2023-2024学年辽宁省协作体高二（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.某同学上学时错过了校车。校车从上车位置点出发分钟后，某同学才从点乘上了一辆出租车。两车刚好同时到达下车位置。两车均视为直线运动，所走路径一致，校车的图像如图实线所示；出租车的图像如图虚线所示。关于两车从到的过程，下列说法正确的是( )
A. 前内两车间的距离一直在增大
B. 出租车的平均速度比校车的大
C. 末两车第三次相遇
D. 末校车速度和加速度的方向均改变
2.如图所示，蜘蛛网的主干纤维上分布着许多纤维凸起，可作为水蒸气凝结为水珠的凝结核，在朝阳下宛如珍珠项链。下列说法正确的有( )
A. 清晨的露珠格外明亮，这是阳光照射进小水珠后的折射现象
B. 由于露珠受到重力作用，所以露珠呈现的是上小下大的近似球状的水滴，与表面张力无关
C. 水珠悬挂在蜘蛛网上，说明水可以浸润蜘蛛丝
D. 露珠内部水分子热运动的平均动能不随温度变化而变化
3.如图所示，甲图是铀核裂变，铀核在被中子轰击后分裂成钡和氪，同时释放中子，产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，乙图是反应堆中放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丙图是原子核的比结合能与质量数之间的关系图像，丁图为粒子散射图景，下列判断正确的是( )
A. 甲图，铀核裂变反应方程为
B. 乙图，每过天反应堆的质量就减少一半
C. 丙图，原子核结合能高于
D. 丁图，其中有少数粒子发生大角度偏转，是因为粒子受到原子核的库仑斥力
4.有时我们能观察到日晕现象，如图甲所示，日晕是当太阳光线在卷层云中的冰晶折射时而产生的．图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，、为其折射出的两种单色光．下列说法正确的是( )
A. 光的频率大于光的频率
B. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，光侧移量大
C. 分别用、两种光在相同条件做双缝干涉实验，光得到的干涉条纹间距较窄
D. 光比光更容易发生明显衍射现象
5.如图所示为做简谐运动的质点位移随时间变化图像，则下列说法正确的是( )
A. 质点在时刻位移方向为轴负方向
B. 时间内，质点的速度与加速度方向相反
C. 质点在任意一个内通过的路程均为
D. 质点的振动方程为
6.如图甲所示为演示光电效应的实验装置，图乙所示为该实验装置在、、三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则( )
几种金属的逸出功和极限频率
金属
钠
钾
铷
A. 图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得图乙中的，
B. 若光为绿光，光可能是黄光
C. 若光光子能量为，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生种不同频率的光
D. 若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离
7.一列沿轴传播的简谐横波，时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中的虚线所示，则( )
A. 时，质点的振动方向一定竖直向上
B. 波的周期可能为
C. 波的传播速度可能为
D. 波的传播速度可能为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，一定质量的某种理想气体，沿图像中箭头所示方向，从状态开始先后变化到状态、，再回到状态。已知状态气体温度为。则下列说法正确的是 绝度零度取
A. 气体在状态时的温度为
B. 从状态的过程中，气体吸收热量
C. 气体在过程中放出热量
D. 气体在过程中单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数增多
9.儿童玩具弹射装置模型如图所示。可伸缩轻质弹簧和轻质杆的一端分别用铰链连接在固定竖直板的、处，另一端连接在质量为的小球上，初始时刻在竖直向上力的作用下杆处于水平位置，弹簧的原长和杆的长度均为间距为。现保持力的方向不变缓慢提升小球，直到弹簧呈水平状态。在这个过程中弹簧在弹性限度内( )
A. 先变大后一直变小
B. 小球可能受三个力作用
C. 弹簧在末态时的弹力比初态时的大
