江苏省海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷(含答案)

这是一份江苏省海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷(含答案)，共14页。试卷主要包含了单选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，曲线分别描述了某物理量随分子之间距离变化的规律.现有如下物理量：①分子间引力，②分子间斥力，③分子间引力和斥力的合力，④分子势能，则曲线对应的物理量分别是( )
A.③①②B.③④②C.④②③D.④③②
2．关于下列四幅图所涉及的物理知识，描述正确的是( )
A.如图甲为振荡电路，此时电容器正在放电
B.如图乙为布朗运动，说明微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
C.如图丙为方解石的双折射现象，说明方解石是多晶体
D.如图丁为核反应堆的原理图，其中镉棒的作用是将裂变过程中的快中子变成慢中子
3．氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是( )
A.一个处于能级的氢原子可向外辐射10种频率的光子
B.当氢原子处于不同能级时，核外电子的动能都相同
C.当氢原子从高能级跃迁到低能级时，电势能会减小
D.用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，可使氢原子跃迁
4．元素锶具有放射性，对于质量为的，经过时间t，衰变掉的的质量为m，其图线如图所示，从图中可以得到的半衰期为( )
5．如图所示，一光滑的球装在一密闭的盒子里，球刚好与盒子的各壁相接触.现将盒子竖直向上抛出，最后回到抛出点，若空气阻力大小与速率的平方成正比，则( )
A.在上升过程中，球对盒子上表面有向上的作用力
B.在上升过程中，球与盒子上下表面都无作用力
C.在下降过程中，球与盒子之间有作用力，且作用力在变小
D.从抛出到回到抛出点的过程中，球与盒子之间始终有作用力
6．如图，两端封闭的玻璃管与水平面成θ角倾斜静止放置，一段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分.则下列各种情况中，能使管中水银柱相对于玻璃管向B端移动的是( )
A.降低环境温度B.使玻璃管做竖直上抛运动
C.使玻璃管做自由落体运动D.顺时针缓慢转动玻璃管使θ角减小
7．一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示.光源S向外发射某一特定频率的光束，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，当光电流大于时，便会报警.当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置，烟雾报警器恰好报警，则( )
A.将图2中电源的正负极反接，光电子的最大初动能将减小
B.仅将滑片P向右移动少许，可以解除报警
C.仅降低光源S发出光的强度，可以解除报警
D.单位时间内进入光电管的光子数为时，报警器一定会报警
8．某实验小组利用如图所示的实验装置探究气体的等压变化规律.注射器竖直固定在铁架台上，其中密封了一定质量的气体，柱塞上固定一重物，被密封的空气柱浸没在烧杯的液体中，液体中放置有温度计（图中未标出）.忽略柱塞与注射器之间的摩擦，通过改变烧杯内液体温度并读取多组温度、体积数值，则( )
A.实验时需要测量注射器的内径
B.一开始注射器没有完全竖直而略微倾斜，对实验结论没有影响
C.每次改变烧杯中液体的温度时，应立即读出温度计的示数和空气柱的体积
D.实验过程中外界大气压强发生变化，对实验结论没有影响
9．如图所示，粗糙程度相同的水平桌面上有一轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与小球相连.小球以水平初速度出发，恰好能完成4个完整的圆周运动，用时4s，则小球完成第三圈所用时间为( )
A.B.C.D.
10．如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的竖直槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒定，一物体从离弹簧上端h高处自由下落并压缩弹簧.设轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，l足够长，不计空气阻力，从物体与弹簧刚接触时开始计时，物体向下运动的图象不可能的是( )
A.B.
C.D.
二、计算题
11．放射性元素镅，发生一次衰变生成和另一种粒子，并放出能量为E的γ光子.衰变前可视为静止,衰变生成的的质量为m、速度为v，与γ光子的运动方向相同.
（1）写出衰变方程；
（2）求γ光子的动量和另一种粒子的动量.
12．某小组设计了一个简易深度计，如图所示，其构造为一导热良好的刚性柱形容器，顶端有卡口，用质量忽略不计的薄活塞，密封一部分理想气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，水对活塞产生挤压使其向下移动，根据图中向下移动的距离d可求得深度计所到达的深度.容器内部底面积，内部高度，忽略水的温度随深度的变化.深度计在水中与水达到热平衡后，活塞位于顶端卡口处，此时封闭气体压强为.已知外界大气压强，且相当于10m高的水柱产生的压强.
