2023-2024学年山西省二校高二（下）期末考试物理试卷+答案解析

2023-2024学年山西省二校高二（下）期末考试物理试卷

一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。

~/。2中的Pw元素是辔Pu,发生a衰变后生成新原子核X,衰变的半衰期为87.7年，则下列说法正确的

是（）

A.衰变的核反应方程为辔一辔x+。］e

B.原子核X的比结合能比辔Pu小

C.a衰变时P"原子核会向高能级跃迁，并放出7光子

D.大约要经过263年会有87.5%的Pu原子核发生衰变

2.如图所示为2022年北京冬奥会某运动员滑雪比赛的场景，假设滑板与雪面的动摩擦因数一定，当运动员

从坡度一定的雪坡上沿直线匀加速下滑时，运动员的速度V、加速度。、重力势能与、机械能£随时间的

变化图像，正确的是（）

3.如图所示，一束单色光沿截面射向圆柱形玻璃砖的/点，已知其入射角为3折射角为心玻璃砖的折射

率为n则下列说法正确的是（）

A.要使单色光进入玻璃成，入射角z•必须大于45°

B.选择合适的入射角i,可使单色光在玻璃砖内发射全反射

C.若仅考虑反射，入射角i=45°时，单色光可在玻璃砖内经两次反射后回到/点

D.单色光射入玻璃砖后第一次到达边界的出射光线相对原光线的偏折角可能大于90°

第1页，共15页

4.如图为一列沿x轴正向传播的简谐波在力=0.2s时刻的波的图像，波速恒为。=5m/s,下列说法正确的

是（）

B.该波的频率为0.4Hz

C.t=0.2s时，x=2.0m处的质点。向上振动

D.力=0.3s时，质点尸的位移为10c〃？

5.人体静电是静电防护工程领域和静电应用领域的重要内容，人体静电带电规律的研究.具有基础性指导

作用.如图所示为人体带正次忆静电时的等势线分布，下列说法正确的是（）

A.若两手握拳，则手指周围的电场强度减小

B,带电粒子沿着人体表面运动，电势能一定变化

C.若在a点有一静止的带负电粒子，该粒子仅在电场力作用下将以垂直于人体的速度打在人体表面上

D.在人体内部，越靠近皮肤电势越低

6.如图甲所示，质量为加=1包的物体静止在水平地面上，t=0时刻，对物体施加一个水平向右的作用力,

作用力随时间的变化关系如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数为〃=0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦

力，重力加速度g取10加//。下列说法正确的是（）

第2页，共15页

A.力=8s时物体的速度最大

B.1=7s时物体的动能为40.5J

C.0〜4s内物体的平均速度大小为2.25?TI/S

D.0〜4s内物体所受摩擦力的冲量大小为4N-s

7.如图所示，水平面上一小车以2m/s的速度向右做匀速运动，小车的上表面光滑且水平，/、8为固定在

小车两侧的挡板，滑块与挡板/、2分别用两根相同的轻质弹簧连接，小车匀速运动时，滑块相对小车静止,

滑块可视为质点，两弹簧恰好处于原长。已知滑块的质量为m=2颌，弹簧劲度系数为卜=10000N/m,

某时刻，小车与右侧一障碍物发生碰撞，小车立即停下并被锁定，弹簧弹性势能为与=x为弹簧形

变量，关于此后滑块的运动，下列说法正确的是（）

障

碍

7WW\物

A.滑块做简谐运动的振幅为

B.滑块做简谐运动的周期小于8x10-2«

C.滑块做简谐运动的最大加速度为20mle

D.滑块做简谐运动的半个周期内，两弹簧对滑块的冲量的矢量和一定为零

二、多选题：本大题共3小题，共18分。

8.如图所示是研究光电效应的实验装置，分别用1、2两种金属材料作为K极进行光电效应实验，保持入射

光相同，测得1、2两种金属材料的遏止电压关系为5＜。2,下列说法正确的是（）

A.滑片P从滑动变阻器中点。向右端6移动，由此可测得遏止电压U

B.金属材料1的逸出功比金属材料2的逸出功大

C.仅考虑初动能最大的光电子，金属材料1逸出电子的物质波波长比金属材料2逸出电子的物质波波长更

D.光电效应现象表明光子具有动量

第3页，共15页

9.如图为交变电流的两种引出方式，图甲采用两滑环引出电流，图乙则采用换向器实现电流的导出，两装

置其他部分完全一样.发电机矩形线框匝数为N,面积为S,线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应

