武汉外国语学校2023~2024学年度高二年级下学期期末
物理试题
命题人： 审题人：
本试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟
注意事项：
1．答卷前，考生务必用黑色字迹钢笔或签字笔将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4．考生必须保持答题-卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
一、单选题（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，只有一项符合题目要求）．
1．某气体在、两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了、两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中>，图乙中>
B．图甲中<，图乙中>
C．图甲中<，图乙中<
D．图甲中>，图乙中<
2．日本政府1月13日正式决定，东福岛第一核电站核废水将于今年春开始排入大海，此行为将对周边国家海洋环境和公众健康造成极大影响。核废水中包含的碘129的半衰期达到了1570万年，其核反应方程为
下列说法正确的是（ ）
A．大量的X粒子形成了射线，能够轻松穿透几厘米厚的铅板
B．半衰期不会随温度发生改变，100个碘129原子在1570万年后有50个未发生衰变
C．核废水进入海水后温度降低，会延长碘129的半衰期
D．碘129原子核的质量大于氙129原子核和X粒子的总质量
3．滑索是一项体育游乐项目。如图所示，游客从起点利用自然落差加速向下滑行，越过钢索的最低点减速滑至终点。滑轮与钢索间的摩擦不可忽略，不考虑空气对人的作用力。下列四幅图中，两条虚线分别表示与钢索垂直方向和竖直方向，能正确表示游客加速下滑或减速上滑的是（ ）
A．减速上滑 B．减速上滑
C．加速下滑 D．加速下滑
4．氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光能量范围约为1.64eV到3.11eV之间，a光的光子能量为2.86 eV。则（ ）
A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光
B．当滑片P向a端移动时，光电流I将增大
C．a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小
D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有
5．一质点由静止开始做加速度为的匀加速直线运动，经时间t后加速度变为，又经过时间t后加速度再次变为，再经时间t后回到出发点，、的之比为（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图甲所示为一质量为的瓦片的截面图，其顶角为。把它对称放在一段房脊上，将房脊的一端缓慢抬高至瓦片刚要滑动，如图乙所示，此时房脊与水平面的夹角为。下列说法中正确的是（ ）
A．的每个侧面对的弹力大小为
B．对的作用力为
C．受到3个力的作用
D．对的最大静摩擦力的合力大小为
二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，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） ．
7．打印机是现代办公不可或缺的设备，其进纸系统结构如图所示，正常情况下能做到“每次只进一张纸”，某次打印过程中刚好还有100张相同的纸，每张纸的质量均为m，打印时搓纸轮按图示逆时针方向转动，搓纸轮给第1张纸压力大小为，带动最上面的第1张纸匀速向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为，纸张与纸张之间，重力加速度为g，当打印机正常工作时下列说法中正确的是（ ）
A．搓纸轮对1张纸的摩擦力为，方向向右
B．第2张与第3张之间的摩擦力大小为
C．第99张纸与第100张纸之间的摩擦力为
D．一定大于
8．静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则（ ）
A．衰变方程可表示为
B．核反应中释放的核能为（mX-mY-mα）c2
C．Y核在磁场中运动的半径为
D．Y核的动能为
9．如图所示，两个质量分别为m1=1kg、m2=2kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接。两个大小分别为F1=30N、F2=15N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则（ ）
A．系统运动稳定时，弹簧秤的示数是15N
B．系统运动稳定时，弹簧秤的示数是25N
C．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为25m/s2
D．在突然撤去F1的瞬间，m2的加速度大小为7.5m/s2
10．如图所示，与水平面成角的直棒上有一滑套，可以无摩擦地在棒上滑动。开始时滑套相对棒静止，此时与棒的上端相距，与棒的下端相距。现在使棒保持倾角不变，以加速度水平向右做匀加速直线运动，下列说法正确的是（取g=10m/s2，）（ ）
A．若加速度a=7.5 m/s2，滑套恰好不会在棒上滑动
B．若加速度a=6 m/s2，滑套恰好不会在棒上滑动
C．若加速度a=10 m/s2，滑套经过会从棒的上端滑出
D．若加速度a=5 m/s2，滑套经过会从棒的下端滑出
三．实验题（本题共2小题，共14分）．
11．（每空2分，共6分）某同学利用三根完全相同、满足胡克定律的橡皮筋进行“验证力的平行四边形定则”实验（橡皮筋的形变均在弹性限度内）。在水平木板上固定一张白纸，将绳子打一个结点，用这三根橡皮筋在水平面内沿三个不同方向拉结点，当结点处于静止时，在白纸上标记结点位置为点，如图所示，记录三根橡皮筋方向并测量出它们此时长度分别为、、。请完成下列问题：
（1）进行不同次实验时， （填“需要”或“不需要”）使O点始终在同一位置。
（2）在本实验中，测得橡皮筋原长均为12.00 cm。当结点静止时，三根橡皮筋的长度不可能是 。
A．l1=16.20 cm，l2=14.5 cm，l3=17.0 cm
B．l1=15.0 cm，l2=13.00 cm，l3=13.00 cm
（3）在某次实验，三根橡皮筋的方向如图所示，保持结点位置与段橡皮筋长度、方向不变，保持段橡皮筋的方向不变，将段橡皮筋缓慢顺时针旋转，则在此过程中段与段橡皮筋的弹力大小变化正确的是 。
A．段橡皮筋弹力先减小后增大
B．段橡皮筋弹力一直减小
C．段橡皮筋弹力一直减小
D．段橡皮筋弹力先增大后减小
12．（每空2分，共8分）某同学用如图（a）所示装置验证加速度与力的关系。小车通过细绳与钩码相连，固定在小车上的挡光片宽度为d，光电门传感器固定在轨道上，为平衡摩擦力，他们将轨道调整为左高右低。实验时，将小车从某一位置由静止释放，通过光电门测出挡光片的挡光时间，实验中小车从同一位置由静止释放，记录弹簧测力计的示数F，改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，测得多组和F。他们在坐标系中，得到如图（b）所示的点
（1）实验中钩码的质量 （填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量
（2）若图像过原点，小车的位移为s，小车的质量为M，请写出关于F的函数表达式 .
