山东省泰安市泰山国际学校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷

泰山国际学校2023-2024学年第二学期第二学段模块考试 高二物理试题 一、单选题 1．如图，一光滑轻滑轮用细绳悬挂于点，另一细绳跨过光滑轻滑轮，其中一端悬挂质量为m的小球A，另一端系一质量为2m的小球B，A、B均可看作质点，外力F作用在B上，使A、B均静止，若F的大小方向在一定范围内变化，则( ) A.改变F的大小和方向，AO与BO的夹角β不断增大时绳上的张力先增大后减小 B.改变F的大小和方向，AO与BO的夹角β不断增大时外力F先增大后减小 C.当BO绳水平时， D.当时， 2．如图所示，质量均为m的n（）个相同匀质圆柱体依次放置在倾角为30°的光滑斜面上，斜面底端有一竖直光滑挡板挡住使圆柱体均处于静止状态。则下列说法中正确的是( ) A.从圆柱体1到圆柱体n对斜面的压力依次减小 B.圆柱体2对圆柱体1的压力大小为 C.圆柱体1对斜面的压力大小为 D.若将挡板绕下端点缓慢逆时针转动60°，则转动过程中挡板受到的压力逐渐增大 3．如图所示，质量为m、倾角为37°的斜面体放置在水平面上，斜面体的左上角安装有轻质定滑轮，质量为带有轻质定滑轮的物块放置在斜面体的光滑斜面上，轻质细线跨越这两个定滑轮，上端连接在天花板上，下端悬挂一小球，整个系统处于静止状态时，物块与天花板间的细线呈竖直状态，两定滑轮间的细线与斜面平行，不计细线与滑轮间的摩擦，重力加速度为g，，下列说法正确的是( ) A.小球的质量为2m B.斜面对物块的支持力大小为 C.水平面对斜面体的支持力大小为 D.水平面与斜面体间的动摩擦因数不可以为0 4．如图甲所示，质量为2kg的小球B与质量未知的小球C用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，另有一小球A以6m/s的初速度向右运动，时球A与球B碰撞并瞬间粘在一起，碰后球B的图像如图乙所示。已知弹簧的弹性系数，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），整个运动过程中弹簧始终在弹性限度内。下列判断正确的是( ) A.碰后球B的速度为零时弹簧长度最短 B.碰后球B的速度为零时球C的加速度为零 C.碰后运动过程中，小球B加速度的最大值为 D.碰后运动过程中，小球B加速度的最大值为 5．粗糙的半圆柱体固定在水平地面上，截面如图所示。质量为m的小物块在拉力F的作用下，从半圆柱体的底端缓慢向上滑动。已知拉力F的方向始终与小物块的运动方向相同（与圆弧相切），小物块与半圆柱体表面的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。若小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为θ，在θ从0增大到90°的过程中( ) A.拉力F一直增大 B.拉力F先减小后增大 C.时，拉力F最大 D.拉力F的最小值为 6．一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C后又回到状态A。该循环过程如图所示，下列说法正确的是( ) A.过程中，气体对外做功大于从外界吸收的热量 B.过程中，在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数减少 C.状态A的气体分子平均动能大于状态C的气体分子平均动能 D.过程中气体对外做的功小于过程中外界对气体做的功 7．用注射器将一段空气（可视为理想气体）封闭，操作注射器实现气体按如图的变化。下列说法正确的是( ) A.，所有分子热运动的动能都增大 B.，气体吸收的热量等于气体对外做的功 C.，气体的压强先增大后减小 D.c状态时，单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数比a状态时多 8．2020年12月12日，大亚湾反应堆“中微子实验”正式退役了。在3275天11小时43分0秒的运行期间，这里产出了一系列重要的中微子研究成果，包括发现第三种中微子振荡模式，使我国的中微子研究跨入国际先进行列。中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子，太阳、地球、超新星、宇宙线、核反应堆，甚至人体都在不停地产生中微子，每秒钟有亿万个中微子穿过人们的身体。大多数原子核发生核反应的过程中也都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是( ) A.是α衰变方程，是β衰变方程 B.高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为 C.衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变 D.是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程 二、多选题 9．