陕西省西安市雁塔区2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题（含答案）

西安市雁塔区2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试题
一、选择题（本题共12小题，满分48分。其中1-8小题为单选题，9-12小题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1. 铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变。铀235裂变方程为：，衰变方程为：，则下列说法正确的是（ ）
A. X的质量数为146，Y的电荷数为90
B. 的比结合能小于的比结合能
C. 裂变过程温度升高，铀235的半衰期会变小
D. 反应堆中镉棒（吸收中子）插入深一些将会加快核反应速度
2. 关于下图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（ ）
A. 甲图，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用的引力和斥力均为零
B. 乙图，在固体薄片上涂上石蜡，用灼热的针接触其下表面，从石蜡熔化情况知固体薄片可能为非晶体
C. 丙图，液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上
D. 丁图，迅速压下活塞，可观察到硝化棉燃烧起来，这表明气体从外界吸热，内能增加
3. 关于振动与波，下列说法正确的是（ ）
A. 在两种介质的分界面处，先发生波的反射，后发生波的折射
B. 在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率，若其小于地球上这些元素静止时的发光频率，则利用多普勒效应可以推知该星球在靠近地球
C. 空气中产生的声波是纵波，纵波中的质点振动方向与波的传播方向相同
D. 某弹簧振子的振动方程为，则在时刻，振子的速度为零
4. 如图是研究光电效应现象的装置，闭合开关，滑片处于滑动变阻器R的中央位置，当一束单色光照到此装置的金属K表面时，电流表有示数。下列说法光电管正确的是（ ）
A. 若电源M端为正极，仅向右移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数一定增大
B. 若电源M端为正极，仅增大入射光的频率，电流表的示数一定增大
C. 若电源N端为正极，移动滑动变阻器的滑片至电流表示数刚好为零，仅改变入射光的强度，电压表的示数不变
D. 若电源N端为正极，仅减弱入射光的强度，发射光电子的时间将明显增加
5. “水火箭”是一项深受学生喜欢的科技活动，某学习小组利用饮料瓶制作的水火箭如图甲所示，其发射原理是通过打气使瓶内空气压力增大，当瓶口与橡皮塞脱离时，瓶内水向后喷出，水火箭获得推力向上射出，图乙是某次竖直发射时测绘的水火箭速度v与时间t的图像，其中时刻为“水火箭”起飞时刻，DE段是斜率绝对值为g的直线，忽略空气阻力，关于“水火箭”的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 在、、、时刻中，加速度大小都等于g
B. 在时刻达到最高点
C. 在时刻失去推力
D. 时间做自由落体运动
6. 某同学设计了一种测物块与斜面间动摩擦因数的方法，如图所示，调整斜面的倾角为，让物块从斜面底端以一定的初速度冲上斜面，物块到达最高点后又滑回原处。测出物块下滑的时间是上滑时间的k倍，则物块与斜面间的动摩擦因数为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，OM是竖直的固定挡板，ON是可绕O点转动的木板，两个半径不同的均匀圆柱A、B放置在挡板与木板之间。不计所有摩擦，当木板绕O点缓慢顺时针方向转动到水平的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. A对B的支持力逐渐减小 B. 木板对B的支持力逐渐增大
C. 木板对A的支持力大小不变 D. 挡板对A的支持力大小不变
8. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为r，如图所示为衰变后新核和粒子的轨迹，且原子核衰变时其能量都以粒子和新核的动能形式释放。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量，下列说法正确的是（ ）
A. 图中粒子的轨迹为轨迹1
B. 衰变后新核的速度大小为
C. 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，该环形电流大小
D. 衰变时释放的核能为
9. 下列关于容器内一定质量的气体说法中正确的是（ ）
A. 气体压强是由于气体分子无规则运动撞击器壁而产生的
B. 气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大
C. 气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大
D. 气体的温度越高，气体的体积越小时，气体的压强越大
10. 一根张紧的水平弹性绳上的a、b两点相距，b点在a点的右方。一列振幅为A的简谐横波沿绳向右传播。以a质点某次处在正方向最大位移处开始计时，此时b质点正经过平衡位置向负方向运动。时，b质点第一次达到正方向最大位移处。该机械波的波速可能为（ ）
A. 10m/s B. 8m/s C. 1.6m/s D. 1m/s
11. 一辆汽车以速度匀速行驶，司机观察到前方人行横道有行人要通过，于是立即刹车。从刹车到停止，汽车正好经过了24块规格相同的路边石，汽车刹车过程可视为匀减速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A. 汽车经过第1块路边石末端时的速度大小为
B. 汽车经过第18块路边石末端时的速度大小为
C. 汽车经过前12块路边石与后12块路边石的时间比为
D. 汽车经过前18块路边石与后6块路边石的时间比为
12. 中国象棋是起源于中国的一种棋，属于二人对抗性游戏的一种，是在中国有着悠久的历史。由于用具简单，趣味性强，成为流行极为广泛的棋艺活动。如图所示，5颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上，第5颗棋子最左端与水平面上的a点重合，所有接触面间的动摩擦因数均相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力F作用在第3颗棋子上，恒力作用一小段时间后，五颗棋子的位置情况可能是（ ）
