湖北省咸寧市2023-2024學(xué)年高二年級下冊期末考試物理試卷（解析版）

咸寧市2023—2024學(xué)年度下學(xué)期高中期末芳試

高二物理試卷

一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第

1~7題只有一項符合題目要求，第8~10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對

但不全的得2分，有選錯的得0分。

1.1942年，美籍意大利物理學(xué)家費米主持建立了世界上第一個稱為“核反應(yīng)堆”的裝置，首

次通過可控鏈式核裂變反應(yīng)來實現(xiàn)核能的釋放。其裂變方程為葭U+7->：Sr+唱Xe+3；n,

下列說法正確的是（）

A.核反應(yīng)方程中Sr的質(zhì)量數(shù)為92

B.核反應(yīng)方程中Sr的中子數(shù)為56

C.因為裂變釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少

D.因為裂變釋放能量，所以Xe原子核的比結(jié)合能比U原子核的小

k答案》B

k解析』AB.根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒

235+1^^+139+3

92+0=x+54+0

解得

y=94

x=38

所以核反應(yīng)方程中Sr的質(zhì)量數(shù)為92,中子數(shù)為

n=94-38=56

故A錯誤，B正確；

C.因為裂變釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量減少，質(zhì)量數(shù)不變，故C錯誤；

D.因為裂變釋放能量，生成核子更穩(wěn)定，所以Xe原子核的比結(jié)合能比U原子核的大，

故D錯誤。

故選B。

2.設(shè)在無摩擦的桌面上置有5個相同的鋼球，其中三個緊密連接排放一列，另兩個一起自

左方以速度v正面彈性碰撞此三球，如圖，碰撞后向右遠離的小球個數(shù)為（）

V>

OPOOP

A.1個B.2個C.3個D.4個

［答案XB

k解析》設(shè)鋼球從左到右分別為求1、2、3、4、5,球2先與球3相碰，根據(jù)動量守恒以

及能量守恒可得

mv—mv0+mv3

—mv2=—mvl+—mvl

22223

解得

v2=0,v3=v

可知球2與球3互換速度，接著球3先與球4相碰，同理可得球3與球4互換速度，依此

類推，最終球2、3、4靜止，球5以速度v向右運動。接著球1與球2相碰，同理可得，

最終球1、2、3靜止，球4以速度v向右運動，故碰撞后向右遠離的小球個數(shù)為2個。

故選B。

3.兩個完全相同的等腰三棱鏡如圖所示放置，相鄰兩側(cè)面相互平行，一束白光從棱鏡A的

左側(cè)入射，從棱鏡8的右側(cè)出射，則出射光是（）

A.一束白光B.白光帶

C.平行彩色帶D,不平行彩色帶

K答案UC

k解析』由于各種單色光在棱鏡中的折射率不相同，當白光進入棱鏡后將發(fā)生色散，作出

由于兩棱鏡相同，相鄰兩側(cè)面相互平行，根據(jù)光路可逆可知，出射光是平行的彩色光帶。

故選C。

4.如圖所示，四個質(zhì)點質(zhì)量分別為啊=5kg、7%=殞=砥=lkg,且叫、根3、明在同

一直線上，它們之間的距離和位置關(guān)系如圖，若其它三個質(zhì)點作用于加3總?cè)f有引力值與

加2質(zhì)點作用于加3的萬有引力值大小相等，貝為()

八y

一

^欠

A.60°B.45°C.30°D.15°

［答案》A

k解析』由萬有引力公式可知

FGm3maG

43=可歹=方

_Gm^_5G

13—Rd'一方

Gm2mG

23~d2~d2

其中瑪3與片3共線，其合力為

口一門口_G

%一43一工3-~^2~

合成三個力，如圖所示

/丁7,

其它三個質(zhì)點作用于加3總?cè)f有引力值與加2質(zhì)點作用于加3的萬有引力值大小相等，即

可得

F=F23=F41

則合成的三角形為等邊三角形，則可知

180°—2,=60°

解得

夕=60。

故選A?

