精品解析：福建省福州第四中学2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题

福州第四中学2023-2024学年第二学期期末考试 高二物理 第I卷（选择题） 一、单选题 1. 为方便使用，可将笔记本电脑放在倾角可调的支架上，如图甲所示，支架可简化为图乙所示模型，斜面AB的倾角为θ，支架底端的固定挡板AC与斜面垂直。若笔记本电脑的重力大小为G，不计一切摩擦，则（　　） A. 笔记本电脑对挡板AC的压力小于G B. 笔记本电脑只受重力和斜面AB的支持力作用 C. 支架对笔记本电脑的作用力大小小于G D. 笔记本电脑对斜面AB的压力大小为 2. 高铁站内的铁轨上有甲、乙两列车，坐在甲车上的乘客看到其左边的乙车向东运行，右边站台上的站牌不动，以地面为参考系，下列说法正确的是（　　） A. 乙车向东运行 B. 乙车向西运行 C. 甲车向东运行 D. 甲车向西运行 3. 一束复色光从空气射入光导纤维后分成两束单色光，光路如图所示。对于两束光（　　） A. 在光导纤维中光的传播速度小于光的传播速度 B. 光频率小，发生全反射的临界角小 C. 对同一双缝干涉装置，光干涉条纹间距比光的干涉条纹间距小 D. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能发生光电效应 4. 如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为，原线圈接入电压的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 副线圈中交变电流的频率为100Hz B. t=0.02s时，电压表的示数为0 C. 电流表的示数先变小后变大 D. 定值电阻R消耗的功率先变大后变小 5. 如图，倾角为的斜面固定在墙角，质量为M的尖劈放置在斜面上，尖劈的右侧面竖直，用轻绳系住一个质量为m的球紧靠在尖劈的右侧，轻绳与斜面平行，球与尖劈的接触面光滑，斜面对尖劈的静摩擦力恰好为0，整个系统处于静止状态。沿球心O对球施加一个水平向左的恒定推力F，系统仍处于静止状态。则（　　） A. 尖劈的质量M与球的质量m之比为 B. 对球施加水平推力后，轻绳拉力不变 C. 对球施加水平推力后，尖劈对斜面的压力不变 D. 对球施加水平推力后，斜面对尖劈的摩擦力可能仍为0 二、多选题 6. 下列说法正确的有(　　) A. 表面张力的作用是使液体表面伸张 B. 表面张力的作用是使液体表面收缩 C. 有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力缘故 D. 用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故 7. 如图所示，横截面积为直角三角形的斜劈A，力F通过球心水平作用在光滑球B上，系统处于静止状态．当力F增大时，系统还保持静止，则下列说法正确的是（　　） A. A所受合外力增大 B. A对竖直墙壁压力增大 C. 墙面对A的摩擦力一定增大 D. 墙面对A的摩擦力可能减小 8. 如图甲所示，质量为m的物块静止在竖直放置的轻弹簧上（不相连），弹簧下端固定，劲度系数为k。t＝0时刻，对物块施加一竖直向上的外力F，使物块由静止向上运动，当弹簧第一次恢复原长时，撤去外力F。从0时刻到F撤去前，物块的加速度a随位移x的变化关系如图乙所示。重力加速度为g，忽略空气阻力，则在物块上升过程（　　） A. 外力F为恒力 B. 物块的最大加速度大小为2g C. 外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为 D. 弹簧最大弹性势能 第II卷（非选择题） 三、实验题 9. 如图甲所示，小虎同学将气垫导轨的右支撑点调高支成斜面，用图示装置测量滑块沿气垫导轨下滑的加速度，遮光片固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，光电门固定在导轨上，导光孔与导轨上的位置对齐，让滑块左端位于斜面上的位置处，打开气源，将滑块由静止释放，测得气垫导轨的距离、遮光片的宽度及遮光时间，算出遮光片通过光电门的平均速度，视为滑块左端到达处时的速度，从而测出滑块下滑的加速度。 （1）小虎运用该方案测得加速度的表达式为______。