强度大小为3,线框从图示位置开始以角速度s绕轴转动，图中电阻阻值均为R,不计其他电阻，下列说法

正确的是（）

乙

A.两图中图示位置电动势均最大

B.甲图电流表读数等于乙图电表的读数

C.乙图中线框转动一圈，通过电流表的电流方向改变两次

D.两装置线圈转一圈，克服安培力做功均为小及0

R

10.如图所示，质量为4小、半径为尺的光滑四分之一圆弧体/静止在足够大的光滑水平面上，水平面刚好

与圆弧面的最底端相切，轻弹簧放在光滑水平面上，左端固定在竖直固定挡板上，用外力使质量为小的小

球3压缩弹簧（B与弹簧不连接），由静止释放小球，小球被弹开后运动到圆弧体的最高点时，恰好与圆弧

体相对静止，小球可视为质点，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

3

A.弹簧具有的最大弹性势能为｝ngR

B.小球3第一次滚上圆弧底端的一瞬间对圆弧底端的压力大小为（mg

c.小球3第一次滚下圆弧面时，圆弧面的速度大小为Jp1

D.小球8第二次滚上圆弧面后，上升的最大高度为:H

三、实验题：本大题共2小题，共16分。

11.某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的装置如图所示。

第4页，共15页

手轮

(1)在通过目镜观察干涉条纹，转动测量头上的手轮时，在视野中看到的是(“干涉条纹”或“分划板

中心线”)在移动。

(2)用测量头测量相邻亮条纹间的距离时，分划板中心线对准的位置应该是0

4暗条纹的中心R亮条纹的中心C亮条纹的边缘。.任意位置

(3)测量相邻红色亮条纹间的距离时，转动手轮，使分划板中心线移过的条纹的个数，较为合适的是0

41条B.2条C.5条D20条

(4)若分划板中心线移过的明条纹个数为〃，移动距离为x,双缝间距为力双缝到屏的距离为乙则待测光

的波长为o(用〃、x、d、L表示)

