2023-2024学年湖南省娄底市涟源市高二（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.下面四个核反应方程是我们高中阶段学习过的核反应类型典型代表，其中属于人工核转变的是( )
A. B.
C. D.
2.“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上如图所示。设加热后小罐内的空气温度为，当时的室温为，大气压为标准大气压，不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变化的影响。小罐开口部位的直径请按照片中的情境估计，当罐内空气变为室温时，小罐内气体对皮肤的作用力最接近的是( )
A. B. C. D.
3.如图为消防员从顶楼直降训练的某瞬间，点为轻绳悬挂点且保持固定，轻绳系在人的重心点，消防员脚与墙壁接触点为点。缓慢下降过程中消防员的姿势及与竖直方向的夹角均保持不变。在消防员下降过程中下列说法正确的是( )
A. 竖直墙面对人的作用力与墙面垂直
B. 竖直墙面对人的静摩擦力保持不变
C. 绳子拉力先减小后增大
D. 消防员所受合力不变
4.如图所示，金属极板受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对放置一金属网，在、之间加恒定电压。已知、间距为远小于板长，电子的质量为，电荷量为，则( )
A. 、间距离增大时电子到达的动能也增大
B. 只有沿方向逸出的电子到达时才有最大动能
C. 电子从到过程中方向位移大小最大为
D. 、间加反向电压时电流表示数恰好为零
5.年月日，搭载神舟十八号载人飞船的“长征二号遥”运载火箭顺利将发射取得成功。月日，神舟十八号航天员乘组圆满完成第一次距离地面约的轨道出舱活动。如图所示取地球质量，地球半径，引力常量。下列说法正确的是( )
A. 卫星的向心加速度大小约
B. 卫星运行的周期约
C. 发射升空时，火箭的推力是燃气会给火箭施加反作用力
D. 发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失重状态
6.发展新能源汽车是我国当前一项重大国家战略。假设有一辆纯电动汽车质量，汽车沿平直的公路从静止开始启动，汽车启动后的速度记为，牵引力大小记为，图像如图所示，表示最大速度，平行于轴，反向延长线过原点。已知汽车运动过程中受到的阻力大小恒定，段汽车运动的时间为。下列说法正确的是( )
A. 汽车所受阻力为 B. 汽车从到持续的时间为
C. 汽车能够获得的最大速度为 D. 汽车从到过程中运动的位移为
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图所示，则( )
A. 时刻小球向下运动 B. 时刻小球与影子相位差为
C. 时刻光源的加速度向上 D. 时刻影子的位移为
8.在“天宫课堂”航天员王亚平老师在水球中注入一个气泡后，水球便成了透明
空心水球，如图所示，水球中形成了一个正立一个倒立的两个像。假设透明空心
水球内径是，外径是，其过球心的某截面纸面内如图所示，一束单色光纸
面内从外球面上点射入，光线与直线所成夹角，经折射后恰好与内球
面相切，已知光速为。下列说法正确的是( )
A. 单色光在该材料中的传播时间为
B. 单色光在水中的折射率为
C. 只要点射入的单色光与直线的夹角大于，就一定能够在内球面发生全反射
D. 单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从点射入的光线与直线的夹角
9.如图，单刀双掷开关原来跟相接，从开始，开关改接，时，把开关改接，下列图像和图像大致形状正确的是( )
