2023-2024学年河北省石家庄市二校高二（下）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年河北省石家庄市二校高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于天然放射现象，下列叙述正确的是( )
A. 任何放射性元素都能同时发出、、三种射线
B. 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C. 在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强
D. 铀核衰变为铅核的过程中，要经过次衰变和次衰变
2.如图甲是在显微镜下追踪一粒小炭粒的运动，每隔记录炭粒的位置并连线得到的图线；图乙为热机工作时的能流分配示意图；图丙为用热熨斗在棉纸上来回烫熨来去除凝固在衣料上的蜡迹；分子间作用力与分子间距离，的关系如图丁所示。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，图线表明炭粒分子的运动是无规则的
B. 根据图乙可知，热机的效率可能达到
C. 图丙中，由于棉纸的毛细现象，当蜡受热熔化成液体后，它们就会被棉纸吸掉
D. 图丁中，相距较远的两个分子距离减小到的过程中，分子势能先增大后减少
3.如图所示，用一根长的轻质细绳将一幅重力为的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大拉力为，要使绳不会被拉断，画框上两个挂钉的间距最大为( )
A. B.
C. D.
4.汽缸内一定质量的理想气体经历了、、、四个过程，气体、、、四个状态的压强与温度的关系如图所示，其中的延长线通过坐标原点，下列说法正确的是( )
A. 气体由到单位时间碰撞缸壁单位面积的分子数增加
B. 由到气体内能的增加量大于吸收的热量
C. 由到气体吸收热量，内能增加
D. 由到气体内能的减少量大于放出的热量
5.图示为几种金属的逸出功和氢原子能级图。现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，结合图表信息可知( )
金属 钨 钙 钾 铷
A. 铷的极限频率大于钙的极限频率
B. 氢原子跃迁时对外辐射连续光谱
C. 氢原子辐射的光有种频率能使钨发生光电效应
D. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减小
6.如图所示，在同一竖直平面内，小球、上系有不可伸长的细线、、和，其中的上端悬挂于竖直固定的支架上，跨过左侧定滑轮、跨过右侧定滑轮分别与相同配重、相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球、和配重、质量均为，细线、平行且与水平成不计摩擦，则细线、的拉力分别为( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
7.如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率沿顺时针方向转动，传送带的倾角为未知。一物块以初速度从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的图像如图乙所示，物块到传送带顶端时速度恰好为零，取，则( )
A. 传送带的速度大小为
B. 摩擦力方向一直与物块运动的方向相反
C. 物块与传送带间的动摩擦因数为
D. 传送带转动的速率越大，物块到达传送带顶端时的速度就会越大
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在点。拉长后将下端固定在体验者的身上，人再与固定在地面上的拉力传感器相连，传感器示数为。打开扣环，人从点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”。经上升到最高位置点，在点时速度最大。人与装备总质量可视为质点。忽略空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 上升过程，人的加速度先增大后减小
B. 打开扣环瞬间，人的加速度大小为
C. 在点，人处于超重状态
D. 在点，人处于失重状态
9.无线蓝牙耳机摆脱了线材束缚，可以在一定距离内与手机等设备实现无线连接。为了研究在运动过程中无线连接的最远距离，甲和乙两位同学做了一个有趣的实验。乙佩戴无线蓝牙耳机，甲携带手机进行检测。时刻，乙在甲正前方处，二人同时沿同一直线向正前方运动，各自运动的图像如图所示其中为时间内的位移，手机检测到蓝牙耳机能被连接的时间为。下列判断正确的是( )
A. 甲做加速度大小为的匀减速直线运动 B. 乙做速度大小为的匀速直线运动
C. 时，二人相距最近，最近距离为 D. 该蓝牙耳机的最远连接距离为
10.如图所示，轻杆与轻杆通过光滑铰链安装在竖直墙面上，另一端通过铰链连接于点。已知，，铰链质量忽略不计，重力加速度为。现将一个质量为的物块通过轻绳悬挂于点保持静止，下列说法正确的是( )
A. 竖直墙对、两点铰链的总作用力方向竖直向上
B. 轻杆对点铰链的推力为
C. 若在点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则轻杆的弹力一直增大
D. 若在点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则轻杆的弹力先减小后增大
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置．已知重力加速度为，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦．