12.某同学利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，实验电路如图甲所示。

UN

1.30

1.20

1.10

1.00

0.90

E>0.80

甲0.70

0.60—k

0.100.200.300.400.500.60〃A

乙

(1)在闭合开关前，滑动变阻器的触头尸应处于(选填“左端”或“右端”)o闭合开关后，移动滑动

变阻器的触头尸，电压表始终指向一个不为零的示数，电流表示数一直为零，则可能的故障是

4电源与开关间断路

8电流表与滑动变阻器间断路

C滑动变阻器短路

(2)根据实验数据，画出U—/图线如图乙所示，由此得电池的电动势E=V(保留2位小数，下同),

内阻r=

四、计算题：本大题共3小题，共38分。

第5页，共15页

13.如图甲所示，将一个U形汽缸放在升降梯中，一个质量为沉、横截面积为S的活塞将一定量的气体密封

在汽缸内，气体的温度为7,稳定时活塞与汽缸底部之间的距离为人活塞厚度不计且活塞与汽缸之间无摩

擦，外界大气压强恒定为%,升降梯先以恒定的加速度。竖直向上做匀加速运动，后做匀速运动。己知重

力加速度为g。

(1)当升降梯匀加速上升时，若汽缸内气体温度始终保持不变，则活塞达到稳定时距离汽缸底部的高度是多

少？

(2)当升降梯做匀速直线运动时，仍要使活塞达到(1)中相同的位置。

①需要将汽缸内的气体温度调整到多少？

②若保持汽缸内的气体温度T不变，从缸内缓慢抽出一定量气体(图乙)，求抽出气体与原有气体的质量比。

甲乙

14.如图所示，有一间距£=的足够长光滑平行倾斜金属导轨NAfMW'，倾角。=30°，处接有

阻值R=2。的电阻，底端NN'平滑，与间距也为£的水平光滑平行金属导轨/ccf非常接近但不连接，cf

和c'尸中间通过一小段绝缘材料e、e'相连，绝缘材料光滑，ee'连线与导轨垂直，在水平导轨左端cd处接

有一电容为。=1F的未充电的电容器.整个装置均处于垂直导轨平面向上、磁感应强度大小均为B=1T

的匀强磁场中，金属棒°、6的质量均为团=1kg,。棒电阻不计，6棒电阻r=0.20,长度均为6棒静

止在导轨ee'右侧，且垂直导轨放置，。棒从导轨NMM'N'某一高度上方任意位置由静止释放，。棒都能以

恒定速度经过NN'处，且无能量损失地滑上水平导轨，速度稳定后进入/ee'f导轨，导轨都足够长.、6棒

始终不相碰且与导轨垂直，重力加速度g取求：

(l)a棒运动至NN'处的速度大小和此时AIM7两端的电压大小；

(2)电容器最终储存的电荷量；

⑶6棒产生的焦耳热。

第6页，共15页

15.空间存在间距为d=赤-的两水平边界”、N,N处有吸收板，可以吸收撞向此板的粒子。两边界之间

存在磁感应强度大小为3、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一粒子源位于边界M上的/点，单位时间可向

