江苏省南京汉开书院高中部2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题

2023-2024学年第二学期高二年级期末考试 学科: 物理 2024.6.25 一、单选题：本大题共11小题，共44分。 1.一质点做直线运动，下列描述其位移或速度随时间变化的图像中，可能正确的是 A. B. C. D. 2.对于弹簧振子，其回复力和位移的关系，下列图中正确的是 A. B. C. D. 3.图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷．下列说法正确的是 A. 质点始终处于波峰 B. 该时刻质点振动最弱 C. 可能观察不到质点振动 D. 半个周期后质点振动加强 4.为了降低远距离输电过程中电能的损耗，下列方法可行的是 A. 提高输电电压 B. 降低输电电压 C. 增加输电线的电阻 D. 降低输电线架设的高度 5.如图所示，是描述原子核核子的平均质量与原子序数的关系曲线，由图可知 A. 将原子核分解为原子核，吸收能量 B. 将原子核、结合成原子核吸收能量 C. 将原子核分解为原子核、一定释放能量 D. 将原子核、结合成原子核一定释放能量 6.如图，木块与叠放在水平地面上，分别受到水平向右和水平向左、大小均为的力作用，且保持静止状态，则 A. 对的摩擦力方向向左 B. 对的摩擦力大小为零 C. 地面对的摩擦力方向向右 D. 地面对的摩擦力大小为 7.如图所示，折射率的半圆形玻璃砖置于光屏的上方，其平面到的距离为。一束单色光沿图示方向射向圆心，经玻璃砖后射到光屏上的点。现使玻璃砖绕圆心点顺时针转动，光屏上的光点的移动方向和光点离点最远距离分别为 A. 向左移动    B. 向右移动    C. 向右移动    D. 向左移动    8.回旋加速器是将半径为的两个形盒置于磁感应强度为的匀强磁场中，两盒间的狭缝很小，两盒间接电压为的高频交流电源。电荷量为的带电粒子从粒子源处进入加速电场初速度为零，若不考虑相对论效应及粒子所受重力，下列说法正确的是 A. 增大狭缝间的电压，粒子在形盒内获得的最大速度会增大 B. 粒子第一次在中运动时间大于第二次在中的运动时间 C. 粒子第一次与第二次在磁场中运动的轨道半径之比为 D. 若仅将粒子的电荷量加倍 ，则交流电源频率应变为原来的 倍 9.如图所示，圆形虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，、、、是以不同速率对准圆心入射的正电子或负电子的运动径迹；、、三个出射点和圆心的连线分别与竖直方向成，，的夹角，粒子在磁场中运动过程中 A. 沿径迹运动的粒子时间最短 B. 沿径迹运动的粒子为正电子 C. 沿径迹运动的粒子速度最大 D. 沿径迹、运动的时间相等 10.如图所示，为研究光电效应的装置，若用频率的光照射光电管，阴极有光电子逸出，则滑动变阻器的滑片向端移动的过程中 A. 若开关接时，光电流一直变大 B. 若开关接时，光电流一直变大 C. 若开关接时，光电流一直减小，最终可能为零 D. 若开关接时，光电流一直减小，最终可能为零 11.物理“天宫课堂”中，“水桥”实验为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力和分子间距的关系如图所示。下列说法正确的是 A. 