（用题目中所给的物理量的字母表示） （2）为了更精确地测得滑块的加速度，小芳对方案进行了改进：运用同一气垫导轨装置，让滑块左端位于斜面上的同一位置处，打开气源，将滑块由静止释放，记录每次实验遮光片的宽度和遮光时间，并算出各次遮光片通过光电门的平均速度，记录数据并作出图像如图乙所示，根据图像可知，滑块左端过处的瞬时速度大小为______，滑块的加速度大小为______。（结果均保留一位有效数字） 10. 某同学利用图甲装置测量滑块（含定滑轮和遮光条）与长木板之间的动摩擦因数，实验步骤如下： ①用天平测出滑块的质量和托盘（含砝码）的质量； ②用游标卡尺测量遮光条的宽度； ③将实物安装好，把长木板、细线调整至水平状态； ④让滑块从某位置由静止释放，记录遮光条依次通过光电门、的时间、，以及从光电门运动到的时间，弹簧测力计的示数； ⑤重复步骤④，多次记录、、和，并取它们各自的平均值。 请回答下列问题： (1)按正确方法操作游标卡尺，测量遮光条的宽度，其示数如图乙所示，则遮光条的宽度___________。 (2)实验操作中，下列说法正确的是___________。 A．步骤①中不需要测出托盘（含砝码）的质量 B．步骤③中把长木板、细线调成水平，是为了使滑块所受的合力与两细线的拉力大小相等 C．步骤④⑤多次测量取平均值，是为了减小系统误差 (3)计算滑块与长木板之间的动摩擦因数的表达式为___________。（用题中所给的物理量符号表示，当地重力加速度大小为） 四、解答题 11. 做直线运动的物体，其v－t图像如图所示，试根据v－t图像判断： (1)第1秒内，物体的加速度为多大？ (2)第2秒内和第4秒内的加速度分别是多大？ (3)在第4秒内，物体做什么运动？ 12. 如图所示，导热汽缸的上端开口，用厚度不计的活塞密封有一定质量的理想气体，活塞与汽缸间的摩擦不计。用系在活塞上的轻绳将汽缸竖直悬挂起来，活塞与汽缸均处于静止状态。当环境的热力学温度为T0时，活塞距缸底的高度为h0，已知外界大气压恒为p0，活塞质量为m，横截面积为S，汽缸质量为M，重力加速度大小为g。 （1）由于环境温度降低，汽缸向上移动了Δh，求此过程中外界对密封气体做的功W及此时环境的热力学温度T； （2）保持环境的热力学温度为T，在汽缸底部挂上一个质量为m0的砝码，使活塞距缸底的高度仍为h0，求砝码质量m0的大小。 13. 在空间中存在水平向右的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E，x轴水平向右。在O点，一个粒子（氦原子核）以速度，与x轴夹角60°的方向，射入电磁场，已知质子质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力。求： （1）粒子离x轴的最远距离； （2）粒子从O点射出后，第3次与x轴相交时的动能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 福州第四中学2023-2024学年第二学期期末考试 高二物理 第I卷（选择题） 一、单选题 1. 为方便使用，可将笔记本电脑放在倾角可调的支架上，如图甲所示，支架可简化为图乙所示模型，斜面AB的倾角为θ，支架底端的固定挡板AC与斜面垂直。若笔记本电脑的重力大小为G，不计一切摩擦，则（　　） A. 笔记本电脑对挡板AC的压力小于G B. 笔记本电脑只受重力和斜面AB的支持力作用 C. 支架对笔记本电脑的作用力大小小于G D. 笔记本电脑对斜面AB的压力大小为 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】ABD．笔记本电脑受到重力G、垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的支持力而受力平衡，则 根据牛顿第三定律知，笔记本电脑对斜面的压力大小 笔记本电脑对挡板的压力大小 A正确，BD错误； C．支架对笔记本电脑的作用力是指与的合力，与笔记本电脑的重力等大反向，C错误。 故选A。 2. 高铁站内的铁轨上有甲、乙两列车，坐在甲车上的乘客看到其左边的乙车向东运行，右边站台上的站牌不动，以地面为参考系，下列说法正确的是（　　） A. 乙车向东运行 B. 乙车向西运行 C. 甲车向东运行 D. 