2024-2025学年山东省青岛市胶州市高二（下）期末物理试卷（含答案）

2024-2025学年山东省青岛市胶州市高二（下）期末考试物理试卷一、单选题：本大题共8小题，共24分。1.科学家用放射性原料PU02制作核电池为火星车供电。PU02中8PU的半衰期是87.7年，衰变方程为8PU→4U+X+Y。下列说法正确的是()A.衰变产生的Y射线电离能力很强B.X是氦核，具有很强的穿透能力C.经175.4年，核电池中的8PU变为原来的D.当气温和引力环境发生改变，PU的半衰期会发生变化2.气球上系一重物从地面由静止释放，当上升到离地面11m时，速度为6m/s，此时绳子突然断开。已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，重物离开气球后，下列说法正确的是()A.重物处于超重状态B.重物经1s落回地面C.重物离地面的最大高度为12.8mD.重物落地时速度大小为22m/s3.如图所示为甲、乙两车位移随时间变化的图像，已知甲车做匀变速直线运动，t=20s时图线与t轴相切。关于两车的运动，下列说法正确的是()A.甲车的加速度大小为0.5m/s2B.甲车的初速度大小为5m/sC.t=6s时甲乙两车的速度大小相等D.乙车前6s内位移x0的大小为51m4.如图所示，质量为2m的半圆柱体放在粗糙水平面上，质量为m的正方体放在圆柱体和光滑墙壁之间，过正方体与圆柱体接触点的切线与水平面成α角。已知圆柱体处于静止状态，不计圆柱体与正方体之间的摩擦，下列说法正确的是()A.圆柱体对正方体的支持力为mgcosαB.墙壁对正方体的支持力为mgtanαC.水平面对圆柱体的支持力大于3mgD.水平面对圆柱体的摩擦力为mgtanα5.我国小将全红婵在东京奥运会夺得跳水女子单人10米跳台金牌。若全红婵跳水过程可视为竖直方向的直线运动，取竖直向上为正方向，从她离开跳板开始计时，其重心的速度随时间变化的图像如图所示。关于全红婵的运动，下列说法正确的是()A.t3时刻在空中最高点B.t2时刻运动方向改变C.t2～t3时间内平均速度大小为D.t2～t3时间内水的阻力不断减小6.某同学站在压力传感器上做下蹲一起立动作，传感器记录的压力F随时间t变化的图线如图所示。下列说法正确的是()A.由图线可知该同学的体重为800NB.4s时该同学处于下蹲的最低点C.站起过程中该同学始终处于超重状态D.该同学做了2次下蹲一起立动作7.如图所示，倾角θ=37°的浅色足够长传送带以v=6m/s的速率顺时针匀速转动。一质量为2kg的煤块(可视为质点)从传送带底端以初速度v0=10m/s滑上传送带。已知煤块与传送带间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，关于煤块从传送带底端运动到最高点的过程中，下列说法正确的是()A.煤块经2s与传送带速度相同B.煤块运动时间为1sC.煤块的位移大小为5mD.传送带上留下的痕迹长度为9m8.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和3m的长方体物块A、B通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与木板平行。A与B、B与木板间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。缓慢增大木板与水平面的夹角，当夹角增大到30°时，物块A、B刚要滑动，则μ的值为()AB.CD二、多选题：本大题共4小题，共16分。9.处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。如图所示为某原子的能级图，a、b、C为原子跃迁所发出的三种频率的光，下列说法正确的是()A.b光波长最长B.b光子的能量最大C.a光在真空中传播速度最小D.用C照射某一金属能发生光电效应，则用a照射同一金属也一定能发生光电效应10.如图所示，两根等长的细绳将一匀质圆柱体连接在水平木板的0点。将木板以MN为轴逆时针缓慢转动至竖直的过程中，细绳与木板之间的夹角保持不变，不计圆柱体与木板间的摩擦，下列说法正确的是()A.两根细绳上的拉力先增大后减小B.木板对圆柱体的支持力逐渐减小C.木板对圆柱体的支持力先增大后减小D.