如图所示为卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，全过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源和高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。图中虚线、为两条等温线。下列说法中正确的是( ) A.一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功 B.过程气体压强减小只是由于单位体积内分子数减少导致的 C.过程气体对外界做的功等于过程外界对气体做的功 D.过程气体向外界释放的热量等于过程从低温热源吸收的热量 10．某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉，如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的两个密闭气室，A室壁厚，可认为体积恒定，B室壁薄，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换.质量为M的鱼静止在水面下H处，B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等，鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变，水的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为.下列说法正确的是( ) A.开始时鱼静止在水面下H处，此时鱼所受的浮力等于自身的重力 B.鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，需从A室充入B室的气体质量为 C.鱼静止于水面下处时，其受到的压强为 D.鱼静止于水面下处时，B室内气体质量为 11．如图所示，工人用滑轮搬运货物。轻绳跨过固定在天花板上A点的光滑定滑轮后系在等高的B点，将质量为m的货物用光滑小钩悬挂在A、B间的绳上，AC、AO与竖直方向的夹角均为30°，系统处于静止状态。已知重力加速度为g，下列说法正确的是( ) A.轻绳的拉力 B.人对地面的摩擦力 C.若将系绳的B端向左缓慢移动，人仍能保持静止状态 D.若将系绳的B端向正下方缓慢移动，人仍能保持静止状态 12．如图所示，质量的物体P静止在地面上，用轻绳通过光滑、轻质定滑轮1、2（滑轮大小相等，轴心在同一水平线上）与质量的小球Q连接在一起，初始时刻滑轮2与P间的轻绳与竖直方向的夹角为37°，小球Q与滑轮1间的轻绳刚好位于竖直方向，现在用一水平向左的力F缓慢拉动小球Q，直到物块P刚要在地面上滑动。已知P与地面的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，。下列说法中正确的是( ) A.初始时P受到地面的摩擦力为12N B.此过程中绳子拉力的最大值为30N C.小球Q与滑轮1间的轻绳与竖直方向的夹角最大为53° D.轴对滑轮1的最大作用力大小为 三、实验题 13．如图所示，是“探究小车速度随时间变化规律”的实验装置. （1）该实验中，下列操作步骤必要的是_______。 A.需将导轨远离滑轮的一端适当垫高 B.悬挂的槽码质量应远小于小车的质量 C.小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带 （2）如图所示，是某次正确操作后得到的纸带，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，由此可测得纸带上打B点时小车的速度为_______m/s,则小车的加速度为_______（结果均保留两位有效数字）. （3）如图所示，某同学将正确操作得到的纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条并排贴在一起，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，将纸条左上端点连起来，得到一条直线.则该直线_______。 A.可以表示小车位移—时间图像 B.可以表示小车速度—时间图像 C.与时间轴夹角的正切为速度大小 D.与时间轴夹角的正切为加速度大小 （4）利用该装置还可以做的实验有_______（多选）。 A.探究加速度与力、质量的关系 B.利用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度 C.补偿阻力后，利用小车下滑过程验证机械能守恒定律 14．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下： ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值； ③重复上述步骤②，多次测量并记录； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 （1）实验过程中，下列说法错误的有哪些________。 A.必须测出注射器内封闭气体的质量 B.压强和体积的测量必须采用国际制单位 C.推拉活塞时，手可以握住注射器气体部分 D.