甲车向西运行 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】CD．甲车上的乘客看到右边站台上的站牌不动，说明甲车相对于地面是静止的，选项CD错误； AB．甲车上的乘客看到其左边的乙车向东运行，甲车静止，说明乙车相对于地面是向东运动的，选项A正确，B错误。 故选A。 3. 一束复色光从空气射入光导纤维后分成两束单色光，光路如图所示。对于两束光（　　） A. 在光导纤维中光的传播速度小于光的传播速度 B. 光频率小，发生全反射的临界角小 C. 对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距小 D. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能发生光电效应 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于b光的偏折程度大，则b光的折射率较大，根据 可得，在光导纤维中光传播速度大于光的传播速度，A错误； B．由于光频率小，折射率小，根据 发生全反射的临界角大，B错误； C．因为a光的波长大于b光的波长，根据条纹间距公式 可知，通过同一双缝干涉装置，a光所形成的干涉条纹间距比b光的大，C错误； D．由于光频率比b光频率小，故若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能发生光电效应，D正确。 故选D。 4. 如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈接入电压的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 副线圈中交变电流的频率为100Hz B. t=0.02s时，电压表的示数为0 C. 电流表的示数先变小后变大 D. 定值电阻R消耗的功率先变大后变小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由电压表达式知交流电的ω=100π 故A错误； B．原线圈两端的输入电压有效值为220V，由电压与匝数成正比知 所以副线圈两端电压为 即为电压表的读数为4V，故B错误； CD．由图可知，滑动变阻器的上下两部分并联后与R串联，根据串并联电路的电阻可知，当滑片P位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知，变压器次级电流电流将先减小后增大，定值电阻R消耗的功率先变小后变大；因为变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大。故C正确，D错误。 故选C。 5. 如图，倾角为的斜面固定在墙角，质量为M的尖劈放置在斜面上，尖劈的右侧面竖直，用轻绳系住一个质量为m的球紧靠在尖劈的右侧，轻绳与斜面平行，球与尖劈的接触面光滑，斜面对尖劈的静摩擦力恰好为0，整个系统处于静止状态。沿球心O对球施加一个水平向左的恒定推力F，系统仍处于静止状态。则（　　） A. 尖劈质量M与球的质量m之比为 B. 对球施加水平推力后，轻绳的拉力不变 C. 对球施加水平推力后，尖劈对斜面的压力不变 D. 对球施加水平推力后，斜面对尖劈的摩擦力可能仍为0 【答案】B 【解析】 【详解】A．对球施加水平推力前，以尖劈和球整体为研究对象，如图1，可知轻绳的拉力 斜面对尖劈的支持力 以球为研究对象，如图2，可知轻绳的拉力 联立解得 故A错误。 B．以球为研究对象，可知对球施加水平推力后不影响竖直方向力的大小，轻绳的拉力不变，如图3，故B正确。 C．以尖劈和球整体为研究对象，对球施加水平推力后，如图4，有 总重力不变，可得斜面对尖劈的弹力变大，即尖劈对斜面的压力变大；轻绳拉力T不变，总重力不变，施加推力F后，要保持平衡，有 则斜面对尖劈的摩擦力沿斜面向下，斜面对尖劈的摩擦力不可能为0，故CD错误。 故选B。 二、多选题 6. 下列说法正确的有(　　) A. 表面张力的作用是使液体表面伸张 B. 表面张力的作用是使液体表面收缩 C. 有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故 D. 用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB.