湖北省咸宁市2023-2024学年高二年级下册期末考试物理试卷（解析版）

咸宁市2023—2024学年度下学期高中期末芳试

高二物理试卷

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第

1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对

但不全的得2分，有选错的得0分。

1.1942年，美籍意大利物理学家费米主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置，首

次通过可控链式核裂变反应来实现核能的释放。其裂变方程为葭U+7->：Sr+唱Xe+3；n,

下列说法正确的是（）

A.核反应方程中Sr的质量数为92

B.核反应方程中Sr的中子数为56

C.因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少

D.因为裂变释放能量，所以Xe原子核的比结合能比U原子核的小

k答案》B

k解析』AB.根据核反应过程中质量数和质子数守恒

235+1^^+139+3

92+0=x+54+0

解得

y=94

x=38

所以核反应方程中Sr的质量数为92,中子数为

n=94-38=56

故A错误，B正确；

C.因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，质量数不变，故C错误；

D.因为裂变释放能量，生成核子更稳定，所以Xe原子核的比结合能比U原子核的大，

故D错误。

故选B。

2.设在无摩擦的桌面上置有5个相同的钢球，其中三个紧密连接排放一列，另两个一起自

左方以速度v正面弹性碰撞此三球，如图，碰撞后向右远离的小球个数为（）

V>

OPOOP

A.1个B.2个C.3个D.4个

［答案XB

k解析》设钢球从左到右分别为求1、2、3、4、5,球2先与球3相碰，根据动量守恒以

及能量守恒可得

mv—mv0+mv3

—mv2=—mvl+—mvl

22223

解得

v2=0,v3=v

可知球2与球3互换速度，接着球3先与球4相碰，同理可得球3与球4互换速度，依此

类推，最终球2、3、4静止，球5以速度v向右运动。接着球1与球2相碰，同理可得，

最终球1、2、3静止，球4以速度v向右运动，故碰撞后向右远离的小球个数为2个。

故选B。

3.两个完全相同的等腰三棱镜如图所示放置，相邻两侧面相互平行，一束白光从棱镜A的

左侧入射，从棱镜8的右侧出射，则出射光是（）

A.一束白光B.白光带

C.平行彩色带D,不平行彩色带

K答案UC

k解析』由于各种单色光在棱镜中的折射率不相同，当白光进入棱镜后将发生色散，作出

由于两棱镜相同，相邻两侧面相互平行，根据光路可逆可知，出射光是平行的彩色光带。

故选C。

4.如图所示，四个质点质量分别为啊=5kg、7%=殒=砥=lkg,且叫、根3、明在同

一直线上，它们之间的距离和位置关系如图，若其它三个质点作用于加3总万有引力值与

加2质点作用于加3的万有引力值大小相等，贝为()