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量 （2）如图是甲、乙两同学在实验中得到的图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两图像斜率不同的可能是原因是________或者________________。 （3）由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，此误差属于________（选填“系统误差”或“偶然误差”）；丙同学实验时缓慢推动活塞压缩气体，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是________。 A. B. C. D. 四、计算题 15．如图所示，物块B放置在固定于水平地面的足够长的斜面上，斜面倾角为37°。物块B与斜面间的动摩擦因数0.5，一轻绳跨过定滑轮与物块A、B相连，滑轮固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。已知物块B的质量为1kg，连接物块B的轻绳与斜面平行，重力加速度g取，，，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 （1）若物块B恰好不受摩擦力作用，求A的质量； （2）为保持物块B处于静止状态，求物块A的质量范围； （3）若B以的加速度匀加速上滑，求物块A的质量。 16．如图所示，倾角为θ的斜面体A置于水平地面上，小物块B置于斜面上，绝缘细绳一端与B相连（绳与斜面平行），另一端跨过光滑的定滑轮与质量为m的带电小球P连接，定滑轮的正下方固定一带电小球Q，两球所带电荷量大小均为q。P静止时细绳与竖直方向夹角为，P、Q处于同一高度，静电力常量为k，重力加速度为g。求： （1）绝缘细绳对P的拉力大小； （2）地面对斜面体A的摩擦力大小； （3）在竖直面内，现缓慢移动Q直到Q移动到小球P的正下方，在这一过程中，保持A、B、P始终处于静止状态，求P、Q间距离最大值。（P、Q均可视为点电荷） 17．如图所示，以的速度顺时针匀速转动的水平传送带，左端与弧形轨道平滑对接，右端与光滑水平面平滑对接。水平面上有位于同一直线上、处于静止状态的n个相同小球，小球质量。质量的物体从轨道上高的P点由静止开始下滑，滑到传送带上的A点时速度大小；物体和传送带之间的动摩擦因数，传送带AB之间的距离。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰，重力加速度。求： (1)物体第一次与小球碰撞后，在传送带上向左滑行的最大距离； (2)物体最终的速度； (3)若，求物体从第一次与小球1碰撞之后的整个过程，物块与传送带摩擦产生的热量。 18．如图所示，一端带有卡口的导热气缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞A封闭在该气缸内，活塞A可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时活塞A与气缸底的距离，离气缸口的距离。已知活塞A的质量，横截面积，外界气温为27℃，大气压强为，重力加速度，活塞厚度不计。现将气缸缓慢地转到开口竖直向上放置，待稳定后对气缸内气体逐渐加热。 （1）使活塞A缓慢上升到上表面刚好与气缸口相平，求此时缸内气体的热力学温度； （2）在对缸内气体加热过程中，活塞A缓慢上升到上表面刚好与气缸口相平，缸内气体净吸收的热量，求气体增加了多少焦耳的内能； （3）在（2）问基础上，继续加热，当缸内气体再净吸收的热量时，求此时缸内气体的温度和压强。（已知一定质量的理想气体内能与热力学温度成正比，即：） 19．池塘水面温度为27°C，一个体积为的气泡从深度为10m的池塘底部缓慢上升至水面，其压强随体积的变化图象如图所示，气泡由状态1变化到状态2。若气体做功可由（其中p为气体的压强，为气体体积的变化量）来计算，取重力加速度，水的密度为，水面大气压强，气泡内气体看作是理想气体，试计算： （1）池底的温度； （2）气泡从池塘底部上升至水面的过程中内能增加0.2J，则气泡内气体所要吸收多少热量？ 参考答案 1．答案：D 解析： 2．答案：C 解析：对每个圆柱体受力分析可知，从圆柱体2到圆柱体n对斜面的压力不变，A错误；对2到n共（）个圆柱体受力分析，如图甲所示，可知圆柱体1对2的弹力大小，由牛顿第三定律可知，圆柱体2对圆柱体1的压力大小为，B错误；将n个圆柱体作为整体分析，如图乙所示，其中为挡板对圆柱体1的弹力，N为斜面对所有圆柱体的支持力的合力，由平衡条件可得，对2至n圆柱体整体分析可知斜面对它们的支持力，斜面对圆柱体1的支持力，由牛顿第三定律可知，圆柱体1对斜面的压力大小为，C正确；挡板转动过程中弹力变化如图丙所示，可知先变小后变大，故挡板受到的压力先变小后变大，D错误。 3．答案：C 解析：设小球的质量为M，对小球进行受力分析，由二力平衡可得细线的拉力，对物块进行受力分析，把物块的重力与竖直细线拉力的合成，把合力分别沿着斜面和垂直斜面分解，沿着斜面由二力平衡可得，垂直斜面方向由二力平衡可得，综合解得、，AB错误；对整体进行受力分析，竖直方向由二力平衡可得，综合解得，C正确；对整体，水平方向不受力，水平面对斜面体的摩擦力为0，则水平面与斜面体间的动摩擦因数可以为0，D错误. 4．