陕西省西安高中2018-2019学年高二下学期期末考试物理试题

陕西省西安高中2018-2019学年高二下学期期末考试物理试题

‎2018-2019学年陕西省西安高中高二（下）期末物理试题 一、选择题（本大题共12小題，每小题4分，共48分．其中9～12题为多选题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．）‎ ‎1.A、B二分子的距离等于分子直径的10倍，若将B分子向A分子靠近，直到不能再靠近的过程中，关于分子力做功及分子势能的变化说法正确的是（　　）‎ A. 分子力始终对B做正功，分子势能不断减小 B. B分子始终克服分子力做功，分子势能不断增大 C. 分子力先对B做功，而后B克服分子力做功，分子势能先减小后增大 D. B分子先克服分子力做功，而后分子力对B做功，分子势能先增大后减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大．‎ ‎【详解】将B分子从分子直径10倍处向A分子靠近，分子力先表现引力，引力做正功，分子势能减小，当r小于时，分子力表现为斥力，分子力又做负功，分子势能增加，C正确．‎ ‎【点睛】决本题的关键掌握分子力的特点，以及分子力做功与分子势能的关系，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大．‎ ‎2.一定质量的理想气体的状态发生变化，经历了图示A→B→C→A的循环过程，则（ ）‎ A. 气体在状态C和状态A的内能相等 B. 从状态C变化到状态A的过程中，气体一定放热 C. 从状态B变化到状态C的过程中，气体一定吸热 D. 从状态B变化到状态C的过程中，气体分子平均动能减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】气体在状态C和状态A的体积相等，压强不等，那么温度也不等，所以内能也不等，故A错误．从状态C变化到状态A的过程中，体积不变，压强增大，温度增大，内能增大，根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W，气体一定吸热，故B错误．从状态B变化到状态C的过程中，压强不变，体积减小，温度减小，内能减小，根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W，气体一定放热，故C错误．从状态B变化到状态C的过程中，压强不变，体积减小，温度减小，气体分子平均动能减小．故D正确．‎ ‎3.一粒钢球从某高度处由静止自由下落，然后陷入泥潭某一深度，若钢球在空中下落时间为t，陷入泥潭中的时间为t′，且t∶t′＝2∶1，则钢球所受重力G与泥潭对钢球的平均阻力Ff之比等于（　　）‎ A. 1∶3 B. 1∶‎1 ‎C. 2∶1 D. 3∶1‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 钢球下落过程中，小球受重力及阻力作用；则由动量定理可得，G(T+t)-ft=0；因T:t=2:1；故；故选A.‎ ‎【点睛】本题考查动量定理的应用，要注意全程进行分析，由时间之比即可求得力之比．‎ ‎4.甲、乙两物体分别在恒力、的作用下，沿同一直线运动，它们的动量随时间变化的关系如图所示，设甲在时间内所受的冲量为，乙在时间内所受的冲量为，则、，、的大小关系是　　‎ A. ，‎ B. ，‎ C. ，‎ D. ，‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由图象可知，甲乙两物体动量变化量的大小相等，根据动量定理知，冲量的大小相等，即，根据知，冲量的大小相等，作用时间长的力较小，可知故A正确，BCD错误．故选A．‎ ‎【点睛】根据图象，结合初末状态的动量比较动量变化量的大小，从而结合动量定理得出冲量的大小关系以及力的大小关系．‎ ‎5.如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝‎3kg的薄板和质量m＝‎1kg的物块，都以υ＝‎4m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为‎2.7m/s时，物块的运动情况是（　　）‎ A. 做减速运动 B. 做加速运动 C. 做匀速运动 D. 以上运动都有可能 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】开始阶段，m向左减速，M向右减速，根据系统的动量守恒定律得：当m的速度为零时，设此时M的速度为v1．规定向右为正方向，根据动量守恒定律得：‎ ‎（M-m）v=Mv1‎ 代入解得：v1=‎2.67m/s＜‎2.7m/s，所以当M的速度为‎2.7m/s时，m处于向左减速过程中．‎ A. 做减速运动，与结论相符，选项A正确；‎ B. 做加速运动，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 做匀速运动，与结论不相符，选项C错误；‎ D. 以上运动都有可能，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎6.如图所示，木块A和B质量均为‎2kg，置于光滑水平面上，B与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直挡板上，当A以‎4m/s速度向B撞击时，由于有橡皮泥而使A、B粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，具有的弹性势能大小为（ ）‎ A. 4J B. 8J C. 16J D. 32J ‎【答案】B ‎【解析】‎ A撞击B过程中系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mvA=（m+m）v，‎ 解得：v=‎2m/s；弹簧压缩最短时，A、B的速度为零，A、B压缩弹簧过程，由能量守恒定律得：EP=（m+m）v2，解得：EP=8J；故选B.‎ ‎7.如图所示，质量为M、长为L的长木板放在光滑水平面上，一个质量也为M的物块(视为质点)以一定的初速度从左端冲上木板，如果长木板是固定的，物块恰好停在木板的右端，如果长木板不固定，则物块冲上木板后在木板上最多能滑行的距离为(　 　)‎ A. L B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设物块受到的滑动摩擦力为f，物块的初速度v0；如果长木板是固定的，物块恰好停在木板的右端，对小滑块的滑动过程运用动能定理：，如果长木板不固定，物块冲上木板后，物块向右减速的同时，木板要加速，最终两者一起做匀速运动，该过程系统受外力的合力为零，动量守恒，规定向右为正方向，根据系统动量守恒得：Mv0=（M+M）v1，对系统运用能量守恒有：，联立解得：，故C正确，ABD错误．‎ ‎8.