山东省烟台市2021-2022学年高二下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-07-19 类型：期末考试

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一、单选题

1. 下列物理现象说法正确的是（）

A、发生 $β$ 衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的 B、若使放射性物质的温度升高，其半衰期将会缩短 C、比结合能越大，原子核越稳定 D、随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

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2. 在珠海举行的第13届中国航展吸引了全世界的军事爱好者。如图，曲线 $a b$ 是一架飞机在竖直面内进行飞行表演时的轨迹。假设从 $a$ 到 $b$ 的飞行过程中，飞机的速率保持不变。则飞机沿曲线 $a b$ 运动时，下列说法正确的是（）。

A、飞机所受合力方向竖直向上 B、飞机所受合力大小不等于0 C、飞机竖直分速度保持不变 D、飞机水平分速度保持不变

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3. 甲和乙两物体（均可视为质点）从空中自由下落，同时落至水平地面，甲、乙两物体运动的 $v - t$ 图像如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A、甲和乙在空中运动时受力大小一定相同 B、甲和乙速度变化快慢相同 C、甲和乙开始下落位置距离地面高度相同 D、从开始下落到落地，甲、乙的平均速度相等

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4. 如图甲所示，一个质量为 $2 k g$ 的物体在水平力 $F$ 作用下由静止开始沿粗糙水平面做直线运动， $t = 1 s$ 时撤去外力。物体的加速度 $a$ 随时间 $t$ 的变化规律如图乙所示。则下列说法错误的是（）。

A、 $F$ 的大小为 $8 N$ B、 $0 ~ 1 s$ 和 $1 ~ 3 s$ 内物体加速度的方向相反 C、 $t = 3 s$ 时，物体离出发位置最远 D、 $3 s$ 末物体的速度为0

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5. 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 $m_{X}$ 、 $m_{Y}$ 和 $m_{α}$ 。已知 $α$ 粒子在磁场中运动的半径为 $R$ 。则下列说法中正确的是（）

A、衰变方程可表示为 $_{Z}^{A} X \to_{Z}^{A - 2} Y +_{2}^{4} H e$ B、核反应中释放的核能为 $(m_{X} - m_{Y}) c^{2}$ C、 $Y$ 核在磁场中运动的半径为 $\frac{2 R}{Z - 2}$ D、 $X$ 核的电荷数比 $Y$ 核的电荷数多4

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6. 某商场里的观光电梯设计最大速度为 $v_{m} = 2.4 m / s$ ，电梯加速和减速时的加速度大小均为 $a = 0.8 m / s^{2}$ 。某质量为 $m = 50 k g$ 的游客乘坐电梯直接从一楼到直达六楼。已知该商场每层楼的高度均为 $h = 6 m$ ， $g = 10 m / s^{2}$ 。则下列说法正确的是（）。

A、在前 $3 s$ 内，电梯中的游客处于失重状态 B、电梯匀变速运动的总时间为 $3.6 s$ C、该游客所受的最大支持力 $460 N$ D、电梯匀速上升的高度为 $22.8 m$

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7. 如图所示，物体A用一根跨过光滑定滑轮的轻绳与小车连接，物体A在小车牵引下竖直向上做匀速直线运动。则小车运动过程中，下列说法正确的是（）

A、小车做匀减速运动 B、小车处于平衡状态 C、物体A上升的速度小于小车的运动速度 D、地面对车的摩擦力一定大于物体A的重力

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8. 武直十是我国自主研制的一款中型武装直升机，填补了我国在专用武装直升机领域的空白。在某次战备演习中，飞机在水平方向做匀速直线运动，先后相对飞机无初速投放三颗炸弹分别落在同一斜面的A、B、C三个点，这三颗炸弹从投放至到达斜面的时间分别为 $t_{1}$ 、 $t_{2}$ 、 $t_{3}$ ，设炸弹从飞机投放后做平抛运动，已知 $A B$ 与 $B C$ 距离之比为 $1 ： 2$ 。关于 $t_{1}$ 、 $t_{2}$ 、 $t_{3}$ 的关系，下列说法正确的是（）

A、 $t_{3}^{2} = 3 t_{2}^{2} - 2 t_{1}^{2}$ B、 $t_{3}^{2} = 2 t_{2}^{2} - t_{1}^{2}$ C、 $t_{3}^{2} = 3 t_{2}^{2} - t_{1}^{2}$ D、三者关系不确定