与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力；表面张力的作用是使液体的表面收缩．故A错误B正确； C.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用．故C正确； D.用滴管滴液体，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故．故D正确． 故选BCD． 7. 如图所示，横截面积为直角三角形的斜劈A，力F通过球心水平作用在光滑球B上，系统处于静止状态．当力F增大时，系统还保持静止，则下列说法正确的是（　　） A. A所受合外力增大 B. A对竖直墙壁的压力增大 C. 墙面对A的摩擦力一定增大 D. 墙面对A的摩擦力可能减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．A一直处于静止，所受合外力一直为零不变，故A错误； B．以整体为研究对象，受力分析，根据平衡条件，水平方向N=F，N为竖直墙壁对A的弹力，F增大，则N增大，所以由牛顿第三定律可得A对竖直墙壁的压力增大，故B正确； CD．对B受力分析，如图 根据平衡条件F=sinθ，可见F增大则N′增大，即AB之间的弹力增大；=mg+N′cosθ，可见N′增大则N″增大；以整体为研究对象，竖直方向N″+f=Mg，若N″增大至与Mg相等，则f=0，故D正确，C错误； 故选BD。 8. 如图甲所示，质量为m的物块静止在竖直放置的轻弹簧上（不相连），弹簧下端固定，劲度系数为k。t＝0时刻，对物块施加一竖直向上的外力F，使物块由静止向上运动，当弹簧第一次恢复原长时，撤去外力F。从0时刻到F撤去前，物块的加速度a随位移x的变化关系如图乙所示。重力加速度为g，忽略空气阻力，则在物块上升过程（　　） A. 外力F为恒力 B. 物块的最大加速度大小为2g C. 外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为 D. 弹簧最大弹性势能 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．物块静止在竖直放置的轻弹簧上时，弹簧的压缩量为 在物块上升阶段，当物块的位移为x时，由牛顿第二定律得 解得 由a-x图像可知等于纵轴截距，则为定值，所以F是恒力。故A正确； B．当x=x0时，a=0，则有 则 由可知，当时，a最大，且最大值为 故B错误； D．弹簧最大弹性势能为 故D正确； C．设外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为h。从开始到物块上升到最高点的过程，由功能关系可得 解得 故C正确。 故选ACD。 第II卷（非选择题） 三、实验题 9. 如图甲所示，小虎同学将气垫导轨的右支撑点调高支成斜面，用图示装置测量滑块沿气垫导轨下滑的加速度，遮光片固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，光电门固定在导轨上，导光孔与导轨上的位置对齐，让滑块左端位于斜面上的位置处，打开气源，将滑块由静止释放，测得气垫导轨的距离、遮光片的宽度及遮光时间，算出遮光片通过光电门的平均速度，视为滑块左端到达处时的速度，从而测出滑块下滑的加速度。 （1）小虎运用该方案测得加速度的表达式为______。（用题目中所给的物理量的字母表示） （2）为了更精确地测得滑块的加速度，小芳对方案进行了改进：运用同一气垫导轨装置，让滑块左端位于斜面上的同一位置处，打开气源，将滑块由静止释放，记录每次实验遮光片的宽度和遮光时间，并算出各次遮光片通过光电门的平均速度，记录数据并作出图像如图乙所示，根据图像可知，滑块左端过处的瞬时速度大小为______，滑块的加速度大小为______。（结果均保留一位有效数字） 【答案】 ①. ②. ③. 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]根据运动学公式可求出滑块的加速度为 （2）[2][3]从打下点开始计时，由乙图就能看出打下点的速度（初速度）为，再从图象斜率就能求出加速度为 因为保留一位有效数字，所以 ， 10. 