2023-2024学年湖北省武汉市部分重点中学高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年湖北省武汉市部分重点中学高二（下）期末物理试卷，共13页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）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．（4分）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．（4分）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．（4分）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v1、v2，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为r1：r2＝12：1。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q1：q2＝1：12
D．两粒子的速率之比v1：v2＝12：1
5．（4分）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t＝0时，a＝0。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3m/s2
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/s
D．9s末汽车的速度大小为18m/s
6．（4分）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E1，核的平均结合能为E2，粒子X的平均结合能为E3。若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X的动能为Eₖ，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，
D．该反应的质量亏损为
7．（4分）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（ ）
A．0.6RB．0.7RC．0.8RD．0.9R
（多选）8．（4分）在室内通过如图所示方式用绿植进行装饰，质量为M＝2.4kg的绿植通过光滑的挂钩挂在轻绳上。长L＝1m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OQ＝0.6m，OP＝0.3m，轻绳能承受的最大拉力为20N，重力加速度g＝10m/s2，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
（多选）9．（4分）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I0和U0，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U0
C．该光的频率为
D．该光子的能量大于eU0
（多选）10．（4分）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I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
二、实验题：本大题共2小题，共16分。
11．（8分）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A、B、C、…，相邻两个计数点间还有1个点未画出，其中x1＝0.76cm，x2＝1.38cm，x3＝2.02cm，x4＝2.63cm，x5＝3.26cm，x6＝3.87cm。（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vD＝ m/s；
②纸带的加速度大小为a＝ m/s2。
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”）。
12．（8分）某校研究性学习小组想知道每根长50m、横截面积为400cm2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F＝ （用k表示比例系数），比例系数k＝ 。
（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。
三、计算题：本大题共3小题，共44分。
13．（10分）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A、B、C三点，已知2BC＝AB，AB段的平均速度是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。
14．（16分）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α＝37°，质量M＝10kg。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mQ＝6kg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θ＝37°，并且P、Q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g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，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。
15．（18分）武汉大桥是1957年建成的一座公路、铁路两用大桥，主桥长L＝1155m。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l1＝4m，前车尾部与后车头部之间距离均为d＝2m。一辆长l2＝128m的列车抵达武汉，以v0＝5m/s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a＝1m/s2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。Δt＝0.20s启动汽车，后面司机都比以前一辆车滞后Δt＝0.20s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？
2023-2024学年湖北省武汉市部分重点中学高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
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。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．（4分）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
【答案】C
2．（4分）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
【答案】D
3．（4分）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
【答案】B
4．（4分）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v1、v2，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为r1：r2＝12：1。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q1：q2＝1：12
D．两粒子的速率之比v1：v2＝12：1
【答案】C
5．（4分）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t＝0时，a＝0。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3m/s2
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/s
D．9s末汽车的速度大小为18m/s
【答案】C
6．（4分）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E1，核的平均结合能为E2，粒子X的平均结合能为E3。若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X的动能为Eₖ，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，
D．该反应的质量亏损为
【答案】C
7．（4分）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（ ）
A．0.6RB．0.7RC．0.8RD．0.9R
【答案】D
（多选）8．（4分）在室内通过如图所示方式用绿植进行装饰，质量为M＝2.4kg的绿植通过光滑的挂钩挂在轻绳上。长L＝1m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OQ＝0.6m，OP＝0.3m，轻绳能承受的最大拉力为20N，重力加速度g＝10m/s2，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
【答案】AC
（多选）9．（4分）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I0和U0，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U0
C．该光的频率为
D．该光子的能量大于eU0
【答案】BD
（多选）10．（4分）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I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
【答案】AD
二、实验题：本大题共2小题，共16分。
11．（8分）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 BE 。
（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A、B、C、…，相邻两个计数点间还有1个点未画出，其中x1＝0.76cm，x2＝1.38cm，x3＝2.02cm，x4＝2.63cm，x5＝3.26cm，x6＝3.87cm。（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vD＝ 1.2 m/s；
②纸带的加速度大小为a＝ 3.9 m/s2。
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 偏大 （选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）BE；（2）1.2；3.9；（3）偏大。
12．（8分）某校研究性学习小组想知道每根长50m、横截面积为400cm2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 D 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F＝ k （用k表示比例系数），比例系数k＝ 2×1010N/m 。
（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 1.6×104 N。
【答案】（1）D；（2）k；2×1010N/m;（3）1.6×104。
三、计算题：本大题共3小题，共44分。
13．（10分）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A、B、C三点，已知2BC＝AB，AB段的平均速度是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。
【答案】着陆器经过A点时的速度大小为5m/s。
14．（16分）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α＝37°，质量M＝10kg。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mQ＝6kg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θ＝37°，并且P、Q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g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，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。
【答案】（1）物块P与斜面间的最大静摩擦力13.5N；
（2）斜面体受到地面摩擦力的最大值45N，方向水平向左；
（3）斜面体受到地面支持力的最小值240.9N。
15．（18分）武汉大桥是1957年建成的一座公路、铁路两用大桥，主桥长L＝1155m。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l1＝4m，前车尾部与后车头部之间距离均为d＝2m。一辆长l2＝128m的列车抵达武汉，以v0＝5m/s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a＝1m/s2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。Δt＝0.20s启动汽车，后面司机都比以前一辆车滞后Δt＝0.20s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？
【答案】（1）12s；（2）29；（3）28。
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长度L（m）
横截面积S（cm2）
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
0.24
0.32
E
3
0.50
0.18
0.36
0.54
0.72
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
C
D
B
C
C
C
D
样品
长度L（m）
横截面积S（cm2）
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
0.24
0.32
E
3
0.50
0.18
0.36
0.54
0.72