D. 轻质杆所受的弹力先变小后变大
10.如图所示，一劲度系数为的竖直轻弹簧下端固定，上端栓接质量为的水平木板，木板上再放一质量也为的小物块，静止时位置如图所示。现对施加一竖直向上、大小为的恒力，已知重力加速度大小为，不计空气阻力，则( )
A. 刚施加力时，对的压力大小为
B. 施加力后，在接下来的运动过程中、不可能分离
C. 运动到最高点时，弹簧的弹力大小为
D. 从静止时位置到第一次速度最大的位置间的距离是
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某同学用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。在橡胶套和柱塞间封闭着一段空气柱，空气柱的长度可以从刻度尺读取，由于注射器横截面积各处相同，所以可用空气柱长度代替空气柱体积，空气柱的压强可以从与空气柱相连的压力表读取。改变并记录空气柱的长度及对应的压强。
下列实验操作中，有助于减小实验误差的有_________；
A.实验中缓慢推动活塞，改变空气柱的体积，读出对应的压强
B.推动活塞时，为了保持装置稳定，用手握住注射器
C.在注射器活塞上涂上润滑油，防止漏气
处理数据时，某同学绘制了两种图像，图乙横坐标为，图丙横坐标为，为了快速判断本实验中压强和体积的关系，应选择_________图方式处理数据填“乙”或“丙”。
根据实验数据，得出的结论为_________。
A.一定量的气体等温变化时，压强与体积成正比
B.一定量的气体等温变化时，压强与体积成反比
C.一定量的气体等容变化时，压强与温度成正比
D.一定量的气体等容变化时，压强与温度成反比
12.某软件能够调用手机内置加速度传感器，实时显示手机加速度的数值。小明通过安装有该软件的智能手机其坐标轴如图所示探究加速度与力的关系，实验装置原理图如图所示。
分别称量出小桶的质量和手机的质量。
开始时，整个实验装置处于静止状态，小桶里没有装砝码。
用手突然向上托起小桶，使得绳子松弛，此瞬间手机受到的合力大小为___用题中所给字母表示，根据图软件截图读出此瞬间手机轴上的加速度的数值为___。
往小桶中增加砝码，重复步骤，测得实验数据如下，取：
实验次数
小桶和砝码的重力
手机加速度
上表中空白处的数据为中所读数据。利用数据作出图像，在图中描出第一组数据的点并连线_____，可以得到结论：当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比。
从图软件截图可以看出，即使整个实验装置处于静止状态，手机依然显示有加速度扰动，为了减少该扰动造成的相对误差，下列做法可行的是___。
A.使用质量更大的砝码组 将弹簧更换为不可伸长的细线
C.将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧 让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是古人智慧的结晶。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为，当窑内气压达到时，气窑上方的单向排气阀开始排气，之后使气窑内气体压强保持不变，窑内气体温度逐渐升高至后保持不变，连续烧制小时。
则：单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为多少开尔文？
本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比是多少？
14.如图甲所示，玻璃半球半径为，为球心，为直径，现有均匀分布的单色光垂直入射到半球的底面。已知玻璃对单色光的折射率为。如图乙所示，球冠不含圆底面的表面积为其中为球冠高度，只考虑首次射到球面的光。
则：所有从半球底面射入的光发生全反射的占总数的几分之几？
整个半球面透光的面积为多少？
从半球球面射出的光中，在玻璃内的传播的最短时间为多少秒？
15.如图甲所示，质量的盒状工件静置于粗糙的水平桌面上，为工件上表面一点，工件上表面点左侧光滑，右侧粗糙。质量的小滑块放在工件上并紧靠左侧壁，其与工件上表面粗糙部分间的动摩擦因数。现对工件施加水平推力，推力随时间变化的关系如图乙所示，在推力作用下工件运动的速度随时间变化的关系如图丙所示。时撤去推力后，当滑块到达点时工件速度恰好为零，滑块运动过程中始终未与工件右侧壁相碰。取，不计工件侧壁的厚度，桌面足够长。求：
工件底面与水平桌面间的动摩擦因数；
工件光滑部分的长度；
工件的最小长度和工件发生的最大位移。
答案解析
1.