5.由光敏電阻和電磁繼電器設(shè)計的自動控制電路如圖所示，該電路能實現(xiàn)燈泡白天不亮、

晚上亮的功能。電路中的光敏電阻&在晚上沒有受到光照射（或光較暗）時，阻值較大,

在白天有光照射時阻值較小。則下列說法正確的是（）

A.通電螺線管產(chǎn)生的磁場白天比晚上強

B.白天流過凡的電流小于晚上流過凡的電流

C.白天光敏電阻&的電壓小于晚上&上降落的電壓

D.繼電器所在電路，電源內(nèi)阻消耗的功率晚上比白天的大

（答案》C

K解析XAB.由圖可知，電路結(jié)構(gòu)為&、螺線管串聯(lián)后再與耳、號串聯(lián)后進行并聯(lián)，

接到與、電源的兩端，白天時號阻值較小，干路電流變大，尺與電源的內(nèi)阻分擔的電壓

增大（可以把凡和廠看成內(nèi)阻），而并聯(lián)部分的電壓減小，故通過與和螺線管的電流減

小，螺線管的磁性減弱，AB均錯誤；

C.白天時，由于并聯(lián)部分電壓較小，而&、&所在支路&的阻值較小，根據(jù)串聯(lián)分壓

可知，其分擔的電壓更小，而晚上時，&的阻值增大，干路電流減小，并聯(lián)部分電路的電

壓增大，這時七分擔的電壓更多，所以白天光敏電阻&的電壓小于晚上&上降落的電

壓，C正確；

D.根據(jù)

P=I-r

可知，白天干路中的電流更大，電源內(nèi)阻消耗的功率白天更大些，D錯誤。

故選C。

6.一細長磁鐵棒系于棉線下端形成單擺，并于此擺的正下方放置一環(huán)形導(dǎo)線，如圖所示，

箭頭所示方向表示導(dǎo)線上電流的正方向。當時間/=0時，單擺由圖示位置自靜止釋放而來

回擺動，若此單擺的擺動可視為周期運動，其周期為T,則最可能表示該導(dǎo)線上的電流，

與時間￡在一個周期內(nèi)的關(guān)系圖的是（）

k答案1D

K解析XAB.條形磁鐵由圖中位置自靜止釋放，在一個周期之內(nèi)，穿過線圈的磁通量先

增大，后減小，再增大，最后又減小，穿過線圈磁場方向不變，磁通量變化趨勢改變，感

應(yīng)電流方向發(fā)生改變，因此在一個周期內(nèi)，感應(yīng)電流方向改變4次，故AB錯誤；

CD.條形磁鐵自靜止釋放到左側(cè)最高點，磁通量先增大，后減小，感應(yīng)電流方向先為正方

向后為負方向；從左側(cè)最高點到右側(cè)最高點磁通量先增大，后減小，感應(yīng)電流方向先為正

方向后為負方向，故D正確，C錯誤。

7.如圖所示，在一平靜水面上建立xoy坐標系。甲、乙兩波源分別在a（x=0.3m）、

Q(x=0.6m)處先后以5Hz的頻率上下振動，在水面上產(chǎn)生簡諧橫波。圖中虛線為某一

時刻兩列波到達的位置，此時x=0.4m處的質(zhì)點沿振動方向的位移為零且速度向下。已知

該水波的波速為Q5m/s,振幅為2cm,兩波源起振方向相同，傳播過程中能量損耗不

計。則下列說法正確的是()

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振動提前0.2s

C.圖示時刻x=0.5m處的質(zhì)點向下振動

D.圖示時刻尤=0.55m處的質(zhì)點位移大小為4cm

［答案XC

K解析UA.簡諧波從波源x=0.4m到尤=O.6m的時間為

周期為

T=—=0.2s

f

則

t=2T

尤=0.4m處的質(zhì)點沿振動方向的位移為零且速度向下，則兩波源的起振方向向下，故A

錯誤;

B.甲、乙兩列波已經(jīng)形成的時間分別為

x0.6-0.3x0.1..

——}—----------s=0.6s,=—?=—s=0.2s

1v0.52v0.5

故波源Oi比。2開始振動的時間早0.4s,故B錯誤;

C.兩波的波長為

V

4=一=0.1m

f

由圖可知，兩列波在x=0.5m處的振動方向均向下，且在平衡位置，則％=0.5m處的質(zhì)

