重庆市西南大学附属中学2022-2023学年高二物理下学期期末试题（Word版附解析）

西南大学附中2022—2023学年度下期期末考试高二物理试题（满分：100分；考试时间：75分钟）注意事项：1.答题前，考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号、准考证号填写在答题卡上。2.答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁、完整。3.考试结束后，将答题卡交回（试题卷学生保存，以备评讲）。一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1.大熊猫擅长爬树，一大熊猫（视为质点）沿一笔直树干爬行，其图像如图所示，以沿树干向上为正方向，下列说法正确的是（　　）A大熊猫先向上爬，然后保持静止，最后再向下爬B.大熊猫先加速向上爬，然后匀速向上爬，最后再减速向上爬C.0～20s，大熊猫的平均速度大小为0.25m/sD.0～40s，大熊猫的平均速度大小为0【答案】B【解析】【详解】AB．大熊猫先加速向上爬，然后匀速上爬，最后再减速向上爬，故A错误，B正确；C．图象与坐标轴围成的面积代表位移，则0～20s，大熊猫的位移为平均速度为故C错误；D．同理可解得0～40s，大熊猫的位移为 平均速度为故D错误；故选B。2.关于下列四幅图的说法正确的是（　　）A.如图甲，重物P在垂直于竖直墙面的F作用下静止，如果增大F，那么P受到的摩擦力也增大B.如图乙，A、B、C、D将圆形轨道四等分，则质点沿圆轨道从A到B的位移与从C到D的位移相同C.如图丙，质点受三个共点力，只改变各力的大小，方向保持不变，它们的合力不可能为零D.如图丁，劲度系数为100N/m的轻弹簧悬挂一个物体，静止时弹簧长度为15cm，弹簧弹力为15N【答案】C【解析】【详解】A．如图甲，重物P在垂直于竖直墙面的F作用下静止，竖直方向重力与摩擦力二力平衡，如果增大F，P受到的摩擦力不变，故A错误；B．位移是矢量，质点沿圆轨道从A到B的位移与从C到D的位移不相同，故B错误；C．无论改变哪个力的大小，根据平行四边形定则可知都不能使得它们的合力为零，故C正确；D．由于弹簧的形变量未知，无法计算弹簧弹力，故D错误；故选C3.如图所示，轻绳a的一端固定于竖直墙壁，另一端拴连一个光滑圆环。轻绳b穿过圆环，一端拴连一个物体，用力拉住另一端C将物体吊起，使其处于静止状态。不计圆环受到的重力，现将C端沿竖直方向上移一小段距离，待系统重新静止时（　　） A.绳a与竖直方向的夹角不变B.绳b倾斜段与绳a的夹角变小C.绳a中的张力变大D.绳b中的张力变小【答案】B【解析】【详解】AD．轻绳b穿过圆环，一端拴连一个物体，可知轻绳b的拉力与物体重力相等，根据力的合成法则可知轻绳b与连接物体绳子拉力的合力F方向与a绳共线，用力拉住另一端C将物体吊起，可知绳a与竖直方向的夹角变大，故AD错误；B．轻绳b与F的夹角变大，则绳b的倾斜段与绳a的夹角变小，故B正确；C．根据力的合成法则可知，两分力的夹角变大，合力变小，故绳a中的张力变小，故C错误；故选B。4.2023年4月12日21时，我国全超导托卡马克核聚变装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。在该装置内发生的核反应方程是。若的质量是的质量是，的质量是，的质量是，的质量是，光速是c，下列说法正确的是（　　）A.粒子是电子B.可以用镉棒来控制该反应的速度C.一次上述聚变反应所释放的能量为D.产物的结合能大于反应物的结合能【答案】D【解析】【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知粒子是中子，故A错误；B．镉棒可以吸收铀核裂变中产生的中子，可控制核裂变的反应速度，故B错误；C．一次上述聚变反应所释放的能量为，故C错误； D．核聚变的产物更稳定，结合能更大，故产物的结合能大于反应物的结合能，故D正确；故选D。5.某同学回看神舟十六号发射升空的视频时，想利用自己所学的物理知识测量火箭升空初期的加速度大小。如图，他利用秒表和刻度尺测量出了不同时刻火箭尾端对应的位置，数据如下表所示。