能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是位置 B. 表面层中两水分子间的分子势能与其内部水分子相比偏大 C. 表面层中水分子间的距离与其内部水分子相比偏小 D. “水桥”在表面张力作用下收缩过程中分子力做负功 二、实验题：本大题共1小题，共15分。 12.某实验小组探究加速度与物体质量的关系。 用天平测量小车质量为及单个钩码的质量；不挂钩码，把小车放在木板上，垫起木板右端以调节木板倾斜角度，直至轻推小车，小车能够沿斜面______▲______，此时小车受到的合外力为零。 取个钩码，挂在轻绳左端，轻绳跨过定滑轮，右端连接小车。调节滑轮的高度，使连接小车的绳子伸直时与木板保持________▲________。 纸带穿过打点计时器限位孔并固定在小车上。接通打点计时器，释放小车，打点计时器打出点迹清晰的纸带。每隔个点取一个计数点，记录连续个计数点为、、、、，如图所示。测得、、、。则小车运动的加速度为____▲____结果保留位有效数字 保持拉动小车的钩码不变，在小车上添加钩码，增大小车的质量，重复步骤并以加速度为纵坐标，以小车和车上钩码总质量的倒数为横坐标，绘制图像。发现在较大时图线为直线，该直线的斜率为______▲______，当较小时，实验值与理论值存在明显差异，其原因是_________▲_____________。 三、计算题：本大题共4小题，共41分。 13.如图所示，倾角为的光滑斜顶端与劲度系数为、自然长度为的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接质量为的物块。压缩弹簧使其长度为时，将物块由静止开始释放，物块在简谐运动中弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为。求 物块速度最大时弹簧的长度； 物块运动过程中弹簧的最大伸长量。 14.如图所示，在光滑金属框架上垂直导轨放置金属棒，电阻，两导轨间距，导轨左端用电阻相连．匀强磁场的磁感强度用外力使棒以速度右移。求： 通过棒的电流； 棒两端的电势差； 在棒上消耗的发热功率。 15.如图所示，一定质量的理想气体，在图像中描述从的循环变化过程，其中为等温线，气体在过程中吸热，在状态时温度为。封闭气体的容器内有面积为的观察台，求 气体在状态时的温度； 在过程中气体内能的改变量； 循环变化过程中观察台受到的最大压力差。 16.如图甲所示，长木板右端放有质量的物块，物块与长木板间的动摩擦因数，长木板的质量，长木板与地面间的动摩擦因数。现对长木板施加一水平向右的拉力，拉力随时间变化的情况如图乙所示。小物块可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。求： 时小物块和长木板的速度大小 内小物块和长木板的位移大小 小物块始终未滑下长木板，长木板的最短长度。 第6页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第 1 页，共 6 页 2023-2024 学年第二学期高二年级期末考试 学科: 物理 2024.6.25 一、单选题：本大题共 11 小题，共 44 分。 1.一质点做直线运动，下列描述其位移𝑥或速度𝑣随时间𝑡变化的图像中，可能正确的是 A. B. C. D. 2.