答案：C 解析：A.当三球共速时，弹簧弹性势能最大，压缩量最大，弹簧长度最短，故A错误； B.由图可知，B的速度为零后继续反向加速，说明弹簧弹力不为0，故C球受到弹簧弹力，加速度不为0，故B错误； CD.AB发生完全非弹性碰撞，则 解得 ABC整体动量守恒 当弹簧恢复原长时，此时，满足 即 解得 当ABC共速时 联立解得 解得 此时小球B加速度最大 故C正确，D错误。 故选C。 5．答案：C 解析：AB.由于物块缓慢移动，可看作是平衡状态，小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为θ，对物块受力分析，由平衡条件可得 由数学知识可知 其中 得 即 所以在θ从0增大到90°的过程中，F先增大后减小，故AB错误； C.时，，拉力最大，故C正确； D.时，有最小值 故D错误。 故选C。 6．答案：B 解析：A.过程为等压过程，体积增大，温度升高，根据热力学第一定律 温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，因此取正值，W取负值，因此Q必须取正值，因此气体对外做功小于从外界吸收的热量，A错误； B.过程中压强减小，温度减小，由于体积不变，分子分布的密集程度一定，温度降低，分子运动的平均速率减小，可知过程中，在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数减少，B正确； C.根据理想气体状态方程 解得 可知状态A的气体分子平均动能等于状态C的气体分子平均动能，C错误； D.在图像中，图线与V轴所围成的几何图形面积表示做功，由图可知，过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功，D错误。 故选B。 7．答案：C 解析：A.过程中，温度T升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，故A错误； B.过程中，温度升高，则气体内能增大，气体体积变大，则气体对外界做正功，根据热力学第一定律可得 由于，，可知，且，则气体吸收的热量大于气体对外做的功，故B错误； C.根据理想气体状态方程 可得 可知图线上的点与原点连线斜率越小则压强越大，所以气体的压强先增大后减小，故C正确； D.由图像可知a、c两状态压强相等，c状态温度高于a状态温度，温度高的分子平均动能大，根据压强微观意义可知，c状态时，单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数比a状态时少，故D错误。 故选C。 8．答案：C 解析：.方程，是轻核聚变反应方程，是β衰变方程，故A错误；B.高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为，故B错误；C.每经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，每经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变，故C正确；D.方程是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，故D错误。故选C。 9．答案：AC 解析：A.理想气体状态方程和图形面积表示做功可知，外界对气体做的功大于气体对外界做的功，故一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功，故A正确； B.由图可知 由理想气体状态方程可得 由图像可以看出 所以 即过程气体压强减小是由于单位体积内分子数减少和温度降低导致的，故B错误； C.因为两个过程是绝热过程，过程气体对外做的功，气体温度由减小到，等于过程外界对气体做的功，气体温度由增加到，由热力学第一定律可知，过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功，故C正确； D.等温过程内能变化为零，则由 可知 由图像可知，过程外界对气体做的功大于过程气体对外做的功，所以过程向外界释放的热量大于过程从低温热源吸收的热量，故D错误。 故选AC。 10．答案：ABC 解析：鱼静止在水面下H处，受力平衡，则此时鱼所受的浮力等于自身的重力，即，A正确；设当鱼获得大小为a的加速度时，B室体积增加为，根据牛顿第二定律可得，设B室内的气体密度为，则有，又，联立解得，B正确；由题知，开始时鱼静止在水面下H处，B室内气体体积为V，质量为m，且此时B室内的压强为，鱼静止于水面下处时，因为浮力不变，所以此时B室的体积仍为V，又，由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有，解得，此时B室内气体质量，联立可得，C正确，D错误. 11．答案：BCD 解析：A.以物体为研究对象，有 可得出 故A错误； B.以人为研究对象，在水平方向有 则摩擦力为 故B正确； C.B向左移动，绳子对人在水平方向上的分力减小，竖直方向上的力不变，人对地的压力不变，所以摩擦力还是小于人与地之间的最大静摩擦，所以人会保持静止，故C正确； D.B下移，物块也会下移（绳子拉力一定，两边夹角始终相等）所以绳子的拉力不会发生改变，和挂衣架的物理模型一样，所以人会保持静止，故D正确。 