纸面内各方向(0＜。＜开)均匀发射“个速度为"0的带正电粒子，粒子质量为加，带电荷量为如〃和尸之

间为真空区域。P、。为带细孔的水平金属板，粒子可顺利通过，P、。间存在竖直向下的匀强电场，P、Q

间电势差UPQ=噤。粒子可经过电场的“折射”进入。下方，粒子在尸处的速度方向与法线的夹角为入

射角，在。处的速度方向与法线的夹角为折射角。不计粒子的重力和粒子间的相互作用。

(1)求粒子在磁场中运动的轨迹半径R；

(2)求单位时间内通过边界M进入真空区域的粒子数目；

(3)求尸、0间电场对粒子的“折射率”"(入射角与折射角的正弦值的比值)；

7T

(4)若粒子射向磁场的方向固定为。=工，求由于“折射”作用，粒子单位时间内对电场发生装置的作用力

大小Fo

八7V

XXXXXXX

dB

义、，XXXXX^XX

AM

P

Q

第7页，共15页

答案和解析

1.【答案】D

【解析】4衰变的核反应方程为辔Pu-就x+4He

故/错误；

A该衰变释放能量，生成物比反应物更稳定，比结合能越大原子核越稳定，所以原子核X的比结合能

比含卬〃大,故2错误；

C.a衰变时X原子核会向低能级跃迁，并放出7光子，故C错误；

。由衰变周期公式计算可得"金=«25.5%

m

大约要经过3个半衰期会有87.5%的Pu原子核发生衰变，故。正确。

故选。。

2.【答案】A

【解析】4由于运动员由静止匀加速下滑，根据”=at

可知，速度与时间成正比，/正确；

8.匀加速运动，加速度不变，8错误；

C加速下滑的过程中，重力势能减小，C错误；

D下滑的过程中，由于要克服摩擦力做功，机械能减小，但速度增大，相同时间内位移变大，克服摩擦力

做功变大，因此机械能并不是均匀减小的，。错误。

故选儿

3.【答案】C

【解析】4入射角/＜45°时，单色光也能进入玻璃砖，故/错误；

2.入射角，＜90°,单色光进入玻璃砖后折射角r必定小于临界角，不会发生全反射，故2错误；

C当入射角i=45°时，由折射定律冗=萼知，折射角r=30°

smr

内部反射光线刚好组成一个正三角形，单色光可在玻璃枝内经两次反射后回到N点，故C正确；

。单色光射入玻璃砖后第一次到达边界的出射光线相对原光线的偏折角为2(1-/)，而，＜90°,45°

故偏折角小于90°，故。错误。

故选C。

4.【答案】D

第8页，共15页

【解析】4由图可知，波长入=2.0m

该波的周期为7=△=0.4s

V

故/错误；

8该波的频率为f=^=2.5Hz

故8错误；

C因为波沿x轴正向传播，根据同侧法，故力=0.2s时，2=2.0m处的质点。向下振动，故C错误；

D因波的周期为0.4s，故经过0.1s质点尸运动到波峰位置，故力=0.3s时，质点尸的位移为10c加，故。正

确。

故选Do

5.【答案】A

【解析】4带电物体在其尖端位置场强大，两手握拳以后手部场强变小，故N正确；

2.人体各部位电势相等，带电粒子沿着人体表面运动时电势能不变，故8错误；

C由图可知，电场线为曲线，且皮肤表面的电场线垂直于人体，故粒子除垂直于人体表面的速度外，还有

沿着表面的分速度，合速度不会垂直于人体，故C错误；

。.人体为等势体，内部电势处处相等，故。错误。

故选/。

6.【答案】B

【解析】4当F=/j,mg=0.1x1xION=IN

时物体的加速度为0,速度最大，则力=7s时速度最大，故/错误；

8.由/可知t=Is时物体开始运动，t=7s时拉力大小为1N,根据图像与坐标轴围成的面积代表厂的冲

量，1〜7s内有/=2x^—x3N-s=15N-s

设向右为正方向，1〜7s根据动量定理有/—〃?ng，=T7W

其中t'=6s，动能为Ek=

解得Ek=40.5J

故3正确；

1+4

C1〜4s内物体的冲量为T=-^―x3N•s=7.5N-s

设向右为正方向，1〜4s根据动量定理有1-产=

其中t"=3s＞解得了=4.5m/s

第9页，共15页

物体并非做匀变速直线运动，则平均速度大小万至1=^-m/s=2.25m/s

故C错误；

D0〜1s物体静止，贝I0〜4s内物体所受摩擦力的冲量大小为/"=。+iirngf

其中=；x1xIN-s=0.5N-s

解得I"=3.5N-s

故。错误。

故选Bo

7.【答案】B

【解析】4由动能定理得，2k)4=；加。2

计算得滑块做简谐运动的振幅为2°加，故N错误；

??T

A若视为匀变速运动，则4=^X7

24

解得周期为7=8x10-2$

做简谐运动从平衡位置向位移最大位置运动时加速度越来越大，由力图像特点可知滑块做简谐运动的

周期小于8x10-2s，故2正确；

C在最大位移处，由牛顿第二定律得2比4=ma

计算得最大加速度为a=200m/s2

故C错误；

。.若从平衡位置经过半个周期回到平衡位置，速度大小不变、方向改变，故两弹簧对滑块冲量的矢量和不

为零，故。错误。

故选瓦

8.【答案】BC

【解析】4滑片尸从滑动变阻器中点。向右端6移动UAK>0

故不能测得遏止电压，/错误；

8由爱因斯坦光电效应方程eUc=hv-W0,得Woi>卬02

故3正确；

C由R=mv=y/2mEk,>EH

可知pi<P2

第10页，共15页

由入=2可知，金属材料1逸出电子的物质波波长比金属材料2逸出电子的物质波波长更长，故C正确；

P

D光电效应现象表明光具有粒子性，不能表明光子具有动量，故。错误。

故选BCo

9.【答案】BD

【解析】4两图中图示位置是中性面位置，此时穿过线框的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，根据法拉