两根细绳的拉力与木板对圆柱体的支持力的合力保持不变11.如图所示，物块a、b通过轻弹簧相连，b、C、d三个物块通过不可伸长的轻绳跨过轻质定滑轮相连，b、C质量均为2m，d质量为m，弹簧劲度系数为k，系统处于静止状态，a恰好和地面无挤压。现剪断C、d间轻绳，物块C在运动过程中不与滑轮相碰，不计一切阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是()A.a的质量为2mB.剪断轻绳瞬间b的加速度为C.b速度最大时弹簧处于压缩状态D.C上升时速度最大12.如图所示，一足够长轻质木板置于光滑水平面上，木板上放有质量分别为2kg和4kg的A、B两物块，A、B与木板间的动摩擦因数均为0.4，一水平恒力F作用在A上。已知重力加速度g=10m/S2，A、B与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是()A.若F=9N，A、B的加速度大小均为1.5m/S2B.若F=12N，A的加速度大小为2m/S2C.若F=24N，B的加速度大小为4m/S2D.无论外力F多大，B与木板都不会发生相对滑动三、实验题：本大题共2小题，共14分。13.实验小组用图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，实验步骤如下：①用图钉把白纸钉在水平木板上，把橡皮条的一端固定在木板上的A点；②两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，使结点伸长到0点，记录0点位置、两细绳方向和两弹簧测力计示数；③在纸上作出两个力F1、F2的图示，并以F1、F2为邻边做平行四边形，过0点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F′的图示，如图乙所示；④只用一个弹簧测力计通过细绳把结点拉到同样的位置0点，记下弹簧测力计示数F和细绳方向，用刻度尺按同样标度沿细绳方向作出力F的图示，如图乙所示；⑤比较F和F′在大小和方向上是否相同；⑥改变F1和F2的夹角和大小，重复实验。请回答下列问题：(1)下列操作正确的是；A.两弹簧测力计稳定后示数应相同B.橡皮条应和两细绳夹角的角平分线在同一直线上C.重复实验再次进行验证时，结点0的位置可以与前一次不同D.实验前将两弹簧测力计调零后水平对拉，选择两个示数相同的弹簧测力计(2)如果没有操作失误，图乙中F与F′一定沿A0方向的是；(3)若图甲中两细绳间夹角为90°,保持0B与0A的夹角及结点0的位置不变，增大0C与0A的夹角，弹簧测力计B的读数(选填“变大”“变小”或“不变”)。14.小明同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，设计了如图甲所示的实验装置，将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，小车前端通过轻绳跨过定滑轮与托盘连接，后端与纸带连接。小车的质量为M，砝码和托盘的总质量为m，重力加速度为g。(1)实验开始时先平衡摩擦力，按图甲安装好实验器材，只是不把悬挂托盘的细绳系在小车上，用垫块把木板一端垫高，调节木板的倾角，轻推小车，直到纸带上打出的点迹；(2)实验过程中认为砝码和托盘的总重力等于轻绳的拉力，需满足的条件是mM(选填“》”或“<”)。小明同学在实验过程中没有严格控制好M与m的大小关系，其它操作规范合理，结果发现利用纸带与利用公式a求得的加速度大小比值为，不考虑其它因素的影响，则=；(3)小刚同学对该实验进行了改进，设计如图乙所示的实验装置，先将砝码和托盘通过定滑轮悬挂于小车一端，调节木板的倾角，使小车拖着纸带沿木板匀速下滑；取下砝码和托盘，保持木板倾角不变，则小车的加速度a=(结果用m、M、g表示)。四、计算题：本大题共4小题，共46分。15.如图甲所示，为将一批水泥管从车厢卸下，工人师傅利用两根长L=2m的相同钢管搭在车厢与水平地面之间，构成一倾斜轨道，轨道底端连线与车厢尾部平行，车厢距地面的高度ℎ=1.2m，图乙为水泥管与钢管的截面图。已知水泥管质量m=100kg，半径R=0.3m，水泥管与钢管间的动摩擦因数μ=0.6，钢管间的距离d可调，重力加速度g=10m/s2，忽略钢管粗细。