对于弹簧振子，其回复力和位移的关系，下列图中正确的是 A. B. C. D. 3.图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷．下列说法正确的是 A. 质点𝑎始终处于波峰 B. 该时刻质点𝑐振动最弱 C. 可能观察不到质点𝑏振动 D. 半个周期后质点𝑏振动加强 4.为了降低远距离输电过程中电能的损耗，下列方法可行的是 A. 提高输电电压 B. 降低输电电压 C. 增加输电线的电阻 D. 降低输电线架设的高度 5.如图所示，是描述原子核核子的平均质量𝑚与原子序数𝑍的关系曲线，由图可知 A. 将原子核𝐴分解为原子核𝐵，𝐶吸收能量 B. 将原子核𝐷、𝐸结合成原子核𝐹吸收能量 C. 将原子核𝐴分解为原子核𝐵、𝐹一定释放能量 D. 将原子核𝐹、𝐶结合成原子核𝐵一定释放能量 第 2 页，共 6 页 6.如图，木块𝑎与𝑏叠放在水平地面上，分别受到水平向右和水平向左、大小均为𝐹的力作用，且保持静止 状态，则 A. 𝑏对𝑎的摩擦力方向向左 B. 𝑏对𝑎的摩擦力大小为零 C. 地面对𝑏的摩擦力方向向右 D. 地面对𝑏的摩擦力大小为𝐹 7.如图所示，折射率𝑛 = √ 2的半圆形玻璃砖置于光屏𝑀𝑁的上方，其平面𝐴𝐵到𝑀𝑁的距离为ℎ = 10𝑐𝑚。一 束单色光沿图示方向射向圆心𝑂，经玻璃砖后射到光屏上的𝑂′点。现使玻璃砖绕圆心𝑂点顺时针转动，光屏 上的光点的移动方向和光点离𝑂′点最远距离分别为 A. 向左移动 10𝑐𝑚 B. 向右移动 10𝑐𝑚 C. 向右移动 20𝑐𝑚 D. 向左移动 20𝑐𝑚 8.回旋加速器是将半径为𝑅的两个𝐷形盒置于磁感应强度为𝐵的匀强磁场中，两盒间的狭缝很小，两盒间接 电压为𝑈的高频交流电源。电荷量为𝑞的带电粒子从粒子源𝐴处进入加速电场(初速度为零)，若不考虑相对 论效应及粒子所受重力，下列说法正确的是 A. 增大狭缝间的电压𝑈，粒子在𝐷形盒内获得的最大速度会增大 B. 粒子第一次在𝐷2中运动时间大于第二次在𝐷2中的运动时间 C. 粒子第一次与第二次在𝐷2磁场中运动的轨道半径之比为1: 3 D. 若仅将粒子的电荷量加倍 ，则交流电源频率应变为原来的2 倍 9.如图所示，圆形虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，𝑂𝑎、𝑂𝑏、𝑂𝑐、𝑂𝑑是以不同速率对准圆心入射的 正电子或负电子的运动径迹；𝑎、𝑏、𝑑三个出射点和圆心的连线分别与竖直方向成90°，60°，45°的夹角， 粒子在磁场中运动过程中 A. 沿径迹𝑂𝑐运动的粒子时间最短 B. 沿径迹𝑂𝑑运动的粒子为正电子 C. 沿径迹𝑂𝑑运动的粒子速度最大 D. 沿径迹𝑂𝑏、𝑂𝑑运动的时间相等 第 3 页，共 6 页 10.如图所示，为研究光电效应的装置，若用频率𝑣的光照射光电管，阴极𝐾有光电子逸出，则滑动变阻器 的滑片𝑃向𝑎端移动的过程中 A. 若开关接1时，光电流一直变大 B. 若开关接2时，光电流一直变大 C. 若开关接1时，光电流一直减小，最终可能为零 D. 若开关接2时，光电流一直减小，最终可能为零 11.物理“天宫课堂”中，“水桥”实验为我们展示了微重力环境下液体表面张力 的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力𝐹和分子间距𝑟的关系如图所示。下 列说法正确的是 A. 