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二、多选题

9. 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，一水平传送带装置如图所示。某时刻将质量为 $1 k g$ 的货物轻放在匀速运动的水平传送带最左端A，当货物与传送带速度恰好相等时，传送带突然停止运动，货物最后停在传送带最右端 $B$ 。货物与传送带间的动摩擦因数为0.2，货物在传送带上留下的划痕长为 $1 m$ ，重力加速度取 $10 m / s^{2}$ 。则下列说法正确的是（）

A、传送带匀速运动的速度为 $2 m / s$ B、传送带的长度为 $4 m$ C、货物在传送带上运动的加速度大小为 $0.5 m / s^{2}$ D、货物在传送带上运动的总时间为 $2 s$

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10. 如图，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，三条轻质不可伸长的细绳结于 $O$ 点。一条绳跨过定滑轮平行于斜面体连接物块P，一条绳连接小球Q，另一条绳 $O A$ 在外力 $F$ 的作用下，处于水平方向。现缓慢改变绳 $O A$ 的方向至 $θ < 90 °$ ，且整个过程中保持P、Q及斜面体静止不动，结点 $O$ 位置不变。下列说法正确的是（）

A、斜面对物块P的摩擦力一直在减小 B、绳 $O A$ 的拉力先减小后增大 C、地面对斜面体有向右的摩擦力 D、地面对斜面体的作用力一直在减小

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11. 一群处于基态的氢原子受某种光照射后，跃迁到第4能级，发出的光谱中只含有两条可见光 $a$ 和 $b$ 。用光 $a$ 、 $b$ 照射同一光电效应装置，得到的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图。已知可见光光子的能量范围为 $1.64 e V ~ 3.19 e V$ 。关于上述物理过程，下列说法正确的是（）

A、照射氢原子的光子能量 $E = 12.75 e V$ B、用 $b$ 光照射时，获得的光电子的初动能大 C、氢原子受激发后，可以发出6种不同频率的光 D、 $a$ 光是氢原子从 $n = 4$ 能级跃迁到 $n = 2$ 能级时发出的光

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12. 如图所示，质量为 $3 k g$ 的物体 $A$ 静止在劲度系数为 $100 N / m$ 的竖直轻弹簧上方。质量为 $2 k g$ 的物体 $B$ 用细线悬挂起来， $A$ 、 $B$ 紧挨在一起但 $A$ 、 $B$ 之间无压力。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，下列说法正确的是（ $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ）（）

A、轻弹簧的压缩量为 $0.2 m$ B、物体 $A B$ 的瞬时加速度为 $4 m / s^{2}$ C、物体 $B$ 的瞬时加速度为 $10 m / s^{2}$ D、物体 $B$ 对物体 $A$ 的压力为 $12 N$

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三、实验题

13. 某实验小组利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”。已知小车的质量为 $M$ ，砝码和砝码盘的总质量为 $m$ ，打点计时器所接的交流电频率为 $50 H z$ （滑轮、弹簧测力计质量不计且忽略滑轮摩擦），实验步骤如下：
①按图甲安装实验装置，其中跨过动滑轮的两侧细线及弹簧测力计沿竖直方向；
②调节长木板的倾角，轻推小车，使小车（未连细线）拉动纸带运动，且纸带上获得的点迹均匀；
③挂上砝码盘，接通电源小车拉动纸带运动，由纸带求出小车的加速度；
④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同外力作用下的加速度。
根据以上实验过程，回答下列问题：

(1)、对于上述实验，下列说法中正确的是____。

A、先从靠近打点计时器处释放小车，后接通电源 B、弹簧测力计的示数等于小车所受合外力的大小 C、在实验过程中小车的加速度小于砝码和砝码盘的加速度 D、砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量

(2)、某次实验打下一条纸带如图乙，每隔四个点取一个计数点，其中测得 $x_{1} = 2.80 c m$ 、 $x_{2} = 4.40 c m$ 、 $x_{3} = 5.95 c m$ 、 $x_{4} = 7.60 c m$ 、 $x_{5} = 9.15 c m$ 、 $x_{6} = 10.75 c m$ 。根据纸带数据，求出1计数点的瞬时速度 $m / s$ ，小车的加速度 $a =$ $m / s^{2}$ 。（两空的结果均保留两位有效数字）