(1)若水泥管静止在钢管上，求水泥管与每根钢管之间的摩擦力大小；(2)为使水泥管能沿钢管轨道下滑，求两钢管间的距离d应满足的条件。16.某同学用自制水火箭模拟火箭的运动。t=0时水火箭由静止开始竖直向上发射在高压空气压力作用下，水从水火箭尾部喷嘴持续均匀向下喷出，水火箭受到持续恒定的推力。测得水火箭在加速上升阶段加速度大小a随时间t变化的图像如图所示t=0时加速度a0=15m/s2，t1=2s时耗尽箭体内的水，此时加速度a1=30m/s2，速度v1=40m/s，之后水火箭失去动力，经2.5s上升至最高点，又经6s落回地面。已知水火箭每秒喷出水的质量m0=0.75kg，重力加速度g=10m/s2，整个过程中阻力f大小不变，求：(1)初始时水火箭的总质量M；1=2s时水火箭距离地面的高度ℎ1。17.货车在行驶过程中紧急刹车由于惯性容易导致货物向前滑动，在运输大型货物时需采取防滑措施避免事故发生。如图所示，一辆载有货物的卡车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶，某时刻因紧急情况，卡车以大小为10m/s2的加速度制动，为防止货物撞上驾驶舱，经过一段时间t卡车以7m/s2的加速度加速2s，然后匀速行驶。已知刚开始制动时货物与驾驶舱距离为5.1m，货物与车厢的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：(1)卡车制动过程中，货物的加速度大小；(2)为防止货物撞上驾驶舱，t的最大值；(3)t取第(2)问中的最大值，最终货物与驾驶舱的距离s。18.某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处运到低处。传送带与水平地面间夹角θ=37°,PQ之间的长度s=3.2m，传送带以V0=2m/s的速率顺时针转动。地面上紧靠传送带底端依次放置两完全相同的木板A、B，A、B间不连接，质量均为M=10kg，长度均为L=0.96m。现将质量m=20kg的货物无初速度放在传送带顶端，货物到达底端后能无能量损失地滑上木板A。已知货物与传送带及A、B上表面的动摩擦因数均为μ1=0.5，A、B与地面间的动摩擦因数μ2=0.1，重力加速度g=10m/s2，货物可视为质点。求：(1)货物从P到Q的时间t；(2)A的最大速度VA；(3)A、B间的最大距离XAB。参考答案2.C4.B5.D6.B7.D9.AD13.CD；F；变小14.间隔均匀；<；g15.(1)由于圆筒匀速下滑，圆筒p在下滑过程中受到自身重力mg、钢管的摩擦力f及支持力N，根据平衡条件得：2f=mgsinθ由几何关系可知sinθ=ℎ=1.2所以水泥管与每根钢管之间的摩擦力大小f=300N(2)重力垂直于轨道平面向下的分力为：N=mgCOsθ代入数据可得N=800N由截面受力可知，N1、N2的合力为N，设分力与合力之间的夹角为α,分解如图所示：由对称关系可知N1=N2根据平衡条件可得：N1COsα+N2COsα=N由几何关系可得sin单根钢管与圆筒之间的摩擦力为：f=μN1解得d=0.36m由于d越大“越大，则N不变的情况下N1越大，所以摩擦力越越大，所以使水泥管能沿钢管轨道下滑，两钢管间的距离d应满足的条件小于等于0.36m。答：(1)若水泥管静止在钢管上，水泥管与每根钢管之间的摩擦力大小是300N；(2)为使水泥管能沿钢管轨道下滑，两钢管间的距离d应满足小于等于0.36m。16.(1)设水火箭受到持续恒定的推力为F，t=0时刻，对水火箭由牛顿第二定律得：F__f__Mg=Ma0t1=2s时刻，对水火箭由牛顿第二定律得：F__f__(M__m0t1)g=(M__m0t1)a1水火箭失去动力，经t3=2.5s上升至最高点的过程，其加速度大小为：a解得：a2=16m/s2此过程，根据牛顿第二定律得：f+(M__m0t1)g=(M__m0t1)a2联立解得：M=2kg，F=53N，f=3N(2)经过t4=6s由最高点落回地面，设此过程的加速度大小为a3，根据牛顿第二定律得：(M__m0t1)g__f=(M__m0t1)a3，解得：a3=4m/s2此过程下落的高度为：Ha3t解得：H=72m设水火箭失去动力后继续上升的最大高度为ℎ,根据动能定理得：__fℎ__解得：ℎ=50m可得t1=2s时水火箭距离地面的高度为：ℎ1=H__ℎ=72m__50m=22m答：(1)初始时水火箭的总质量M为2kg；(2)t1=2s时水火箭距离地面的高度ℎ1为22m。