已知真实火箭全长约58m，测得视频中火箭全长为6.00cm，根据数据可求得火箭的加速度大小约为（　　）时刻t0s2.5s3.7s火箭尾端位置x0cm5.00cm11.00cmA.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】根据题干比例和表格数据可知，内火箭的位移为内火箭的位移为设时刻火箭的初速度为，根据运动学公式有联立解得 故选A。6.如图所示，水平面上固定一个斜面体，斜面体的上表面ABCD是一个正方形，面ABCD与水平面间的夹角为。某物体放置在斜面上，现对该物体施加一个平行于斜面的恒力F，使它在斜面上从A到C做匀速直线运动。已知物体的质量为，力，重力加速度，不计空气阻力，则该物体与斜面间的动摩擦因数等于（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】物体在斜面上从A到C做匀速直线运动，故物体在面ABCD上受力平衡，如图物体受到重力沿着斜面向下的分力、恒力F和摩擦力作用，故又由于得物体与斜面间的动摩擦因数故选D。7.两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N（N很大），在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（　　） A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】设两种放射性元素原子核数分别为N1、N2，对应的半衰期分别为和，则N1+N2=N经过后，尚未衰变的原子核总数为，则有解得，设经过后，尚未衰变的原子核总数为联立解得故选B二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多得项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。8.利用光电管可以研究光电效应（如图a），小明用三种不同的光分别照射同一光电管的阴极K，测定光电流I与光电管两端电压U的关系，得到了三条不同的曲线甲、乙、丙（如图b），下面分析正确的是（　　） A.甲光比丙光的光照强度更大B.甲光比丙光的波长短C.甲光比乙光的频率低D.甲光产生的光电子的最大初动能比乙光的小【答案】ACD【解析】【详解】根据光电效应方程和得A．由图知甲光和丙光的遏止电压相同，则频率相同，在频率一定的情况下，光照强度越强，饱和光电流越大，因为甲光的饱和光电流较大，故甲光比丙光的光照强度更大，故A正确；B．由图可知甲光和丙光的遏止电压相同，则甲光和丙光的频率相同，又由可得甲光和丙光的波长也相同，故B错误；C．由图可知甲光照射时的遏止电压比乙光小，所以甲光的频率低，故C正确；D．由图知乙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，则乙光的频率大于甲光的频率，由光电效应方程可知，甲光产生的光电子的最大初动能比乙光的小，故D正确；故选ACD。9.如图甲所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸里。设法让气缸中的气体经历A→B→C→D的变化，气体的压强与摄氏温度的关系如图乙中实线所示。图中O为坐标原点，A在p轴上，，，轴，BA的延长线经过，CD的延长线经过O。关于气体各个阶段的情况，下列说法正确的是（　　） A.A→B和C→D气体都做等容变化B.从C到D，气体的分子数密度逐渐减小C.从B到C，气体从外界吸收热量D.从A到D全过程，外界对气体做正功【答案】BC【解析】【详解】A．据理想气体状态方程可得A→B延长线过绝对零度，为等容线，气体做等容变化，对比发现C与绝对零度的连线和D点与绝对零度的连线，发现斜率减小，故体积V变大，C→D气体体积变大，A错误；B．结合A解析可知，从C到D，气体体积变大，分子数密度逐渐减小，B正确；C．从B到C，气体等温降压，可知内能不变，体积增大对外做功，故气体必须从外界吸收热量，C正确；D．从A到B体积不变气体没有做功，从B到C气体对外做功，从C到D气体对外做功，从D到A等压降温，体积减小外界对气体做功，如图所示为改画的图线，图线和横轴所围的面积表示气体做的功，可知气体对外做功大于外界对气体做的功，故整个过程气体对外做正功，D错误。