安徽省智学大联考皖中联盟2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷（解析版）

第18页/共18页2023-2024学年安徽省智学大联考皖中联盟高二（下）期末考试物理试卷一、单选题：本大题共8小题，共32分。1.碳-14广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，2024年4月20日，我国首次实现了利用核电商用堆批量生产碳-14同位素，标志着碳-14供应的全面国产化，破解了国内碳-14同位素长期依赖进口的难题。碳-14能自发地发生衰变，其衰变方程为，关于此反应说法正确的是（）A.X是α粒子B.衰变后的总质量大于碳-14的质量C.碳-14发生衰变的半衰期与温度无关D.该反应中系统能量增加【答案】C【解析】【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为可知，X是电子，故A错误；BD．衰变过程中，放出能量，则衰变后的总质量小于碳-14的质量，该反应中系统能量减小，故BD错误；C．放射性元素的半衰期与外部因素（温度、环境）无关，与所处的化学状态（单质或化合物）无关，故C正确。故选C。2.如图所示为一种悬挂式花盆架，三根长度相等的轻绳对称地固定在挂钩和花盆架上，轻绳与竖直方向的夹角为37°，每根轻绳能承受的最大拉力为10N，不计花盆架的质量。已知重力加速度，，则此花盆架能承受花盆的最大质量为（）A.1.8kg B.2.4kg C.3kg D.3.6kg【答案】B【解析】【详解】根据题意，对花盆受力分析，由平衡条件有解得故选B。3.在研究直线运动时，教科书采用了由图像中图线与横轴所围成的面积来求位移，如图所示。下列是对这一方法的类比应用，其中说法错误的是（）A.（加速度—时间）图像面积表示速度B.（电流—时间）图像面积表示电荷量C.（力—时间）图像面积表示冲量D.（力—位移）图像面积表示功【答案】A【解析】【详解】A．由公式可知，（加速度—时间）图像面积表示时间内速度的变化量，故A错误，符合题意；B．由公式可知，（电流—时间）图像面积表示电荷量，故B正确，不符合题意；C．由公式可知，（力—时间）图像面积表示时间内力的冲量，故C正确，不符合题意；D．由公式可知，（力—位移）图像面积表示力做的功，故D正确，不符合题意。故选A。4.研究表明，地球自转逐渐变慢，大约每100年，地球的自转周期增加1.8ms。按照这种趋势持续下去假设地球其他条件不变，下列关于未来地球同步卫星的说法正确的是（）A.未来同步卫星的角速度比现在大B.未来同步卫星的线速度比现在大C.未来同步卫星的向心加速度比现在大D.未来同步卫星距地面的高度比现在大【答案】D【解析】【详解】A．根据题意，由公式可知，周期变大，则未来同步卫星角速度变小，故A错误；BCD．根据题意，由万有引力提供向心力有解得周期变大，则未来同步卫星距地面的高度变大，由，可知，未来同步卫星的线速度变小，未来同步卫星的向心加速度变小，故BC错误，D正确。故选D。5.如图，两个等量异种点电荷P、Q分别位于x轴上的两点，其位置关于点O对称。a、b、c、d四点位于以O点为圆心的圆周上，a、b连线平行于x轴，c，d是圆与y轴的交点。下列说法正确的是（）A.a、b两点的电势相同 B.a、b两点的场强相同C.c、d两点电势相同 D.c、d两点场强方向相反【答案】C【解析】【详解】A．由图可知，点离正电荷近，点离负电荷近，则点电势大于点电势，故A错误；B．根据等量异种电荷电场的对称性知，a、b两点的场强大小相等，方向不同，故B错误；CD．根据等量异种电荷电场线分布特点可知，电荷连线的中垂线上电场方向相同，中垂线为等势线，则c、d两点电势相同，c、d两点场强方向相同，故C正确，D错误。故选C。6.如图所示，光滑绝缘水平桌面上某区域存在一竖直向上的匀强磁场，两虚线为磁场边界。桌面上一正方形金属框以某一初速度垂直磁场边界进入磁场，金属框恰好能完全穿过磁场。已知线框边长小于磁场宽度，则下列说法正确的是（）A.进入和离开磁场的过程金属框中的感应电流均为顺时针B.金属框进入磁场过程的时间大于离开磁场过程的时间C.进入和离开磁场的过程中通过金属框某一横截面的电荷量大小相等D.进入和离开磁场的过程中金属框产生的焦耳热相等【答案】C【解析】【详解】A．根据题意，由右手定则可知，线框进入磁场的过程金属框中的感应电流为顺时针，线框离开磁场的过程金属框中的感应电流为逆时针，故A错误；B．根据左手定则可知，线框进入和离开磁场的过程均受向左的安培力，则线框进入磁场和离开磁场的两个过程中，线框速度一直减小，可知，线圈进入磁场的平均速度大于出磁场的平均速度，可知线框进入磁场的时间小于穿出磁场的时间，故B错误；C．线框进入磁场和离开磁场的两个过程中，磁通量的变化量相等，根据公式可知，进入和离开磁场的过程中通过金属框某一横截面的电荷量大小相等，故C正确；D．线框进磁场和出磁场两个过程中线框产生的焦耳热都等于线框克服安培力所做的功，由于进磁场和出磁场两个过程线框都是减速运动，则有可知进磁场和出磁场两个过程中安培力逐渐减小，而线框进、出磁场的位移相同，则进磁场的过程中线框产生的焦耳热多，故D错误。