（3）按照图（b）的点迹描绘图像。
（4）为使上一问的图像过坐标原点，应适当 斜面左侧的高度（填写“减小”或“增大”）
四、解答题（本题共3小题，共46分）
13（12分）．如图所示，A为竖直放置的导热汽缸，其质量、高度，B为质量的导热活塞，汽缸内封闭着一定质量（远小于汽缸的质量）的理想气体，B与水平地面间连有劲度系数的轻弹簧，A与B的横截面积均为。当整个装置静止时，活塞B距汽缸底部的高度为。活塞与汽缸间紧密接触且无摩擦，活塞和汽缸壁的厚度均不计，外界大气压强，环境温度不变，弹簧原长，取重力加速度大小。
（1）求刚开始汽缸A静止时内部气体的压强p；
（2）用力从汽缸顶端缓缓上提汽缸A，求活塞B刚要离开A时，弹簧的长度。
14（16分）．如图所示，粗糙水平地面上固定有一竖直光滑杆，杆上套有质量为m=0.4kg的圆环，地面上放一质量为M=2.5kg的物块，物块与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，圆环和物块由绕过光滑定滑轮的轻绳相连，连接圆环和物块的轻绳与竖直方向的夹角分别为α=37°，β=53°。认为物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力（重力加速度g=10N/kg，取sin37°=0.6、sin53°=0.8），求：
（1）物块对地面的压力大小；
（2）地面对物块的摩擦力；
（3）若其他条件不变，仅M大小可调，为保持系统的平衡，求M的最小值。
15（18分）．如图所示，在足够大的水平地面上有一质量M=2kg 的静止长木板，木板的左端放置一质量m =1kg 的物体A，距木板的右端=3m处放置质量与物体A 相等的另一物体B（物体B底面光滑）。在t=0时刻对物体A施加一水平向右的推力F=6N，物体A开始相对长木板滑动，同时给物体B一向右的瞬时初速度=2m/s，木板与水平地面间的动摩擦因数=0.05，物体A与木板间的动摩擦因数=0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2，物体A、B均可视为质点。求:
（1）t=0时刻长木板的加速度大小；
（2）若=3s时物体A、B在木板上相撞，木板的长度L；
（3）若在=2.4s 时撤去推力F，试分析物体A、B能否相撞？若能，求A、B两物体从撤去推力F到相撞所用的时间t；若不能，求A、B两物体从撤去推力F到A、B之间距离达到最小时所用的时间t。
参考答案：
1．B
【详解】由图甲可知，温度为T2的图线中速率大分子占据的比例较大，则说明其对应的平均动能较大，故T2对应的温度较高，故<。由图乙可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以有>。
2．D
【详解】A．根据电荷数和质量数守恒可知X为粒子，穿透性较强，但不能轻松穿透几厘米厚的铅板，故A错误；
B．半衰期是统计数据，100个碘129原子在1570万年后不一定还有50个未发生衰变，故B错误；
C．半衰期不会受外界环境的影响而改变，故C错误；
D．由于衰变过程中有质量亏损，所以碘129原子核的质量大于氙129原子核和X粒子的总质量，故D正确。
3．C
4．D
【详解】A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误；
B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误；
C．根据
可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据
可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据
可知a光光子动量最大，故C错误；
D．根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有
5．C
【详解】其运动过程的图像如图所示
由于图像的斜率表示物体加速度，图像的面积表示物体的位移，则加速度大小分别为
，
整理有
6．A
【详解】瓦片放在房脊上，相当于物体放在斜面上的模型，如图所示
瓦片重力沿斜面和垂直斜面的分力分别为，。
A．弹力的合力的重力垂直斜面方向的分力平衡，大小为， 两个侧面弹力大小相等夹角120度，如图所示
对的弹力大小为
B．对的作用力与的重力平衡，故大小等于，方向竖直向上。故B错误；
C．受到重力，两个侧面对它的弹力和两个侧面对它的摩擦力，共5个力，故C错误；
D．对的最大静摩擦力的合力大小与瓦片沿斜面方向的重力的分力平衡
故D错误。