【解析】A、前 内有出租车的速度大于校车的速度的时候，故两车的距离不会一直增大，故A错误；
B、因两车位移相同，校车所用时间更长，故校车平均速度比出租车小，故B正确；
C、图像中，有的曲线与横坐标时间围成的面积为位移大小，因为时两车相遇，在为到时间段，校车的位移大于出租车的位移，末两车第二次相遇，故C错误；
D、末校车速度方向并未改变，加速度方向改变，故D错误。
2.
【解析】A.清晨的露珠格外明亮是由于露珠内部发生了全反射，经过多次全反射进入人眼，所以看起来格外明亮，故A错误；
B.由于表面张力的作用露珠呈球形，由于露珠受重力，所以呈椭球形，故B错误；
C.水珠悬挂在蜘蛛网上，说明水可以浸润蜘蛛丝，故C正确；
D.露珠内部水分子热运动的平均动能也会随温度变化而变化，故D错误。
3.
【解析】A、甲图铀核裂变反应方程为，故A错误；
B、乙图放射性元素氡的半衰期为天，表示每经过一个半衰期天，有半数的氡原子核发生衰变，不是质量减少一半，故B错误；
C、丙图中可知原子核比结合能高于，故C错误；
D、丁图，造成少数粒子散射角度大的原因是受到的原子核的库仑斥力比较大，故D正确。
4.
【解析】A、由图知光线偏折比光线偏折更厉害，则光的折射率小于光的折射率，光的频率小于光的频率，故A错误；
B、光线斜射到玻璃表面，折射光偏转程度越大，偏移量越大，则以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，光侧移量大，故B正确；
、由于折射率大的色光频率高，频率高的色光波长短，则光的波长大于光的波长，波长长的色光更容易发生行射现象，可见光比光更容易发生行射现象，根据双缝干涉条纹间距公式可知分别用、两种光在相同条件做双缝干涉实验，光得到的干涉条纹间距较宽，故CD错误。
5.
【解析】A.简谐运动的位移是质点相对于平衡位置的位移，根据图像可知，质点在 时刻位移方向为轴正方向，故A错误；
B.根据图像可知， 时间内，位移为负值，位移方向为轴负方向，则回复力方向为轴正方向，即加速度方向为轴正方向，由于位移逐渐减小，即质点衡位置运动，可知，速度方向为轴正方向，则 时间内，质点的速度与加速度方向相同，故B错误；
C.根据图像有
解得
由于
当质点初始位置在平衡位置、或最大位移处时，质点经过的路程为
当质点初始位置在初始位置与最大位移之间的某一位置衡位置运动时，通过的路程大于，当质点初始位置在初始位置与最大位移之间的某一位置远离平衡位置运动时，通过的路程小于，故C错误；
D.设质点的振动方程为
代入 ， ，可得
解得
则质点的振动方程为
故D正确。
故选D。
6.
【解析】A.图甲所示的光电管两端所加的是正向电压，所以无法求出反向遏止电压，故A错误；
B.由图乙可知，、两种光的反向遏止电压相同，所以是同种色光，
由光电效应方程
及
联立解得
即光束照射同一块金属的时候，只要遏止电压一样，说明入射光的频率一样，遏止电压越大，入射光的频率越大，因此可知光和光的频率一样，且均小于光的频率，故若光为绿光，光不可能是黄光，故B错误；
C.若光的光子能量为，照射某一个处于 激发态的氢原子，氢原子从跃迁到，再从回到基态，最多可以产生种不同频率的光，故C正确；
D.能使金属铷发生光电效应的光子能量大于等于，处于 激发态的氢原子的电离能等于，由于 ，所以能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于 激发态的氢原子，不能直接使该氢原子电离，故D错误。
故选C。
7.