故选C。7.如图甲所示，用黄光从一侧照射薄膜，可以观察到明暗相间的干涉条纹。图乙为双缝干涉实验装置的示意图，单色光源S到两缝、的距离相等，虚线OS垂直于两缝连线。下列说法正确的是（）A.图甲中的干涉条纹上下分布均匀B.若图甲中换用紫光照射，则条纹间距将变小C.图乙中的O点处为暗条纹D.减小图乙中双缝间距离，条纹间距将变小【答案】B【解析】【详解】A．根据图像可知，图中薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚得越来越快，则从上到下条纹越来越密集，即明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密的，故A错误；B．若图甲中换用紫光照射，波长变短，条纹间距将变小，故B正确；C．由于单色光源S到两缝、的距离相等，则图乙中的O点处为亮条纹，故C错误；D．由公式可知，减小图乙中双缝间距离，条纹间距将变大，故D错误。故选B。8.如图所示，在水平地面上有一圆弧形凹槽ABC，AC连线与地面相平，凹槽AC是位于竖直平面内以O为圆心、半径为R的一段粗糙程度相同的圆弧，B为圆弧最低点。现将一质量为m的小球（可视为质点）从水平地面上P处以初速度斜向右上方抛出，与水平地面夹角为θ。该小球恰好能从A点沿圆弧的切线方向进入轨道，沿圆弧ABC继续运动后从C点以速率飞出。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是（）A.小球由P点运动到A点的过程中，所用时间为B.小球由P点运动到A点的过程中，水平位移为C.小球经过圆弧形轨道的C点时受到轨道的支持力大小为D.小球经过圆弧形轨道AB段和BC段过程中，小球与圆弧轨道间因摩擦产生的热量相等【答案】BC【解析】【详解】AB．小球由Р点飞出后做斜抛运动，竖直方向根据对称性可知，小球由P点运动到A点的过程中，所用时间为水平方向根据可得水平位移为故A错误，B正确；C．小球经过圆弧形轨道的C点时，根据牛顿第二定律可得解得支持力大小为故C正确；D．由于存在摩擦力做负功，所以小球经过圆弧形轨道AB段和BC段任意同一水平面的两个位置时，小球在AB段的速度总是大于在BC段的速度，根据可知小球经过圆弧形轨道AB段和BC段任意同一水平面的两个位置时，在AB段的弹力总是大于在BC段的弹力，在AB段的摩擦力总是大于在BC段的摩擦力，则小球经过圆弧形轨道AB段因摩擦产生的热量大于经过圆弧形轨道BC段因摩擦产生的热量，故D错误。故选BC。二、多选题：本大题共2小题，共8分。9.风能是一种可再生能源，风力发电具有清洁环保、运营成本低、节省空间、能源独立和减少用水量等优点。如图所示为某风力发电厂向用户供电的线路图，、分别为升压变压器和降压变压器。已知发电厂的输出电压保持240V不变，用户端电压为220V、功率为11kW，输电线总电阻，降压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（）A.输电线上损耗的功率为100WB.升压变压器的匝数比C.发电厂的输出功率为12kWD.若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率增大【答案】BCD【解析】【详解】A．根据题意，由公式可得，降压变压器副线圈的电流为则输电线上的电流为输电线上损耗的功率为故A错误；B．输电线上损耗的电压为降压变压器输入端电压为则升压变压器输出端电压为升压变压器的匝数比故B正确；C．升压变压器输入端电流为又有解得则发电厂的输出功率为故C正确；D．若用户端的用电器变多，则降压变压器的输出功率增大，输入电流增大，输电线上损失的功率增大，故D正确。故选BCD。10.如图甲所示，粗糙水平地面上有一块长木板P，小滑块Q放置于长木板上的最右端。现将一个水平向右的力F作用在长木板的右端，让长木板从静止开始运动，一段时间后撤去力F的作用。滑块和长木板在内的速度—时间图像如图乙所示，已知小滑块与长木板的质量均为m＝1kg，重力加速度，则下列说法正确的是（）A.力F的大小为6NB.小滑块Q与长木板P之间的动摩擦因数为0.1C.长木板P与地面之间的动摩擦因数为0.3D.时长木板P停止运动【答案】BD【解析】公众号：高中试卷君【详解】ABC．根据题意，由图乙可知，时撤去力F的作用，撤去力F前，木板的加速度为撤去力F后，木板的加速度为小滑块Q的加速度为设小滑块Q与长木板P之间的动摩擦因数为，长木板P与地面之间的动摩擦因数为，由牛顿第二定律有解得，，故AC错误，B正确；D．由图乙可知，时，小滑块Q与长木板P共速，若小滑块Q与长木板P保持相对静止，则有解得此时小滑块Q与长木板P之间的摩擦力为可知，小滑块Q与长木板P不能保持相对静止，则对长木板P有解得则到长木板P停止运动还需则长木板P停止运动的时间为故D正确。故选BD。三、实验题：本大题共2小题，共18分。11.在“探究加速度与力的关系”实验中，某同学设计了甲、乙两种实验方案（如图），试回答下列问题。（1）关于本实验的要求，下列说法正确的是（多选）。A.只有甲方案需要补偿阻力B.甲、乙方案都需要补偿阻力C.