如图所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视为质点，质量相等．Q与水平轻弹簧相连，设Q静止，P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞．在整个过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于(　　)‎ A. P的初动能 B. P的初动能的 C. P的初动能的 D. P初动能的 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 在整个过程中，弹簧具有最大弹性势能时，P和Q的速度相同． 根据动量守恒定律：mv0=2mv． 根据机械能守恒定律，有 ‎ 故最大弹性势能等于P的初动能的．故选D．‎ 点睛：本题关键对两物体的受力情况和运动情况进行分析，得出P和Q的速度相同时，弹簧最短，然后根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式求解．‎ ‎9.竖直的玻璃管，封闭端在上，开口端在下，中间有一段水银，若把玻璃管稍倾斜一些，但保持温度不变，则（　　）‎ A. 封闭在管内的气体压强增大 B. 封闭在管内的气体体积增大 C. 封闭在管内的气体体积减小 D. 封闭在管内的气体体积不变 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】设大气压为p0，水银柱高度为h，则封闭气体的压强：p=p0-h；玻璃管稍倾斜一些时，水银的有效高度减小，气体的压强增大，气体温度不变，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体压强增大时，气体体积减小；‎ A. 封闭在管内的气体压强增大，与结论相符，选项A正确；‎ B. 封闭在管内的气体体积增大，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 封闭在管内的气体体积减小，与结论相符，选项C正确；‎ D. 封闭在管内的气体体积不变，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎10.矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射进一半厚度，如图所示，上述两种情况相比较 (　　)‎ A. 子弹对滑块做功一样多 B. 子弹对滑块做的功不一样多 C. 系统产生的热量一样多 D. 系统产生的热量不一样多 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 最终子弹都没有射出，则最终子弹与滑块的速度相等，根据动量守恒定律可知，两种情况下系统的末速度相同．‎ A、B项：子弹对滑块做的功等于滑块动能的变化量，滑块动能的变化量相同，则子弹对滑块做功一样多，故A正确，B错误；‎ C、D项：根据能量守恒定律得，系统初状态的总动能相等，末状态总动能相等，则系统损失的能量，即产生的热量一样多，故C、D错误．‎ 点晴：子弹射入滑块的过程，符合动量守恒，所以我们判断出最后它们的速度是相同的， 然后利用动能定理或能量守恒进行判断．‎ ‎11.一定质量理想气体分别在T1、T2温度下发生等温变化，相应的两条等温线如图所示，T2对应的图线上A、B两点表示气体的两个状态，则 A. 温度为T1时气体分子的平均动能比T2时大 B. A到B的过程中，气体内能增加 C. A到B的过程中，气体从外界吸收热量 D. A到B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知，当体积相同时，有，根据查理定律，可得，分子平均动能随温度升高而增大，A正确；对于理想气体，其内能仅由温度决定，A到B的过程是等温变化的过程，所以气体的温度不变，内能不变，B错误；A到B的过程中，气体体积增大，对外做功而内能不变，由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，C正确；A到B的过程中，气体温度不变、压强减小，则气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，D正确．‎ ‎12.如图所示，轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体A相连，A放在光滑水平面上，有一质量与A相同的物体B，从高水平面高h处由静止开始沿光滑曲面滑下，与A相碰后一起将弹簧压缩，弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升．下列说法正确的是（　　）‎ A. 弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mgh B. 弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mgh C. B与A分开后能达到的最大高度为h D. B与A分开后能达到的最大高度不能计算 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.对B下滑过程，据机械能守恒定律可得：‎ mgh=mv02‎ 则得B刚到达水平地面的速度为：‎ ‎．‎ B、A碰撞过程，根据动量守恒定律可得：‎ mv0=2mv，‎ 得A与B碰撞后的共同速度为：‎ v=v0‎ 所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为：‎ Epm=•2mv2=mgh 故A错误，B正确；‎ CD.当弹簧再次恢复原长时，A与B将分开，B以v的速度沿斜面上滑，根据机械能守恒定律可得 ‎ mgh′=mv2‎ B能达到的最大高度为  ‎ h′=‎ 故C正确D错误．‎ 二、实验题（每空2分，共8分）‎ ‎13.为了验证碰撞中的动贵守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选収了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：‎ ‎①用天平测出两个小球的质量(分别为和，且>）．‎ ‎②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平，将一斜面连接在斜槽末端．‎ ‎③先不放小球m ‎，让小球从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．‎ ‎④将小球放在斜槽末端边缘处，让小球从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球在斜面上落点位置．