17.(1)假设货物与车厢会发生相对滑动，根据牛顿第二定律得货物的加速度大小为：a1=μg=0.5×10m/s2=5m/s2<10m/s2故假设成立，可知卡车制动过程中，货物的加速度大小为5m/s2，方向与卡车加速度方向相同；(2)在卡车制动过程中，货物与卡车的相对运动会导致货物相对于卡车向前滑动。我们需要计算货物与卡车的相对位移，并确保在卡车加速阶段结束时，货物与驾驶舱之间的距离不小于0。设卡车的初速度为v0=20m/s，减速时加速度为a0=10m/s2，加速时加速度为a2=7m/s2，解得x1=20m，货物的位移为x2=v0ta1t解得：x2=30m，此时货物的速度v1=v0__a1t，解得v1=10m/s，Δx=x2__x1=30m__20m=10m>5.1m，所以卡车不会停止，所以不存在卡车停止货物继续运动的状态，因此卡车只存在加速和减速两种运动状态，且货物第一阶段不存在加速的情况，第二阶段可能存在加速的情况。设卡车的位移为x3，货物的位移为x4，Δx=x4__x3=5.1m，此时的t为最大值，所以卡车的位移x3=v0t3__a0t+(v0__a0t3)t4+a2t，货物的位移x4=v0ta1ta1tt4=2s，联立解得：t3≈1.995s，(t3≈__5.995s舍去)，此时卡车的末速度为v=v0__a0t3+a2t4，代入数据解得v=4.05m/s，此时货物的末速度为v′=v0__a1t3__a1t4，代入数据解得v′=0.025m/s，所以卡车在未达到最大速度时便开始速度超过货物，所以t最大时，在临界点二者速度相同可能为正确的解，卡车的位移x3=v0t3__a0t+(v0__a0t3)t5+a2t，货物的位移x4=v0t3__a1t+(v0__a1t3)t5__a1t，v=v0__a0t3+a2t5=v0__a1(t3+t5)，代入数据解得t3=1.2s，此时有解，则说明货物不会在关键位置达到最小速度后开始加速，所以t的最大值为1.2s；(3)由(2)可知，t的最大值为1.2s，t所以t5=0.5s，货物减速阶段的时间为t减=t3+t5=1.2s+0.5s=1.7s，卡车的减速阶段的时间为t3=1.2s，所以到达临界点时卡车已经加速了0.5s，二阶段的末速度v=v0__a0t3+a2t5=v0__a1(t3+t5)，代入数据得v=11.5m/s，之后卡车继续做加速度为7m/s2的匀加速直线运动(持续1.5s)，货物做加速度为5m/s2的匀加速直线运动(直到速度持平卡车)，所以卡车末速度v卡=v+a2t1.5=11.5m/s+7m/s2×1.5s=22m/s，货物加速度到22s所需时间为t追代入数据得：t追=2.1s，此时卡车的位移为x卡t1.5+v卡货物的位移为x货t追，代入数据解得：x卡=38.325m，x货=35.175m，所以最终货物与驾驶舱的距离s=x卡__x货=38.325m__答：(1)卡车制动过程中，货物的加速度大小为5m/s2；(2)为防止货物撞上驾驶舱，t的最大值为1.2s；(3)t取第(2)问中的最大值，最终货物与驾驶舱的距离s=3.15m。18.(1)货物在传送带上先做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得：mgsinθ+μ1mgcosθ=ma1解得：a1=10m/s2假设货物在传送带能与传送带共速，加速到与传送带共速时的位移为x1，由运动学公式得：v=2a1x1解得：x1=0.2m<s=3.2m，故假设成立。货物加速到与传送带共速所用时间为：共速之后货物所受摩擦力沿传送带向上，根据牛顿第二定律得：mgsinθ__μ1mgcosθ=ma2解得：a2=2m/s2共速后货物做匀减速直线运动，设共速后货物到达传送带底端的时间为t2，由运动学公式得：解得：t2=1s，另一解为负值，舍去。货物从P到Q的总时间为：t=t1+t2=0.2s+1s+=1.2s(2)货物滑上A时的速度大小为：v1=v0+a2t2，解得：v1=4m/s货物在木板A上滑动的过程，货物做匀减速直线运动，A、B一起做匀加速直线运动