甘肃省天水市秦安县第二中学2024届物理高二下期末综合测试试题含解析

甘肃省天水市秦安县第二中学2024届物理高二下期末综合测试试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、如图所示，长为a宽为b的矩形区域内（包括边界）有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．0点有一粒子源，某时刻粒子源向磁场所在区域与磁场垂直的平面内所有方向发射大量质量为m电量为q的带正电的粒子，粒子的速度大小相同，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T，最先从磁场上边界射出的粒子经历的时间为，最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为，不计重力和粒子之间的相互作用，则（）A．粒子速度大小为B．粒子做圆周运动的半径为3bC．a的长度为（+1）bD．最后从磁场中飞出的粒子一定从上边界的中点飞出2、如图所示，质量为M足够长的长木板A静止在光滑的水平地面上，质量为m的物体B以水平速度v0冲上A，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上．若从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，木板A向前运动了1m，并且M>m．则B相对A的位移可能为（）A．0.5mB．1mC．2mD．2.5m3、北京时间2019年4月10日21点整，全世界的太空迷们翘首以盼，人类首张黑洞照片即将揭开神秘面纱。黑洞究竟长什么样？物理和天文学者眼里的黑洞和普通人看到的有什么不一样呢？如图甲所示是M87星系中心的超大质量黑洞的模拟图像。中间的黑色区域是黑洞的剪影。人类首次发现的引力波就来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，黑洞A的质量大于黑洞B的质量，引力常量为G，则A．黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径B．黑洞A的线速度一定大于黑洞B的线速度C．若两个黑洞间的距离为L，其运动周期为T，则两个黑洞的总质量为MD．随着两个黑洞间的距离L在减小，其运动的角速度在减小4、如图所示，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，让线框以沿与ab边垂直的速度v在磁场中匀速运动，则关于线框中感应电流和感应电动势判断正确的是A．cd中有向上的电流，且c点电势高于d点电势B．cd中有向上的电流，且d点电势高于c点电势C．cd中没有感应电流，且d点电势不等于c点电势D．cd中没有感应电流，且d点电势等于c点电势5、如图所示是氢原子四个能级的示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，以下说法不正确的是A．一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子B．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子动能增大C．n=4能级的氢原子自发跃迁时，辐射光子的能量最大为12.75eVD．用能量为11.0eV的电子轰击基态氢原子能使其跃迁到更高能级6、如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()A．1.5eV0.6eVB．1.7eV1.9eVC．1.9eV2.6eVD．3.1eV4.5eV二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、如图所示是某绳波形形成过程的示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4……各个质点依次上下振动，形成绳波，时，质点1到达最高位置，质点5刚要开始运动．下列说法正确的是A．质点11开始振动时的方向向下B．时，质点4的速度方向向下C．在时，质点8运动的速度方向与加速度方向相同D．在时，质点7的加速度正在增大8、如图是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量，由图可知A．该金属的截止频率为B．该金属的截止频率为C．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为9、同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙的情况．若A固体和B毛细管都很干净，则()A．A固体和B管可能是同种材料B．A固体和B管一定不是同种材料C．固体A的分子对液体附着层的分子的引力比B管的分子对液体附着层的分子的引力小D．液体对毛细管B不浸润10、如图（甲），质量m=1kg的小物块从P点以初速度v0=10m/s沿倾角为37°的粗糙斜面向上滑动，其上滑至最高点过程的速度图象如图（乙）所示．已知斜面固定且足够长，不计空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.1．下列说法中正确的是A．物块所受的重力与摩擦力之比为5：2B．物块将停在最高点不能再下滑C．物块将沿斜面下滑，且下滑至P点时速度大小为10m/sD．物块将沿斜面下滑，且从静止下滑至速度大小为10m/s时用时5s三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）如图所示，某同学用图装置做验证动量守恒定律的实验．先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．(1)本实验必须测量的物理量有________．A．斜槽轨道末端到水平地面的高度HB．小球a、b的质量ma、mbC．小球a、b的半径rD．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCF.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)小球a、b的质量ma、mb应该满足的关系是________．(3)让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，下列说法正确的是________．A．两小球碰后到落地在空中运动时间相同B．为保证实验成功，斜槽轨道应尽量光滑C．两小球碰后，小球a的落地点是图中水平面上的A点D．两小球碰后，小球b的落地点是图中水平面上B点(4)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是________________．12．（12分）为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：①将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；②将木板向右平移适当的距离固定，再使小球a从原固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹P；③把小球b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两小球撞到木板并在白纸上留下痕迹M和N；④用天平测出a、b两个小球的质量分别为和，用刻度尺测量白纸上O点到M、P、N三点的距离分别为、和。根据上述实验，请回答下列问题：(1)为了减小实验误差，选择入射球、被碰球时，应该使_________（填“大于”、“等于”或“小于”）。(2)小球a和b发生碰撞后，小球a在图中白纸上撞击痕迹应是__________点。(3)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结论___________产生影响（填“会”或“不会”）。(4)用本实验中所测得的物理量来验证两小球碰撞过程中动量守恒，其表达式为__________。（用、、、、表示）四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）甲乙两车同时同地同向出发，在同一水平公路上做直线运动，甲以初速度v1=16m/s，加速度a1=2m/s2做匀减速运动，乙以初速度v2=4m/s，加速度a2=1m/s2做匀加速运动．求：（1）两车再次相遇前两者间的最大距离；（2）两车再次相遇所需的时间．14．（16分）两个氘核聚变产生一个中子和氦核(氦的同位素)．已知氘核的质量mD＝2.01360u，氦核的质量mHe＝3.0150u，中子的质量mn＝1.0087u.(1)写出聚变方程并计算释放的核能．(2)若反应前两个氘核的动能均为0.35MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？15．（12分）如图所示，真空室内存在宽度为d=8cm的匀强磁场区域，磁感应强度B=0.332T，磁场方向垂直于纸面向里；ab、cd足够长，cd为厚度不计的金箔，金箔右侧有一匀强电场区域，电场强度E=3.32×105N/C；方向与金箔成37°角．紧挨边界ab放一点状α粒子放射源S，可沿纸面向各个方向均匀放射初速率相同的α粒子，已知：α粒子的质量m=6.64×10-27kg，电荷量q=3.2×10-19C，初速度v=3.2×106m/s．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）α粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径R；（2）金箔cd被α粒子射中区域的长度L；（3）设打在金箔上d端离cd中心最远的α粒子穿出金箔进入电场，在电场中运动通过N点，SN⊥ab且SN=40cm，则此α粒子从金箔上穿出时，损失的动能为多少？