【解析】A.如果简谐横波沿轴正方向传播，由波形平移法知时质点的运动方向向方向；如果简谐横波沿轴负方向传播，由波形平移法知时质点的运动方向向方向；故A错误；
B.如果简谐横波沿轴正方向传播，则 ，解得周期 ，若 ，则 说明波的周期不可能为；
如果简谐横波沿轴负方向传播，则 解得周期 ， 若 ，则 ，说明波的周期不可能为。故B错误；
C.由图可知，波长，如果简谐横波沿轴正方向传播，则 ，则，说明简谐横波沿轴正方向传播，波的传播速度不可能为；
如果简谐横波沿轴负方向传播，则 ，则，说明简谐横波沿轴负方向传播，波的传播速度可能为，故C正确；
D.由图可知，波长，如果简谐横波沿轴正方向传播，则 ，则，说明简谐横波沿轴正方向传播，波的传播速度不可能为；
如果简谐横波沿轴负方向传播，则 ，则，说明简谐横波沿轴负方向传播，波的传播速度不可能为，故D错误。
8.
【解析】A.根据理想气体状态方程，对、两状态结合图像，可求得气体在状态时的温度为，故A错误
B.理想气体在过程中，气体体积增大，则气体对外界做功，，由可知此过程温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知气体吸收热量，故B正确
C.气体在过程中，由图像计算可知外界对气体做的功，根据热力学第一定律可得，所以放出热量，故C正确
D.气体在过程中，气体压强不变，体积变大，则温度升高，分子平均动能增大，则单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数变少，故 D错误。
9.
【解析】初始时刻对小球受力分析如图
此时弹簧的长度为
此时弹簧的弹力为
此时水平方向有
竖直方向有
当弹簧处于原长时，如图所示
此时小球受到个力，；
当弹簧呈水平状态时，对小球受力分析如图所示
此时弹簧的长度为
此时弹簧的弹力为
此时水平方向
竖直方向有
A.由图可知，从初始状态到弹簧恢复原长的过程中，从逐渐增大到，然后从原长位置到弹簧呈水平状态位置，从增大到，故一直在增大，A错误；
B.综上所述，小球在运动过程中不可能受到个力的作用，可能受到个力作用或者个力的作用，故B错误；
C.因为
，
所以
故弹簧在末态时的弹力比初态时的大，故C正确；
D.初始状态时，轻质杆所受弹力为
当弹簧恢复到原长位置为，轻质杆所受的弹力为
当弹簧处于水平状态时，轻质杆所受的弹力为
又因为
所以轻质杆所受的弹力先变小后变大，故D正确。
故选CD。
10.
【解析】A.刚施加力时，对、整体进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
对进行分析，根据牛顿第二定律有
根据牛顿第三定律有
解得对的压力大小为，故A错误
B.假设、分离，则两者之间弹力为，对进行分析，根据牛顿第二定律有
解得加速度大小为，方向竖直向下
施加拉力后，对、整体进行分析，令平衡位置的压缩量为，则有
令整体相对平衡位置位移为，则回复力为
解得
可知，回复力大小与相对平衡位置的位移大小成正比，方向相反，可知，整体做简谐运动，
根据简谐运动的对称性，整体运动的最大加速度为
表明、整体先向上做加速运动，后向上做减速至，速度减为时的加速度大小小于分离时向下的加速度，可知，假设不成立，即施加力后，在运动过程中、不可能分离，故B正确
C.结合上述可知，运动到最高点时，整体加速度方向向下，大小为
对整体分析有
解得
即弹簧的弹力大小为，故 C正确
D、 静止时设弹簧的压缩量为，则，
第一次速度最大的位置即平衡位置，平衡位置的压缩量为，则有，
则从静止时位置到第一次速度最大的位置间的距离是，故D正确。
11.；丙；。
【解析】A.实验中缓慢推动活塞，以免操作动作快使空气柱的温度发生改变，故A正确；
B.实验过程中手不能握注射器前端，以免改变了空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，故B错误；
C.在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性，保持封闭气体的质量不发生变化，故C正确；
根据理想气体状态方程有：，设注射器的横截面积为，封闭气体体积：，
可得：，与成正比，即与成反比，图线是直线更快速判断本实验中压强和体积的关系，故应选择图丙方式处理数据；
根据实验数据得出的结论为：一定量的气体等温变化时，压强与体积成反比，故 B正确，ACD错误。
12.
