吉林省白城市第一中学2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷（含解析）

吉林省白城市第一中学2024-2025学年高二下学期7月期末物理试题
一、单选题
1．如图，趣味运动会的“聚力建高塔”活动中，两长度相等的细绳一端系在同一塔块上，两名同学分别握住绳的另一端，保持手在同一水平面以相同速率v相向运动。为使塔块沿竖直方向匀速下落，则v（ ）
A．一直减小 B．一直增大
C．先减小后增大 D．先增大后减小
2．如图所示，两电阻不计的足够长光滑导轨倾斜放置，上端连接一电阻R，空间有一垂直导轨平面向上的匀强磁场B，一质量为m的导体棒与导轨接触良好，从某处自由释放，下列四幅图像分别表示导体棒运动过程中速度v与时间t关系、加速度a与时间t关系、机械能E与位移x关系、以及通过导体棒电量q与位移x关系，其中可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
3．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是（　　）
A．阴极K的逸出功为6eV
B．氢原子跃迁时共发出4种频率的光
C．光电子最大初动能与入射光的频率成正比
D．氢原子跃迁放出的光子中有3种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
4．一不可伸长的柔软轻绳左端固定于O点，右端跨过位于点的固定光滑轴悬挂一重量为G的重物，段水平，长度为4m，在绳上与O点相距2m的M点固定连接一轻挂钩。在挂钩上添加钩码，直到重物上升2m（绳子足够长），平衡后绳子的OM段中的张力为（　　）
A．1.5G B．G C．2G D．3.5G
5．如图所示，一球门高1.8m，宽3m。在某次比赛中，一同学在球门前2.0m处的点将球射向球门，球在运动的最高点恰好击中球门横梁中点。足球经过横梁反弹后，垂直的速度分量大小变为原来的，平行的速度分量不变，落在点。已知垂直，球的质量为0.4kg，重力加速度取10m/s ，则下列说法正确的是（　　）
A．球的初速度大小为
B．落地时的速度大小为2.5m/s
C．落地点与的距离为
D．横梁对足球的冲量大小为2N·s
6．一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝，相距为，直径均为，折射率为。下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至下端面，测量前先调节光纤内光路，使得从下端面出射的光与竖直方向的夹角达到最大。被测物体自上而下微小移动，使下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，被测物体下移的距离为（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，质量为2m的物块A静置于水平台面上，质量为M的半球体C静置于水平地面上，质量为m的光滑小球B（可视为质点）放在半球体C上，P点为三根轻绳PA、PB、PO的结点。系统在图示位置处于静止状态，P点位于半球体球心的正上方，PO竖直，PA水平，PB刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角θ＝30°。已知物块A与台面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，则（　　）
A．绳OP的拉力大小为mg B．A受到的摩擦力大小为2μmg
C．C受到的摩擦力大小为mg D．地面对C的支持力大小为(M＋m)g
二、多选题
8．图示为某滑雪运动员训练的场景，运动员以速度v1＝10m/s沿倾角α＝37°、高H＝15m的斜面甲飞出，并能无碰撞地落在倾角β＝60°的斜面乙上，顺利完成飞越。把运动员视为质点，忽略空气阻力，重力加速度取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。以下说法正确的是（　　）
A．运动员落至斜面乙时的速率为16m/s
B．斜面乙的高度为7.2m
C．运动员在空中飞行时离地面的最大高度为20m
D．两斜面间的水平距离约为11.1m
9．如图所示，I区有垂直于纸面向里的匀强磁场，其边界为正方形；Ⅱ区有垂直于纸面向外的匀强磁场，其外边界为圆形，内边界与I区边界重合；正方形与圆形中心同为O点。I区和Ⅱ区的磁感应强度大小比值为4∶1。一带正电的粒子从Ⅱ区外边界上a点沿正方形某一条边的中垂线方向进入磁场，一段时间后从a点离开。取sin37°=0.6。则带电粒子（　　）
A．在I区的轨迹圆心不在O点
B．在I区和Ⅱ区的轨迹半径之上比为1∶2
