2023重庆市西南大学附中高二下学期期末物理试题含解析

西南大学附中2022—2023学年度下期期末考试

高二物理试题

（满分：100分；考试时间：75分钟）

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号、准考证号填写在答题卡上。

2.答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；

必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁、完整。

3.考试结束后，将答题卡交回（试题卷学生保存，以备评讲）。

一、单项选择题：本大题共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. 大熊猫擅长爬树，一大熊猫（视为质点）沿一笔直树干爬行，其图像如图所示，以沿树干向上为正方向，下列说法正确的是（　　）

A 大熊猫先向上爬，然后保持静止，最后再向下爬

B. 大熊猫先加速向上爬，然后匀速向上爬，最后再减速向上爬

C. 0～20s，大熊猫的平均速度大小为0.25m/s

D. 0～40s，大熊猫的平均速度大小为0

【答案】B

【解析】

【详解】AB．大熊猫先加速向上爬，然后匀速上爬，最后再减速向上爬，故A错误，B正确；

C．图象与坐标轴围成的面积代表位移，则0～20s，大熊猫的位移为

平均速度为

故C错误；

D．同理可解得0～40s，大熊猫的位移为

平均速度为

故D错误；

故选B。

2. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　）

A. 如图甲，重物P在垂直于竖直墙面的F作用下静止，如果增大F，那么P受到的摩擦力也增大

B. 如图乙，A、B、C、D将圆形轨道四等分，则质点沿圆轨道从A到B的位移与从C到D的位移相同

C. 如图丙，质点受三个共点力，只改变各力的大小，方向保持不变，它们的合力不可能为零

D. 如图丁，劲度系数为100N/m的轻弹簧悬挂一个物体，静止时弹簧长度为15cm，弹簧弹力为15N

【答案】C

【解析】

【详解】A．如图甲，重物P在垂直于竖直墙面的F作用下静止，竖直方向重力与摩擦力二力平衡，如果增大F，P受到的摩擦力不变，故A错误；

B．位移是矢量，质点沿圆轨道从A到B的位移与从C到D的位移不相同，故B错误；

C．无论改变哪个力的大小，根据平行四边形定则可知都不能使得它们的合力为零，故C正确；

D．由于弹簧的形变量未知，无法计算弹簧弹力，故D错误；

故选C

3. 如图所示，轻绳a的一端固定于竖直墙壁，另一端拴连一个光滑圆环。轻绳b穿过圆环，一端拴连一个物体，用力拉住另一端C将物体吊起，使其处于静止状态。不计圆环受到的重力，现将C端沿竖直方向上移一小段距离，待系统重新静止时（　　）

A. 绳a与竖直方向的夹角不变

B. 绳b倾斜段与绳a的夹角变小

C. 绳a中的张力变大

D. 绳b中的张力变小

【答案】B

【解析】

【详解】AD．轻绳b穿过圆环，一端拴连一个物体，可知轻绳b的拉力与物体重力相等，根据力的合成法则可知轻绳b与连接物体绳子拉力的合力F方向与a绳共线，用力拉住另一端C将物体吊起，可知绳a与竖直方向的夹角变大，故AD错误；

B．轻绳b与F的夹角变大，则绳b的倾斜段与绳a的夹角变小，故B正确；

C．根据力的合成法则可知，两分力的夹角变大，合力变小，故绳a中的张力变小，故C错误；

故选B。

4. 2023年4月12日21时，我国全超导托卡马克核聚变装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。在该装置内发生的核反应方程是。若的质量是的质量是，的质量是，的质量是，的质量是，光速是c，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子是电子

B. 可以用镉棒来控制该反应的速度

C. 一次上述聚变反应所释放的能量为

D. 产物的结合能大于反应物的结合能

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知粒子是中子，故A错误；

B．镉棒可以吸收铀核裂变中产生的中子，可控制核裂变的反应速度，故B错误；

C．一次上述聚变反应所释放的能量为，故C 错误；

D．核聚变的产物更稳定，结合能更大，故产物的结合能大于反应物的结合能，故D正确；

故选D。

5. 某同学回看神舟十六号发射升空的视频时，想利用自己所学的物理知识测量火箭升空初期的加速度大小。如图，他利用秒表和刻度尺测量出了不同时刻火箭尾端对应的位置，数据如下表所示。已知真实火箭全长约58m，测得视频中火箭全长为6.00cm，根据数据可求得火箭的加速度大小约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据题干比例和表格数据可知，内火箭的位移为

