到C；根据场强的叠加原理可知O处的电场强度大小为3E，方向由O到C，故C错误，D正确。
故选BD。
10. 地表附近存在着环境电场，该电场可视为方向竖直向下的匀强电场，蜘蛛可以通过向空中吐出带电蛛丝实现向上“起飞”。如图所示，在无风的时候，某蜘蛛从地面向空中吐出4根蛛丝，恰好可以使它脱离地面；在只有水平风的时候，蜘蛛从地面向空中吐出n根蛛丝，一段时间后咬断一半蛛丝，最终落到地面完成“迁徙”。假设蜘蛛吐出的每根蛛丝都相同，且电荷集中在蛛丝顶端，蜘蛛自身始终不带电。则（ ）
A. 蛛丝带正电B. 蛛丝带负电
C. 时，蜘蛛能实现“迁徙”D. 时，蜘蛛能实现“迁徙”
【答案】BC
【解析】AB．由题可知环境电场方向竖直向下，要使蜘蛛能离开地面，则需受到向上的电场力，故蛛丝应带负电，故A错误，B正确；
C．当蜘蛛向空中吐出4根蛛丝时，恰好可以脱离地面，假设每根蛛丝受到的电场力为F，蜘蛛重力为mg，即
当时，咬断一半蛛丝即剩余3根蛛丝时有
故蜘蛛能实现“迁徙”，故C正确；
D．当时，咬断一半的蛛丝即剩余4根时有
蜘蛛在竖直方向受力平衡，不会向下运动，即不能实现“迁徙”，故D错误。
故选BC。
三、实验题（本题共2小题，第11小题6分，第12小题9分，共15分）
11. 某实验小组利用如图所示的装置验证牛顿第二定律。
（1）将带有遮光片的小车置于长木板上，通过滑轮与砝码相连，保持细线和木板平行，调节木板倾斜程度，使小车先后通过P、Q两个光电门的遮光时间相同。已知重力加速度大小为g，小车及遮光片质量为M，所挂砝码质量为m。
（2）取下细线和砝码，将小车自木板顶端由静止释放，则小车所受合力的大小为____。
（3）测得小车通过光电门P、Q时的速度大小分别为、，若小车从光电门P到光电门Q所用时间满足表达式____，则可验证牛顿第二定律。
（4）为了减小误差，本实验____（选填“需要”或“不需要”）小车质量远大于砝码质量。
【答案】（2）mg （3） （4）不需要
【解析】（2）小车先后通过P、Q两个光电门的遮光时间相同，即小车在做匀速直线运动，对小车和砝码受力分析有
取下细线和砝码后，小车所受摩擦力不变，则小车所受合力为mg。
（3）小车通过光电门P、Q时的速度大小分别为、，则小车下滑过程的加速度大小为
若牛顿第二定律成立，则应满足
即
可得
（4）本实验中是利用三力平衡的原理找到的小车合力，而不是用细线拉力近似等于砝码重力来找合力，故不需要满足小车质量远大于砝码质量。
12. 某探究小组要测量一金属丝的电阻率ρ。可利用的器材有：电压表（内阻很大）、待测金属丝（横截面积）、金属夹、刻度尺、开关、电源（电动势为E，内阻）、导线若干。他们设计了如图甲所示的实验电路原理图。
（1）实验步骤如下：
①将金属丝拉直固定，按照图甲连接电路，金属夹置于金属丝的____（选填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图像如图乙。
（2）根据分析可得____（用E、S、ρ、L和r表示）。
（3）由图乙求得电源电动势E=____V，待测金属丝的电阻率ρ=_____。（结果保留2位有效数字）
【答案】（1）A （2） （3）3.3
【解析】（1）为了保护电源，闭合开关S前，应将金属夹置于金属丝的“A”端。
（2）对于电路图甲，根据闭合电路欧姆定律有
设金属丝的电阻率为ρ，结合欧姆定律和电阻定律
联立可得
整理可得
（3）[1][2]根据
可知图像中的纵截距
斜率
则由图乙带入数据计算可得
四、计算题（本题共3小题，第13小题9分，第14小题14分，第15小题19分，共42分）
13. 为了测定某些特殊物品（如药丸）的体积，实验小组找来一个带有刻度的容器，其底面积、容积为、导热性能良好，带有厚度不计可无摩擦滑动的轻质活塞，装置不漏气，如图甲所示。已知环境温度，大气压强，重力加速度大小取。
（1）将某种特殊物品放在容器中，盖上活塞，将其置于的冰箱中，稳定时活塞下端所指刻度，如图乙所示，则该物品的体积为多少？
（2）保持环境温度不变，把一些“宝塔糖”放进容器后，盖上活塞，再将的重物放在活塞上，稳定时活塞水平，下端所指刻度，如图丙所示，则这些“宝塔糖”的体积为多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设放入容器中物品体积为V，对盖上活塞后容器中的气体分析，由盖·吕萨克定律有：
带入数值得
（2）盖上活塞后，设稳定时容器内的气体压强为p，对活塞受力分析有：
设“宝塔糖”的体积为，对盖上活塞后的容器内气体分析，由玻意耳定律有：
14. 如图所示，一质量为m的物块P静止在水平桌面上，质量为3m的光滑物块Q以大小为的速度向右运动并与P发生弹性正撞，碰撞时间极短。碰撞后，P和Q先后从桌面的右端滑出，并落在地面上同一位置。P与桌面间的动摩擦因数为，P和Q可视为质点，不计空气阻力。求：
（1）P、Q碰撞后瞬间的速度大小；
（2）P在桌面上运动过程中产生的热量；
（3）与P碰撞后，Q在桌面上运动的时间。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）设碰后瞬间Q的速度大小为，P的速度大小为，由动量守恒和能量守恒得
联立解得
（2）由于碰后P和Q离开桌面后在空中都做平抛运动，并先后落到地面上的同一地点，设P离开桌面时的速度大小为，则
设物块P在桌面上运动过程中产生的热量为Q，则根据能量守恒定律对P在桌面上运动的过程有
解得
（3）对P在桌面上运动过程分析有
由于Q光滑，故碰后Q在桌面上以速度匀速直线运动，设与P碰后，Q在桌面上运动的时间为t，则
解得
15. 如图所示，在平面直角坐标系中，x轴上方有一圆形匀强磁场区域，其圆心为（0，4m）、半径，磁感应强度大小，方向垂直于纸面向外。在x轴下方有匀强电场，第三象限的电场方向沿x轴正方向，第四象限的电场方向沿x轴负方向，电场强度大小分别为、。相同的两带正电粒子甲和乙，质量、电荷量，分别从磁场的左侧处和处以速度沿x轴正方向同时射入磁场，都从O点射出磁场，并在两粒子第一次经过y轴的负半轴时相撞。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。（计算结果可用表示）求：
（1）求粒子在磁场区域运动的轨迹半径；
（2）求甲、乙两粒子在磁场区域运动的时间；
（3）求两粒子相撞位置的坐标，和的大小关系。
【答案】（1）4m；（2），；（3），
【解析】（1）由，得
（2）如图1所示
由几何知识可知甲、乙两粒子在磁场中做圆周运动转过的圆心角分别为
，
两粒子运动周期均为
甲、乙两粒子运动时间分别为
，
（3）甲、乙两粒子在电场中的运动轨迹如图2所示
设甲、乙两粒子在电场中运动的时间分别为和，加速度分别为和，则
，
，
设两粒子相撞的位置与O点距离为，则
，
解得
即两粒子碰撞位置的坐标为。