點向下振動，故C正確；

D.x=0.55m處到兩波源的路程差為

Ay=（0.55-0.3）m-（0.6-0.55）m=0.2m=22

則該質(zhì)點振東加強。

波源Oi在該點振動時間為

,0.6—0.55?T

t.=------------s=0.1s=—

10.52

波源。2在該點的振動時間為

,0.55-0.5八，T

t'=------------s=0.1s=一

20.52

則兩波源在該點產(chǎn)生的振動均向上，且在平衡位置，位移為零，故D錯誤。

8.如圖所示，兩條不可伸長的輕繩小。分別系著質(zhì)量為5m和加的質(zhì)點，兩質(zhì)點以相同

的角速度繞同一豎直線做水平勻速圓周運動。已知重力加速度為g,兩繩的拉力分別為（

A.兩細繩拉力的比值（=3:1

B.兩細繩拉力的比值十：（=3:2

C.兩細繩繩長的比值4：。=2:9

D.兩細繩繩長的比值44=1：5

[[答案』AC

k解析IAB.對兩小球整體，在豎直方向有

Txcosq=6mg

同理，對小球相，豎直方向有

T2COS%-mg

其中

sinq=J

sin-A

由上述兩式即可得到

7^3

故A正確，B錯誤；

CD.對下面小球受力分析水平方向有

2

T2sin%—mcor2

對上面的小球，在水平方向有

工sin0X-T2sina=5mco~rx

聯(lián)立解得

工」

r210

其中

八=11sin4

G=l[sind+12sin%

聯(lián)立解得

￡_2

75

故C正確，D錯誤。

9.如圖甲所示是一款煙霧探測裝置的原理圖。當有煙霧進入時，來自光源S的光被煙霧散

射后進入光電管C,光射到光電管中的鈉表面時會產(chǎn)生光電流。如果產(chǎn)生的光電流大于

IO-8A，便會觸發(fā)報警系統(tǒng)。金屬鈉的遏止電壓上隨人射光頻率u的變化規(guī)律如圖乙所

示，貝U()

A.圖乙中圖像斜率的物理意義為普朗克常量〃

B.要使該探測器正常工作，光源S發(fā)出的光波波長不能大于5.0xl0-7m

C.觸發(fā)報警系統(tǒng)時鈉表面每秒釋放出的光電子數(shù)最少是N=6.25x1O10個

D.通過調(diào)節(jié)光源發(fā)光的強度來調(diào)整光電煙霧探測器的靈敏度是可行的

［答案XBCD

［解析XA.根據(jù)遏制電壓與光電子的最大初動能之間的關(guān)系，同時結(jié)合愛因斯坦的光電

效應(yīng)方程可得

eUc=Ek=hv-hvc

整理得

hh

UTT=-v——v

ceec

h

由此可得圖像的斜率為一，故A錯誤;

e

B.根據(jù)題意可知金屬的截止頻率為

vc=6xlev，Hz

則有所以光源S發(fā)出的光波波長不能大于

2=-^―=5x107m

故B正確；

C.當光電流等于lO^A時，根據(jù)電流的定義式可知每秒產(chǎn)生的光子的個數(shù)為

N=匕=個=6.25x10Kl個

e1.6X10T9

故C正確;

D.當光源S發(fā)出的光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，則光源越強，被煙霧散射進入光電管的

光就越多，越容易探測到煙霧，也就是說光電煙霧探測器靈敏度越高，即通過調(diào)節(jié)光源發(fā)