某同学利用图甲装置测量滑块（含定滑轮和遮光条）与长木板之间的动摩擦因数，实验步骤如下： ①用天平测出滑块的质量和托盘（含砝码）的质量； ②用游标卡尺测量遮光条的宽度； ③将实物安装好，把长木板、细线调整至水平状态； ④让滑块从某位置由静止释放，记录遮光条依次通过光电门、的时间、，以及从光电门运动到的时间，弹簧测力计的示数； ⑤重复步骤④，多次记录、、和，并取它们各自平均值。 请回答下列问题： (1)按正确方法操作游标卡尺，测量遮光条的宽度，其示数如图乙所示，则遮光条的宽度___________。 (2)实验操作中，下列说法正确的是___________。 A．步骤①中不需要测出托盘（含砝码）质量 B．步骤③中把长木板、细线调成水平，是为了使滑块所受的合力与两细线的拉力大小相等 C．步骤④⑤多次测量取平均值，是为了减小系统误差 (3)计算滑块与长木板之间的动摩擦因数的表达式为___________。（用题中所给的物理量符号表示，当地重力加速度大小为） 【答案】 ①. ②. A ③. 【解析】 【详解】(1)游标卡尺的读数为； (2)A．本实验中，细线的拉力由弹簧测力计直接测出，所以不需要测托盘（含砝码）的质量，故A正确； B．把细线、长木板调节到水平状态，才能保证滑块受到的合力等于两段细线的拉力与摩擦力的合力，即 故B错误； C．实验时，多次测量、，并取、各自的平均值，是为了减小偶然误差，故选项C错误。 故选Ａ。 (3)滑块经过光电门、时的速度大小分别为 ， 由运动学公式得 对滑块进行受力分析，由牛顿第二定律得 则 。 四、解答题 11. 做直线运动的物体，其v－t图像如图所示，试根据v－t图像判断： (1)第1秒内，物体加速度为多大？ (2)第2秒内和第4秒内的加速度分别是多大？ (3)在第4秒内，物体做什么运动？ 【答案】(1)4m/s2，(2)－2m/s2 ，－2m/s2，(3)物体做加速度为负的匀加速直线运动。 【解析】 【详解】(1)由题图知，第1秒内，物体的加速度为： ； (2)第2秒内和第3秒内的加速度相同，有： 在第4秒内，物体的速度从0至，故该过程中加速度为： ； (3)在第4秒内，物体做加速度为负的匀加速直线运动。 12. 如图所示，导热汽缸的上端开口，用厚度不计的活塞密封有一定质量的理想气体，活塞与汽缸间的摩擦不计。用系在活塞上的轻绳将汽缸竖直悬挂起来，活塞与汽缸均处于静止状态。当环境的热力学温度为T0时，活塞距缸底的高度为h0，已知外界大气压恒为p0，活塞质量为m，横截面积为S，汽缸质量为M，重力加速度大小为g。 （1）由于环境温度降低，汽缸向上移动了Δh，求此过程中外界对密封气体做的功W及此时环境的热力学温度T； （2）保持环境的热力学温度为T，在汽缸底部挂上一个质量为m0的砝码，使活塞距缸底的高度仍为h0，求砝码质量m0的大小。 【答案】（1）；；（2） 【解析】 【分析】 【详解】（1）活塞缓慢移动的过程，封闭气体做等压变化，外界对气体做功为： 其中： 解得： 根据盖一吕萨克定律可得： 其中： 解得 （2）设在根据玻意耳定律可得： 其中： 解得 13. 在空间中存在水平向右的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E，x轴水平向右。在O点，一个粒子（氦原子核）以速度，与x轴夹角60°的方向，射入电磁场，已知质子质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力。求： （1）粒子离x轴的最远距离； （2）粒子从O点射出后，第3次与x轴相交时的动能。 【答案】（1）；（2）。 【解析】 【详解】（1）由题意可知粒子的质量为 电荷量为 将粒子的初速度分解成沿轴方向分速度与垂直轴方向分速度，则有 由于与磁场方向平行，不产生洛伦兹力，电场方向沿着轴方向，只影响，不影响，故粒子在电磁场中的运动可分解为：垂直于轴的平面内做匀速圆周运动，以及沿轴方向的匀加速直线运动。对于垂直于轴平面内的匀速圆周运动，有 解得圆周运动半径 故粒子离x轴的最远距离为直径的长度； （2）粒子从O点射出后，第3次与x轴相交时，由垂直于轴的平面内的匀速圆周运动，可知，此过程经历的时间 沿轴方向的匀加速直线运动所通过的位移 又加速度 解得 粒子从O点射出后，第3次与x轴相交过程，由动能定理 联立解得粒子从O点射出后，第3次与x轴相交时的动能 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$