辽宁省名校协作体2022-2023学年高二下学期期末联考物理试题

试卷更新日期：2023-08-23 类型：期末考试

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一、单选题

1. 为了测试小车的性能，甲、乙两辆小车同时从M处由静止开始沿平直公路均先做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动直至静止，两车先后停在N处，假设两车在各自匀加速阶段和匀减速阶段的加速度大小相等，甲车、乙车全程经历的时间分别为 $t_{0}$ 和 $2 t_{0}$ ，甲乙两车加速度大小分别为 $a_{1}$ 和 $a_{2}$ ，最大速度分别为 $v_{1}$ 和 $v_{2}$ ，则（　　）

A、v₁：v₂=4：1 B、 $a_{1} ： a_{2} = \sqrt{2} ： 1$ C、甲车停下时，两车相距最远 D、甲车运动了 $\frac{4}{5} t_{0}$ 时，两车相距最远

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2. 一般教室门上都安装一种暗锁，这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C（劲度系数为k）、锁舌D（倾角θ＝30°）、锁槽E以及连杆、锁头等部件组成，如图甲所示。设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ ，最大静摩擦力F_fm由 $F_{f m} = μ F_{N}$ （F_N为正压力）求得。有一次放学后，当某同学准备关门时，无论用多大的力，也不能将门关上（这种现象称为自锁），此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示，P为锁舌D与锁槽E之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了x。下面说法正确的是（　　）

A、自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向向左 B、锁舌D受到锁槽E摩擦力的方向沿侧面向上 C、无论μ多大，暗锁仍然能够保持自锁状态 D、无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，μ存在其最小值。

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3. 如图所示，内壁光滑的气缸固定于水平面，气缸内用活塞封闭一定量的理想气体，活塞与一端固定的水平轻弹簧连接，气体温度为T₁时弹簧处于原长。现使气体温度由T₁缓慢升高到T₂ ，用E_p表示弹簧弹性势能，U、p、V分别表示缸内气体的内能、压强和体积，下列图像可能正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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4. 光电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个瓦形倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。如图所示，光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法错误的是（　　）

A、光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应 B、光电倍增管中增值的能量来源于相邻两倍增电极间的加速电场 C、图中标号数字较大的倍增电极的电势要高于标号数字较小的电极的电势 D、适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的信号

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5. 根据量子理论：光子既有能量也有动量；光子的能量 $E$ 和动量 $p$ 之间的关系是 $E = p c$ ，其中 $c$ 为光速。由于光子有动量，照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的冲量，也就对物体产生了一定的压强，这就是“光压”。根据动量定理可近似认为：当动量为 $p$ 的光子垂直照到物体表面，若被物体反射，则物体受到的冲量大小为 $2 p$ ；若被物体吸收，则物体受到的冲量大小为 $p$ 。有人设想在宇宙探测中用光作为动力推动探测器加速，探测器上安装面积极大、反光率为 $η$ 的薄膜，并让它正对太阳。已知太阳光照射薄膜对每平方米面积上的辐射功率为 $P_{0}$ ，探测器和薄膜的总质量为 $m$ ，薄膜面积为 $S$ ，则关于探测器的加速度大小正确的是（不考虑万有引力等其它的力）

A、 $\frac{（ 1 + η ） S \sqrt{P_{0}}}{c m}$ B、 $\frac{（ 1 + η ） P_{0} S}{c m}$ C、 $\frac{（ 2 - η ） P_{0} S}{c m}$ D、 $\frac{（ 2 + η ） P_{0}^{2} S}{c m}$

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6. 据新闻报道，我国江门中微子实验探测器将于2024年投入使用，届时将大大提升我国在微观基础领域的研究能力。中微子，是构成物质世界的最基本的粒子之一、中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：静止原子核 $_{4}^{7} B e$ 俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子（用“ $v_{e}$ ”表示），根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。1953年，莱尼斯和柯温建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 $_{1}^{1} H$ 发生核反应，产生中子和正电子，即 $v_{e} +_{1}^{1} H \to_{0}^{1} n +_{+ 1}^{0} e$ 。间接地证实了中微子的存在。根据以上信息，下列说法正确的是（　　）

A、原子核X是 $_{3}^{6} L i$ B、中微子的质量等于Be原子核与新原子核X的质量之差 C、若上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子，即 $_{+ 1}^{0} e +_{- 1}^{0} e \to 2 γ$ 。已知正电子与电子的质量都为 $9.1 \times 1 0^{- 31} k g$ ，则反应中产生的每个光子的能量约为 $16.4 \times 1 0^{- 14} J$ D、具有相同动能的中子和正电子，中子的物质波的波长小于正电子的物质波波长