A. B. C. D.
10.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为的小球从点自由下落，至点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为点。以点为坐标原点，沿竖直向下建立轴，小球从到过程中的加速度位移图像如图乙所示，重力加速度为，忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 从到过程先匀加速运动，后匀减速运动
B. 从到位移为
C. 位移为时小球速度最大
D. 位移为弹簧的弹性势能最大
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图，测定气垫导轨上滑块的加速度，请完善下列实验环节
如图，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为_______。
滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，数字计时器记录了遮光条通过第一光电门的时间，通过第二个光电门的时间，滑块通过第一个光电门速度为_______。
继续测得两光电门间的距离为，请写出滑块加速度的表达式_______用，，，表示
12.电容储能已经在电动汽车、风力发电等方面得到广泛应用。某同学设计了图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程和测定电容器的电容。器材如下：
电容器额定电压，电容标识不清；
电源电动势，内阻不计；滑动变阻器最大阻值；
电阻箱阻值；电压表量程，内阻较大；
开关，电流传感器，计算机，导线若干。
按照图甲连接电路，闭合开关、断开开关，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器的滑片应向___________端滑动选填“”或“”。
当电压表的示数为时，调节的阻值，闭合开关，通过计算机得到电容器充电过程电流随时间变化的图像；保持的阻值不变，断开开关，得到电容器放电过程电流随时间变化的图像，图像如图乙所示。测得，则___________。
重复上述实验，得到不同电压下电容器的充、放电过程的电流和时间的图像，利用面积法可以得到电容器电荷量的大小，测出不同电压下电容器所带的电荷量如下表：
实验次数
请在图丙中画出图像_____，并利用图像求出电容器的电容为____。结果保留两位有效数字
实验发现，相同电压下电容器充、放电过程的电流和时间的图像中的总是略大于，其原因是___________。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.在篮球比赛中，投篮的投出角度太大和太小，都会影响投篮的命中率。在某次投篮表演中，运动员在空中一个漂亮的投篮，篮球以与水平面成的倾角准确落入篮筐，这次跳起投篮时，投球点和篮筐正好在同一水平面上图，设投球点到篮筐距离为，不考虑空气阻力。
篮球进筐的速度有多大？
篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是多少？
14.如图俯视图所示，水平面内固定放置面积为，电阻为的单匝线圈，线圈内充满垂直水平面向下的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化关系如图所示，线圈两端点、与相距的粗糙平行金属导轨相连，导轨置于垂直水平面向上的磁感应强度大小的匀强磁场中。一根总长为，质量为，阻值为的金属杆置于导轨上，且与导轨始终接触良好。一根劲度系数为的轻弹簧右端连接在固定挡板上，左端与金属杆相连，金属杆与金属导轨间动摩擦因数为，金属杆静止时弹簧伸长量为。在时刻闭合开关，金属杆在内始终保持静止，取，忽略平行导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则
求内通过金属杆电荷量
金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为多大？
求内整个回路产生焦耳热
15.一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是。这个士兵用自动步枪在内沿水平方向连续射出发子弹，每发子弹的质量是，子弹离开枪口时相对步枪的速度是。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
士兵射击第一颗子弹后皮划艇的速度是多少？
士兵连续射击颗子弹后皮划艇的速度是多大？
连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
答案解析
1.
【解析】A. 属于 衰变，故A错误；
B. 属于核裂变，故B错误；
C. 属于人工核转变，故C正确；
D. 属于核聚变，故D错误。
故选C。
2.
【解析】加热后罐内空气的温度
压强
降温后罐内空气的温度
由查理定律，有
代入数据，解得
估计小罐开口部位的半径为
开口部位的面积为
则小罐内空气对皮肤的作用力为
小罐内气体对皮肤的作用力最接近的是 。
故选C。
3.
【解析】到可简化为轻杆，缓慢下降过程中，下降过程中的长度以及与竖直方向的夹角均保持不变，模型简化为如图所示
A.竖直墙面对人的弹力垂直于墙面，竖直墙面对人的静摩擦力竖直向上，竖直墙面对人的作用力为弹力和静摩擦力的合力，与墙面不垂直，故A错误；
B.设竖直墙面对人的作用力为 ，对消防员受力分析，如图所示
消防员下降一定高度后，再次保持静止时，相对于初始位置墙壁对脚底的作用力 减小，绳子的拉力 增大，设与水平方向的夹角为 ，则 、 与 的矢量关系如图所示
则
因 减小， 不变，故静摩擦力减小，故BC错误；
D.缓慢下降过程中，消防员所受合力不变，故D正确。
故选D。
4.
【解析】根据动能定理，从金属板上逸出的光电子到达板时
则到达板时的动能为
与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项AB错误；
C.平行极板射出的电子到达板时在方向的位移最大，则电子从到过程中方向最大位移为
解得
选项C正确；
D.、间加反向电压电流表示数恰好为零时，则
解得
选项D错误。
故选C。
本题考查光电效应结合电子在电场运动问题，需要根据光电效应得到逸出光电子的能量，进而使用动能定理求解动能，进而完成解题。
5.
【解析】A.根据万有引力定律可知卫星的向心加速度大小为
故A错误；
B.卫星运行的周期为
故B错误；
C.运载火箭尾部向下喷气，喷出的气体对火箭产生反作用力，火箭获得向上的推力，故C正确；
D.发射升空初始阶段，为向上的加速运动，加速度向上，装在火箭上部的卫星处于超重状态，故D错误。
故选C。
6.
【解析】A.在点，有
则根据图像可得
A错误；
B.根据图像可知汽车从到做匀加速直线运动，在点，由图可知牵引力与末速度分别为
由牛顿第二定律得
由匀加速直线运动规律得
可得汽车从到持续的时间为
B错误；
C.根据
整理得
反向延长过原点，可知该过程保持额定功率恒定，在点有
汽车能够获得的最大速度为
C正确；
D.汽车从到过程中汽车做加速度减小的加速运动，根据动能定理得
解得
D错误；
故选C。
7.
