山西省二校2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题（含解析）

山西省二校2023-2024学年高二下学期7月期末考试
物理
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：高考范围。
一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
1．在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料——作为发电能源为火星车供电．中的Pu元素是，发生衰变后生成新原子核X，衰变的半衰期为87.7年，则下列说法正确的是（ ）
A．衰变的核反应方程为
B．原子核X的比结合能比小
C．衰变时Pu原子核会向高能级跃迁，并放出光子
D．大约要经过263年会有87.5%的Pu原子核发生衰变
2．2022年北京冬奥会某运动员滑雪比赛的场景中，假设滑板与雪面间的动摩擦因数一定，当运动员从坡度一定的雪坡上沿直线匀加速下滑时，运动员的速度v、加速度a、重力势能、机械能E随时间的变化图像中，下列可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，一束单色光沿截面射向圆柱形玻璃砖的A点，已知其入射角为i，折射角为r，玻璃砖的折射率为，则下列说法正确的是（ ）
A．要使单色光进入玻璃砖，入射角i必须大于
B．选择合适的入射角i，可使单色光在玻璃砖内发射全反射
C．若仅考虑反射，入射角时，单色光可在玻璃砖内经两次反射后回到A点
D．单色光射入玻璃砖后第一次到达边界的出射光线相对原光线的偏折角可能大于90°
4．如图为一列沿x轴正向传播的简谐波在时刻的波的图像，波速恒为，下列说法正确的是（ ）
A．该波的周期为2.0s B．该波的频率为0.4Hz
C．时，处的质点Q向上振动 D．时，质点P的位移为10cm
5．人体静电是静电防护工程领域和静电应用领域的重要内容，人体静电带电规律的研究．具有基础性指导作用．如图所示为人体带正1kV静电时的等势线分布，下列说法正确的是（ ）
A．若两手握拳，则手指周围的电场强度减小
B．带电粒子沿着人体表面运动，电势能一定变化
C．若在a点有一静止的带负电粒子，该粒子仅在电场力作用下将以垂直于人体的速度打在人体表面上
D．在人体内部，越靠近皮肤电势越低
6．如图甲所示，质量为的物体静止在水平地面上，时刻，对物体施加一个水平向右的作用力，作用力随时间的变化关系如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取．下列说法正确的是（ ）
A．时物体的速度最大 B．时物体的动能为40.5J
C．0~4s内物体的平均速度大小为2.25m/s D．0~4s内物体所受摩擦力的冲量大小为4N·S
7．如图所示，水平面上一小车以2m/s的速度向右做匀速运动，小车的上表面光滑且水平，A、B为固定在小车两侧的挡板，滑块与挡板A、B分别用两根相同的轻质弹簧连接，小车匀速运动时，滑块相对小车静止，滑块可视为质点，两弹簧恰好处于原长．已知滑块的质量为，弹簧劲度系数为，某时刻，小车与右侧一障碍物发生碰撞，小车立即停下并被锁定，弹簧弹性势能为，x为弹簧形变量，关于此后滑块的运动，下列说法正确的是（ ）
A．滑块做简谐运动的振幅为
B．滑块做简谐运动的周期小于
C．滑块做简谐运动的最大加速度为
D．滑块做简谐运动的半个周期内，两弹簧对滑块的冲量的矢量和一定为零
8．如图所示是研究光电效应的实验装置，分别用1、2两种金属材料作为K极进行光电效应实验，保持入射光相同，测得1、2两种金属材料的遏止电压关系为，下列说法正确的是（ ）