光的強度來調(diào)整光電煙霧探測器的靈敏度是可行的，故D正確；

故選BCD。

10.在堅直方向上無限大且均勻帶電的平板上以。為原點建立xQy坐標系，平板右側(cè)過點

。且垂直于平板的X軸上的電勢隨距離X的變化如圖所示。/=0時刻，一個電荷量

q=lxlC）T°C質(zhì)量機=lxio-6kg的帶電粒子從離坐標原點距離x=0.02m處的A點以初速

度%=lm/s沿y軸正方向運動，忽略粒子所受的重力。（）

A.該電場x=0.02m處的場強大小為4000V/m

B./=ls時，粒子離平板的距離為0.07m

C./=0.4s時，粒子的電勢能為0

D.當粒子運動到x=0.22m時，其偏離x軸的距離為2m

K答案UBD

［解析XA.由電勢分布圖像可知，圖像斜率代表場強，所以電場x=0.02m處的場強大

小為

E=竺=1000V/m

Ax

故A錯誤；

B.在x正方向電勢均勻降低，則為勻強電場，方向沿x正向，帶正電粒子做勻加速直線

運動，y方向有初速度，不受電場力，作勻速直線運動，有

須=?延.t2=0.05m

2m

則，=ls時，粒子離平板的距離為

d=尤+再=0.07m

故B正確；

C.在/=0.4s帶電粒子沿x軸作勻加速直線運動，其位置為

=x+x,=———廠=0.02+0.008=0.028m

2m

因x=0.1m處的電勢為零，電勢能為零，而則電勢為正，帶正電粒子的電勢

能為正，故C錯誤；

D.當粒子運動到X=0.22m時，x方向做勻加速直線運動的位移為

x3-x-x0-0.2m

qE2

x-1t

s-T2--m---h

y=卬3

聯(lián)立解得

q=2s,y=2m

則其偏離x軸的距離為2m,故D正確。

故選BDo

二、非選擇題：本題共5小題，總分共60分。

11.智能手機中的“近距秒表”功能實時記錄運動物體距手機距離和時間的關(guān)系。現(xiàn)用手

機、小球、鐵架臺、塑料夾子等實驗器材組裝成如圖甲所示的裝置，來測量重力加速度，

實驗步驟如下：

①在小球自然懸垂的狀態(tài)下，用米尺測出擺線長L用游標卡尺測得小球的直徑為小

②把智能手機正面朝上放在懸點的正下方，接著往側(cè)邊拉開小球，并用夾子夾住。

③打開夾子釋放小球，小球運動，取下夾子。

④運行手機“近距秒表”功能，記錄下小球距手機距離和時間的關(guān)系。

⑤改變擺線長和夾子的位置，重復(fù)實驗測量出各次實驗的擺線長工及相應(yīng)的周期兀

圖用圖乙

34

11111Mil

01020

圖丙圖丁

(1)如圖丙，用游標卡尺測得小球的直徑上mm。

(2)某次實驗中“近距秒表”描繪的小球距手機距離和時間的關(guān)系如圖乙所示，則單擺的周

期丁=So

(3)得到多組擺線長L及相應(yīng)的周期T后，作出了"-乙圖線，如圖丁所示，圖線的斜率

為晨由此得到當?shù)刂亓铀俣萭=O

4兀2

K答案》(1)20.75(2)2(3)——

k

K解析》(1)小球的直徑為

d=20mm+0.05mmx15=20.75mm

(2)單擺周期為

T=2s

(3)根據(jù)單擺的周期公式得

247r22%2d

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

gg

斜率為

.4/

K=-----

g

解得

4"

g=T

12.某同學(xué)用普通的干電池(電動勢E=1.5V,內(nèi)阻/'=2。)、直流電流表(量程

/g=lmA,內(nèi)阻4=350。)、定值電阻K=1000。和電阻箱為、鳥等組裝成一個簡單

的歐姆表，電路如圖所示，通過控制開關(guān)S和調(diào)節(jié)電阻箱，可使歐姆表具有“X10”和

“xlOO”兩種倍率。

(1)圖中的。端應(yīng)與(選填“紅”或“黑”)表筆連接。

(2)當開關(guān)S斷開時，將兩表筆短接，調(diào)節(jié)電阻箱&，使電流表達到滿偏，此時鳥=

Q,歐姆表的倍率是(填“X10”或“X100”。

(3)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱&，當&=C時，將紅、黑表筆短接，調(diào)

節(jié)電阻箱凡使電流表再次滿偏，此時就改裝成了另一倍率的歐姆表。

(4)歐姆表使用一段時間后，電池的電動勢變?yōu)?.44V,內(nèi)阻變?yōu)?Q,但此表仍能進行

歐姆調(diào)零。若用此表規(guī)范操作，測量某待測電阻得到的測量值為150Q,則該電阻的真實

值為Qo

(答案》(1)黑(2)148X100(3)150(4)144

k解析》(1)由“紅入黑出”可知，a端應(yīng)與黑表筆連接

(2)口］由閉合電路的歐姆定律得

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

上式代入數(shù)據(jù)得

凡=148Q

⑵開關(guān)S斷開與閉合時相比較斷開時歐姆表的內(nèi)阻大，即中值電阻大，所以開關(guān)S斷開時

歐姆表的倍率是“xlOO”。

(3)設(shè)開關(guān)S閉合時電阻箱&的電阻變?yōu)?'，開關(guān)S斷開時歐姆表的倍率是“xlOO”，

歐姆表的內(nèi)阻大小為

r+7?+A+)—1500。

61R乙

因為開關(guān)S閉合時歐姆表的倍率是“X10”，而歐姆表的中值電阻等于歐姆表的內(nèi)阻，所以

此種情況歐姆表的內(nèi)阻為150Q。

由題意及閉合電路歐姆定律得

I37

r+R；+—J—-=1500

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

Rg+KR3

綜合以上兩式可得

R3=150。

（4）結(jié)合上一小問可知待測電阻得到的測量值為150Q時，剛好電流表指針在中值電阻

處，實際的外電路電阻應(yīng)等于此時歐姆表的內(nèi)阻，進行歐姆調(diào)零時，招=150。不變，設(shè)

電阻箱號阻值變?yōu)轼B"，r'=5。，E，=L44V。由閉合電路歐姆定律得

￡-4（4+4）=]++"

V37

將數(shù)據(jù)代入上式解得與"=40

%=/+R''+―~~-=144Q

歐姆表內(nèi)阻訥■1.1

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

Rg+及R?