【解析】A. 时刻小球经过平衡位置向下运动，故A正确；
B. 时刻小球在最低点，影子也在最低点，小球与影子相位差为零，故B错误；
C. 时刻光源在最高点，回复力向下，由牛顿第二定律得加速度向下，故C错误；
D. 时刻影子的位移为 ，影子距离光源所处的水平面的距离为 ，如图所示
由几何关系得
解得
时刻影子的位移
故D正确。
故选AD。
8.
【解析】B.设
由几何关系得
单色光在水中的折射率为
故B正确；
A.单色光在该材料中的传播距离
单色光在该材料中的传播速度
单色光在该材料中的传播时间
故A错误；
D.当光线与材料内球面恰好发生全发射时，如图所
根据全反射规律有
在 中，由正弦定理有
又由于
解得
解得
故D正确；
C.光束从点入射，与直线的夹角大于时，折射角大于 ，折射光线不再打在内球面上，不再在内球面发生全反射，故C错误。
故选BD。
9.
【解析】开关接时，电源给电容器充电，充电完毕后电流为零，再将开关接时，电容器开始放电，且放电越来越缓慢，所以对应的图像的斜率越来越小，放电完毕后电流为零，故A正确，B错误；
开关接时，电容器充电，电压增大越来越慢，充电结束后两极板间的电压等于电源电压，所以对应图像的斜率越来越小。再将开关接时，开始放电，两极板电压逐渐减小，且电压减小越来越慢，极板电性不变，则对应图像的斜率也越来越小，故C错误，D正确。
故选AD。
10.
【解析】A.从到过程先匀加速运动，再做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，故A错误；
B.从到小球做匀加速直线运动，位移小于 ，故B错误；
C.位移为 时小球的加速度为零，小球速度最大，故C正确；
D.位移为 时，弹簧的压缩量最大，弹性势能最大，故D正确。
故选CD。
11.
【解析】如图，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为
滑块通过第一个光电门速度
滑块通过第二个光电门速度
由运动学公式
得滑块加速度的表达式
12.
充电时电路的电阻小于放电时的电阻
【解析】【分析】
闭合开关，若要升高电容器充电电压，根据滑动变阻器分压器的分压原理进行分析；
根据欧姆定律计算阻值；
画出图像，根据电容的定义式求解电容；
充电时电路的电阻小于放电时的电阻。
【解答】
闭合开关，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向端滑动；
充电瞬间，由欧姆定律；
画出图像：
根据，电容器电容；
根据电路图可知，充电时电阻为，放电时电阻还包含部分滑动变阻器电阻，故放电时电流略小。
13.解：设篮球出手和进筐的速度大小分别为和，由题意可知
设篮球从出手到落入篮筐所用的时间为，在竖直方向篮球只受重力，为竖直上抛运动，
有
篮球在水平方向的分运动为匀速运动，有
联立解得。
篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度。
【解析】由于篮球在空中做一个斜抛运动，故初、末速度的大小是相同的，与水平方向的夹角也是相同的，将斜抛运动从最高点分成两部分，前半部分为斜向上过程，后半部分是斜向下过程，完全对称，可以将合速度分解进行求解。
此题考查了平抛运动的相关规律，篮球做斜上抛运动，从运动轨迹的最高点开始，篮球做平抛运动，利用平抛运动的研究方法来求解斜抛运动问题是解决本题的关键。
14.内感应电动势大小为
根据闭合电路欧姆定律，感应电流大小为
内通过金属杆的电荷为
根据安培力的计算公式可得最大安培力的大小为
根据左手定则可得安培力的方向向右，此时受到的摩擦力最大，即为
所以动摩擦因数至少为
前后两种情况下通过导体棒的电流强度大小相等，均为
根据焦耳定律可得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.设皮划艇、枪含子弹及人构成的系统的质量为 ，每发子弹的质量为 ，子弹射出的反方向为正方向，子弹相对步枪的速度大小为。
设第次射出后艇的速度大小为 ，由动量守恒定律得
解得
代入数据得
设第次射出后艇的速度大小为 ，由动量守恒定律得到
解得
设第次射出后艇的速度大小为 ，由动量守恒定律得到
解得
若第次射出后艇的速度大小为 ，由动量守恒定律应得到
解得
通过归纳得出，射出子弹发，每次射击后皮划艇速度
连续射击次后，可得
解得
设士兵连续射击时间
对整个过程应用动量定理得到
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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