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、C【解题分析】试题分析：根据左手定则可知，粒子在磁场中受到的洛伦兹力的方向向右，将向右偏转．结合运动的特点可知，粒子向上的分速度越大，则越早从上边界飞出．所以最早从上边界飞出的粒子进入磁场的方向是竖直向上的．又由题最先从磁场上边界射出的粒子经历的时间为，根据：，则粒子偏转的角度：．做出这种情况下粒子运动的轨迹如图1，由图中几何关系可知：粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，即：所以：．故A错误，B错误；C、D、粒子的入射的方向在90°的范围以内，又r=2b，所以粒子运动的轨迹不会超过半个圆，运动的时间不超过半个周期，由可知，轨迹的圆心角越大，则运动的时间越长，而圆心角越大，对应的弦长越长，所以粒子运动的最长时间的轨迹，弦长也最长．所以最后射出磁场的粒子一定是从磁场的右边射出，最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为，画出运动的最长轨迹如图2，则：所以：α=30°，β=90°﹣α=60°，由于最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为，则偏转角等于90°，γ=90°﹣β=30°，由几何关系可得：．故C正确，D错误．故选C考点：带电粒子在磁场中运动【名师点睛】该题考查带电粒子在磁场中运动的几种临界问题，解题的关键是根据题目的条件，正确画出粒子运动的轨迹，然后从运动的轨迹中确定临界条件和几何关系．此题综合性较强，意在考查学生综合分析问题的能力.2、D【解题分析】试题分析：设木块和木板相对静止时的共同速度为v，由动量守恒定律可知：mv0=（M+m）v；对木板由动能定理可得：，对系统由能量守恒定律可得：；联立上述三式可得：，由于M>m，则，故选项D正确．考点：动量守恒定律及动能定理；能量守恒定律.3、C【解题分析】

两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，由两个黑洞A、B角速度相同，向心力由万有引力提供，所以GmA解得r黑洞A的质量大于黑洞B的质量，所以rAB.两个黑洞A、B角速度相同，且rA<rC.角速度ω=2πT，由M=故C正确；D.由①解得：ω=所以随着两个黑洞间的距离L在减小，其运动的角速度在增大，故D错误。4、C【解题分析】根据感应电流产生的条件，即当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就会有感应电流产生．本题中，线框运动的过程，磁通量不变，故回路中没有感应电流；但根据右手定则，整个导体向右切割磁场，导体的ad端电势高于bc端的电势，则ABD错，C正确；故本题选C【题目点拨】根据感应电流的产生条件可以判断有无电流；根据右手定则，可以判断当导体切割磁感线时，其两端电势的高低．5、A【解题分析】A、一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出二种不同频率的光子（3→2、2→1），故A不正确；B、氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，根据ke2r2=mv2r知，电子速率增大，动能增大，又由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小（或根据库仑力做正功判断也可），故B正确；C、n=4能级的氢原子自发跃迁时，辐射光子的能量最大为Emax=-0.85-(-13.6)=12.75eV，故【题目点拨】知道从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，以及知道原子的能量等于电子动能和电势能的总和，通过动能的变化可以得出电势能的变化．氢原子跃迁时放出的光子的频率取决于初末能级之差．6、C【解题分析】