内火箭的位移为

设时刻火箭的初速度为，根据运动学公式有

联立解得

故选A。

6. 如图所示，水平面上固定一个斜面体，斜面体的上表面ABCD是一个正方形，面ABCD与水平面间的夹角为。某物体放置在斜面上，现对该物体施加一个平行于斜面的恒力F，使它在斜面上从A到C做匀速直线运动。已知物体的质量为，力，重力加速度，不计空气阻力，则该物体与斜面间的动摩擦因数等于（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】物体在斜面上从A到C做匀速直线运动，故物体在面ABCD上受力平衡，如图

物体受到重力沿着斜面向下的分力、恒力F和摩擦力作用，故

又由于

得物体与斜面间的动摩擦因数

故选D。

7. 两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N（N很大），在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设两种放射性元素原子核数分别为N1、N2，对应的半衰期分别为和，则

N1+N2=N

经过后，尚未衰变的原子核总数为，则有

解得

，

设经过后，尚未衰变的原子核总数为

联立解得

故选B

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，有多得项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。

8. 利用光电管可以研究光电效应（如图a），小明用三种不同的光分别照射同一光电管的阴极K，测定光电流I与光电管两端电压U的关系，得到了三条不同的曲线甲、乙、丙（如图b），下面分析正确的是（　　）

A. 甲光比丙光的光照强度更大 B. 甲光比丙光的波长短

C. 甲光比乙光的频率低 D. 甲光产生的光电子的最大初动能比乙光的小

【答案】ACD

【解析】

【详解】根据光电效应方程和得

A．由图知甲光和丙光的遏止电压相同，则频率相同，在频率一定的情况下，光照强度越强，饱和光电流越大，因为甲光的饱和光电流较大，故甲光比丙光的光照强度更大，故A正确；

B．由图可知甲光和丙光的遏止电压相同，则甲光和丙光的频率相同，又由可得甲光和丙光的波长也相同，故B错误；

C．由图可知甲光照射时的遏止电压比乙光小，所以甲光的频率低，故C正确；

D．由图知乙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，则乙光的频率大于甲光的频率，由光电效应方程可知，甲光产生的光电子的最大初动能比乙光的小，故D正确；

故选ACD。

9. 如图甲所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸里。设法让气缸中的气体经历A→B→C→D的变化，气体的压强与摄氏温度的关系如图乙中实线所示。图中O为坐标原点，A在p轴上，，，轴，BA的延长线经过，CD的延长线经过O。关于气体各个阶段的情况，下列说法正确的是（　　）

A. A→B和C→D气体都做等容变化 B. 从C到D，气体的分子数密度逐渐减小

C. 从B到C，气体从外界吸收热量 D. 从A到D全过程，外界对气体做正功

【答案】BC

【解析】

【详解】A．据理想气体状态方程可得

A→B延长线过绝对零度，为等容线，气体做等容变化，对比发现C与绝对零度的连线和D点与绝对零度的连线，发现斜率减小，故体积V变大，C→D气体体积变大，A错误；

B．结合A解析可知，从C到D，气体体积变大，分子数密度逐渐减小，B正确；

C．从B到C，气体等温降压，可知内能不变，体积增大对外做功，故气体必须从外界吸收热量，C正确；

D．从A到B体积不变气体没有做功，从B到C气体对外做功，从C到D气体对外做功，从D到A等压降温，体积减小外界对气体做功，如图所示为改画的图线，图线和横轴所围的面积表示气体做的功，可知气体对外做功大于外界对气体做的功，故整个过程气体对外做正功，D错误。

