2023-2024学年湖北省咸宁市高二（下）期末考试物理试卷+答案解析

2023-2024学年湖北省咸宁市高二（下）期末考试物理试卷

一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.1942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。其裂变方程为纵,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，所以灰原子核的比结合能比。原子核的小

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（）

56ooo

A.1个B.2个C.3个D.4个

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/的左侧入射，从棱

镜3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

4.如图所示，四个质点质量分别为-且，s、।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“八总万有引力值与，心质点作用于巾1的万有引力值大

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小相等，贝!1，，为（）

A.（RiB.45C.3（|D,15"

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。

电路中的光敏电阻及在晚上没有受到光照射I或光较暗I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"的电流小于晚上流过"的电流

C.白天光敏电阻儿的电压小于晚上凡上降落的电压

D.继电器所在电路，电源内阻消耗的功率晚上比白天的大

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，”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

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周期运动，其周期为7,则最可能表示该导线上的电流i与时间/在一个周期内的关系图的是（）

7.如图所不，在一平静水面上建立xOy坐标系。甲、乙两波源分别在。1，।、O2lr—什处先后

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,HI；,

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”3"，、，振幅为2c〃?，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（）

A.波源（八、。起振方向向上

B.波源“比一一振动提前02、

C.图示时刻x处的质点向下振动

D.图示时刻x=0.丽”处的质点位移大小为4cm

二、多选题：本大题共3小题，共12分。

8.如图所示，两条不可伸长的轻绳J、，］分别系着质量为和别的质点，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7i及〃，两绳与竖直线夹角的正弦值

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A.两细绳拉力的比值/!；1B.两细绳拉力的比值/I：32

C.两细绳绳长的比值JD.两细绳绳长的比值—I北

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IU-I，便会触发报警系统。金属钠的

遏止电压/随入射光频率「的变化规律如图乙所示，则()

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.().I“

C.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是.V-乙一I.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

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xOy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。＞I，时亥U,一个电荷量,,1.1”"「质量…].1H1,“的

带电粒子从离坐标原点距离j=山口，，处的/点以初速度”、沿/轴正方向运动，忽略粒子所受的重

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A.该电场，="处的场强大小为tli

B.I、时，粒子离平板的距离为「，

C.-「、时，粒子的电势能为0

D.当粒子运动到，，「一…时，其偏离x轴的距离为

三、实验题：本大题共2小题，共16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，用米尺测出摆线长心用游标卡尺测得小球的直径为九

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7。

I如图丙，用游标卡尺测得小球的直径，mm。

I，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

T-____________

得到多组摆线长上及相应的周期7后，作出了八/一图线，如图丁所示，图线的斜率为左，由此得到当

地重力加速度O

12.某同学用普通的干电池।电动势£.内阻,刈、直流电流表（量程"1'"1,内阻

-厂山"「、定值电阻"和电阻箱"一、〃，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“•川”和“•MK）”两种倍率。

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1，图中的。端应与＞选填“红”或“黑”）表笔连接。

I2J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，止匕时/;欧

姆表的倍率是।填".或".i川”。

闭合开关s,调节电阻箱"，，当用—n时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱（使电流表

再次满偏，此时就改装成了另一倍率的欧姆表。

31欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变为内阻变为“般，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|-川」，则该电阻的真实值为口。

四、计算题：本大题共3小题，共44分。

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27%，、温度为短］'，该同学

查询说明书得知：该汽车轮胎胎压的正常范围为2.0tar〜厂家建议标准胎压为2.4乩「。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/—，*27阴川。

II）夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到，、丁C,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。

，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,山”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。

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”，1油，j的快递从倾角为，，R的斜面顶

端/点静止释放，沿斜面下滑，进入水平传送带2C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。已知斜面长?，，「，水平传送带

长1八，,，传送带上表面距水平地面”I1"，，快递与斜面间动摩擦因数〃J,与传动带间动摩擦

因数人-:，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

可视为质点，"5*o求：

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11快递刚滑到传送带上时速度的大小；

IL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

的最大水平距离一和快递落地时的速度「，，

15.如图所示，平行于直角坐标系y轴的尸0左侧有一直角三角形区域，分布着方向垂直xQy平面向里、磁

感应强度为3的匀强磁场。尸。右侧依次连续分布着磁感应强度大小均为63,宽度均为3方向垂直于xOy

平面的多个匀强磁场，相邻区域的匀强磁场方向相反。现有速率不同的电子在纸面内从坐标原点。沿与y

轴成.打角的方向射入三角形区域，不考虑电子间的相互作用。已知电子的电量为e,质量为机，在“V

中，OA=2V3L,6=仪।，求：

1，能从OC边射出磁场的电子所具有的最大速度；

J电子以「"”的速率从。点射入三角形区域时通过尸0时的位置坐标;

Hi通过尸。的电子打在工轴上的范围。

y,p

XX••XX••;