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7. 如图甲所示，在xOy平面内有两个沿y轴方向做简谐运动的点波源 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 分别位于 $x = - 5 m$ 和 $x = 7 m$ 处，某时刻波源 $S_{1}$ 在x轴上产生的波形图如图乙所示，波源 $S_{2}$ 的振动图像如图丙所示，由两波源所产生的简谐波波速均为 $\frac{1}{3} m / s$ ，质点a、b、p的平衡位置分别位于 $x_{a} = 3 m$ 、 $x_{b} = - 2 m$ 、 $x_{p} = 1 m$ 处。已知在 $t = 5 s$ 时，两波源均在平衡位置且振动方向相同，下列说法正确的是（）

A、两波源所产生的简谐波不会发生干涉 B、 $t = 30 s$ 时，质点a向y轴正方向振动 C、在 $32 ∼ 50 s$ 内，质点b运动的总路程是 $0.30 m$ D、稳定后质点p振动的表达式为 $y = 5 s i n (\frac{π}{6} t - \frac{π}{6}) c m$

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二、多选题

8. 已知氢原子的基态能量为 $E_{1}$ ，质量为 $M$ ，普朗克常量为 $h$ ，下列说法正确的是（　　）

A、氢原子从能级 $m$ 跃迁到能级 $n$ 时辐射红光的频率为 $ν_{1}$ ，从能级 $n$ 跃迁到能级 $k$ 时吸收紫光的频率为 $ν_{2}$ ，则该氢原子从能级 $k$ 跃迁到能级 $m$ 时一定辐射光子，且能量为 $h ν_{2} - h ν_{1}$ B、基态氢原子中的电子吸收一频率为 $ν$ 的光子被电离后，电子速度大小为 $\sqrt{\frac{2 （ h ν - E_{1} ）}{M}}$ C、若氢原子从基态跃迁到激发态，则其核外电子动能增大，原子的电势能减小 D、若氢原子跃迁辐射出的光子被储存在起初空的原子枪中，然后让他通过双缝打到原子接收显像屏上（如图），如果控制光子一个一个发射，仍能得到干涉图样

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9. 某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V ，质量为m ，设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为 $ρ$ ，重力加为g ，大气压强为 $p_{0}$ 。下列说法正确的是（　　）

A、开始时鱼静止在水面下H处，此时鱼的所受的浮力等于自身重力 B、鱼通过增加B室气体体积获得大小为a的加速度，需从A室充入B室的气体质量为 $\frac{M m a}{V ρ g}$ C、鱼静止于水面下 $H_{1}$ 处时，其所受到的压强为 $ρ g H_{1} + p_{0}$ D、鱼静止于水面下 $H_{1}$ 处时，B室内气体质量为 $\frac{ρ g H + p_{0}}{ρ g H_{1} + p_{0}} m$

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10. 中国象棋是起源于中国的一种棋，属于二人对抗性游戏的一种，是在中国有着悠久的历史。由于用具简单，趣味性强，成为流行极为广泛的棋艺活动。如图所示，5颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上，第5颗棋子最左端与水平面上的a点重合，所有接触面间的动摩擦因数均相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力F作用在第3颗棋子上，恒力作用一小段时间后，五颗棋子的位置情况可能是（）

A、 B、 C、 D、

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三、实验题

11. 某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示．倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球。手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球。当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落…….这样，就可测出多个小球下落的总时间。

(1)、在实验中，下列做法正确的有____。

A、电路中的电源只能选用交流电源 B、实验前应将M调整到电磁铁的正下方 C、用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度 D、手动敲击M的同时按下秒表开始计时

(2)、实验测得小球下落的高度 $H = 1.980 m$ ， 10个小球下落的总时间 $T = 6.5 s$ ，可求出重力加速度 $g =$ $m / s^{2}$ 。（结果保留两位有效数字）

(3)、某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 $Δ t$ 磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差 $Δ t$ 。为消除实验误差，他分别取高度 $H_{1}$ 和 $H_{2}$ ，测量 $n$ 个小球下落的总时间 $T_{1}$ 和 $T_{2}$ 。他是否可以利用这两组数据消除 $Δ t$ 对实验结果的影响？（选填“可以”、“不可以”、“再进行1组实验才可以”或“无法确定”）

(4)、如图是兴趣小组利用相机拍摄的小球自由下落的频闪照片。相机每隔0.04s闪光一次。照片中的数字是小球距释放点的距离。由本小题的已知条件和照片所给的信息，可以判断出____。

A、照片中数字的单位是mm B、小球受到的空气阻力可以忽略 C、无法求出小球运动到A位置的速度 D、频闪仪没有恰好在释放小球的瞬间闪光

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12. 小明同学在实验室进行了光的波长与折射率的测定实验。
波长的测定：利用如图1所示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

(1)、关于本实验下列说法正确的是____。

A、若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致 B、若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向远离双缝方向移动 C、若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图3所示，在这种情况测量相邻条纹间距 $Δ x$ 时，波长的测量值大于实际值

(2)、某次测量时，选用的双缝的间距为0.4mm，测得屏与双缝间的距离为0.5m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则所测单色光的波长为nm。

(3)、小明在进行折射率测定后，在网上查找到了如下的资料：常规材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足 $\frac{s i n i}{s i n r} = n$ （此时折射角取负值）。请你推测该材料对于电磁波的折射率 $n = - 1$ ，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是____。