故选BC。

10. 如图甲所示，一艘帆船正在沿着“之”字路线从A到B做无动力逆风行驶，这是帆船比赛中常见的场景。帆船“顶风逆行”的表现看似匪夷所思，其中的物理原理并不复杂。图乙为某帆船在静水中沿直线逆风行驶的示意图，MN为帆面（视为平面），风以一定角度吹向帆面时，会对帆面造成一个垂直于帆面的作用力F。F可以分解为两个力，其中沿着船体的分力使船前进，垂直于船体的分力与水施于龙骨（图丙）的横向阻力相平衡。已知风速一定时，风向与MN的夹角（为锐角）越大，风对帆的作用力越大。若帆船行驶过程中风速大小不变，下列说法正确的是（　　）

A. 保持MN与船体的夹角不变，当风向与MN的夹角变大（未超过90°）时，龙骨受到的横向阻力变大

B. 若船头朝向和风向均不变，调整帆面使MN与船体的夹角略变小时，船一定会行驶得更快

C. 若其他条件不变，风向突然变为图乙所示风向的反方向，船一定会行驶得更快

D. 在风向不变的情况下，要使船沿“之”字路线行驶，需要每隔一段时间就调整船体以及帆面的方向

【答案】AD

【解析】

【详解】A．当风向与MN的夹角变大（未超过90°）时，风对帆的作用力F变大，龙骨受到的横向阻力可表示为

可知变大，A正确；

B．船前进的动力可表示为

若船头朝向和风向均不变，调整帆面使MN与船体的夹角略变小时，则F1变小，船不会行驶得更快，B错误；

C．若其他条件不变，风向突然变为图乙所示风向的反方向，帆面受到的作用力与原来的F方向相反，沿着船体的分力与船行驶的方向相反，故船不会行驶得更快，C错误；

D．在风向不变的情况下，要使船沿“之”字路线行驶，需要每隔一段时间就调整船体以及帆面的方向，以使沿着船体的分力始终与船的运动方向相同，如图所示，D正确。

故选AD。

三、实验题：本大题共2小题，共1分。

11. 某同学用如图甲所示的装置来“验证力的平行四边形定则”。图中A、B是两个力学传感器，它们可以在竖直平面内的圆弧上自由移动。、是两段不可伸长的轻质细绳，在O的下方悬挂一质量为m的重物时，结点O恰好位于圆弧的圆心上。已知O为“死结”。

（1）若增加重物质量，则结点O的位置__________填“上升”或“下降”或“不变”）；

（2）在某次实验中，A、B传感器的读数分别是、，然后用一只力学传感器测量物体重力，其读数为，最后作出、的合力。若操作正确，则作出的图可能是图中的__________（选“乙”或“丙”）；

（3）若保证、夹角（未知）不变，在图甲所示位置将、沿顺时针方向旋转至到竖直位置的过程中，、上的力、大小变化情况可能是__________。

A.变大、变小        B.先变大后变小、变小

C.变大、变大        D.变小、变大

【答案】    ①. 不变    ②. 乙    ③. AB##BA

【解析】

【详解】（1）[1]根据题意可知，两个力学传感器可以在圆弧上自由滑动，圆弧给传感器的支持力一定与圆弧的切面垂直，由平衡条件可知，、一定沿半径方向，则点一定处在圆弧的圆心上，故增加重物质量，则结点的位置不变。

（2）[2]根据题意可知，为用一只力学传感器测量物体重力的读数，则一定与重力在一条直线上，作出的图可能是图中的乙。

（3）[3]根据题意，设与竖直方向的夹角为，则与竖直方向的夹角为，如图所示

由平衡条件可得

解得

若的取值范围为

可知

则到竖直的过程中，减小，增大，则有变大，减小；若的取值范围为

可知

则到竖直的过程中，减小，增大，则有先变大后变小，减小。

故选AB。

12. 某学习小组利用如图甲所示的装置测量重力加速度。钢球一开始被通电的电磁铁衔住，电磁铁断电即释放钢球。小球下落途中会经过一光电门，光电门发射端与接收端在同一高度，且钢球经过光电门时，发射端发出的光能对准钢球的球心（如图乙）。钢球从光电门中经过时，光电门可以记录它的遮光时间t，光电门的安装位置可以上下调整，从而改变释放时钢球球心到光电门发射端的竖直高度差h，测得实验时所用钢球的直径为d（d很小）。完成下面的问题：