用刻度尺测得注射器刻度上到的长度为，注射器活塞的横截面积为________；
取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压；
挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积和沙桶的总质量，则气体压强的表达式_________；请选用、、、表示
在沙桶内适量添加沙子，重复步骤；
以沙桶的总质量为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为，纵轴截距为，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积_________，实验时当地的大气压强_________。请选用、、、表示
12.一组同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图甲所示。
在下列仪器和器材中，还需要使用的有________。
A.电压合适的交流电源 电压可调的直流电源
C.刻度尺 秒表
E.天平含砝码
下列说法正确的是________。
A.实验时应先释放小车后接通电源
B.本实验砂和砂桶的质量应远大于小车和砝码的质量
C.在用图像探究加速度与质量关系时，应作图像
如图乙所示为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹开始，在纸带上标出了连续的个计数点、、、、，相邻两个计数点间都有个点迹没有标出，测出各计数点到点之间的距离。已知打点计时器打点周期为，则此次实验中小车运动的加速度大小的测量值_______。结果保留两位有效数字
在某次利用上述已调整好的装置进行实验中，保持砂和砂桶的总质量不变，小车自身的质量为且保持不变，改变小车中砝码的质量，并测出小车中放上不同质量的砝码时所对应的加速度，以为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线，若描绘出的图线是题图中的图像________，则能得出与牛顿第二定律一致的结论。
A. ． ．
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。设加热后小罐内的空气温度为，当时的室温为，经历一段时间后，罐内气体温度降为室温不再改变。已知大气压强为，气体看做理想气体，不考虑皮肤对罐内气体体积的影响。
若不考虑罐内气体质量的变化，求罐内温度刚降至环境温度时，封闭气体的压强；
若罐内气体温度降为环境温度后，开始往罐内“慢跑气”，一段时间后，封闭气体的压强为，求跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体质量之比。
14.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘和氚聚变成氦，并释放一个中子。若已知氘原子的质量为，氚原子的质量为，氦原子的质量为，中子的质量为，，光速。
写出氘和氚聚变的反应方程；
试计算这个核反应释放出来的能量；
若建一座功率为的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有变成了电能，每年要消耗多少质量的氘？一年按计算，结果取二位有效数字
15.如图，质量的物块静置于质量的长木板右端，长木板长，物块与长木板间动摩擦因数，长木板与地面间动摩擦因数，物块与长木板之间、长木板与地面之间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。现有一水平向右的恒力作用在长木板上。
若恒力，求物块和长木板的加速度大小；
若恒力，求物块在长木板上滑动的时间；
若恒力，作用一段时间后撤去，物块恰好不从长木板上掉下，求恒力作用的时间。
答案解析
1..
【解析】解：、射线一般不会单独产生，都是伴随着、射线产生的，放射性元素可以单独发生衰变，或衰变，不会同时发生和衰变，故A错误；
B、衰变所释放的电子是因为原子核里面的中子转变为一个质子和一个电子，其中电子释放出来就是射线，故B错误；
C、在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，故C正确；
D、铀核衰变为铅核的过程中，要经过衰变次数为次，和衰变的次数为次，故D错误。
故选：。
射线一般不会单独产生，都是伴随着、射线产生的；衰变所释放的电子是因为原子核里面的中子转变为一个质子和一个电子时释放出来的；射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强；根据质量数和电荷数守恒计算。
掌握三种射线的特点是解题的基础，知道衰变所释放的电子是因为原子核里面的中子转变为一个质子和一个电子而得到的，知道在一次衰变中质量数少，电荷数少，而一次衰变中电荷数加．
2..
【解析】解：、图甲中，图线表明炭粒的运动是无规则的，说明了水分子在做无规则热运动，故A错误；
B、根图乙可知，热机在工作过程中必然排出部分热量，即对外做功，根据热力学第二定律可知热机的效率不可能达到，B错误；
C、在衣料上，下的棉纸内有许多细小的孔道起着毛细管的作用，当蜡受热熔化成液体后，由于毛细现象，它们就会被松纸吸掉，故C正确；
D、当分子间距离大于时，分子力表现为引力，相距较远的两个分子距离减小到的过程中。分子力一直做正功，分子势能一直减小，故D错误。
故选：。
布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动；热机的效率不可能达到；根据毛细现象分析；分子力做正功，分子势能减小。
本题考查了布朗运动、热力学第二定律、分子力做功与分子势能的关系和毛细现象等内容，需要同学们熟练掌握记忆。
3..