八y

一

^欠

A.60°B.45°C.30°D.15°

［答案》A

k解析』由万有引力公式可知

FGm3maG

43=可歹=方

_Gm^_5G

13—Rd'一方

Gm2mG

23~d2~d2

其中玛3与片3共线，其合力为

口一门口_G

%一43一工3-~^2~

合成三个力，如图所示

/丁7,

其它三个质点作用于加3总万有引力值与加2质点作用于加3的万有引力值大小相等，即

可得

F=F23=F41

则合成的三角形为等边三角形，则可知

180°—2,=60°

解得

夕=60。

故选A„

5.由光敏电阻和电磁继电器设计的自动控制电路如图所示，该电路能实现灯泡白天不亮、

晚上亮的功能。电路中的光敏电阻&在晚上没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大,

在白天有光照射时阻值较小。则下列说法正确的是（）

A.通电螺线管产生的磁场白天比晚上强

B.白天流过凡的电流小于晚上流过凡的电流

C.白天光敏电阻&的电压小于晚上&上降落的电压

D.继电器所在电路，电源内阻消耗的功率晚上比白天的大

（答案》C

K解析XAB.由图可知，电路结构为&、螺线管串联后再与耳、号串联后进行并联，

接到与、电源的两端，白天时号阻值较小，干路电流变大，尺与电源的内阻分担的电压

增大（可以把凡和厂看成内阻），而并联部分的电压减小，故通过与和螺线管的电流减

小，螺线管的磁性减弱，AB均错误；

C.白天时，由于并联部分电压较小，而&、&所在支路&的阻值较小，根据串联分压

可知，其分担的电压更小，而晚上时，&的阻值增大，干路电流减小，并联部分电路的电

压增大，这时七分担的电压更多，所以白天光敏电阻&的电压小于晚上&上降落的电

压，C正确；

D.根据

P=I-r

可知，白天干路中的电流更大，电源内阻消耗的功率白天更大些，D错误。

故选C。

6.一细长磁铁棒系于棉线下端形成单摆，并于此摆的正下方放置一环形导线，如图所示，

箭头所示方向表示导线上电流的正方向。当时间/=0时，单摆由图示位置自静止释放而来

回摆动，若此单摆的摆动可视为周期运动，其周期为T,则最可能表示该导线上的电流，

与时间£在一个周期内的关系图的是（）

k答案1D

K解析XAB.条形磁铁由图中位置自静止释放，在一个周期之内，穿过线圈的磁通量先

增大，后减小，再增大，最后又减小，穿过线圈磁场方向不变，磁通量变化趋势改变，感

应电流方向发生改变，因此在一个周期内，感应电流方向改变4次，故AB错误；

CD.条形磁铁自静止释放到左侧最高点，磁通量先增大，后减小，感应电流方向先为正方

向后为负方向；从左侧最高点到右侧最高点磁通量先增大，后减小，感应电流方向先为正

方向后为负方向，故D正确，C错误。

7.如图所示，在一平静水面上建立xoy坐标系。甲、乙两波源分别在a（x=0.3m）、

Q(x=0.6m)处先后以5Hz的频率上下振动，在水面上产生简谐横波。图中虚线为某一

时刻两列波到达的位置，此时x=0.4m处的质点沿振动方向的位移为零且速度向下。已知

该水波的波速为Q5m/s,振幅为2cm,两波源起振方向相同，传播过程中能量损耗不

计。则下列说法正确的是()

y/m

00.3\0/6;x/m

\I/

A.波源。1、。2起振方向向上

B.波源。I比。2振动提前0.2s

C.图示时刻x=0.5m处的质点向下振动

D.图示时刻尤=0.55m处的质点位移大小为4cm

［答案XC

K解析UA.简谐波从波源x=0.4m到尤=O.6m的时间为

周期为

T=—=0.2s

f

则

t=2T

尤=0.4m处的质点沿振动方向的位移为零且速度向下，则两波源的起振方向向下，故A

错误;

B.甲、乙两列波已经形成的时间分别为

x0.6-0.3x0.1..

——}—----------s=0.6s,=—?=—s=0.2s

1v0.52v0.5

故波源Oi比。2开始振动的时间早0.4s,故B错误;

C.两波的波长为

V

4=一=0.1m

f

由图可知，两列波在x=0.5m处的振动方向均向下，且在平衡位置，则％=0.5m处的质

点向下振动，故C正确；

D.x=0.55m处到两波源的路程差为

Ay=（0.55-0.3）m-（0.6-0.55）m=0.2m=22

则该质点振东加强。

波源Oi在该点振动时间为

,0.6—0.55„T

t.=------------s=0.1s=—

10.52

波源。2在该点的振动时间为

,0.55-0.5八，T

t'=------------s=0.1s=一

20.52

则两波源在该点产生的振动均向上，且在平衡位置，位移为零，故D错误。

8.如图所示，两条不可伸长的轻绳小。分别系着质量为5m和加的质点，两质点以相同

的角速度绕同一竖直线做水平匀速圆周运动。已知重力加速度为g,两绳的拉力分别为（

A.两细绳拉力的比值（=3:1

B.两细绳拉力的比值十：（=3:2

C.两细绳绳长的比值4：。=2:9

D.两细绳绳长的比值44=1：5

[[答案』AC

k解析IAB.对两小球整体，在竖直方向有

Txcosq=6mg

同理，对小球相，竖直方向有

T2COS%-mg

其中

sinq=J

sin-A

由上述两式即可得到

7^3

故A正确，B错误；

CD.对下面小球受力分析水平方向有

2

T2sin%—mcor2

对上面的小球，在水平方向有

工sin0X-T2sina=5mco~rx

联立解得

工」

r210

其中

八=11sin4

G=l[sind+12sin%

联立解得

£_2

75

故C正确，D错误。

9.如图甲所示是一款烟雾探测装置的原理图。当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散

射后进入光电管C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于

IO-8A，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压上随人射光频率u的变化规律如图乙所

示，贝U()

A.图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量〃

B.要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于5.0xl0-7m

C.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N=6.25x1O10个

D.通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的

［答案XBCD

［解析XA.根据遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，同时结合爱因斯坦的光电

效应方程可得

eUc=Ek=hv-hvc

整理得

hh

UTT=-v——v

ceec

h

由此可得图像的斜率为一，故A错误;

e

B.根据题意可知金属的截止频率为

vc=6xlev，Hz

则有所以光源S发出的光波波长不能大于

2=-^―=5x107m

故B正确；

C.当光电流等于lO^A时，根据电流的定义式可知每秒产生的光子的个数为

N=匕=个=6.25x10Kl个

e1.6X10T9

故C正确;