能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是𝐵位置 B. 表面层中两水分子间的分子势能与其内部水分子相比偏大 C. 表面层中水分子间的距离与其内部水分子相比偏小 D. “水桥”在表面张力作用下收缩过程中分子力做负功 二、实验题：本大题共 1 小题，共 15 分。 12.某实验小组探究加速度与物体质量的关系。 (1)用天平测量小车质量为𝑚0及单个钩码的质量𝑚；不挂钩码，把小车放在木板上，垫起木板右端以调节 木板倾斜角度，直至轻推小车，小车能够沿斜面______▲______，此时小车受到的合外力为零。 (2)取1个钩码，挂在轻绳左端，轻绳跨过定滑轮，右端连接小车。调节滑轮的高度，使连接小车的绳子伸 直时与木板保持________▲________。 (3)纸带穿过打点计时器限位孔并固定在小车上。接通打点计时器，释放小车，打点计时器打出点迹清晰 的纸带。每隔4个点取一个计数点，记录连续5个计数点为𝑂、𝐴、𝐵、𝐶、𝐷，如图所示。测得𝑆1 = 1.60𝑐𝑚、𝑆2 = 3.40𝑐𝑚、𝑆3 = 5.40𝑐𝑚、𝑆4 = 7.60𝑐𝑚。则小车运动的加速度为𝑎 =____▲____𝑚/𝑠 2(结果保 留2位有效数字) 第 4 页，共 6 页 (4)保持拉动小车的钩码不变，在小车上添加钩码，增大小车的质量，重复步骤(3)并以加速度𝑎为纵坐标， 以小车和车上钩码总质量𝑀的倒数为横坐标，绘制𝑎 − 1 𝑀 图像。发现在𝑀较大时图线为直线，该直线的斜率 为______▲______，当𝑀较小时，实验值与理论值存在明显差异，其原因是_________▲_____________。 三、计算题：本大题共 4 小题，共 41 分。 13.如图所示，倾角为𝛼的光滑斜顶端与劲度系数为𝑘、自然长度为𝐿的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接质 量为𝑚的物块。压缩弹簧使其长度为 3 4 𝐿时，将物块由静止开始释放，物块在简谐运动中弹簧始终在弹性限 度内，重力加速度为𝑔。求 (1)物块速度最大时弹簧的长度； (2)物块运动过程中弹簧的最大伸长量。 第 5 页，共 6 页 14.如图所示，在光滑金属框架上垂直导轨放置金属棒𝑎𝑏，电阻𝑟 = 0.1𝛺，两导轨间距𝑙 = 0.4𝑚，导轨左端 用电阻𝑅 = 0.4𝛺相连．匀强磁场的磁感强度𝐵 = 0.1𝑇.用外力使棒𝑎𝑏以速度𝑣 = 5𝑚/𝑠右移。求： (1)通过𝑎𝑏棒的电流； (2)𝑎𝑏棒两端的电势差； (3)在𝑎𝑏棒上消耗的发热功率。 15.如图所示，一定质量的理想气体，在𝑝 − 𝑉图像中描述从𝐴 → 𝐵 → 𝐶 → 𝐷 → 𝐴的循环变化过程，其中 𝐷 → 𝐴为等温线，气体在𝐴 → 𝐵过程中吸热1 000 𝐽，在状态𝐴时温度为𝑇𝐴 = 300 𝐾。封闭气体的容器内有面 积为0.06𝑚2的观察台，求 (1)气体在状态𝐶时的温度； (2)在𝐴 → 𝐵过程中气体内能的改变量； (3)循环变化过程中观察台受到的最大压力差。 第 6 页，共 6 页 16.如图甲所示，长木板右端放有质量𝑚 = 2𝑘𝑔的物块，物块与长木板间的动摩擦因数𝜇1 = 0.3，长木板的 质量𝑀 = 2𝑘𝑔，长木板与地面间的动摩擦因数𝜇2 = 0.2。现对长木板施加一水平向右的拉力𝐹，拉力𝐹随时 间𝑡变化的情况如图乙所示。