重庆市第一中学2022-2023学年高二物理下学期期末考试试题（Word版附解析）

2023年重庆一中高2024届高二下期期末考试物理测试试题卷一、单项选择题：（本题共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，选对得4分，选错得0分）1.如图所示，一方木块静止在固定斜面上，则下列有关说法中正确的是（　　）A.木块的重力可分解成沿斜面向下滑的力和垂直于斜面向下的压力B.木块对斜面的压力和斜面对木块的支持力是一对平衡力C.木块对斜面的作用力一定竖直向下D.木块对斜面的压力是因为斜面的形变而产生【答案】C【解析】【详解】A．木块的重力按照力的作用效果可分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面向下的分力，压力并非重力的分力，故A错误；B．木块对斜面的压力和斜面对木块的支持力是一对相互作用力，故B错误；C．木块对斜面的作用力包括摩擦力和压力，根据力的合成可知作用力一定竖直向下，故C正确；D．木块对斜面的压力是因为木块的形变而产生，故D错误；故选C。2.卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。如图所示，某次利用卷扬机将套在光滑竖直杆上的重物提升到高处，当卷扬机缠绕钢丝绳的速度为时，连接重物的钢丝绳与竖直杆夹角为θ，则当重物运动到图示位置时重物的速度v与关系为（　　）AB. C.D.【答案】B【解析】【详解】将重物的速度分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度，则解得故选B。3.超导托卡马克EAST装置被誉为“人造太阳”，实现了高功率403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录。设可控热核反应前氘核（H）的质量为，氚核（H）的质量为，反应后氦核（He）的质量为，中子（n）的质量为，已知真空中的光速为c。下列说法中正确的是（　　）A.核反应方程为B.热核反应释放出了氦核，是衰变C.核反应释放的能量为D.核反应过程中反应物的结合能比生成物的结合能大【答案】C【解析】【详解】A．核反应遵循质量数守恒和核电荷数守恒，选项中核电荷数不守恒，故A项错误；B．这种热核实验反应是核聚变反应，而不是自发发生衰变，B项错误；C．可控热核反应装置中发生的核反应方程式是核反应过程中存在质量亏损，因此核反应过程中的质量亏损核反应释放的能量为 C项正确；D．因轻核聚变反应释放巨大核能，说明拆开的结合能小于组合的结合能，生成物的结合能大，D项错误。故选C。4.如图所示为双缝干涉实验原理图，单缝、双缝中点O、屏上的点位于双缝和的中垂线上，入射光波长为600nm，实验屏上和P处为两条相邻的亮条纹。下列说法正确的是（　　）A.双缝和到P点的距离差为300nmB.增加双缝和屏之间的距离，条纹间距将随之减小C.若换成波长为400nm的入射光，则P点处将形成暗条纹D.遮住，则屏上不能形成明暗相间的条纹【答案】C【解析】【详解】A．由题可知，来自双缝的光传播到P点处的光程差为，即双缝和到P点的距离差为600nm，A错误；B．根据条纹间距可知，增加双缝和屏之间的距离，条纹间距将随之增大，B错误；C．若换成波长为400nm的入射光，来自双缝的光传播到P点处的光程差为1.5个波长，故P点处将形成暗条纹，C正确；D．遮住，光通过发生单缝衍射现象，屏上能形成明暗相间的条纹，D错误。故选C。5.两同学利用课余时间研究竖直上抛运动，某次竖直抛出小钢球，测得抛出后第二秒内的位移为3m，以竖直向上为正方向，不计一切阻力，重力加速度g取10。则小钢球抛出后能上升的最大高度（　　） A.15.8mB.16.2mC.16.8mD.20m【答案】B【解析】【详解】根据匀变速直线运动规律可知第二秒内的位移为代入数据解得小钢球抛出后能上升的最大高度为故选B。6.一折射率为的均匀透明介质OABC由三棱柱OAB和圆柱体OBC组成，其竖直截面如图所示，。，点M为AB上的点，且。，一束与底边AC平行的单色光从M点进入介质，已知光在真空中的传播速度为c。则（　　）A.发生全反射的临界角为B.光束恰好经过圆心O点，并从O点射出透明介质C.光束在透明介质中传播的时间D.光束在透明介质中传播的时间【答案】D【解析】【详解】A．设全反射的临界角为C，由得 即故A错误；B．