A. B. C. D.
二、实验题（共2小题，第13题8分，第14题6分，共14分）
13.（8分）某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B相连，实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度、（）。打开手机软件，烧断一侧细绳，记录下小球与地面两次碰撞声的时间图像。（两小球落地后均不反弹）
（1）烧断细线前，用分度值为1cm的刻度尺测量，刻度尺的0刻度线与地面齐平，小球A的位置如图乙所示，则______cm；
（2）实验时烧断物块左侧的细绳，若算得A下落时间为0.40s，由图丙可知，物块加速运动的时间为______s；若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量结果会______；（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）仅改变小球B实验前离地高度，测量不同高度下物块加速运动时间t，作出图像如图丁所示，由图像可求得斜率为k，若小球B的质量为m，物块质量为M，重力加速度大小为g，则物块与木板间的动摩擦因数______。（用字母k、m、M、g表示）
14.（6分）某同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图（a）所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
（1）在注射器柱塞上涂上润滑油，其主要目的是____________；
（2）该同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图（b）所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的______；
A. 热力学温度T B. 摄氏温度t C. 压强p D. 压强的倒数
（3）若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致的，由图（b）可得大小为______mL（结果保留2位有效数字）。
三、计算题（第15题8分，第16题8分，第17题10分，第18题12分，共38分）
15.（8分）如图所示，高为h的导热性能良好的汽缸开口向上放置在水平地面上，汽缸中间和缸口均有卡环，质量为m的活塞在缸内封闭了一定质量的气体，活塞的横截面积为S，活塞与汽缸内壁无摩擦且汽缸不漏气，开始时，活塞对中间卡环的压力大小为，活塞离缸底的高度为，大气压强为，环境的热力学温度为，重力加速度大小为g，不计卡环、活塞及汽缸的厚度。
（1）若保持汽缸静止，缓慢升高环境温度，直到活塞距离汽缸底部的高度为，求此时环境的热力学温度T。
（2）在第（1）问的过程中已知内能变化为，求在此过程中吸收的热量。
16.（8分）如图所示，一半径为R的半圆形玻璃砖，一束单色光以的入射角照射到玻璃砖的上表面，已知该玻璃砖对该单色光的折射率为，光在真空中的速度为c，（不考虑多次反射）求：
（i）若入射点在圆心O处，光在玻璃砖中传播的时间。
（ii）要使光线不能从玻璃砖的圆弧面射出，应至少将入射光的入射点向左平移的距离。
17.（10分）我国正进行太阳帆推进器研究，宇宙飞船上携带面积很大反射率极高的太阳帆。太阳帆推进器利用太阳光作用在太阳帆的压力提供动力，加速航天器。已知真空中光速为c，光子的频率，普朗克常量h，太阳帆面积为S，单位时间内垂直照射到太阳帆单位面积上的太阳光能为E，宇宙飞船的质量为M，所有光子照射到太阳帆上后全部被等速率反射。
（1）求单位时间内作用在太阳帆上的光子个数N；
（2）假设未打开太阳帆前宇宙飞船做匀速直线运动，太阳帆打开后，太阳光垂直照射，求宇宙飞船的加速度大小a；