第电磁感应定律石=N誓

△力

可知此时线框中的电动势为零，故N错误；

电流表测得的是交变电流的有效值，乙图中通过换向器后，电流方向不变，但跟甲图中的电流热效应

相同，所以交变电流的有效值相同，电流表读数相等，故3正确，C错误；

D两装置线圈转一圈，克服安培力做功等于回路所产生的焦耳热，均为（5=呆7

式子中U有=麋，Um=NBSUJ,T=—

v23

联“求得Q=--------------

R

故。正确。

故选3D。

10.【答案】BCD

【解析】4设弹簧开始具有的最大弹性势能为Ep,设小球被弹开后速度大小为,滚上圆弧面最高点后

速度大小为"1,根据能量守恒有与=；x5mv^+mgR,Ep=）呜

根据动量守恒mv0=5mv!

解得*=,Ep—

故/错误；

2

2.小球8第一次滚上圆弧面的一瞬间有N-mg=m—

R

7

解得N=-mg

«--上——7

根据牛顿第三定律可知，小球对圆弧面的压力大小N'=N=钾

故3正确；

C设小球第一次离开圆弧面时，小球的速度大小为“2、圆弧体的速度大小为“3，根据动量守恒有

mvQ=+mv2

第11页，共15页

根据能量守恒有|wuo=|X4m底+|m?；2，v3=

故C正确；

D从小球第二次滚上圆弧面到上升到最高点过程中，设上升到最高点时共同速度为04,上升的最大高度

为h，根据动量守恒有4mv3+mt>2=5mv4

根据能量守恒有|x4m吗+|mt；2=；x5mv：+mgh

解得/i==0.04R

故。正确。

故选BCD.

11.【答案】(1)分划板中心线

⑵B

⑶。

⑷口

')(n-1)L

【解析】(1)在通过目镜观察干涉条纹，转动测量头上的手轮时，在视野中看到的是分划板中心线在移动。

(2)用测量头测量相邻亮条纹间的距离时，分划板中心线对准的位置应该是亮条纹的中心。

故选Bo

(3)测量相邻红色亮条纹间的距离时，为了减小误差，转动手轮，使分划板中心线移过的条纹的个数不能太

多也不能太少，较为合适的是5条。

故选Co

(4)若分划板中心线移过的明条纹个数为〃，移动距离为x,则相邻明条纹间距为

根据相邻明条纹间距公式=七入

a

联立可得待测光的波长为A=7-Try

(n—1)L

12.【答案】(1)右端B

⑵1.451.52

【解析】(1)国在闭合开关前，应该使回路电流最小，故滑动变阻器的触头P应处于右端。

第12页，共15页

⑵电流表示数一直为零，可能是没有电流通过电流表，即电流表与滑动变阻器间断路。

⑵闺⑵由u=E-力，根据图线可以求得斜率的绝对值网=:T吗~L52

U.oo—U.1U

电池的内阻r=\k\=1.52Q

电池的电动势E=(1.30+0.152)7注1.457

13.【答案】(1)汽缸处于静止状态时，设汽缸内部压强为Pi,对活塞有加+瞪="

当升降机匀加速上升时，且活塞达到稳定状态时，汽缸内部的压强为次，有pzS—p°S—mg=ma

因为汽缸内气体温度不变，所以有P1K=P2%

设活塞达到稳定时距离汽缸底部的高度为％2匕=Sh,V2=Sh2

mgh+poSh

解得h=

2mg+ma+p°S

(2)①当升降梯做匀速直线运动时，仍要使活塞达到(1)中相同的位置，汽缸内气体的压强为。，温度为T3,

满足0O+M=P3

由于该过程为等容变化’则有"=当

W+PoS

解得4=t

mg+ma+p（）S

②由pihS=pih2s+pi'hS,/\h=h-h2

可得出=包=竺=效ma

moViShhmg+ma+p°S

【解析】详细解答和解析过程见【答案】

14.【答案】(1)设。棒运动至NN'处的速度大小为v，则馆外^^二目