Ac

XXXXXX

XXXX//XX••XX••

XX又

XX••XX••

oX

XX••XX••

<-L-■*L,*«L«T

Q

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答案和解析

1.【答案】B

【解析】.13.根据核反应过程中质量数和质子数守恒

235+1=0+139+3

92+0=1+54-1-0

解得

V=94

r=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/错误，8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；

。.因为裂变释放能量，生成核子更稳定，所以双原子核的比结合能比U原子核的大，故。错误。

故选瓦

2.【答案】B

【解析】【分析】

详细解答和解析过程见【答案】

【解答】质量相等的两个钢球发生正面弹性碰撞，根据弹性碰撞的特点I动量守恒、动能守恒।知碰后二者

速度互换，碰撞后入射球静止，被碰球速度为v,入射为两个钢球，则碰撞后离开仍为两个钢球，故选瓦

3.【答案】C

【解析】【分析】

根据光路的可逆性，结合光的折射定律可知从2右面射出的光线与入射光线平行。

本题主要考查的是光路的可逆性，因而则出现平行光带，是基础题。

【解答】

各色光经两等腰棱镜折射的光路图如图所示

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各色光经多次折射，但由于两棱镜相邻两侧面平行，所以各色光出射光线与入射光线平行，最后出射光线

是平行彩色带。

故选C。

4.【答案】A

【解析】A

【详解】由万有引力公式可知

F_Gm’n_G

Grnim35G

„G

‘kh-d5-"凉

其中/,与/—i共线，其合力为

___G

rii=Fii-Fu="«

合成三个力，如图所示

其它三个质点作用于总万有引力值与"Q质点作用于“，，的万有引力值大小相等，即

尸=&»

可得

F=Fa=Fu

则合成的三角形为等边三角形，则可知

1800-2。・60“

解得

。=60

故选/。

5.【答案】C

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【解析】【分析】

详细解答和解析过程见【答案】

【解答】

/、晚上用阻值较大，则并联部分"“与"串联后再与此并联）的阻值较大，并联部分分压较大，则通过

的电流大，即通过螺线管的电流大，则磁场强，故/错误；

2、晚上扑阻值较大，则整个电路的电阻较大，根据闭合电路欧姆定律可知流过凡的电流I干路电流）较

小，故3错误；

C、晚上/L阻值较大，根据“串反并同"，晚上",的电压（％大，"的电压一小，则晚上RT的电压

I「「大,故C正确。

。、晚上干路电流小，则根据r广可知晚上电源内阻消耗的功率小，故。错误。

6.【答案】D

【解析】D

【详解】1注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A8错误；

（7）.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。正确，C

错误。

故选Do

7.【答案】C

【解析】解；4由图知，此时Q处产生的水波还未传播到,，，旧处，此时质点只受。1处波源形成的水

波影响，两列波频率为在水中的传播速度为、，则波长

v0.5

\HI01,

J5

此时。1处波源形成的水波已传播到山山二处，，“1,3处的质点已振动了两个周期，且位于平衡位置

向下振动，根据波的传播特点可知，/U处质点起振方向向下，波源起振方向也向下，故/错误；

8、两波已经形成的时间分别为

故波源。比。2开始振动的时间早I，I、，故2错误。

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C、图示时刻1r=0.5"?处到两波源的路程差为&=(Q.5-Q.3)m-(Q.6-Q.5)m=0/，"X,此处为振动

加强点，。2处波源正传播到此处，因波源起振方向向下，所以此时此处质点正向下振动，故C正确；

。、图示时亥曙m”处到两波源的路程差为।V.,「,；，"，，，，u.门，此处为

振动加强点，。2处波源正传播到“处，则此处质点以振动了半周期，因波源起振方向向下，所以此

时此处质点正处于平衡位置，位移为0,故。错误；

故选：Co

根据质点的振动情况和波的传播方向判断波源起振方向；两列频率相同的波会产生干涉现象，当波程差相

差半波长的偶数倍时，振动加强，当波程差相差半波长的奇数倍时，振动减弱；根据波的叠加原理判断质

点的位置。

本题要抓住波在同一介质中匀速传播的特点，由『「，求解时间，根据路程差，确定两波叠加后质点的振

动情况。

8.【答案】AC

【解析】AB、对两小球整体，在竖直方向有

71.cut«0)■6”ig

同理，对小球正,竖直方向有

T>2•con的=tng

12

其中；、■'in/*.,,

v5v5

由上述各式即可得到J/11,故4正确，8错误；

CD、对两小球整体：

八31〃：-.”“"LZin"一'-〃"匕

对小球m,

I<MH0,-〃“L

联立解得两细绳绳长的比值1T2”，故C正确，。错误。

故选NC。

9.【答案】BCD

【解析】【分析】

根据题目条件得出金属的截止频率，结合波长和频率的关系得出光的最大波长；

根据光电效应方程结合动能定理得出遏止电压与频率的关系，结合图像的物理意义完成分析；

根据电流的定义式得出每秒产生光子的数量；

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理解光电烟雾探测器的灵敏度的影响因素并完成分析。

本题主要考查了光电效应的相关应用，理解光电效应的原理，结合动能定理和图像的物理意义即可完成分

析。

【解答】

4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=E»=h"—八%

整理得1,由此可得图像的斜率为“，N错误；

ecc

8.根据题意可知金属的截止频率为1，6.HI1*//；,则有.\=-=',=.VI).10:“，，所以光源

V.6.0xIO11

S发出的光波波长不能大于7".,B正确；

C当光电流等于hl'|时，根据电流的定义式可知每秒产生的光子的个数为、"旧【I个

，LG>1U

6J3-101'个

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，。正确。

故选BCD.