（3）若太阳在“核燃烧”的过程中每秒钟质量减少，假设能量均以光子形式不断向外辐射。请你利用题目所给数据，估测宇宙飞船到太阳的距离l。
18.（12分）如图所示，轻弹簧连接着两个质量均为的小球2、3，静止于光滑水平桌面上。另一个质量为的小球1以速度撞向小球2，的方向沿着两小球2和3连线方向，已知小球之间的碰撞为弹性碰撞且球1与球2之间不会发生二次碰撞，求：
（1）第一次碰撞刚结束时三个小球的速度分别是多少？
（2）经计算可知，在小球1和2发生第一次碰撞后的1.57s，弹簧第一次压缩到最短，求此时弹簧的弹性势能。
（3）在小球1和2发生第一次碰撞后的1.57s内，小球3的位移为5.7m。求此时小球1和小球2之间的距离。
西安市雁塔区2022-2023学年高二下学期期末考试
物理答案
一、选择题（本题共12小题，满分48分。其中1-8小题为单选题，9-12小题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B B D C C A A D
题号 9 10 11 12
答案 AD BC AD BC
二、实验题（本题共2小题，第16题8分，第17题6分，共14分。）
13.（1）78.5（78.4—78.6） （2）0.90 偏大 （3）
14.（1）防止漏气 （2）D （3）1.0
三、计算题（18题8分，19题8分，20题10分，21题12分，共38分）
15.（8分）【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据题意可知，缓慢升高环境温度，汽缸内气体先做等容变化，直到活塞对中间卡环的压力大小为0，设此时汽缸内气体的压强为，环境温度为，由平衡条件有
由查理定律有
解得
随着环境温度温度继续升高，活塞向上移动，开始做等压变化，设末状态的环境温度为，由盖吕萨克定律有
解得
（2）在第（1）问的过程中，气体的温度升高，则气体内能增加，开始气体做等容变化，气体对外界不做功，之后做等压膨胀变化，气体对外做功，大小为
由热力学第一定律有
解得此过程中吸收的热量为
16.（8分）【答案】（i）；（ii）
【详解】（i）光在玻璃中的传播速度为
折射后光沿某条半径传播，所以光在玻璃中传播的距离为R，则光在玻璃砖中传播的时间为
（ii）将入射点左移，补全光路如图所示，假设入射点为P，折射光线在Q点恰好发生全反射
根据折射定律
解得
则有
光线在Q点恰好发生全反射，则
解得
根据正弦定理有
解得
17.（10分）【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）一个光子的能量为
太阳帆每秒接受的能量为ES，故每秒内接受的光子的个数为
（2）光子垂直射到太阳帆上再反射，动量变化量为2p，设光对太阳帆的压力为F，
光子的动量为
其中
单位时间内由动量定理知
由牛顿第二定律得
（3）太阳在“核燃烧”的过程中每秒钟质量减少，则根据爱因斯坦的质能方程可知
若能量均以光子形式不断向外辐射，则距离太阳l处的宇宙飞船在单位面积接收到的能量为
联立有
18.（12分）【答案】（1），，；（2）200J；（3）13.14m
【详解】（1）对小球1和小球2组成的系统，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有
，
解得，
此时小球3还没有反应过来，其速度为0。
（2）碰撞后，小球2和小球3组成的系统动量守恒，则有
解得
小球2和小球3及弹簧组成的系统机械能守恒，则有
解得
（3）根据题意可知，发生第一次碰撞后的1.57s，小球2和小球3达到共速，根据小球的运动情况画出两小球的图像，如图所示
在运动过程中两小球的加速度大小始终相等，可知两条图线上下对称，根据图像的面积代表物体的位移可以得出小球2的位移为
而在此段时间内小球1一直保持匀速直线运动，故小球1的位移为
故1.57s时小球1、2之间的距离为