（1）某次实验中测得长度，求此时深度计所处的深度H；
（2）若深度计由水深70m处缓慢下降至90m处的过程中，其气体状态变化过程对应为等温线上a点到b点的过程，如图乙所示，ab段可近似看成一段倾斜直线，求在该过程中气体向外界释放的热量Q.
13．如图所示，水平传送带顺时针运行的速度，与倾角为30°的斜面的底端P平滑连接（物体经过此处的速度大小不变），将一质量的小物块（可以视为质点）从A点静止释放，之后小物块能返回斜面.已知的距离，小物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为、，取重力加速度，求：
（1）传送带的最短长度d；
（2）小物块第3次通过P点的速度；
（3）整个过程中，小物块在斜面上运动的总路程s.
14．如图所示，一对“Ω”形长栅极板（粒子可自由穿过）水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，极板与可调稳压电源U相连.正极板上O点处的一粒子源垂直极板向上连续发射速度为（大小未知）的粒子，粒子的质量为m、电荷量为q（），C点位于O点正上方，弧AD为半圆，其半径为R，AC的长度也为R.在E点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子.现有一薄挡板与半圆AD完全重合，薄挡板可吸收打中的粒子.当电源电压时，粒子正好打中A点.忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用、粒子在极板中的运动时间和粒子所受的重力.
（1）求粒子发射速度的大小；
（2）调整电压的大小，使粒子打在挡板上，求粒子打中D点时的电压大小U大小和打在挡板上的最短时间；
（3）若，调整电压大小使粒子被粒子靶接收，求粒子靶能接收到几种动能的粒子，并求出其中的最小动能.
三、实验题
15．如图所示，某实验小组用图甲装置来测小铁球在斜面上运动的加速度.具体操作如下：在斜面的顶端固定电磁铁，在电磁铁下方适当位置固定两个位置可调节的光电门，并使小球球心正好通过光电门，光电门可记录小球通过光电门的时间.
（1）先用游标卡尺测量小铁球的直径，测量结果如图乙所示，则小球直径______cm；
（2）接通电磁铁的开关吸住小铁球，再断开开关，小铁球静止滚下，小铁球通过光电门的时间分别为，接着测出两光电门中心之间的距离s；则小铁球的加速度______.（用表示）；
（3）严格来说通过光电门挡光时间计算出来的速度并不等于小铁球球心经过光电门时的速度，由此原因，（2）中计算出的加速度比真实值______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）.
（4）实验中光电门B出现故障，不能使用，为此该实验小组进行改进操作：移走光电门B，控制电磁铁多次让小铁球静止释放，测出小球每次经过光电门A的时间t和小球球心到光电门A中心间的距离x，为了测量加速度，应该作出x与关系图像（填“t”、“”、“”、“”），如图所示，若图线的斜率为k，则小铁球的加速度______（用d和k表示）.
参考答案
1．答案：D
解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，只有Ⅲ是随分子间距离减小的，且大于零，所以Ⅲ对应的是分子间斥力;Ⅰ和Ⅱ都不是分子间引力图像。当分子力为零时，分子势能最小，且分子间引力和斥力的合力在大于平衡位置时先增大后减小，而分子势能一直增大，所以Ⅱ表示分子间引力和斥力的合力，Ⅰ表示分子势能，故D正确，ABC错误。故选:D。
2．答案：A
解析：
3．答案：C
解析：A.一个处于能级的氢原子对多可向外辐射4种频率的光子，故A错误;B.根据知，当氢原子处于不同能级时，核外电子的动能都不相同，故B错误;C.根据玻尔理论可知，当氢原子从高能级跃迁到低能级时，能量减小，动能增大，电势能会减小，故C正确;D.处于基态的氢原子若吸收一个12eV的光子后的能量为:.由于不存在该能级，所以用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子不可能跃迁到能级，故D错误。故选:C。
4．答案：B