只有甲方案必须满足小车质量远大于重物的质量D.甲、乙方案都必须满足小车的质量远大于重物的质量（2）若该同学根据乙方案，作出加速度a与力传感器的示数F（连接力传感器与小车的细绳上的拉力）的a-F关系图线如图丙，直线部分斜率为k，则小车质量M＝___________。（3）根据甲方案进行实验，得到的一条纸带如图丁所示，A、B、C、D、E为5个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。相邻的计数点之间的距离分别为：、、、。已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a＝___________（结果保留两位有效数字）。【答案】（1）BC（2）（3）0.78【解析】小问1详解】AB．甲、乙方案都需要补偿阻力，故B正确，A错误；CD．乙有力传感器测量拉力，不需要必须满足小车的质量远大于重物的质量，只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量，故C正确，D错误；故选BC。【小问2详解】若该同学根据乙方案，则根据根据a-F关系图线可得则小车质量【小问3详解】根据逐差法可知加速度位=12.小李同学打算测量某一电源的电动势和内阻。（1）小李同学先用多用电表粗测该电源的电动势。他先把选择开关旋转到直流电压5V挡正确操作测量时表盘指针如图所示，其读数为___________V。（2）为了更准确地测量电动势和内阻，小李同学在实验室中找到了电阻箱、电压表、定值电阻等相关器材，组成如图甲所示的电路，并进行实验。已知该电源允许通过的最大电流为40mA，图中电阻箱R的阻值范围为0~99.9Ω。请用笔画线代替导线将实物图乙连接完整。_______（3）电路中为保护电阻，实验室中具有以下几种规格的定值电阻，本实验中应选。A10Ω，125mA B.20Ω，40mA C.100Ω，80mA D.500Ω，5mA（4）实验中通过调节电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值R及相应的电压表示数U，根据测得的多组数据，作出的图线如图丙所示，图线的斜率为k、纵轴截距为b，则电源的电动势E＝___________，内阻r＝___________。（5）若考虑到电压表内阻对实验影响，则电源电动势的测量值比真实值__________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。【答案】（1）##4.42##4.44（2）（3）C（4）①.②.（5）偏小【解析】【小问1详解】把选择开关旋转到直流电压5V挡，分度值为，其读数为。【小问2详解】电源电动势约为，考虑电压表的读数要在量程的之间，则电压表量程选，按照电路图甲把实物图乙连接完整，如图所示【小问3详解】根据题意可知，电路中的最小电阻通过的最大电流约为。故选C。【小问4详解】[1][2]由闭合电路欧姆定律整理可得结合图像可得，解得，【小问5详解】可用“等效电源法”分析误差大小：可以把电源与电压表看做一等效电源，则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以有电流通过“电源”，因而路端电压要小于电动势，所以电动势测量值小于真实值，即电源电动势的测量值比真实值偏小。四、计算题：本大题共3小题，共30分。13.如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为，温度均为。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处，整个过程中电热丝向气体传热Q。重力加速度为g。求：（1）活塞刚好脱离卡口a时汽缸内气体的温度；（2）整个过程中汽缸内气体的内能增加量。【答案】（1）；（2）【解析】公众号：高中试卷君【详解】（1）根据题意，设活塞刚好脱离卡口a时下方气体的压强为，则有解得从开始加热到活塞刚好脱离卡口a过程中，下方气体的体积不变，则有解得（2）活塞从离开卡口a至活塞刚好到达b处的过程中，压强保持不变，活塞移动过中，气体对外界做功，大小为由热力学第一定律可知，整个过程中汽缸内气体的内能增加量14.如图所示，坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场，在y轴左侧区域存在宽度为的垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B（大小可调节）。现有比荷为的带正电粒子，从x轴上的A点以一定初速度垂直x轴射入电场，且以大小为、方向与y轴正向成53°的速度经过P点进入磁场，不计粒子所受重力。求：（1）粒子在A点进入电场的初速度；（2）要使粒子不从CD边界射出，则磁感应强度B的取值范围。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意可知，粒子在第一象限，沿电场方向做匀加速直线运动，垂直电场方向做匀速直线运动，则有（2）粒子在磁场中做匀速圆周