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14. 许多智能化手机都有速度、加速度传感器，安装应用程序后，就可以测量相应的速度和加速度。某同学利用手机设计了一个实验，测量气球空气阻力大小与速率的关系。如图所示，将手机用细线悬吊在气球的下方，气球在空中先加速下落，随着速度的逐渐增大，气球所受的空气阻力也逐渐增大。（气球所受浮力以及手机上的空气阻力可忽略不计）

(1)、测量出手机和气球的总质量 $M$ ，记录下落过程中多个位置的加速度 $a$ 和速度 $v$ 数据。如果下落高度足够大，可判断气球和手机的下落是的运动。（选填“一直加速”、“先加速后匀速”或“先加速后减速”）
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/ $m \cdot s^{- 1}$
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/ $m \cdot s^{- 2}$
8.90
7.99
7.09
6.19
3.29
4.38
3.48
2.58

(2)、根据测量的数据，在 $a - v$ 坐标纸上描出了各个点，如图所示。通过在坐标纸上连线，做出 $a - v$ 图像可知图像斜率 $k =$ （数据计算保留两位小数）。

(3)、设气球受到的空气阻力大小为 $f$ ，从图像可以读出当地的重力加速度 $g$ 和斜率 $k$ 。请用题中给出的物理量符号表示阻力 $f$ 与下落速度 $v$ 的关系。

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四、解答题

15. 氘核的质量为 $2.013553 u$ ，质子的质量是 $1.007277 u$ ，中子的质量是 $1.008665 u$ 。 $1 u$ 相当于 $931.5 M e V$ ，普朗克常量 $h = 6.63 \times 1 0^{- 34} J \cdot s$ ，最后结果保留三位有效数字。

(1)、写出一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程。

(2)、氘核的结合能和比结合能各是多少？

(3)、如果该反应释放的核能是以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是多少？

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16. 一辆质量 $m = 1.0 \times 1 0^{3} k g$ 的燃油汽车以 $v_{1} = 25 m / s$ 的速度匀速行驶在平直公路上，燃油汽车的正前方有一辆新能源出租车以 $v_{2} = 15 m / s$ 的速度同向行驶。当燃油汽车司机发现两车相距 $x_{0} = 20 m$ 时，经 $t_{0} = 0.5 s$ 的反应时间，采取紧急制动，开始做加速度为 $a_{1} = 2.5 m / s^{2}$ 匀减速直线运动。

(1)、试通过计算判断两车是否会相撞；

(2)、若燃油汽车司机在刹车的同时给出租车发信号，又经 $t_{1} = 1 s$ ，出租车司机以 $a_{2} = 5 m / s^{2}$ 的加速度加速前进，求这种情况下两车间的最小距离。

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17. 2022年第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口举行，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，其场地可以简化为如图甲所示的模型。图乙为简化后的跳台滑雪雪道示意图， $A O$ 段为助滑道和起跳区， $O B$ 段为倾角 $α = 30 °$ 的着陆坡。运动员从助滑道的起点 $A$ 由静止开始下滑，到达起跳点 $O$ 时，借助设备和技巧，以与水平方向成 $θ = 30 °$ 角（起跳角）的方向起跳，最后落在着陆坡面上的 $C$ 点。已知运动员在 $O$ 点以 $v_{0}$ 的速率起跳，轨迹如图，不计一切阻力，重力加速度为 $g$ 。求：

(1)、运动员在空中速度最小时的位置与起跳点 $O$ 的距离；

(2)、运动员离开着陆坡面的最大距离；

(3)、运动员到达 $C$ 点的速度大小。

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18. 如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，在长木板右端放置一小物块。在 $t = 0$ 时刻对长木板施加一水平向右的恒定拉力 $F = 3 N$ ，运动一段时间 $5 s$ 后撤去 $F$ ，整个过程物块一直在木板上、已知物块和木板的质量均为 $1 k g$ ，物块与木板间的动摩擦因数为 $μ_{1} = \frac{1}{20}$ ，木板与地面间的动摩擦因数为 $μ_{2} = \frac{3}{40}$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、撤去 $F$ 时，木板的速度大小；

(2)、撤去 $F$ 后，木板经多长时间停止运动；

(3)、长木板的长度至少为多长。

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位置	1	2	3	4	5	6	7	8
速度/ $m \cdot s^{- 1}$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
加速度/ $m \cdot s^{- 2}$	8.90	7.99	7.09	6.19	3.29	4.38	3.48	2.58