解析：半衰期是指有半数原子核发生衰变所需要的时间，从图上可以看出，锶元素的质量与衰变掉的质量比值从到经过了，所以锶的半衰期是50.5d，故B正确，ACD错误。故选:B。
5．答案：A
解析：AB.对球和盒子组成的整体，在上升过程中受到重力和竖直向下的阻力，故整体加速度向下且大于重力加速度g，对小球，由于加速度等于整体加速度，所以盒子的上表面必须对小球产生向下的压力，根据牛顿第三定律，球对盒子上表面有向上的压力，故A正确，B错误；C.在下降过程中，整体受到重力和向上且逐渐增大的阻力，故加速度向下且逐渐减小，对球来说，盒子下表面会给球施加向上的作用力且逐渐增大，故C错误；D.根据题意，整体上升到最高点瞬间，速度大小为0，则阻力大小为0，只受重力，加速度等于重力加速度，此时球和盒子之间没有相互作用力，故D错误。故选：A。
6．答案：A
解析：A、当环境温度降低时，根据公式可知，气体的体积减小，能使管中水银柱相对于玻璃管向B端移动，故A正确；BC、玻璃管做竖直上抛或者自由落体，水银柱都处于完全失重状态，则气体的压强等于大气压强，会让气体的体积增大，水银柱相对于玻璃管向A端移动，故BC错误；D、顺时针缓慢转动玻璃管使角减小，则水银柱对气体的压力减小，会让气体的体积增大，水银柱相对于玻璃管向A端移动，故D错误；故选：A。
7．答案：C
解析：
8．答案：B
解析：
9．答案：B
解析：根据初速度为0的匀加速直线运动位移与时间关系式，设转动一致路程为l，得出转动一周，转动两周，转动四周,解得，已知，则小球匀加速运动完成第二圈即匀加速运动完成第三圈的时间为。故B正确，ACD错误。故选:B。
10．答案：D
解析：A、当物块重力大于最大静摩擦力时，合力向下，物块加速度方向与速度方向一致，故速度继续增大，速度曲线斜向上方，故A可能;B、当物块重力等于最大静摩擦力时，合力为0，物块加速度为0，速度不变，速度曲线水平不变，故B可能;C、当物块重力小于最大静摩擦力时，合力向上，物块加速度方向与速度方向不一致，故速度减小，速度曲线斜向下方至为0为止，故C可能;D、速度曲线斜向下方表示物块重力小于最大静摩擦力，速度曲线水平不变表示物块重力等于最大静摩擦力，由图可知最大静摩擦力没有变化，这种不会出现，故D不可能。本题选不可能得，故选:D。
11．答案：（1）（2）；
解析：（1）根据质量数与质子数守恒，衰变方程：
（2）光子能量：
光子的动量
所以
根据动量守恒
12．答案：（1）（2）
解析：（1）等温变化：
得
得，
（2）70m深处，，
，可得
90m深处，，
过程中，
可得
得，放出的热量.
13．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）物块在斜面上向下加速
第一次到达P点的速度
物块在传送带上向左匀减速
（2）因为所以物块在传送带上向右匀加速再匀速
第二次到达P点的速度
物块在斜面上向上匀减速
物块在斜面上向上匀减速
物块在斜面上向下匀加速
第三次到达P点的速度
（3）由分析可知，物块第一次离开传送带以后，每次再到达传送带和离开传送带的速度大小相等，物块最终停止在P点，则根据能量守恒有
又因为
木块在斜面上的位移
14．答案：（1）
（2）或
（3）共6种能量
解析：（1）根据
得到
（2）第一种情况：当粒子直接运动半周打中D点
根据
得到
第二种情况：当粒子先在上方磁场中运动半圈再到下方磁场中运动半圈到达D
所以
根据
因为
（3）设上方的半径为r，下方的半径为，自下而上由动能定理
由洛伦兹力提供向心力可知
粒子在上下运动2个半圆一次会向右平移，
当粒子打中E点时，由几何关系可知
且
解得
n可以取0，1，2，3，4，5共6种能量
当时，轨道半径
15．答案：（1）1.23（2）或（3）偏大（4）；
解析：（1）游标卡尺的读数为;
（2）小铁球经过光电门的速度分别为，根据速度一位移公式可得，小铁球的加速度为；
（3）通过光电门挡光时间计算出来的速度是这段时间内的平均速度，也是中间时刻的瞬时速度，此时小铁球的球心还没有经过光电门，所以这个平均速度小于铁球球心经过光电门的速度，则计算的加速度比实际的加速度要偏小。
（4）每次经过光电门A的速度为，铁球做的是初速度为零的匀加速直线运动，所以，所以应该做出的是图像，图像的斜率，则加速度为。