D.当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，则光源越强，被烟雾散射进入光电管的

光就越多，越容易探测到烟雾，也就是说光电烟雾探测器灵敏度越高，即通过调节光源发

光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，故D正确；

故选BCD。

10.在坚直方向上无限大且均匀带电的平板上以。为原点建立xQy坐标系，平板右侧过点

。且垂直于平板的X轴上的电势随距离X的变化如图所示。/=0时刻，一个电荷量

q=lxlC）T°C质量机=lxio-6kg的带电粒子从离坐标原点距离x=0.02m处的A点以初速

度%=lm/s沿y轴正方向运动，忽略粒子所受的重力。（）

A.该电场x=0.02m处的场强大小为4000V/m

B./=ls时，粒子离平板的距离为0.07m

C./=0.4s时，粒子的电势能为0

D.当粒子运动到x=0.22m时，其偏离x轴的距离为2m

K答案UBD

［解析XA.由电势分布图像可知，图像斜率代表场强，所以电场x=0.02m处的场强大

小为

E=竺=1000V/m

Ax

故A错误；

B.在x正方向电势均匀降低，则为匀强电场，方向沿x正向，带正电粒子做匀加速直线

运动，y方向有初速度，不受电场力，作匀速直线运动，有

须=•延.t2=0.05m

2m

则，=ls时，粒子离平板的距离为

d=尤+再=0.07m

故B正确；

C.在/=0.4s带电粒子沿x轴作匀加速直线运动，其位置为

=x+x,=———厂=0.02+0.008=0.028m

2m

因x=0.1m处的电势为零，电势能为零，而则电势为正，带正电粒子的电势

能为正，故C错误；

D.当粒子运动到X=0.22m时，x方向做匀加速直线运动的位移为

x3-x-x0-0.2m

qE2

x-1t

s-T2--m---h

y=卬3

联立解得

q=2s,y=2m

则其偏离x轴的距离为2m,故D正确。

故选BDo

二、非选择题：本题共5小题，总分共60分。

11.智能手机中的“近距秒表”功能实时记录运动物体距手机距离和时间的关系。现用手

机、小球、铁架台、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置，来测量重力加速度，

实验步骤如下：

①在小球自然悬垂的状态下，用米尺测出摆线长L用游标卡尺测得小球的直径为小

②把智能手机正面朝上放在悬点的正下方，接着往侧边拉开小球，并用夹子夹住。

③打开夹子释放小球，小球运动，取下夹子。

④运行手机“近距秒表”功能，记录下小球距手机距离和时间的关系。

⑤改变摆线长和夹子的位置，重复实验测量出各次实验的摆线长工及相应的周期兀

图用图乙

34

11111Mil

01020

图丙图丁

(1)如图丙，用游标卡尺测得小球的直径上mm。

(2)某次实验中“近距秒表”描绘的小球距手机距离和时间的关系如图乙所示，则单摆的周

期丁=So

(3)得到多组摆线长L及相应的周期T后，作出了"-乙图线，如图丁所示，图线的斜率

为晨由此得到当地重力加速度g=O

4兀2

K答案》(1)20.75(2)2(3)——

k

K解析》(1)小球的直径为

d=20mm+0.05mmx15=20.75mm

(2)单摆周期为

T=2s

(3)根据单摆的周期公式得

247r22%2d

TL=----LH------------

gg

斜率为

.4/

K=-----

g

解得

4"

g=T

12.某同学用普通的干电池(电动势E=1.5V,内阻/'=2。)、直流电流表(量程

/g=lmA,内阻4=350。)、定值电阻K=1000。和电阻箱为、鸟等组装成一个简单

的欧姆表，电路如图所示，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“X10”和

“xlOO”两种倍率。

(1)图中的。端应与(选填“红”或“黑”)表笔连接。

(2)当开关S断开时，将两表笔短接，调节电阻箱&，使电流表达到满偏，此时鸟=

Q,欧姆表的倍率是(填“X10”或“X100”。

(3)闭合开关S,调节电阻箱&，当&=C时，将红、黑表笔短接，调

节电阻箱凡使电流表再次满偏，此时就改装成了另一倍率的欧姆表。

(4)欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变为1.44V,内阻变为5Q,但此表仍能进行

欧姆调零。若用此表规范操作，测量某待测电阻得到的测量值为150Q,则该电阻的真实

值为Qo

(答案》(1)黑(2)148X100(3)150(4)144

k解析》(1)由“红入黑出”可知，a端应与黑表笔连接

(2)口］由闭合电路的欧姆定律得

E=Ig^r+Rg+K+4)