A．滑片P从滑动变阻器中点O向右端b移动，由此可测得遏止电压U
B．金属材料1的逸出功比金属材料2的逸出功大
C．仅考虑初动能最大的光电子，金属材料1逸出电子的物质波波长比金属材料2逸出电子的物质波波长更长
D．光电效应现象表明光子具有动量
9．如图为交变电流的两种引出方式，图甲采用两滑环引出电流，图乙则采用换向器实现电流的导出，两装置其他部分完全一样．发电机矩形线框匝数为N，面积为S，线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始以角速度绕轴转动，图中电阻阻值均为R，不计其他电阻．下列说法正确的是（ ）
A．两图中图示位置电动势均最大
B．甲图电流表读数等于乙图电表的读数
C．乙图中线框转动一圈，通过电流表的电流方向改变两次
D．两装置线圈转一圈，克服安培力做功均为
10．如图所示，质量为4m、半径为R的光滑四分之一圆弧体A静止在足够大的光滑水平面上，水平面刚好与圆弧面的最底端相切，轻弹簧放在光滑水平面上，左端固定在竖直固定挡板上，用外力使质量为m的小球B压缩弹簧（B与弹簧不连接），由静止释放小球，小球被弹开后运动到圆弧体的最高点时，恰好与圆弧体相对静止，小球可视为质点，重力加速度为g．下列说法正确的是（ ）
A．弹簧具有的最大弹性势能为
B．小球B第一次滚上圆弧底端的一瞬间对圆弧底端的压力大小为
C．小球B第一次滚下圆弧面时，圆弧面的速度大小为
D．小球B第二次滚上圆弧面后，上升的最大高度为
二、非选择题（本题共5小题，共54分）
11．（6分）某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的装置如图所示．
（1）在通过目镜观察干涉条纹，转动测量头上的手轮时，在视野中看到的是______（“干涉条纹”或“分划板中心线”）在移动．
（2）用测量头测量相邻亮条纹间的距离时，分划板中心线对准的位置应该是______．
A．暗条纹的中心 B．亮条纹的中心 C．亮条纹的边缘 D．任意位置
（3）测量相邻红色亮条纹间的距离时，转动手轮，使分划板中心线移过的条纹的个数，较为合适的是______．
A．1条 B．2条 C．5条 D．20条
（4）若分划板中心线移过的明条纹个数为n，移动距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，则待测光的波长为______．（用n、x、d、L表示）
12．（8分）某同学利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，实验电路如图甲所示．
（1）在闭合开关前，滑动变阻器的触头P应处于______（选填“左端”或“右端”）．闭合开关后，移动滑动变阻器的触头P，电压表始终指向一个不为零的示数，电流表示数一直为零，则可能的故障是______．
A．电源与开关间断路
B．电流表与滑动变阻器间断路
C．滑动变阻器短路
（2）根据实验数据，画出图线如图乙所示，由此得电池的电动势______V（保留2位小数，下同），内阻______．
13．（12分）如图甲所示，将一个U形汽缸放在升降梯中，一个质量为m、横截面积为S的活塞将一定量的气体密封在汽缸内，气体的温度为T，稳定时活塞与汽缸底部之间的距离为h，活塞厚度不计且活塞与汽缸之间无摩擦，外界大气压强恒定为，升降梯先以恒定的加速度a竖直向上做匀加速运动，后做匀速运动．已知重力加速度为g．
（1）当升降梯匀加速上升时，若汽缸内气体温度始终保持不变，则活塞达到稳定时距离汽缸底部的高度是多少？
（2）当升降梯做匀速直线运动时，仍要使活塞达到（1）中相同的位置．
①需要将汽缸内的气体温度调整到多少？
②若保持汽缸内的气体温度T不变，从缸内缓慢抽出一定量气体（图乙），求抽出气体与原有气体的质量比．