【解析】当绳子拉力达到的时候，绳子间的张角最大，即两个挂钉间的距离最大，画框受到重力和绳子的拉力，三个力为共点力，受力分析如图

设绳子与竖直方向的夹角为，根据受力平衡有
解得
绳子长，则两个挂钉间距离
解得
故ACD错误，B正确。
故选：。
三力平衡问题。将重力按照力的效果进行分解，即沿两细线的方向分解，求出绳子即将断开时的临界角度两细线夹角即可得出画框上两个挂钉的最大间距．
熟练应用平行四边形定则解决力的合成和分解问题，以及熟悉合成与分解中的一些规律，是解决本题的根本．
4..
【解析】A.根据理想气体状态方程 ，的延长线通过坐标原点，即 图像斜率是恒量，可知，气体由到是等积变化，温度升高，压强增大，气体由到单位时间碰撞缸壁单位面积的分子数增加，故A正确；
B.气体由到是等积变化，外界对气体做功为，根据热力学第一定律 ，由到气体内能的增加量等于吸收的热量，故B错误；
C.由到温度不变，内能不变，故C错误；
D.根据 ，得
图像斜率斜率越大，体积越小，所以由到气体体积减小，外界对气体做功，即
根据 ，由到气体内能的减少量小于放出的热量，故D错误。
故选A。
5..
【解析】A、由知：铷的逸出功小于钙的逸出功，所以铷的极限频率小于钙的极限频率，故A错误；
B、氢原子跃迁时辐射不连续的光谱，轨道是量子化的，故B错误；
C、大量的能级氢原子跃迁时辐射种的光，其中分别是，，的种光的能量大于钨的逸出功，由爱因斯坦光电效应方程可知这种光可以使钨发生光电效应，故C正确；
D、氢原子辐射光后，轨道降低，电子的动能增大，势能减小，总能量减小，故D错误；
故选：。
6..
【解析】由题意可知细线对的拉力和细线对的拉力大小相等、方向相反，对、整体分析可知细线的拉力大小为
设细线与水平方向夹角为，对、分析分别有
解得，故D正确，ABC错误。
故选D。
7..
【解析】A.由图乙可知，时，物块的运动发生突变，可知传送带的速度为 ，故A错误；
在 内，物块的速度大于传送带速度，传送带对物块的摩擦力沿传送带向下，与物块运动的方向相反，根据牛顿第二定律有
根据图乙可得
在 内传送带的速度大于物块的速度，传送带对物块的摩擦力沿传送带向上，与物块运动的方向相同，根据牛顿第二定律有
根据图乙可得
联立解得
，
故B错误，C正确；
D.结合上述分析可知，当传送带的速度大于 后，物块在传送带上一直做加速度大小为 的匀减速运动，无论传送带的速度为多大，物块到达传送带顶端时的速度都相等，故D错误。
故选C。
8..
【解析】解：人从点到点过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力减小，根据牛顿第二定律，可知加速度减小，从点到点过程，弹性绳的拉力小于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量继续减小，弹性绳的弹力减小，直到减小到，根据牛顿第二定律，可知加速度增大，直到增大到，故A错误；
B.固定在地面时传感器示数为，设此时弹性绳的弹力为，由平衡条件得，打开扣环瞬间，对人根据牛顿第二定律列式得，代入数据解得，故B正确；
C.在点时人的速度最大，此时人所受合力为零，则加速度为零，不是超重状态，故C错误；
D.在点速度为零，有向下的加速度，人处于失重状态，故D正确。
故选：。
A.根据整个过程中人受到的重力和拉力的变化情况判断合力的变化情况，结合牛顿第二定律判断加速度的大小和方向的变化情况；
B.根据牛顿第二定律列式求解瞬时加速度大小；
根据人位于点和点的受力情况分析加速度，再利用加速度判断超失重状态。
考查物体受力分析，结合牛顿第二定律判断运动情况和超失重问题。
9..