C．在I区和Ⅱ区的轨迹长度之比为127∶37
D．在I区和Ⅱ区的运动时间之上比为127∶148
10．蹦极也叫机索跳，是近年来新兴的一项非常刺激的户外休闲体育运动，其运动过程与下述模型相似，如图所示，质量为m的小球从与轻弹簧上端相距x处由静止释放，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦力，则在小球向下运动的过程中（　　）
A．最大加速度为g B．最大加速度大于g
C．最大速度为 D．最大速度为
三、实验题
11．某学习小组为研究平抛物体的运动规律，设想了三套实验装置及实验方案：
装置甲：上下两斜槽轨道的材料和形状相同，末端水平，电磁铁C和D可以同时断电释放钢球P和Q，两钢球形状、材料也相同，下方斜槽连接的水平板尽可能光滑；
装置乙：小锤敲击弹性金属片后小球A开始平抛，同时小球B开始下落；
装置丙：末端水平的斜槽上释放的小球从竖直硬板和水平木条MN间的缝隙穿过时，可以在垫有复写纸的白纸上留下点状印迹，水平木条MN高度可以上下调节。
（1）为了验证平抛物体的水平分运动是匀速直线运动，下列关于实验原理和操作的说法正确的有 。
A．选择装置甲，并通过观察小球是否碰撞来验证
B．选择装置乙，并通过听小球是否同时发出落地声来验证
C．选择装置甲，并应该多次调整上下轨道的高度差来验证
D．选择装置乙，并应该多次调整两球与地面的初始高度差来验证
（2）某同学采用装置丙进行实验。
①为描绘小球平抛运动的完整轨迹，并计算小球平抛的初速度，除了硬板、小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸、复写纸、游标卡尺之外，下列器材中还需要的有 。
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧秤 E.带线的重锤
②该同学两次用游标卡尺测量同一小球的直径（如图所示），正确结果应为 cm。
③该同学通过实验获得小球平抛运动的若干印迹点如图所示，下列因素可能导致这种情况的是 。
A．小球与斜槽之间有摩擦
B．安装斜槽时其末端没有调整水平
C．每次释放小球的位置不完全相同
D．只记录了竖直方向，没有记录平抛运动的起点
④如图所示，改进操作后，该同学在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹（图中未画出），并在其上选取了A、B、C三点。已知坐标纸竖边为竖直方向，坐标纸每小格边长为5cm，重力加速度g取10m/s2，则可以计算出小球平抛运动的初速度为 m/s。（保留两位有效数字）
12．探究杆线摆。如图双线摆（下图）也是一种单摆，它的优点是可以把摆球的运动轨迹约束在个确定的平面上。现把双线摆的其中一根悬线，换成一根很轻的硬杆，组成一个“杆线摆”，如下图所示。杆线摆可以绕着悬挂轴OO′来回摆动，杆与悬挂轴OO′垂直，其摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内。某实验小组为探究在相同摆长下、摆角很小时，“杆线摆”的周期T跟等效重力加速度的关系，设计了如下实验：
（1）测量斜面倾斜角θ。如图，铁架台上装一重垂线。在铁架台的立柱跟重垂线平行的情况下把杆线摆装在立柱上，调节摆线的长度，使摆杆与立柱垂直，则此时摆杆是水平的。把铁架台底座的一侧垫高，立柱倾斜，绕立柱摆动的钢球实际上是在一倾斜平面上运动。测出静止时摆杆与重垂线的夹角为β，则该倾斜平面与水平面的夹角θ= 。
（2）测量周期T。让杆线摆做小偏角下的振动，用停表测量完成20次全振动所用的时间t，则周期T= 。同样的操作进行三次，取平均值作为该周期的测量值。
（3）记录数据。改变铁架台的倾斜程度，测出不同倾斜程度下斜面倾斜角θ的值以及该倾角下杆线摆的周期T，把各组θ和T的值填在实验数据表格中。取g=9.8m/s2，计算a=gsinθ的值作为表格中的一列，再计算的值，得到表格中的另一列，如下表所示：
次数 斜面倾角θ（°） 周期T/s 等效重力加速度周期 a=gsinθ/（m·s-2）
1 11.0 2.52 1.87 0.731
2 14.5 2.11 2.45 0.639
3 19.0 1.83 3.19 0.560
4 22.5 1.73 3.75 0.516
5 25.5 1.62 4.22 0.487
6 29.0 1.50 4.75 0.459
（4）数据处理。在下图中以周期T为纵坐标轴、以 为横坐标轴建立坐标系，并把以上表格中相应的各组数据在坐标系中描点、作图 。
（5）得出结论。根据该图线可知： 。
四、解答题