因為此時剛好是中值電阻，所以所測電阻剛好等于內(nèi)阻，真實值大小為144。。

13.汽車行駛時輪胎的胎壓太高或太低容易造成安全隱患。暑假黃同學(xué)一家人計劃自駕游

去咸寧九宮山避暑。出行前汽車停放室外停車位，由于太陽暴曬，胎壓監(jiān)測儀顯示輪胎的

胎壓為2.8bar、溫度為47C，該同學(xué)查詢說明書得知：該汽車輪胎胎壓的正常范圍為

2.0bar-3.0bar,廠家建議標準胎壓為2.4bar。輪胎內(nèi)氣體可看作理想氣體，車胎的容

積可視為不變，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系T=（，+273）K。

（1）夏季高溫時汽車在行駛過程中輪胎內(nèi)氣體的溫度可達到87℃,為了安全起見，請通

過計算判斷黃同學(xué)出發(fā)前是否需要調(diào)整該車胎壓。

（2）黃同學(xué)查詢天氣預(yù)報得知未來幾天九宮山上平均氣溫大約為27℃,為了使汽車在山

上且胎內(nèi)氣體在環(huán)境溫度下能以標準胎壓2.4bar行駛，需要提前放出一部分氣體以減小胎

壓。請計算出發(fā)前應(yīng)該將胎壓調(diào)整為多少?若放氣過程中車胎內(nèi)氣體溫度可視為不變，求出

發(fā)前從輪胎放出的氣體質(zhì)量占輪胎內(nèi)氣體總質(zhì)量的百分比。

[答案X（1）需要減小胎壓；（2）2.56bar,8.6%

（解析』（1）對車胎內(nèi)氣體分析，出發(fā)前壓強為

Pi=2.8bar

溫度為

%=47℃

行駛過程中，壓強為。2,溫度為

t2=src

車胎的容積可視為不變，得

Pl-P2

273+4273+L

代入數(shù)據(jù)解得

Pi=3.15bar>3bar

故需要減小胎壓

（2）在山上時胎壓為

°3=2.4bar

溫度為

t3=27℃

在該狀態(tài)下車胎內(nèi)氣體體積V變?yōu)閂',設(shè)出發(fā)前調(diào)整后的胎壓為。4,則

273+/]273+^3

解得

p4=2.56bar

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

py_p^'

273+4273+，3

代入數(shù)據(jù)解得

v，=々35v

32

從車胎內(nèi)放出氣體的質(zhì)量Am，占車胎內(nèi)氣體總質(zhì)量機的百分比為

Am_V'-V

~m~Vr

代入數(shù)據(jù)解得

—=A=8.6%

m35

14.如圖所示是某快遞點分揀快遞裝置的部分簡化示意圖，質(zhì)量加=L5kg的快遞從傾角

為6=53。的斜面頂端A點靜止釋放，沿斜面A3下滑，進入水平傳送帶傳送，最后

能從水平末端C點水平拋出，落到水平地面上，斜面與傳送帶之間由一小段不計長度的光

滑圓弧連接。已知斜面A5長4=2m,水平傳送帶長4=4m,傳送帶上表面距水

平地面/z=1.25m,快遞與斜面間動摩擦因數(shù)4=；,與傳動帶間動摩擦因數(shù)〃2=1■，傳

送帶以某一速度順時針轉(zhuǎn)動，不考慮傳送帶滑輪大小，不考慮快遞受到的空氣阻力，快遞

（1）快遞剛滑到傳送帶上時速度的大??；

（2）調(diào)節(jié)傳送帶速度使快遞落地點與拋出點C點的水平距離最大，則傳送帶速度至少多

大，并求出與拋出點的最大水平距離和快遞落地時的速度%

k答案》（1）vB=2V6m/s；（2）8m/s,xmax=4m,y=Mm/s，落地時速度與水

平面的夾角為tan。=，

k解析》（1）從A到8,根據(jù)動能定理有

12

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

代入數(shù)據(jù)解得

vB=246m/s

（2）由題意知，若物體在傳送帶上一直加速，落地點與拋出點C點水平距離最大，由

動能定理知

出mgL?=g臉fnv；

解得

vc=8m/s

則傳送帶速度至少為8mzso

不考慮快遞在空中運動時受到的空氣阻力，快遞從C點飛出做平拋運動，有

%=gf

水平方向有

Vf

Xmax=C

解得

Xmax=4m

快遞落地時的速度

解得

v-V89m/s

落地時速度與水平面的夾角為。，則

v

tan。=—

%

解得

八5

ta