故选BCD。 12．答案：CD 解析：A.初始时轻绳拉力为T，对小球Q受力分析有 对P受力分析有 故A错误； BC.设此过程中小球Q与滑轮1间的轻绳与竖直方向夹角为，有 在小球Q缓慢移动的过程中θ逐渐增大，逐渐减小，所以绳子拉力T逐渐增大，当小球Q与滑轮1间的轻绳与竖直方向的夹角最大时轻绳拉力最大，对物块P受力分析有 解得 此时对Q受力分析有 解得 故B错误，C正确； D.对滑轮1受力分析可知，轴对滑轮1的作用力大小为 又因为 联立可得 故时，轴对滑轮1的作用力最大，此时 故D正确。 故选CD。 13．答案：（1）C（2）0.14-0.16；0.53-0.57（3）B（4）AB 解析：（1）A.该实验不需要平衡摩擦力，即不需将导轨远离滑轮的一端适当垫高，选项A错误; B.该实验只需小车加速运动即可，不需要悬挂的槽码质量应远小于小车的质量，选项B错误; C.小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带，选项C正确。 故选C。 （2）纸带上打B点时小车的速度为 小车的加速度为 （3）AB.因为剪断的纸带所用的时间都是,即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比;而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度，最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比，还等于各段纸带中间时刻的速度之比，则图像可以表示小车速度一时间图像，故A错误，B正确; CD.时间轴并非反映小车运动的时间，无法通过斜率计算速度和加速度，故CD错误; 故选B。 （4）利用该装置还可以做的实验有探究加速度与力、质量的关系和利用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度实验，但是补偿阻力后，小车下滑过程受的合外力不是重力，则不能验证机械能守恒定律，选项AB正确，C错误。 故选AB。 14．答案：（1）ABC （2）温度不同气体质量不同 （3）系统误差;B 解析： 15．答案：（1）；（2）；（3） 解析：（1）若物块B恰好不受摩擦力作用，以B为对象，根据受力平衡可得 以A为对象，根据受力平衡可得 联立解得A的质量为 （2）为保持物块B处于静止状态，当B受到的摩擦力沿斜面向下，且达到最大时，A具有最大质量，则有 解得 当B受到的摩擦力沿斜面向上，且达到最大时，A具有最小质量，则有 解得 则物块A的质量范围为 （3）若B以的加速度匀加速上滑，以B为对象，根据牛顿第二定律可得 以A为对象，根据牛顿第二定律可得 联立解得物块A的质量为 16．答案：（1）（2）（3） 解析：（1）画出小球P的受力示意图如图所示 根据竖直方向受力平衡 可得 （2）将A和B当作整体，受力如图所示： 水平方向受力平衡： （3）当小球P位置不动，Q缓慢向下方移动时，绝缘细绳对P的拉力逐渐减小，Q对P的库仑力先减小后增大，P、Q间库仑力最小时，P、Q间距离最大，（如图所示）则有 解得： 17．答案：(1)1.6m(2)，(3)124J 解析：(1)物体滑上传送带后在滑动摩擦力作用下匀减速运动加速度大小为 减速至与传送带速度相等时所用的时间 匀减速运动的位移 故物体与小球1碰撞前的速度为 物体与小球1第一次发生弹性正碰，设物体反弹回来的速度大小为，小球1被撞后的速度大小为，由动量守恒定律和机械能守恒定律得， 解得， 物体被反弹回来后在传送带上向左运动过程中由运动学公式得 解得 (2)由于小球质量相等，且发生的都是弹性正碰，它们之间将进行速度交换。物体第一次返回还没到传送带左端速度就减小为零，接下来将再次向右做匀加速运动，直到速度增加到，再跟小球1发生弹性正碰，同理可得，第二次碰后，物体和小球的速度大小分别为， 解得， 以此类推，物体与小球1经过n次碰撞后，他们的速度大小分别为 ， ， 最终物体离开传送带，向右匀速运动 ， (3)现共有5个小球，可知物体与第1个小球一共可以发生5次碰撞，则物体每次碰后的速度大小为， 物体从第一次与小球1碰撞之后的整个过程，在传送带上相对传送带的路程 故物体与传送带间产生的摩擦产生热量 18．答案：（1）（2）（3）， 解析：（1）当气缸水平放置时，以密封气体为对象，有 ，， 当气缸后朝上，活塞上表面刚好与气缸口相平时，以活塞为对象，根据受力平衡可得 解得 此时 由理想气体状态方程可得 解得此时缸内气体的热力学温度为 （2）从开始到气缸口向上，稳定时，由玻意耳定律可得 解得 加热过程，气体等压膨胀，外界对气体做功为 根据热力学第一定律可得 可知气体增加了的内能。 （3）继续加热，气体体积保持不变，则，可得 一定质量的理想气体内能与热力学温度成正比，则有 解得 气体发生等容变化，则有 解得 19．答案：（1）7°C（2）0.5J 解析：（1）气泡在池底时压强 由理想气体状态方程得 解得 即池底温度 （2）由图可知，气泡在上升过程中平均压强 由得气体做的功 解得 由热力学第一定律得气体吸收的热量 学科网（北京）股份有限公司 $$