14．（12分）如图所示，有一间距的足够长光滑平行倾斜金属导轨，倾角，处接有阻值的电阻，底端平滑，与间距也为L的水平光滑平行金属导轨非常接近但不连接，cf和中间通过一小段绝缘材料e、相连，绝缘材料光滑，ee'连线与导轨垂直，在水平导轨左端处接有一电容为的未充电的电容器．整个装置均处于垂直导轨平面向上、磁感应强度大小均为的匀强磁场中，金属棒a、b的质量均为，a棒电阻不计，b棒电阻，长度均为L，b棒静止在导轨右侧，且垂直导轨放置，a棒从导轨某一高度上方任意位置由静止释放，a棒都能以恒定速度经过处，且无能量损失地滑上水平导轨，速度稳定后进入导轨，导轨都足够长a、b棒始终不相碰且与导轨垂直，重力加速度g取，求：
（1）a棒运动至处的速度大小和此时两端的电压大小；
（2）电容器最终储存的电荷量；
（3）b棒产生的焦耳热．
15．（16分）空间存在间距为的两水平边界M、N，N处有吸收板，可以吸收撞向此板的粒子．两边界之间存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．一粒子源位于边界M上的A点，单位时间可向纸面内各方向（）均匀发射n个速度为的带正电粒子，粒子质量为m，带电荷量为q．M和P之间为真空区域．P、Q为带细孔的水平金属板，粒子可顺利通过，P、Q间存在竖直向下的匀强电场，P、Q间电势差．粒子可经过电场的“折射”进入Q下方，粒子在P处的速度方向与法线的夹角为入射角，在Q处的速度方向与法线的夹角为折射角．不计粒子的重力和粒子间的相互作用．
（1）求粒子在磁场中运动的轨迹半径R；
（2）求单位时间内通过边界M进入真空区域的粒子数目；
（3）求P、Q间电场对粒子的“折射率”（入射角与折射角的正弦值的比值）；
（4）若粒子射向磁场的方向固定为，求由于“折射”作用，粒子单位时间内对电场发生装置的作用力大小F．
山西省二校2023-2024学年高二下学期7月期末考试·物理
参考答案、提示及评分细则
1．D 衰变的核反应方程为，故A错误；原子核的比结合能比大，故B错误；衰变时原子核会向低能级跃迁，并放出光子，故C错误；由衰变周期公式计算可得，大约要经过3个半衰期会有的Pu原子核发生衰变，故D正确．
2．A 运动员沿斜面匀加速下滑，速度随时间均匀增加，故A正确；运动员沿斜面匀加速下滑，加速度恒定，故B错误；运动员沿斜面匀加速下滑，重力势能减少，故C错误；运动员沿斜面匀加速下滑，机械能减少，与成二次函数关系，故D错误．
3．C 入射角时，单色光也能进入玻璃砖，故A错误；入射角，单色光进入玻璃砖后折射角必定小于临界角，不会发生全反射，故B错误；当入射角时，由折射定律知，折射角，内部反射光线刚好组成一个正三角形，单色光可在玻璃砖内经两次反射后回到点，故C正确；单色光射入玻璃砖后第一次到达边界的出射光线相对原光线的偏折角为，而，故偏折角小于，故D错误．
4．D ，故A错误；，故B错误；因为波沿轴正向传播，故时，处的质点Q向下振动，故C错误；因波的周期为0.4s，故经过0.1s质点P运动到波峰位置，故D正确．
5．A 带电物体在其尖端位置场强大，两手握拳以后手部场强变小，故A正确；人体各部位电势相等，带电粒子沿着人体表面运动时电势能不变，故B错误；由图可知，电场线为曲线，且皮肤表面的电场线垂直于人体，故粒子除垂直于人体表面的速度外，还有沿着表面的分速度，合速度不会垂直于人体，故C错误；人体为等势体，内部电势处处相等，故D错误．
6．B 当时物体的加速度为0，速度最大，则时速度最大，故A错误；由可知时物体开始运动，时拉力大小为，根据图像与坐标轴围成的面积代表的冲量，内有，设向右为正方向，根据动量定理有，其中，动能为，解得，故B正确；内物体的冲量为，设向右为正方向，根据动量定理有，其中，解得，物体并非做匀变速直线运动，则平均速度大小，故C错误；物体静止，则内物体所受摩擦力的冲量大小为，其中，解得，故D错误．