如图由几何关系知，单色光从M点进入介质的入射角，由折射定律得折射角由几何关系得光束恰好经过圆心O点，但由于入射角为，大于临界角，发生全反射不能从O点射出，故B错误；CD．光束在介质中传播的速度为光束在透明介质中经过的路程为由联立得故C错误，D正确。故选D。7.如图所示，轻弹簧下端固定在地面上，上端拴住质量为的物体B，B上方叠放有质量为 的物体A，弹簧质量不计，劲度系数，系统处于静止状态。现对物块A施加竖直向上的力F，重力加速度g取10。则下列说法正确的是（　　）A.若且恒定，则力F作用瞬间，A、B间的弹力大小为10NB.若且恒定，则分离前A、B将一起向上做匀加速直线运动C.若且恒定，则A、B分离的瞬间，弹簧的弹力大小为26ND.要求A、B在初位置分离，则F至少20N【答案】C【解析】【详解】A．若且恒定，则力F作用的瞬间，A、B的加速度对A受力分析解得AB间的弹力大小为故A错误；B．A、B分离之前对AB整体随物块向上运动，则弹力的减小，则加速度减小，即物体做加速度减小的加速运动，故B错误；C．分离之前对AB整体对A分析可知 当AB将要分离时，FAB=0，则此时a0=3m/s2F弹=26N故C正确；D．要求A、B在初位置分离，则此时AB间弹力为零，对A分析可知对B分析其中解得F＇=15N即F至少15N，故D错误。故选C。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4个选项中，有多个项符合题目要求，全部选对得5分，选对不选全得3分，有错选得0分）8.“山西刀削面”堪称天下一绝。如图所示，小面圈（可视为质点）刚被削离时距开水锅的高度为h，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，削出的小面圈可视为初速度为的平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g。则下列关于所有小面圈在空中的运动，正确的是（　　）A.初速度越大，空中运动的时间越短B.速度的变化量都相同C.初速度的最大值和最小值的比为D.初速度的最大值和最小值的比为：1 【答案】BC【解析】【详解】A．竖直方向做自由落体运动，竖直高度不变，空中运动的时间不变，空中运动的时间与初速度无关，故A错误；B．速度的变化量都相同，故B正确；CD．设运动时间t，初速度的最大值最小值初速度的最大值和最小值的比为，故C正确，D错误。故选BC。9.如图所示，上端固定在天花板上的直杆与竖直方向的夹角，小球A套在杆上、小球B与A用细线连接，力F作用在B球上，开始时，两球都处于静止状态且细线与杆垂直；现保持F方向不变，改变其大小，使小球B绕A顺时针缓慢转动，A球始终保持静止，两球质量均为m，重力加速度为g。则（　　）A.初位置，拉力F的大小等于mgB.初位置，A球所受摩擦力大小等于mgC.缓慢移动过程，F先变大后变小D.缓慢移动过程，A球所受摩擦力先变小后变大【答案】BD 【解析】【详解】A．初位置，对B受力分析，根据共点力平衡条件有解得故A错误；B．初位置，对A球受力分析，根据共点力平衡条件可知所受摩擦力故B正确；C．缓慢移动过程，作出B受力的动态分析，如图可知F逐渐增大，故C错误；D．缓慢移动过程，A球所受绳子拉力的分力逐渐增大，则摩擦力先变小后变大，故D正确；故选BD。10.如图所示，一长为LAB=2m、倾角θ=37°的倾斜传送带以恒定的速度v1=0.4m/s顺时针匀速转动，在传送带下端A点由静止释放一物块P，间隔t时间后在传送带上端B点沿传送带向下、以初速度v2=0.8m/s释放另一物块Q，物块P、Q均可视为质点，且与传送带间的动摩擦因数均为μ=0.8，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（）A.P、Q不相碰的情况下，P在传送带上运动的时间为5.5sB.P、Q不相碰的情况下，Q在传送带上运动的时间为4s C.若P、Q同时释放，则两者在传送带上运动时的最近距离为0.4mD.若P、Q相遇时，Q速度向上，则1s<t<1.5s【答案】ACD【解析】【详解】A．P、Q不相碰的情况下，P先向上做匀加速直线运动有aP=μgcosθ－gsinθ=0.4m/s2若P运动到与传送带共速时有v12=2aPxP1，v1=aPtP1解得xP1=0.2m，tP1=1s共速后P与传送带一起匀速运动，有LAB－xP1=v1tP2解得tP2=4.5s则P、Q不相碰的情况下，P在传送带上运动的时间为tP=tP1＋tP2=5.5s故A正确；B．