A、 B、 C、 D、

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四、解答题

13. 真空中一正三棱柱形透明体，其横截面如图所示。AB=AC=BC=6R ，透明体中心有一半径为R的球形真空区域，一束平行单色光垂直AB面射向透明体。已知透明体对该单色光的折射率为 $\sqrt{2}$ ，光在真空中的传播速度为c、求：

(1)、如图所示，光线从D点射入时恰好与真空球相切，请问该光线是从AC边还是BC边射出透明体？并求该光线穿过透明体所需要的时间；

(2)、为使光线不能从AB面直接射入中间的球形真空区域，则须在透明体AB面贴上不透明纸，求不透明纸的最小面积。

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14. 如图所示，两个厚度不计横截面面积 $S = 50 c m^{2}$ 、质量均为m=2.5kg的绝热活塞，将下端带有阀门K（阀门距离地面很近，且忽略阀门内气体的体积）上端封闭的竖直绝热汽缸分成A、B、C三部分，每部分内部均有体积可忽略的热交换器（图中未画出），A、B、C三部分气体均看作理想气体，两个活塞之间连有劲度系数 $k = 250 N / m$ 、原长为 $L_{0} = 20 c m$ 的竖直轻弹簧。开始时，阀门K打开，各部分气体温度均为 $t_{1} = 27 ° C$ ，汽缸内部总长度 $L = 76 c m$ ， A部分气柱的长度为 $L_{A 1} = 6 c m$ ， B部分气柱长度为 $L_{B 1} = 10 c m$ 。已知外界大气压强为 $p_{0} = 1.0 \times 1 0^{5} P a$ ，活塞与汽缸壁之间接触光滑且密闭性良好，重力加速度g取 $10 m / s^{2}$ ，热力学温度与摄氏温度的关系为 $T = (t + 273) K$ ，求：

(1)、先启动A中的热交换器，使A部分气体的温度缓慢加热到 $t_{A 2} = 627 ° C$ 并保持不变，加热后A部分气体气柱的长度 $L_{A 2} =$ ？

(2)、待（1）问内的气体温度稳定后，再启动B中的热交换器，缓慢加热B部分气体当B部分气柱的长度 $L_{B 2} = 28 c m$ 时停止加热，则此时B部分气体的温度 $T_{B 2} =$ ？

(3)、待A、B两部分的气体温度稳定后，关闭阀门K。同时改变A、B两部分内的气体温度，使A部分温度保持在 $T_{A 3} = 1160 K$ 不变；B部分温度保持在 $T_{B 3} = 1000 K$ 不变。最后打开C部分内部的热交换器，使C内部的温度缓慢变化，则当C部分内的气体温度 $t_{3}$ 变为多少摄氏度时轻弹簧刚好恢复原长。

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15. 倾角为 $θ$ 的足够长的固定斜面，与质量为M的长木板之间的动摩擦因数为 $μ = 0.5$ ，长木板从静止开始沿斜面下滑，当其加速到 $v_{0} = 18 m / s$ 时，同时将质量分别为 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 两个小物块紧挨着轻放到木板上靠近下端的位置，如图所示。 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 与长木板之间的动摩擦因数分别为 $μ_{1} = 0.75$ 、 $μ_{2} = 0.25$ ， $m_{1} = m_{2} = m$ ， $M = 2 m$ ， $θ = 37 °$ ，各接触面平行，两物块均没有从木板上端滑离，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ 。求：

(1)、两物块刚放上木板时各自的加速度；

(2)、从放上物块开始经过多长时间质量为 $m_{1}$ 的小物块与长木板速度第一次相等，在两物块第一次碰撞前物块间的最大距离为多少；

(3)、从木板开始运动到两物块在长木板上第一次相遇所用的时间。

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16. 如图所示，倾角为 $α = 30 °$ 的斜面体（斜面的上表面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为 $μ = \frac{\sqrt{3}}{6}$ 。两物块A、B均可视为质点，A的质量为 $m$ ， B的质量为 $4 m$ 。斜面顶端与劲度系数为 $k$ 的轻质弹簧相连，弹簧与斜面保持平行，将物块A与弹簧的下端相连，并由弹簧原长处无初速释放，A下滑至斜面上P点时速度第一次减为零：若将物块B与弹簧的下端相连，也从弹簧原长处无初速释放，则B下滑至斜面上Q点时速度第一次减为零（ $P Q$ 均未画出），斜面体始终处于静止状态，弹簧始终在弹性限度内，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度为 $g$ 。求：

(1)、斜面上 $P Q$ 两点间的距离；

(2)、要求物块在运动的过程中，斜面与地面之间保持相对静止，斜面的质量应满足什么条件；

(3)、物块B由弹簧原长释放，运动至P点所需时间。（已知物块B无初速释放后，经时间 $t_{0}$ 第一次到达Q点，本小题的结果用 $t_{0}$ 表示）

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