小物块可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度𝑔取 10𝑚/𝑠2。求： (1)𝑡 = 2𝑠时小物块和长木板的速度大小; (2)0 ∼ 4𝑠内小物块和长木板的位移大小; (3)小物块始终未滑下长木板，长木板的最短长度。 2023-2024学年第二学期高二年级期末考试 物理 答案 一、单选题：本大题共11小题，共44分。 1.B  2.A  3.C  4.A  5.C  6.A  7.B  8.D  9.C  10.D  11.B  二、实验题：本大题共1小题，共15分。 12.【答案】匀速直线运动；平行；；；  当不满足  时，由于钩码失重，绳子拉力小于  三、计算题：本大题共4小题，共41分。 13. 【答案】设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为，有 解得 此时弹簧的长度为； 物块做简谐运动的振幅为 则弹簧的最大伸长量为。  14.【答案】由法拉第电磁感应定律，有：   由闭合电路欧姆定律，有： 棒两端的电势差            棒上消耗的发热功率       15.【答案】解：  为等温线  ，  则 ， 到过程由盖吕萨克定律得：  得：  到过程压强不变  ，  由    ， 由热力学第一定律   ， 则气体内能增加，增加．   16.【答案】解：若物块与长木板恰好不发生相对滑动时，设拉力为， 对整体，由牛顿第二定律得 对物块 解得 内外力，所以物块与长木板一起做匀加速运动 对整体，由牛顿第二定律得 内物块与长木板一起做匀加速运动 解得 内外力为，物块与长木板发生相对滑动 以物块为研究对象，根据牛顿第二定律有 内物块的位移 解得 物块内的位移为，解得 内以长木板为研究对象，根据牛顿第二定律有 解得 内长木板的位移，解得 长木板内的位移为，解得 时物块的速度为， 长木板的速度为 由题图乙可知后水平拉力为 对物块分析，受长木板的滑动摩擦力，水平向右的加速度不变仍为 对长木板分析，受地面的滑动摩擦力、物块的滑动摩擦力均水平向左，做匀减速运动， 由牛顿第二定律得：，解得 经时间两者共速，有 解得， 时间内长木板相对物块向右的位移为 解得 由于，故共速后一起做匀减速运动，不再有相对位移， 所以长木板的最小长度 解得 第2页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第 1 页，共 2 页 2023-2024 学年第二学期高二年级期末考试 物理 答案 一、单选题：本大题共 11 小题，共 44 分。 1.B 2.A 3.C 4.A 5.C 6.A 7.B 8.D 9.C 10.D 11.B 二、实验题：本大题共 1 小题，共 15 分。 12.【答案】(1)匀速直线运动；(2)平行；(3)0.20；(4)𝑚𝑔； 当不满足 𝑀 >> 𝑚 时，由于钩码失重，绳子 拉力小于𝑚𝑔 三、计算题：本大题共 4 小题，共 41 分。 13. 【答案】(1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为𝛥𝐿，有𝑚𝑔sin𝛼 − 𝑘𝛥𝐿 = 0 解得𝛥𝐿 = 𝑚𝑔sin𝛼 𝑘 此时弹簧的长度为𝐿1 = 𝐿 + 𝑚𝑔sin 𝛼 𝑘 ； (2)物块做简谐运动的振幅为𝐴 = 𝐿 4 + 𝑚𝑔sin𝛼 𝑘 则弹簧的最大伸长量为𝛥𝐿m = 𝛥𝐿 + 𝐴 = 𝐿 4 + 2𝑚𝑔sin𝛼 𝑘 。 