P、Q不相碰的情况下，由于v2>v1则Q先做匀减速运动，有aQ=μgcosθ－gsinθ=0.4m/s2当Q从开始运动到速度减为零的过程中有0=v2－aQtQ0，－v22=－2aQxQ解得tQ0=2s，xQ=0.8m此后由于μmgcosθ>mgsinθ则Q向上做匀加速直线运动到与传送带共速，有v12=2aQxQ1，v1=aQtQ1解得xQ1=0.2m，tQ1=1s共速后Q与传送带一起匀速运动，有xQ－xQ1=v1tQ2 解得tQ2=1.5s则P、Q不相碰的情况下，Q在传送带上运动的时间为tQ=tQ0＋tQ1＋tQ2=4.5s故B错误；C．若P、Q同时释放，根据选项AB分析可知当Q向上做匀加速直线运动到与传送带共速时P、Q相距最近，有t=tQ0＋tQ1=3s则P、Q走的位移为xP3=xP1＋2v1，xQ3=xQ－xQ1二者的距离为Dx=LAB－(xP3＋xQ3)=0.4m故C正确；D．若P、Q相遇时，Q速度向上，则若t最大时，P、Q在Q速度刚减为零时就刚好相遇，由于Q速度为零时Q向下移动了xQ=0.8m，则之前P必须有LAB－xQ=xP1＋v1t1解得t1=2.5s则P、Q相遇时P运动的时间为tP总1=t1＋tP1=3.5sQ运动的时间为tQ0=2s则tmax=tP总1－tQ0=1.5s同理，则若t最小时，P、Q在Q速度刚与传送带共速时就刚好相遇，由于Q速度与传送带共速时Q向下移动了xQ－xQ1=0.6m，则之前P必须有LAB－0.6=xP1＋v1t2解得t2=3s则P、Q相遇时P运动的时间为tP总2=t2＋tP1=4s Q运动的时间为tQ0＋tQ1=3s则tmin=tP总2－3=1s则若P、Q相遇时，Q速度向上，则1s<t<1.5s，故D正确。故选ACD。三、实验题（本题共2小题，共16分）11.某同学在家中找到两根一样的轻弹簧P和Q、装有水总质量的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则，同时测出弹簧的劲度系数k。其操作如下：（1）设计如下实验测出弹簧的劲度系数k：a、将弹簧P上端固定，让其自然下垂，用刻度尺测出此时弹簧P的长度；b、将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端，待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度，图甲所示，则=___________cm；c、重力加速度g取10，则弹簧P的劲度系数k=___________；（2）该同学继续采用图乙方案验证力的平行四边形定则，稳定时弹簧P与弹簧Q刚好垂直，测出P、Q两弹簧的长度分别为、，在实验误差允许的范围内，当、、、的大小满足___________（用含有、、、符号的表达式表示），可得到力的合成满足平行四边形定则。【答案】①.17.50②.200③.【解析】【详解】（1）b[1]此时弹簧P的长度c[2]弹簧P的劲度系数 （2）[3]力的合成满足平行四边形定则，则有即12.某课外兴趣小组利用如图甲所示的实验装置研究“小车加速度与力、质量的关系”。实验中满足重物质量远小于小车质量，小车所受拉力F可视为与重物重力大小相等。（1）图乙是A组同学根据测量数据作出的a-F图线，图线不过原点的原因是___________（填选项前字母）A．先释放小车，再接通电源B．沙和沙桶的质量m没有远小于小车的质量MC．平衡摩擦力时木板没有滑轮的一端垫得过高D．没有平衡阻力或平衡阻力不够（2）图丙是B组同学在正确操作下获得的一条纸带，打点计时器的频率为50Hz，其中0、1、2、3、4每两点之间还有4个点没有标出。各计数点到0点的距离已在图中标出，根据图可求得计数点2所代表时刻的瞬时速度大小________m/s，小车的加速度a=_________。（计算结果均保留两位有效数字）（3）图丁是正确操作下获得的a-F图线，由图象求出小车的总质量为___________kg；在考虑系统误差的情况下，所测量的小车质量___________小车的真实质量（填“大于”、“等于”或“小于”）。（计算结果均保留两位有效数字）【答案】①C②.③.④.⑤.偏小 【解析】【详解】（1）[1]图中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力时木板没有滑轮的一端垫得过高。故选C。