13．如图所示，某传送带与地面倾角，之间距离，传送带以的速率逆时针转动。质量为，长度的木板上表面与小物块的动摩擦因数。下表面与水平地面间的动摩擦因数，开始时长木板靠近传送带端并处于静止状态。现在传送带上端A无初速地放一个质量为的小物块，它与传送带之间的动摩擦因数为，（假设物块在滑离传送带至木板右端时速率不变，。）求：
(1)物块离开点的速度大小；
(2)物块在木板上滑过的距离；
(3)木板在地面上能滑过的最大距离。
14．如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道（在最低点E分别与水平轨道和相连）、高度h可调的斜轨道组成。游戏时滑块从O点弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道。全程不脱离轨道且恰好停在B端则视为游戏成功。已知圆轨道半径，长，长，圆轨道和光滑，滑块与、之间的动摩擦因数。滑块质量m=2g且可视为质点，弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能。忽略空气阻力，各部分平滑连接。求
（1）滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度大小；
（2）当且游戏成功时，滑块经过E点对圆轨道的压力大小及弹簧的弹性势能；
（3）要使游戏成功，弹簧的弹性势能与高度h之间满足的关系。
15．如图甲，竖直面内有一小球发射装置，左侧有光滑绝缘圆弧形轨道ABC，A与圆心O等高，C处于坐标原点，y轴左侧有一水平向右的匀强电场（图中未画出），电场强度的大小。现将带正电绝缘小球从A点由静止释放进入轨道，一段时间后小球从C点离开并进入y轴右侧，y轴右侧与直线DF（平行于y轴）中间范围内有周期性变化的水平方向电场，规定向右为正方向，交变电场周期，变化规律如图乙。已知圆弧形轨道半径，小球质量，电荷量，，重力加速度，，不计空气阻力的影响及带电小球产生的电场。求：
（1）小球在C点时的速度；
（2）若小球在时刻经过C点，在时刻到达电场边界DF，且速度方向恰与直线DF平行，的大小及直线DF到y轴的距离；
（3）基于（2）中直线DF到y轴的距离，小球在不同时刻进入交变电场再次经过x轴时的坐标范围。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C D D C C C AB AD BC
11． AC BE 0.935 C 1.5
12． 90°-β 见解析 在误差允许范围内，杆线摆在摆长一定情况下，T和或正比，即周期跟等效重力加速度的平方根成正比。
13．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）小物块速度未达到时，由牛顿第二定律可得
小物块与传送带共速时，下滑的距离
二者共速之后，根据牛顿第二定律可得
由运动学公式，可得
解得
（2）小物块在木板上运动时，由牛顿第二定律可知
同理，分析木板受力，可得
解得
二者共速时
解得
物块在木板上滑过的距离
此后二者共同减速，无相对位移。
（3）物块和木板的共同速度
共速前，对于木板
共同减速的加速度
对于木板
则木板在地面上能滑过的最大距离
14．（1）；（2） ，；（3），其中
【详解】（1）滑块恰过F点的条件：
解得
（2）滑块在斜面上摩擦受重力、支持力和摩擦力，其中仅重力和摩擦力做功从E到B，动能定理
代入数据可得
在E点做圆周运动，根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律可知压力大小为0.14N，方向竖直向下
从O到E点，根据能量守恒定律：
解得
（3）要使游戏成功，首先滑块不能脱离轨道，其次滑块需要恰好停留在B点，设滑块恰能过F点，从O点到F点，此情况由能量守恒定律可得
滑块恰能过F点，恰好能停留在B点，设此时B点离地高度为h1，从O点到B点能量守恒有
解得
由于滑块需要停留在B点，则需要
解得
即B点离地高度最高为
从O到B点
其中
15．（1），方向为与水平方向成53°；（2）；；（3）
【详解】（1）小球在y轴左侧
解得
方向与水平方向成53°向下，根据动能定理，小球A到C运动过程
解得
方向为与水平方向成53°。
（2）小球到达直线DF时速度方向恰与DF平行，即水平速度恰减到0，根据电场的周期性
解得
根据
解得
根据速度位移关系式
解得
（3）小球在y轴右侧竖直方向做竖直上抛运动，小球再次经过x轴的运动时间相同
恰经过一个周期，时刻进入电场，小球在一个周期内水平方向先减速运动再加速，此过程小球水平方向平均速度最小，离C点最近
因为
小球在电场内经过x轴，时刻进入电场，小球在一个周期内水平方向先加速运动
解得
且
恰加速运动至DF所在直线，小球出电场后做匀速运动
解得
则
此过程小球水平方向平均速度最大，离C点最远，综上，小球经过x轴时的坐标范围为