14.【答案】(1)由法拉第电磁感应定律，有： 𝐸 = 𝐵𝑙𝑣 = 0.1 × 0.4 × 5𝑉 = 0.2 𝑉 由闭合电路欧姆定律，有： 𝐼 = 𝐸 𝑟 + 𝑅 = 0.2 0.1 + 0.4 𝐴 = 0.4𝐴 (2)𝑎𝑏棒两端的电势差 𝑈𝑎𝑏 = 𝐼𝑅 = 0.4 × 0.4𝑉 = 0.16𝑉 (3)𝑎𝑏棒上消耗的发热功率 𝑃𝑟 = 𝐼 2𝑟 = 0.42 × 0.1𝑊 = 0.016𝑊 15.【答案】解：(1)𝐷 → 𝐴 为等温线 ， 则 𝑇𝐴 = 𝑇𝐷 = 300𝐾， 𝐶到𝐷过程由盖吕萨克定律得： 𝑉𝐶 𝑇𝐶 = 𝑉𝐷 𝑇𝐷 得： 𝑇𝐶 = 375𝐾 (2)𝐴到𝐵过程压强不变 ， 由 𝑊 = −𝑝𝛥𝑉 = −2 × 105 × 3 × 10−3𝐽 = −600𝐽 ， 由热力学第一定律 𝛥𝑈 = 𝑄 + 𝑊 = 1000𝐽 − 600𝐽 = 400𝐽 ， 则气体内能增加，增加400𝐽． (3)𝛥𝐹 = 𝛥𝑃𝑆 = (2 × 105 − 1 × 105) × 0.06𝑁 = 6000𝑁 16.【答案】解：(1)若物块与长木板恰好不发生相对滑动时，设拉力为𝐹0， 对整体，由牛顿第二定律得𝐹0 − 𝜇2(𝑀 + 𝑚)𝑔 = (𝑀 + 𝑚)𝑎0 第 2 页，共 2 页 对物块𝜇1𝑚𝑔 = 𝑚𝑎0 解得𝐹0 = 20𝑁 0 ∼ 2 𝑠内外力𝐹1 = 12𝑁 < 20𝑁，所以物块与长木板一起做匀加速运动 对整体，由牛顿第二定律得𝐹1 − 𝜇2(𝑀 + 𝑚)𝑔 = (𝑀 + 𝑚)𝑎1 𝑣1 = 𝑎1𝑡1 𝑣1 = 2𝑚/𝑠 (2)0 ∼ 2𝑠内物块与长木板一起做匀加速运动𝑥1 = 1 2 𝑎1𝑡1 2 解得𝑥1 = 2𝑚 2 ∼ 4𝑠内外力为𝐹2 = 24𝑁 > 20𝑁，物块与长木板发生相对滑动 以物块为研究对象，根据牛顿第二定律有𝜇1𝑚𝑔 = 𝑚𝑎0 2 ∼ 4𝑠内物块的位移𝑥2 = 𝑣1𝑡2 + 1 2 𝑎0𝑡2 2 解得𝑥2 = 10𝑚 物块0 ∼ 4𝑠内的位移为𝑥𝑚 = 𝑥1 + 𝑥2，解得𝑥𝑚 = 12𝑚 2 ∼ 4 𝑠内以长木板为研究对象，根据牛顿第二定律有𝐹 − 𝜇2(𝑀 + 𝑚)𝑔 − 𝜇1𝑚𝑔 = 𝑀𝑎2 解得𝑎2 = 5𝑚/𝑠 2 2 ∼ 4𝑠内长木板的位移𝑥′2 = 𝑣1𝑡2 + 1 2 𝑎2𝑡2 2，解得𝑥2 ′ = 14𝑚 长木板0 ∼ 4𝑠内的位移为𝑥𝑀 = 𝑥1 + 𝑥2′，解得𝑥𝑀 = 16𝑚 (3)𝑡 = 4𝑠时物块的速度为𝑣2 = 𝑣1 + 𝑎0𝑡2 = 8𝑚/𝑠， 长木板的速度为𝑣2′ = 𝑣1 + 𝑎2𝑡2 = 12𝑚/𝑠 由题图乙可知4𝑠后水平拉力为0 对物块分析，受长木板的滑动摩擦力，水平向右的加速度不变仍为𝑎0 对长木板分析，受地面的滑动摩擦力、物块的滑动摩擦力均水平向左，做匀减速运动， 由牛顿第二定律得：𝜇2(𝑀 + 𝑚)𝑔 + 𝜇1𝑚𝑔 = 𝑀𝑎3，解得𝑎3 = 7𝑚/𝑠 2 经△ 𝑡时间两者共速，有𝑣共 = 𝑣2 + 𝑎0 △ 𝑡 = 𝑣2′ − 𝑎3 △ 𝑡 解得△ 𝑡 = 0.4𝑠，𝑣共 = 9.2𝑚/𝑠 △ 𝑡时间内长木板相对物块向右的位移为△ 𝑥 = 𝑣2 ′+𝑣 共 2 ⋅△ 𝑡 − 𝑣2+𝑣共 2 ⋅△ 𝑡 解得△ 𝑥 = 0.8𝑚 由于𝜇1 > 𝜇2，故共速后一起做匀减速运动，不再有相对位移， 所以长木板的最小长度𝐿 =△ 𝑥 + 𝑥𝑀 − 𝑥𝑚 解得𝐿 = 4.8𝑚