（1）要完成本实验，除了图甲中已经画出的器材外，还需要_________。

A.秒表    B.刻度尺    C.游标卡尺    D.天平

（2）钢球球心经过光电门时的速度大小为_________（用所测物理量的符号表示）。

（3）多次改变h，该学习小组得到了多组h和t的实验数据，并画出了图像，如图丙，算得图像的斜率为k。利用图像的斜率k和小球的直径d可算得重力加速度_________（用字母k和d表示）。

（4）若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心。大家都没注意到这个问题，用这样的装置完成了实验，这会导致重力加速度的测量值_________（填“偏小”“偏大”或“不变”）。

【答案】    ①. BC##CB    ②.     ③.     ④. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]要完成本实验，除了图甲中已经画出的器材外，还需要用刻度尺测量，用游标卡尺测量，不需要用秒表测时间，也不需要用天平测质量。

故选BC。

（2）[2]由于小球直径很小，挡光时间很小，可认为钢球球心经过光电门时的速度大小等于挡光过程的平均速度，则有

（3）[3]根据自由落体运动规律有

可得

可知图像的斜率为

解得重力加速度为

（4）[4]若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心，则实际挡光宽度小于小球直径，根据

可知重力加速度的测量值偏大。

四、计算题：本大题共3小题，共40分。

13. 某可显示温度的水杯容积为，倒入热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为，压强与外界相同。已知，外界大气压强为，温度为。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强，取。

（1）求杯内温度降到时，杯内气体的压强；

（2）杯内温度降到时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）杯内气体做等容变化，有

其中

，，

解得

（2）设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为，以杯内原有气体为研究对象，则

其中

代入数据解得

14. 重庆的夏日十分炎热，为了提高空调的制冷效果，门窗都需紧闭。教学楼有些门因为老化故障无法紧闭，细心的小明给门下缝隙处塞紧了一个小木楔，侧面如图所示。已知木楔质量为m，其上表面可视作光滑，下表面与水平地面间的动摩擦因数为，木楔上表面与水平地面间夹角为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计木楔的形变。

（1）若有人轻推门时，门推动木楔在地板上缓慢匀速移动，求门下端对木楔上表面的压力大小；

（2）小明研究发现，存在临界角，若木楔倾角，不管用多大力推门，木楔都能将门卡住而不再运动，求这一临界角的正切值。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对木楔受力分析，如图所示

若门推动木楔在地板上缓慢匀速移动，竖直方向

水平方向

又有滑动摩擦力

联立解得

（2）不管用多大力推门，塞在门下缝隙处的木楔都能将门卡住而不再运动，即

由于力F很大，木楔质量较小，可得

故临界角的正切值为

15. 如图甲所示，面积很大的两块平行金属板A、B竖直放置。虚线MN表示与金属板A、B平行且等距的一个平面，此面到A、B的距离都是L，此面上会源源不断地产生某种微粒。这些微粒产生后，从静止开始运动，若微粒一旦碰到金属板A、B，就会被吸附在板上不再运动。以第一个微粒释放时为计时零点，由于控制装置的存在，微粒在不同时刻的加速度变化规律如图乙所示，变化周期为T，以垂直于板向右为正方向，且L、T和a之间满足。已知在时间内平面MN上随时间均匀产生了共3200个微粒，且每个微粒从平面MN上不同的地方产生，轨迹不会相互干扰，微粒产生后，平面MN不会再对微粒的运动产生任何影响。求：

（1）第一个微粒到达A板所用的时间（结果用T表示）；

（2）时产生的微粒到达A板时的速度大小；

（3）产生的微粒，有多少个能到达A板。

【答案】（1）；（2）速度大小为零；（3）个。

【解析】

【详解】（1）因为微粒开始做匀加速直线运动，根据公式可得

解得

（2） 因为，所以时产生的微粒，先做匀加速再做匀减速，内加速运动的位移为

即

此时粒子的速度为

当粒子减速为零，需要的时间为

减速阶段粒子运动的位移为

由此可得

则时产生的微粒到达A板时的速度大小为零。

（3）设在T-时刻产生的粒子恰好能到达A板，有

个

速度时间图像如下