上式代入数据得

凡=148Q

⑵开关S断开与闭合时相比较断开时欧姆表的内阻大，即中值电阻大，所以开关S断开时

欧姆表的倍率是“xlOO”。

(3)设开关S闭合时电阻箱&的电阻变为&'，开关S断开时欧姆表的倍率是“xlOO”，

欧姆表的内阻大小为

r+7?+A+)—1500。

61R乙

因为开关S闭合时欧姆表的倍率是“X10”，而欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻，所以

此种情况欧姆表的内阻为150Q。

由题意及闭合电路欧姆定律得

I37

r+R；+—J—-=1500

----------1----

Rg+KR3

综合以上两式可得

R3=150。

（4）结合上一小问可知待测电阻得到的测量值为150Q时，刚好电流表指针在中值电阻

处，实际的外电路电阻应等于此时欧姆表的内阻，进行欧姆调零时，招=150。不变，设

电阻箱号阻值变为鸟"，r'=5。，E，=L44V。由闭合电路欧姆定律得

£-4（4+4）=]++"

V37

将数据代入上式解得与"=40

%=/+R''+―~~-=144Q

欧姆表内阻讷■1.1

----------1----

Rg+及R?

因为此时刚好是中值电阻，所以所测电阻刚好等于内阻，真实值大小为144。。

13.汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。暑假黄同学一家人计划自驾游

去咸宁九宫山避暑。出行前汽车停放室外停车位，由于太阳暴晒，胎压监测仪显示轮胎的

胎压为2.8bar、温度为47C，该同学查询说明书得知：该汽车轮胎胎压的正常范围为

2.0bar-3.0bar,厂家建议标准胎压为2.4bar。轮胎内气体可看作理想气体，车胎的容

积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系T=（，+273）K。

（1）夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到87℃,为了安全起见，请通

过计算判断黄同学出发前是否需要调整该车胎压。

（2）黄同学查询天气预报得知未来几天九宫山上平均气温大约为27℃,为了使汽车在山

上且胎内气体在环境温度下能以标准胎压2.4bar行驶，需要提前放出一部分气体以减小胎

压。请计算出发前应该将胎压调整为多少?若放气过程中车胎内气体温度可视为不变，求出

发前从轮胎放出的气体质量占轮胎内气体总质量的百分比。

[答案X（1）需要减小胎压；（2）2.56bar,8.6%

（解析』（1）对车胎内气体分析，出发前压强为

Pi=2.8bar

温度为

%=47℃

行驶过程中，压强为。2,温度为

t2=src

车胎的容积可视为不变，得

Pl-P2

273+4273+L

代入数据解得

Pi=3.15bar>3bar

故需要减小胎压

（2）在山上时胎压为

°3=2.4bar

温度为

t3=27℃

在该状态下车胎内气体体积V变为V',设出发前调整后的胎压为。4,则

273+/]273+^3

解得

p4=2.56bar

根据理想气体状态方程

py_p^'

273+4273+，3

代入数据解得

v，=々35v

32

从车胎内放出气体的质量Am，占车胎内气体总质量机的百分比为

Am_V'-V

~m~Vr

代入数据解得

—=A=8.6%

m35

14.如图所示是某快递点分拣快递装置的部分简化示意图，质量加=L5kg的快递从倾角

为6=53。的斜面顶端A点静止释放，沿斜面A3下滑，进入水平传送带传送，最后

能从水平末端C点水平抛出，落到水平地面上，斜面与传送带之间由一小段不计长度的光

滑圆弧连接。已知斜面A5长4=2m,水平传送带长4=4m,传送带上表面距水

平地面/z=1.25m,快递与斜面间动摩擦因数4=；,与传动带间动摩擦因数〃2=1■，传

送带以某一速度顺时针转动，不考虑传送带滑轮大小，不考虑快递受到的空气阻力，快递

（1）快递刚滑到传送带上时速度的大小；

（2）调节传送带速度使快递落地点与抛出点C点的水平距离最大，则传送带速度至少多

大，并求出与抛出点的最大水平距离和快递落地时的速度%

k答案》（1）vB=2V6m/s；（2）8m/s,xmax=4m,y=Mm/s，落地时速度与水

平面的夹角为tan。=，

k解析》（1）从A到8,根据动能定理有

12

mgsin^Lj-^mgcos^L,=~mvB

代入数据解得

vB=246m/s

（2）由题意知，若物体在传送带上一直加速，落地点与抛出点C点水平距离最大，由

动能定理知

出mgL?=g脸fnv；

解得

vc=8m/s

则传送带速度至少为8mzso

不考虑快递在空中运动时受到的空气阻力，快递从C点飞出做平抛运动，有

%=gf

水平方向有

Vf

Xmax=C

解得

Xmax=4m

快递落地时的速度

解得

v-V89m/s

落地时速度与水平面的夹角为。，则

v

tan。=—

%

解得

八5

ta