7．CD
【详解】A．因为是搓纸轮带动第一张向右运动，第1张纸上表面受到搓纸轮施加的静摩擦力f，方向向右，大小不确定，故A错误；
D．第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力f′，方向向左，即有
F为搓纸轮对第1张纸的压力，要让纸张一张一张进入则需满足
由题知，故必有，故D正确；
BC．第2张纸与第3张纸之间的摩擦力及第99张纸与第100张纸之间的摩擦力都是静摩擦力，根据受力平衡可知，大小均为，故B错误，C正确；
8．BCD
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为
故A错误；
B．此反应中放出的总能量
故B正确；
C．核反应前后系统动量守恒，即
新核和α粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有
联立两式可知核Y和α粒子在磁场中运动的半径之比
α粒子在磁场中运动的半径为R，所以核Y在磁场中运动的半径
故C正确；
D．核X发生衰变前后，根据能量守恒定律有
又由于
联立两式整理得核Y的动能
9．BC
系统运动稳定时，对整体运用牛顿第二定律得
隔离对分析，有
解得
可知弹簧秤的示数是25N，故A错误，B正确；
CD．在突然撤去的瞬间，弹簧弹力保持不变，则m2的受力不变，m2的加速度大小仍为；的加速度大小为
故C正确，D错误。
10．AD
【详解】AB．设棒以加速度向右匀加速时，滑套恰好不在棒上滑动，如图所示
则有
，
解得
故A正确，B错误；
C．当
时，滑套会沿棒上滑，如图所示
设滑套相对棒的加速度大小为，经时间滑套滑出直棒，则有
解得
，
故C错误；
D．当
时，滑套会沿棒下滑，如图所示
设滑套相对棒的加速度大小为，经时间滑套滑出直棒，则有
解得
，
11． 不需要 B AC/CA
12． 不需要 增大
【详解】（1）[1]实验中小车的受到的合力可以由弹簧测力计读出，因此不需要钩码的质量远小于小车的质量。
（2）[2]小车通过光电门的速度为v，有
设小车初到光电门的位移为s，有
对小车受力分析，由牛顿第二定律有
整理有
图像的斜率为
可知，斜率与小车质量、小车释放的位置、挡光片的宽度有关，与钩码的质量无关。
故选B。
由之前的分析可知，其关系式为
（3）[4]描点连线，其图像如图所示
（4）由上图可知，图线在横轴上有一段正截距，说明当力F在某个值时，小车才运动，据此可知小车没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够，即适当增大斜面左端的高度可以使图像过坐标原点。
13.（ⅰ）对汽缸受力分析有
解得
（ⅱ）设活塞B刚离开汽缸A时内部气体的压强为，弹簧的压缩量为，有
对活塞B受力分析有
可得
弹簧长度L仍然为原长10CM
14．（1）22N；（2）4N，方向水平向右；（3）1.1kg
【详解】（1）以圆环为对象，竖直方向根据受力平衡可得
解得绳子拉力大小为
以物块为对象，竖直方向根据受力平衡可得
解得支持力
根据牛顿第三定律，可知物块对地面的压力大小22N。
（2）以物块为对象，水平方向根据受力平衡可得
可知地面对物块的摩擦力大小为4N，方向水平向右。
（3）若m、M大小可调，以圆环为对象，可得绳子拉力大小为
以物块为对象，竖直方向根据受力平衡可得
解得
水平方向根据受力平衡可得
又
联立可得
解得
15．（1）；（2）；（3）物体A、B不能相撞，A、B两物体从撤去推力F到A、B之间距离达到最小时所用的时间为1.8s；
【详解】（1）设时长木板的加速度大小为，则对木板，根据牛顿第二定律有
解得
（2）设内，物体A的加速度大小为，位移大小为x1，物体B的位移大小为x2，根据牛顿第二定律有
物体A的位移大小为
物体B的位移大小为
解得
（3）时，物块A的速度为
物体A的位移为
长木板的速度为
长木板的位移为
物体B的位移为
时，物体B相对长木板的位移恰好满足
即B离长木板的最右端的距离为
物体A相对长木板的位移
可知A离长木板右端距离
设撤去推力F后物体A的加速度大小为，根据牛顿第二定律得
解得
物体A与木板的共同速度设为 ，则
解得
故在时物体A和长木板达到共同的速度
在时间内，物体A相对长木板的位移为
此时B距离长木板右端距离为
此时物体A到B的距离为
由于，此后A与长木板一起开始做匀减速直线运动，加速度大小为
设经过时间木板与物体B达到共同速度，则
解得
故在内A相对物体B位移
此时A与B距离为
此后B做匀速运动，A与长木板一起做减速运动，不会相撞。
A、B两物体从撤去推力F到A、B之间距离达到最小时所用的时间