【解析】解：、根据匀变速直线运动公式可得，图像的纵截距等于初速度，斜率的绝对值等于加速度大小的一半，由图可知甲的初速度为，加速度大小为，甲做加速度大小为的匀减速直线运动，故A错误；
B、由图可知乙做速度大小为的匀速直线运动，故B正确；
C、时，甲的瞬时速度，此时二人相距最近，设开始时两者距离为，最近时距离为，则，故C错误；
D、耳机能被连接的时间为，所以连接的时间为最近距离时刻的前后，即第至第，当时距离最大，此时甲的速度为，设最远连接距离为，则，故D正确。
故选：。
由图可知甲做匀减速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙运动方向相同，两者速度相同时距离最近，根据图像可求出甲的加速度大小，运用匀变速直线运动的关系式求解。
需熟练掌握图像、图像，理解其含义，防止混淆。
10..
【解析】解：因为两轻杆均由铰链固定，所以杆上的力都沿杆，对点受力分析，如图，
由平衡知识可知竖直墙对、两点铰链的总作用力与物块的重力等大反向，故方向竖直向上，
由平衡条件得：，，故A正确，B错误；
若在点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则可得：，，
，，可得轻杆的弹力一直增大，轻杆的弹力先减小后反向增大。故CD正确。
11..；；；。
【解析】注射器活塞的横截面积为
根据受力平衡可得
解得气体压强的表达式为
根据玻意耳定律可得
整理可得．
结合图像可得，
解得，
12..

【解析】打点计时器需要连接电压合适的交流电源；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离；需要用天平测量小车和砂桶和砂的质量；通过打点计时器可以知道纸带上计数点间的时间间隔，所以不需要秒表。
故选ACE。
为了充分利纸带，实验时应先接通电源后释放小车，故A错误；
B.为使小车受到的合力在数值上近似等于砂及砂桶受到的总重力，本实验砂和砂桶的质量应远小于小车和砝码的质量，故B错误；
C.在用图像探究加速度与质量关系时，应作 图像，故C正确。
故选C。
相邻两个计数点间都有个点迹没有标出，则相邻计数点的时间间隔为
根据逐差法可得车运动的加速度大小为
因为保持砂和砂桶的总质量不变，即小车受到的合力不变，则由
可得
可知 图像为纵轴截距为正，斜率为正的倾斜直线。
故选B。
13..气体发生等容变化，有
其中，
解得
设跑进罐内的气体在大气压强为 时的体积为 ，以整体气体为研究对象，发生等温变化，根据玻意耳定律有
解得
设原来罐内封闭气体在大气压强为 时的体积为 ，发生等温变化，根据玻意耳定律有
解得
跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体的质量之比即为压强、温度相同时的体积之比解得。

【解析】详细解答和解析过程见.
14..氘和氚聚变的反应方程

根据爱因斯坦质能方程得
设每年消耗氘的质量为，根据能量守恒定律得
代入数据解得

【解析】详细解答和解析过程见.
15..解：物块与木板刚要出现相对滑动时，对物块由牛顿第二定律
对物块和长木板整体受力分析，由牛顿第二定律
联立解得
即当拉力超过，物块和长木板间就会出现相对滑动，由于，故物块和长木板相对静止，
一起向右做加速运动，其加速度为，对物块和长木板整体受力分析，由牛顿第二定律
解得物块和长木板的加速度大小为
当时，物块和长木板有相对滑动。物块的加速度为，长木板的加速度为，对物块
由牛顿第二定律
对长木板受力分析，由牛顿第二定律
设经过时间，当物块滑下长木板时两者的位移关系
满足
物块在长木板上滑动的时间为
当时，物块仍以加速度做匀加速直线运动，长木板做加速度为的匀加速直线运
动，对长木板由牛顿第二定律
作用时间后，长木板的速度为，由运动学公式
撤去后，物块继续以加速度做匀加速直线运动，长木板做加速度为的匀减速直线运动，对长
木板由牛顿第二定律
撤去后，经过时间物块与长木板共速，由运动学公式
由于，因此共速后两者不会再有相对运动，位移满足
联立解得，恒力作用的时间为

【解析】本题是在恒定的外力作用下的板块模型问题，关键是选择研究对象，列出牛顿第二定律，得出加速度，并注意临界条件的选择和运动学公式的灵活应用。
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