7．B 由动能定理得，计算得滑块做简谐运动的振幅为，故A错误；若视为匀变速运动，则周期为，由图像知，滑块做简谐运动的周期小于，故B正确；在最大位移处，由牛顿第二定律得，计算得最大加速度为，故C错误；若从平衡位置经过半个周期回到平衡位置，速度大小不变、方向改变，故两弹簧对滑块冲量的矢量和不为零，故D错误．
8．BC 滑片从滑动变阻器中点向右端移动，，故A错误；由爱因斯坦光电效应方程，得，故B正确；由，可知，由可知，金属材料1逸出电子的物质波波长比金属材料2逸出电子的物质波波长更长，故C正确；光电效应现象表明光具有粒子性，不能表明光子具有动量，故D错误．
9．BD 图示位置是中性面，磁通量最大，电动势为零，A错误；电流表测得的是交变电流的有效值，乙图中通过换向器后，电流方向不变，但跟甲图中的电流热效应相同，所以电流表读数相等，B正确；乙图中电流方向不改变，C错误；两装置线圈转一圈，克服安培力做功等于回路所产生的焦耳热，均为，D正确．
10．BCD 设弹簧开始具有的最大弹性势能为，设小球被弹开后速度大小为，滚上圆弧面最高点后速度大小为，根据能量守恒有，根据动量守恒，解得，A错误；可解得，小球第一次滚上圆弧面的一瞬间有，解得，根据牛顿第三定律可知，小球对圆弧面的压力大小，B正确；设小球第一次离开圆弧面时，小球的速度大小为、圆弧体的速度大小为，根据动量守恒有，根据能量守恒有，C正确；从小球第二次滚上圆弧面到上升到最高点过程中，设上升到最高点时共同速度为，上升的最大高度为，根据动量守恒有，根据能量守恒有，解得，D正确．
11．（1）分划板中心线 （2）B （3）C （4）
解析：（1）在通过目镜观察干涉条纹，转动测量头上的手轮时，在视场中看到的是分划板中心线在移动．
（2）用测量头测量相邻亮条纹间的距离时，分划板中心线对准的位置应该是亮条纹的中心．
（3）测量相邻红色亮条纹间的距离时，转动手轮，使分划板中心线移过的亮条纹的个数，较为合适的是5条，不能太多也不能太少．
（4）由，可得．
12．（1）右端 B （2）1.45 1.52
解析：（1）在闭合开关前，应该使回路电流最小，故滑动变阻器的触头P应处于右端．电流表示数一直为零，可能是没有电流通过电流表，即电流表与滑动变阻器间断路．
（2）由，根据图线可以求得斜率．
13．解：（1）汽缸处于静止状态时，设汽缸内部压强为，对活塞有
当升降机匀加速上升时，且活塞达到稳定状态时，汽缸内部的压强为，有
因为汽缸内气体温度不变，所以有
设活塞达到稳定时距离汽缸底部的高度为
解得
（2）①当升降梯做匀速直线运动时，仍要使活塞达到（1）中相同的位置，汽缸内气体的压强为，温度为，满足
由于该过程为等容变化，则有
解得
②由
可得
14．解：（1）设棒运动至处的速度大小为，则
得
此时两端的电压为
（2）设棒运动进入前稳定的速度大小为
稳定后棒电动势，稳定后电容器带电量
对棒滑入水平导轨到稳定速度应用动量定理有
得
稳定后电容器带电量
（3）棒进入一段时间后，会与棒以相同速度一起向右运动，设其相同的稳定速度大小为棒上产
生的焦耳热为
由动量守恒有
得
由能量守恒有
得
15．解：（1）由洛伦兹力提供向心力可得
解得或
（2）由（1）可得，当粒子的运动轨迹恰与相切时，粒子的运动轨迹如图所示
设此时粒子的初速度与水平方向夹角为，由几何关系有
可得
分析可知只有当小于时，粒子才能不被吸收板吸收
故单位时间有个粒子通过边界进入真空区域
（3）粒子通过电场的过程，由动能定理有
解得
粒子的入射角和折射角分别设为和
粒子的水平速度不变，则有
折射率
（4）设时粒子的入射角和折射角分别为和则可知，求得
由动量定理得
又
可得