10.【答案】BD

【解析】4由电势分布图像可知，图像斜率代表场强，所以电场,,=山「物，处的场强大小为

/111HH11",,故/错误；

2.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，有心一必⑴小〃

2rn

贝!I，I、时，粒子离平板的距离为小...........

故3正确；

C在，=UIs带电粒子沿x轴作匀加速直线运动，其位置为

]QE«

d,=1+了2=t+=,—•f=0.02+0.008=O.(l28in

2m

因r-。】，，.处的电势为零，电势能为零，而上“：，，.，，则电势为正，带正电粒子的电势能为正，故C

错误；

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。.当粒子运动到，时，X方向做匀加速直线运动的位移为

zj=x-J#=0.2m

联立解得3,"2,"

则其偏离x轴的距离为2加，故。正确。

故选AD。

11.【答案】11211.75

(2)2

4.

⑶下

【详解】III小球的直径为

d=20rnrrt・4-O.(N>mmx15=20.75nim

」单摆的周期为

7=%

内根据单摆的周期公式得

臼

r=27—

\9

解得

4/.2/d

T%2=—L+---

9g

斜率为

K■--

9

解得

叱

g=nr

【解析】详细解答和解析过程见答案

12.【答案】11)黑

(2)x100

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(3)150

(4)141

【详解】I由“红入黑出”可知，。端应与黑表笔连接。

2：I,由闭合电路的欧姆定律得

£=4(r+色+/?i+/)

上式代入数据得

R2=IJ8n

闭开关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

“XUM)”。

E设开关s闭合时电阻箱/.*的电阻变为/.1;,开关S断开时欧姆表的倍率是“•1川”，欧姆表的内阻

大小为

r4-/?,+/?,+=15001!

因为开关S闭合时欧姆表的倍率是“♦HI”，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IjiiQ=

由题意及闭合电路欧姆定律得

E-/,(/?,+/?i)=I/,+--1iI(%4r)

r+«/+—；----------=150Q

"1r1

为♦/?广瓦

综合以上两式可得

Ra=150Q

।h结合上一小问可知待测电阻得到的测量值为i.m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，/LI"小不变，设电阻箱(阻值变

为,，’50,为■1.44,。由闭合电路欧姆定律得

£-/,(/?,+%)=臂:呼/?/+力

将数据代入上式解得

R：=4Q

欧姆表内阻

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。内=/+*144H

凡，「—瓦

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1IK!0

【解析】详细解答和解析过程见答案

13.【答案】⑴需要减小胎压；（2）2.56Aor,8.微

【详解】“对车胎内气体分析，出发前压强为

Pi=

温度为

行驶过程中，压强为广，温度为

车胎的容积可视为不变，得

Pl

273而

代入数据解得

故需要减小胎压

⑵在山上时胎压为

内=2.4btir

温度为

在该状态下车胎内气体体积「变为I,设出发前调整后的胎压为.一,则

273-273+-

pi2.566ur

根据理想气体状态方程

273+h273+G

代入数据解得

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从车胎内放出气体的质量Am,占车胎内气体总质量加的百分比为

代入数据解得

Am3

FFI35

【解析】详细解答和解析过程见答案

14.【答案】I1I।=2\hr、；1入小、，，I",।-\71”,，落地时速度与水平面的夹角

位7

为Lui”-

【详解】口从4到8,根据动能定理有

vnyMIII6L।-■-rnrj

代入数据解得

vgj=2Vzsm

2由题意知，若物体在传送带上一直加速，落地点与抛出点。点的水平距离最大，由动能定理知

.11,

^igLj=5m咯2_-mvy

解得

归=8m

则传送带速度至少为。

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

t、=gt

水平方向有

上《«=vet

解得

■TBU=4m

快递落地时的速度

解得

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VV89m/a

落地时速度与水平面的夹角为〃，则

taut0,」

tf

解得

〃5

tan"=-

8

【解析】详细解答和解析过程见答案

15.【答案】1,1；IJJ);I3；,»A12/.

m\2/

【详解】I电子将水平向右通过尸。界面，半径越大，对应的速度越大，故从。点水平射出时速度最大,

由几何关系

(8-24L尸+(6L)2=/产

解得

H=4V3L

洛仑兹力提供向心力，有

<2

=E无

得

ty-■-------------