‎ ‎⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽木端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为 LD、LE、LF．‎ ‎(1)小球和发生碰撞后，的落点是图中的_______点，的落点是图中的_______点．‎ ‎(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式__________，则说明碰撞中动量守恒．‎ ‎(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式_______，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．‎ ‎【答案】 (1). D (2). F (3). (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1][2] 小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是F点 ‎(2)[3] 碰撞前，小于m1落在图中的E点，设其水平初速度为v1．小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的D点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的F点，设其水平初速度为v2． 设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得 ‎ ‎ 解得：‎ ‎ ‎ 同理可解得 所以只要满足 ‎ ‎ 即 则说明两球碰撞过程中动量守恒 ‎(3)[4] 若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失．则要满足关系式 ‎ ‎ 即 三、计算题（本大题共4小题，共44分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．）‎ ‎14.如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体．p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求 ‎①气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；‎ ‎②在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q.‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎①由理想气体状态方程得 ‎ 解得：V1=V ‎ ‎②在活塞下降过程中，活塞对气体做功为W=P0（V﹣V1） ‎ 活塞刚要下降时,由理想气体状态方程得 ‎ 解得：T1=2T0； ‎ 在这一过程中，气体内能的变化量为△U=α（T0﹣T1） ‎ 由热力学第一定律得，△U=W+Q ‎ 解得：Q=p0V+αT0 ‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎15.如图所示，带有光滑的半径为R的1/4圆弧轨道的滑块静止在光滑水平面上，滑块的质量为M，使一个质量为m的小球由静止从A处释放，当小球从B点水平飞出时，滑块的速度为多大？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】圆弧轨道与滑块组成的系统在水平方向动量守恒，以水平向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：‎ mv-Mv′=0‎ 对系统，由机械能守恒定律得：‎ mgR=mv2+Mv′2‎ 解得：‎ ‎；‎ ‎16.甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车的质量共为M＝‎‎30kg ‎，乙和他的冰车的质量也是‎30kg.游戏时，甲推着一个质量m＝‎15kg的箱子，和他一起以大小为的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来．为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住．若不计冰面的摩擦力，求：‎ ‎(1)甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出，才能避免他与乙相撞；‎ ‎(2)甲在推出时对箱子做了多少功．‎ ‎【答案】(1)‎5.2 m/s，(2)172.8 J.‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（i）甲推出箱子后，要想刚能避免相碰,要求乙抓住箱子后反向和甲的速度正好相等．设箱子推出后其速度为v,甲孩的速度为,根据动量守恒可得 ‎①‎ 设乙孩抓住箱子后其速度为,根据动量守恒可得 ‎．②‎ 刚好不相碰的条件要求．③‎ 联立三式可解得 代入数值可得④‎ ‎（ⅱ）设推出时甲对箱子做功为W,根据功能关系可知 ⑤ (2分)‎ 代入数值可得⑥ (1分)‎ 考点：考查动量守恒定律，功能关系 ‎【名师点睛】本题考查了动量守恒定律的应用，本题运动过程复杂，有一定的难度；分析清楚物体运动过程、找出避免碰撞的临界条件是正确解题的关键，应用动量守恒定律与功能关系可以解题 ‎17.如图所示，在光滑水平面上有一辆质量M＝‎8 kg的平板小车，车上有一个质量m＝‎1.9 kg的木块(木块可视为质点)，车与木块均处于静止状态．一颗质量m0＝‎0.1 kg的子弹以v0＝‎200 m/s 的初速度水平向左飞，瞬间击中木块并留在其中．已知木块与小车平板之间的动摩擦因数μ＝0.5，g＝‎10 m/s2.‎ ‎(1)求子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度大小；‎ ‎(2)若木块不会从小车上落下，求三者的共同速度大小；‎ ‎(3)若是木块刚好不会从车上掉下，则小车的平板至少多长？‎ ‎【答案】(1)‎10 m/s (2)‎2 m/s (3)‎‎8 m ‎【解析】‎ ‎【详解】子弹射入木块的过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可以求出共同速度；子弹、木块、小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律求出它们的共同速度；对系统由能量守恒定律求出小车的平板的最小长度；‎ 解：（1）子弹射入木块过程系统动量守恒，以水平向左为正，则由动量守恒有：‎ 解得：‎ ‎（2）子弹、木块、小车系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：‎ 解得：‎ ‎（3）子弹击中木块到木块相对小车静止过程，由能量守恒定律得：‎ 解得：‎