【解析】静止时根据平衡条件可得弹簧的弹力为
用手突然向上托起小桶时，弹簧的弹力不变，此瞬间手机受到的合外力为
根据图软件截图读出此瞬间手机轴上的加速度的数值为
在图中描出第一组数据的点，用平滑的直线将各点迹连接起来，应尽可能多的让点迹落在图线上，不能落在图线上的点迹让其均匀的分布在图线的两侧，明显远离的点舍去，描点连线如图所示
使用质量更大的砝码组，整体的惯性将增加，其状态将越难改变，扰动将越小，因此该方案可行，故A正确；
B.将弹簧更换为不可伸长的细线，在挂上和去掉小桶和砝码时，手机自身总是能达到平衡状态，因此该方案不可行，故B错误；
C.将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧，弹簧越容易发生形变，则扰动将越大，因此该方案不可行，故C错误；
D.让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量，并不能减小其扰动，甚至会增加其扰动，且当托起小桶和砝码时，手机所受合外力将过小，对实验数据的处理将更困难，因此该方案不可行，故D错误。
故选A。
13.解：烧制前窑内空气的温度为，
加热到排气前瞬间，锅内温度为，排气前，锅内气体为等容变化，则有，
解得；
最终窑内温度为，
设窑内容积为，排出气体体积为排气后气气体压强保持不变，为等压变化，则，
由于密度相同，则本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为，
得。
【解析】根据等容变化解得开始排气气时，窑内气体温度；根据等压变化结合体积与质量的关系分析。本题考查了理想气体状态方程，理解查理定律以及盖吕萨克定律是解决此类问题的关键。
14.解：
设发生全反射的临界角为，则
解得
发生全反射的光入射位置的面积为，底面总面积为，，，
故所有射入到半球底面的光有会发生全反射；
由几何关系可知点到球冠圆底面的距离为，
则球冠高度，
则由球冠面积公式，透光面积
解得；
射出的光中，在玻璃内的传播路径最短为
单色光在玻璃中的传播速度
得，
则从半球球面射出的光中，在玻璃内传播的最短时间为。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.解：由工件运动的丙图像得 ，
设工件底面与水平桌面间的动摩擦因数为 ，在水平推力作用下，滑块与工件看成整体，对整体由牛顿第二定律可得 ，
解得 ；
撤去推力后，滑块匀速到达点，工件做减速运动，
对工件则有 ，
解得 ，
工件运动时间为 ，
解得 ，
工件光滑部分的长度 ，
解得 ；
滑块运动到粗糙面上时，由于 ，
滑块做减速运动，工件做加速运动，对滑块则有 ，
解得 ，
对工件则有 ，
解得 ，
滑块运动在粗糙面上时，与工件达到共速，则有 ，
解得 ， ，
滑块与工件右侧壁未相碰，则粗糙面长度最小为 ，
则工件的最小长度为 ，
滑块与工件达到共速后两者一起减速运动，加速度 ，
解得 ，
工件从开始运动到最后静止，经历了先加速后减速，再加速，最后减速的运动过程，发生的位移 ，
解得 。
【解析】由工件运动的图像得加速度大小，由牛顿第二定律可得工件左侧壁对滑块施加的弹力；对整体由牛顿第二定律求解工件底面与水平桌面间的动摩擦因数；
撤去推力后，对工件根据牛顿第二定律求解加速度大小，根据速度时间关系求解工件运动时间，根据位移时间关系求解工件光滑部分的长度；
滑块运动到粗糙面上时，对滑块、对工件分别根据牛顿第二定律求解加速度大小；根据运动学公式求解滑块与工件达到共速的时间和速度，再根据位移时间关系求解工件的最小长度；根据牛顿第二定律求解滑块与工件达到共速后两者一起减速运动的加速度；工件从开始运动到最后静止，经历了先加速后减速，再加速，最后减速的运动过程，根据位移时间关系求解发生的位移。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系力和运动的桥梁。
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