（2）[2]根据匀变速运动某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得[3]根据，由逐差法计算加速度可得（3）[4]根据牛顿第二定律有则解得考虑系统误差的情况下，拉力F测量值大于真实值，则斜率测量值偏大，所以小车质量的测量值偏小。四、计算题（本小题共3小题，共41分。第13题10分，第14题13分，第15题18分）13.如图所示，在水池中漂浮一质量为m，横截面积S=2cm2的玻璃管，管内封闭着一定质量的理想气体。此时管内外水面高度差H1=0.5m，玻璃管露出水面部分b=1m。现将质量也为m，体积可忽略的小铁块放置在玻璃管底部，玻璃管最终处于悬浮状态。已知大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，不计管内被封闭气体的重力，整个过程环境温度保持不变。（1）求玻璃管的质量m；（2）悬浮状态时，玻璃管内外液面高度差H2。 【答案】（1）0.1kg；（2）5.75m【解析】【详解】（1）由于玻璃管处于漂浮状态，则有F浮1=mgF浮1=ρgH1S联立解得m=0.1kg（2）由于玻璃管处于悬浮状态，则有F浮2=2mgF浮2=ρgLS解得L=2H1=1m由于整个过程环境温度保持不变，则有p1V1=p2V2其中玻璃管处于漂浮状态时，V1=S(b＋H1）玻璃管处于悬浮状态时p2=p0＋mgH2，V2=SL联立解得H2=5.75m14.如图所示，小球A从离地H=5m高处以初速度v0（v0大小可调节）做平抛运动，同时B球从h（h>H，且h高度可调节）高处开始自由下落，已知两球出发点间水平距离为x=10m，若小球A与地面碰撞时水平方向速度不变，竖直方向以等大速度反弹，B与地面碰后不反弹，重力加速度g取10m/s2。（1）若A球第一次碰地后到达最高点时与B相遇，求小球B释放处离地的高度；（2）要使A球在第一次碰地后的下降过程中与B相遇，求小球A初速度的范围；（3）若B从h′=15m处释放，能与A发生碰撞，求A的初速度v0。 【答案】（1）25m；（2）；（3）【解析】【详解】（1）A落地的时间有解得t=1sA球第一次碰地后到达最高点有t1=2t=2s则B球下落的高度则B球释放处离地高度h=yB＋H=25m（2）A球第一次碰地后到达最高点下降的过程中的时间为2s<t2<3s由x=v0t得A球初速度（3）B球落地的时间所以A第一次碰后上升过程中与B相遇，设B下落t4时刻AB相遇，相遇时有yA＋yB=h′其中 得t4=1.5s时相遇，则15.如图所示，倾角的光滑斜面上有一足够长的木板B，物体A静止在距木板B上端处，时刻给木板B施加一平行于斜面向下大小为25N的拉力F，使A、B由静止开始运动，拉力作用一段时间后撤去，当A到达B上端时恰好不滑出，同时B与斜面上一固定弹性挡板P相碰。已知物块A和木板B的质量均为，A与B之间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块A可视为质点，B与P碰后原速率反弹，重力加速度g取10，求：（1）A、B刚开始运动时的加速度大小；（2）B与P第一次碰撞时的速度大小；（3）B与P发生第三次碰撞时，物块A到木板B上端的距离。【答案】（1），；（2）；（3）【解析】【详解】（1）A、B刚开始运动时，假设A、B能够保持相对静止，则对A、B整体有解得A能够具有的最大加速度由于 可知假设不成立，A将相对B向上运动，则对A有对B有解得（2）拉力作用一段时间后撤去，此时相对位移为撤去F后，A仍然以加速度向下做匀加速直线运动，B将向下做匀减速直线运动，对B分析有解得当A到达B上端时恰好不滑出，即A、B达到相同速度，则有此过程的相对位移由于物体A静止在距木板B上端处，则有由于同时B与斜面上一固定弹性挡板P相碰，则B与P第一次碰撞时的速度大小为，解得（3）B与P碰撞反弹后，A向下做匀减速直线运动，对A有 B向上做匀减速直线运动，对B有由于B的加速度大于A得加速度，可知B速度减小为0后又向下做匀加速运动，即B做双向匀变速直线运动，两者随后经历时间再次达到相等速度，令该速度大小为，之后共同向下做匀加速直线运动，则有解得则第一次碰撞后的相对位移解得此过程B的位移A、B达到相等速度后保持相对静止向下做匀减速直线运动，根据（1）可知加速度为令B与P第二次碰撞时的速度大小为，则有解得之后A、B的运动状态与上述相同，之后又发生第三次碰撞，第二次碰撞后两者随后经历时间再次达到相等速度，令该速度大小为，之后共同向下做匀加速直线运动，则有 解得则第二次碰撞后的相对位移解得则B与P发生第三次碰撞时，物块A到木板B上端的距离