故选BC。10.如图甲所示，一艘帆船正在沿着“之”字路线从A到B做无动力逆风行驶，这是帆船比赛中常见的场景。帆船“顶风逆行”的表现看似匪夷所思，其中的物理原理并不复杂。图乙为某帆船在静水中沿直线逆风行驶的示意图，MN为帆面（视为平面），风以一定角度吹向帆面时，会对帆面造成一个垂直于帆面的作用力F。F可以分解为两个力，其中沿着船体的分力使船前进，垂直于船体的分力与水施于龙骨（图丙）的横向阻力相平衡。已知风速一定时，风向与MN的夹角（为锐角）越大，风对帆的作用力越大。若帆船行驶过程中风速大小不变，下列说法正确的是（　　） A.保持MN与船体的夹角不变，当风向与MN的夹角变大（未超过90°）时，龙骨受到的横向阻力变大B.若船头朝向和风向均不变，调整帆面使MN与船体的夹角略变小时，船一定会行驶得更快C.若其他条件不变，风向突然变为图乙所示风向的反方向，船一定会行驶得更快D.在风向不变的情况下，要使船沿“之”字路线行驶，需要每隔一段时间就调整船体以及帆面的方向【答案】AD【解析】【详解】A．当风向与MN的夹角变大（未超过90°）时，风对帆的作用力F变大，龙骨受到的横向阻力可表示为可知变大，A正确；B．船前进的动力可表示为若船头朝向和风向均不变，调整帆面使MN与船体的夹角略变小时，则F1变小，船不会行驶得更快，B错误；C．若其他条件不变，风向突然变为图乙所示风向的反方向，帆面受到的作用力与原来的F方向相反，沿着船体的分力与船行驶的方向相反，故船不会行驶得更快，C错误；D．在风向不变的情况下，要使船沿“之”字路线行驶，需要每隔一段时间就调整船体以及帆面的方向，以使沿着船体的分力始终与船的运动方向相同，如图所示，D正确。故选AD。 三、实验题：本大题共2小题，共1分。11.某同学用如图甲所示的装置来“验证力的平行四边形定则”。图中A、B是两个力学传感器，它们可以在竖直平面内的圆弧上自由移动。、是两段不可伸长的轻质细绳，在O的下方悬挂一质量为m的重物时，结点O恰好位于圆弧的圆心上。已知O为“死结”。（1）若增加重物质量，则结点O的位置__________填“上升”或“下降”或“不变”）；（2）在某次实验中，A、B传感器的读数分别是、，然后用一只力学传感器测量物体重力，其读数为，最后作出、的合力。若操作正确，则作出的图可能是图中的__________（选“乙”或“丙”）；（3）若保证、夹角（未知）不变，在图甲所示位置将、沿顺时针方向旋转至到竖直位置的过程中，、上的力、大小变化情况可能是__________。A.变大、变小B.先变大后变小、变小C.变大、变大D.变小、变大【答案】①.不变②.乙③.AB##BA【解析】【详解】（1）[1]根据题意可知，两个力学传感器可以在圆弧上自由滑动，圆弧给传感器的支持力一定与圆弧的切面垂直，由平衡条件可知，、一定沿半径方向，则点一定处在圆弧的圆心上，故增加重物质量，则结点的位置不变。 （2）[2]根据题意可知，为用一只力学传感器测量物体重力的读数，则一定与重力在一条直线上，作出的图可能是图中的乙。（3）[3]根据题意，设与竖直方向的夹角为，则与竖直方向的夹角为，如图所示由平衡条件可得解得若的取值范围为可知则到竖直的过程中，减小，增大，则有变大，减小；若的取值范围为可知则到竖直的过程中，减小，增大，则有先变大后变小，减小。故选AB。12. 某学习小组利用如图甲所示的装置测量重力加速度。钢球一开始被通电的电磁铁衔住，电磁铁断电即释放钢球。小球下落途中会经过一光电门，光电门发射端与接收端在同一高度，且钢球经过光电门时，发射端发出的光能对准钢球的球心（如图乙）。钢球从光电门中经过时，光电门可以记录它的遮光时间t，光电门的安装位置可以上下调整，从而改变释放时钢球球心到光电门发射端的竖直高度差h，测得实验时所用钢球的直径为d（d很小）。完成下面的问题：（1）要完成本实验，除了图甲中已经画出的器材外，还需要_________。A.秒表B.刻度尺C.游标卡尺D.天平（2）钢球球心经过光电门时的速度大小为_________（用所测物理量的符号表示）。（3）多次改变h，该学习小组得到了多组h和t的实验数据，并画出了图像，如图丙，算得图像的斜率为k。