设用光子能量为的光照射时，光电子的最大初动能为，阴极材料逸出功为，

当反向电压达到：以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极

因此，有：

由光电效应方程：

由以上二式：，．

所以此时最大初动能为，该材料的逸出功为．

当电压表读数为时，则电子到达阳极时的最大动能为：，故C正确，ABD错误；二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BC【解题分析】因t=T/4时，质点1到达最高位置，可知质点起振的方向向上，则质点11开始振动时的方向也向上，选项A错误；t=T/2时，质点4回到平衡位置向下振动，质点5到达最高点，则质点4的速度方向向下，选项B正确；在t=T3/4时，质点5在平衡位置向下振动，质点9到达最高点，质点8在平衡位置上方向下振动，此时质点8运动的速度方向与加速度方向均向下；此时质点7也在平衡位置上方向下振动，此时其加速度正在减小，选项C正确，D错误；故选BC.点睛：此题考查了机械波的传播过程，知道各个质点的起振方向均与振源的起振方向相同，后面的质点重复前面质点的振动；质点的加速度方向总是指向平衡位置.8、AC【解题分析】

当最大初动能为零时，入射光的光子能量与逸出功相等，即入射光的频率等于金属的截止频率，可知金属的截止频率为4.３×1014Hz，故A正确B错误；根据知，图线的斜率表示普朗克常量，故C正确；金属的逸出功为，故D错误．9、BC【解题分析】ABD、由图可知，该液体不能附着在A的表面，所以对A是不浸润的；当把毛细管B插入这种液体时，液面呈现凹形说明液体对B浸润的．所以A与B一定不是同种材料．故A错误、B正确、D错误；C.根据浸润与不浸润的特点可知，浸润时，附着层内的分子引力小于固体对分子的引力；而不浸润时，附着层内的分子引力大于固体对分子的引力，所以固体A的分子对液体附着层内的分子的引力比B管的分子对液体附着层内的分子的引力小些．故C正确；故选BC．10、AD【解题分析】

A.由图象的斜率可知，小物块沿斜面向上运动的加速度为，设物块上滑过程中受到的摩擦力的大小为f，根据牛顿第二定律可得：，解得：，故：，故A正确；B.根据滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力的特点，可以估算出接触面上的最大静摩擦力，而在最高点，因为，故物块到达最高点后立即会下滑，故B错误；C.根据牛顿第二定律，小物块下滑过程中满足：，得．由v-t图象可知物体在上滑过程中走过的位移大小为，故小物块从最高点下滑至P点的位移大小仍然为5m．所以小物块重新滑回P点的瞬时速度大小为，故C错误；D.根据速度与时间的关系，当物块从最高点下滑至速度为10m/s时，该过程所用时间，故D正确．故选AD。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、BEAC【解题分析】

（1）要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替．所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC；故选BE．

（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有

在碰撞过程中动能守恒，故有mav02=mav12+mbv22

解得v1=v0

要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb

（3）两小球碰后做平抛运动，竖直高度相同，则落地在空中运动时间相同，选项A正确；斜槽轨道是否光滑，对实验无影响，只要到达底端的速度相等即可，选项B错误；两小球碰后，小球a的落地点是图中水平面上的A点，选项C正确；两小球碰后，小球b的落地点是图中水平面上C点，选项D错误；故选AC.（4）设落地时间为t，B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度v1＝；碰撞后入射小球的速度v2＝；碰撞后被碰小球的速度v3＝；若则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，代入数据得：．【题目点拨】验证动量守恒定律中，学会在相同高度下，水平射程来间接测出速度的方法，掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键．12、大于N不会【解题分析】

(1)[1]为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：应该使ma大于mb；(2)(4)[2][4]小球离开轨道后做平抛运动，设木板与抛出点之间的距离为x，由平抛运动规律得：水平方向：竖直方向：解得：碰撞前，小球a落在图中的P点，设其水平初速度为v1．小球a和b发生碰撞后，小球a的速度变小，下落的更多，a的落点在图中的N点设其水平初速度为v1，m2的落点是图中的M点，设其水平初速度为v2．小球碰撞的过程中若动量守恒，则有：即为则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为：(3)[3]只要由静止从同一位置释放小球，小球到达轨道底端时速度相等，小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结果不会产生误差。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、（1）两