利用图像的斜率k和小球的直径d可算得重力加速度_________（用字母k和d表示）。（4）若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心。大家都没注意到这个问题，用这样的装置完成了实验，这会导致重力加速度的测量值_________（填“偏小”“偏大”或“不变”）。【答案】①.BC##CB②.③.④.偏大【解析】【详解】（1）[1]要完成本实验，除了图甲中已经画出的器材外，还需要用刻度尺测量，用游标卡尺测量，不需要用秒表测时间，也不需要用天平测质量。故选BC。（2）[2]由于小球直径很小，挡光时间很小，可认为钢球球心经过光电门时的速度大小等于挡光过程的平均速度，则有（3）[3]根据自由落体运动规律有 可得可知图像的斜率为解得重力加速度为（4）[4]若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心，则实际挡光宽度小于小球直径，根据可知重力加速度的测量值偏大。四、计算题：本大题共3小题，共40分。13.某可显示温度的水杯容积为，倒入热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为，压强与外界相同。已知，外界大气压强为，温度为。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强，取。（1）求杯内温度降到时，杯内气体的压强；（2）杯内温度降到时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。【答案】（1）；（2）【解析】 【详解】（1）杯内气体做等容变化，有其中，，解得（2）设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为，以杯内原有气体为研究对象，则其中代入数据解得14.重庆的夏日十分炎热，为了提高空调的制冷效果，门窗都需紧闭。教学楼有些门因为老化故障无法紧闭，细心的小明给门下缝隙处塞紧了一个小木楔，侧面如图所示。已知木楔质量为m，其上表面可视作光滑，下表面与水平地面间的动摩擦因数为，木楔上表面与水平地面间夹角为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计木楔的形变。（1）若有人轻推门时，门推动木楔在地板上缓慢匀速移动，求门下端对木楔上表面的压力大小；（2）小明研究发现，存在临界角，若木楔倾角，不管用多大力推门，木楔都能将门卡住而不再运动，求这一临界角的正切值。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）对木楔受力分析，如图所示 若门推动木楔在地板上缓慢匀速移动，竖直方向水平方向又有滑动摩擦力联立解得（2）不管用多大力推门，塞在门下缝隙处的木楔都能将门卡住而不再运动，即由于力F很大，木楔质量较小，可得故临界角的正切值为15.如图甲所示，面积很大的两块平行金属板A、B竖直放置。虚线MN表示与金属板A、B平行且等距的一个平面，此面到A、B的距离都是L，此面上会源源不断地产生某种微粒。这些微粒产生后，从静止开始运动，若微粒一旦碰到金属板A、B，就会被吸附在板上不再运动。以第一个微粒释放时为计时零点，由于控制装置的存在，微粒在不同时刻的加速度变化规律如图乙所示，变化周期为T，以垂直于板向右为正方向，且L、T和a之间满足。已知在时间内平面MN上随时间均匀产生了共3200个微粒，且每个微粒从平面MN上不同的地方产生，轨迹不会相互干扰，微粒产生后，平面MN不会再对微粒的运动产生任何影响。求：（1）第一个微粒到达A板所用的时间（结果用T表示）；（2）时产生的微粒到达A板时的速度大小； （3）产生的微粒，有多少个能到达A板。【答案】（1）；（2）速度大小为零；（3）个。【解析】【详解】（1）因为微粒开始做匀加速直线运动，根据公式可得解得（2）因为，所以时产生的微粒，先做匀加速再做匀减速，内加速运动的位移为即此时粒子的速度为当粒子减速为零，需要的时间为减速阶段粒子运动的位移为 由此可得则时产生的微粒到达A板时的速度大小为零。（3）设在T-时刻产生的粒子恰好能到达A板，有个速度时间图像如下