湖南省娄底市涟源市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题
1．（2024高二下·涟源期末）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．（2024高二下·涟源期末）“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80℃，当时的室温为20℃，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．2N B．20N C． D．
3．（2024高二下·涟源期末）如图为消防员从顶楼直降训练的某瞬间，O点为轻绳悬挂点且保持固定，轻绳系在人的重心B点，消防员脚与墙壁接触点为A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．（2024高二下·涟源期末）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（ ）
A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为
D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
5．（2024高二下·涟源期末）2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的“长征二号F遥”运载火箭顺利将发射取得成功。5月28日，神舟十八号航天员乘组圆满完成第一次距离地面约400km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12h
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．（2024高二下·涟源期末）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v，牵引力大小记为F，图像如图所示，表示最大速度，ab平行于v轴，bc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，bc段汽车运动的时间为8s。下列说法正确的是（ ）
A．汽车所受阻力为5000N
B．汽车从a到b持续的时间为32s
C．汽车能够获得的最大速度为12.5m/s
D．汽车从b到c过程中运动的位移为100m
7．（2024高二下·涟源期末）如图1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l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，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2所示，则（ ）
A．时刻小球向下运动 B．时刻小球与影子相位差为π
C．时刻光源的加速度向上 D．时刻影子的位移为5A
8．（2024高二下·涟源期末）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R，外径是2R，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A点射入，光线与直线AO所成夹角i=60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。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A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于30°，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A点射入的光线与AO直线的夹角
9．（2024高二下·涟源期末）如图，单刀双掷开关S原来跟2相接，从开始，开关改接1，时，把开关改接2，下列图像和图像大致形状正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2024高二下·涟源期末）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为C点。以A点为坐标原点，沿竖直向下建立x轴，小球从A到C过程中的加速度—位移（）图像如图乙所示，重力加速度为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．从A到C过程先匀加速运动，后匀减速运动
B．从A到B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
11．（2024高二下·涟源期末）如图1，测定气垫导轨上滑块的加速度，请完善下列实验环节
（1）如图2，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为d＝ mm。
（2）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 m/s。
（3）继续测得两光电门间的距离为x，请写出滑块加速度的表达式 （用，，x，d表示）
12．（2024高二下·涟源期末）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C（额定电压，电容标识不清）；
电源E（电动势，内阻不计）；滑动变阻器（最大阻值）；
电阻箱（阻值）；电压表V（量程，内阻较大）；
开关，电流传感器，计算机，导线若干。
（1）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“a”或“b”）。
（2）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 。
（3）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 1 2 3 4 5 6
3 4 5 6 7 8
0.14 0.19 0.24 0.30 0.33 0.38
请在图丙中画出图像 ，并利用图像求出电容器的电容为 F。（结果保留两位有效数字）
（4）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 。
13．（2024高二下·涟源期末）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45°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9.8m，不考虑空气阻力。
(1)篮球进筐的速度有多大？
(2)篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是多少？
14．（2024高二下·涟源期末）如图1（俯视图）所示，水平面内固定放置面积为，电阻为1Ω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t变化关系如图2所示，线圈两端点M、N与相距1.5m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1.5m，质量为2kg，阻值为9Ω的金属杆PQ置于导轨上，且与导轨始终接触良好。一根劲度系数为100N/m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μ，金属杆静止时弹簧伸长量为6cm。在时刻闭合开关S，金属杆在0~6s内始终保持静止，g取，忽略平行导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则
（1）求0~3s内通过金属杆电荷量
（2）金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为多大？
（3）求0~6s内整个回路产生焦耳热。
15．（2024高二下·涟源期末）一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是200kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是800m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
（1）士兵射击第一颗子弹后皮划艇的速度是多少？
（2）士兵连续射击10颗子弹后皮划艇的速度是多大？
（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变；α、β、γ射线及特点；核裂变；核聚变
【解析】【解答】明确聚变、裂变、以及α、β衰变等各种核反应方程的特点．这方面的知识要加强理解记忆，主要核反应方程的质量数和电荷数守恒。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。
【分析】根据核反应方程的分类，结合α衰变、β衰变、裂变反应、轻核聚变以及原子核的人工转变依次进行判断即可。
2．【答案】C
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】本题主要是考查了一定质量的理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，选择合适的气体实验定律解决问题。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。
【分析】拔罐内的气体做等容变化，找出初末状态参量，由查理定律求得末状态的压强，根据F=pS求得压力。
3．【答案】D
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】对力的合成与力的分解的综合应用问题，要首先熟练掌握力的合成和力的分解的相关内容，再选择合适的合成和分解方法进行解题。A到B可简化为轻杆，缓慢下降过程中，下降过程中AB的长度以及AB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AB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。
【分析】在训练过程中，消防员通过一根轻绳悬挂，绳子系在人的重心位置，同时消防员的脚与墙壁接触。整个下降过程是缓慢进行的，且消防员的姿势以及身体与竖直方向的夹角始终保持不变。我们需要分析在这个下降过程中，竖直墙面对人的作用力、静摩擦力、绳子拉力以及消防员所受合力的变化情况。
4．【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；光电效应
【解析】【解答】本题主要考查了动能定理的相关应用，熟悉动能定理得出粒子的速度，结合运动学公式即可完成分析。AB．根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到到达N板时
则到达N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M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为
解得
选项C正确；
D．M、N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。
【分析】根据动能定理得出电子动能的影响因素并完成分析；根据牛顿第二定律得出加速度的大小，结合运动学公式得出对应的位移。
5．【答案】C
【知识点】牛顿第三定律；超重与失重；卫星问题
【解析】【解答】本题主要考查了反冲、万有引力、超重与失重状态的问题，是一道基础题，掌握基础知识即可解题，要注意基础知识的学习。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。
【分析】根据反冲现象的原理进行分析；根据万有引力定律提供向心力求解卫星的向心加速度和卫星运行的周期；加速度方向向上处于超重状态，加速度方向向下处于失重状态。
6．【答案】C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】本题考查了汽车恒加速度启动的问题，解题的关键是知道v与F图像斜率表示汽车的功率，知道汽车的牵引力和阻力大小相等时，汽车的速度最大。A．在c点，有
则根据图像可得
A错误；
B．根据图像可知汽车从a到b做匀加速直线运动，在b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a到b持续的时间为
B错误；
C．根据
整理得
bc反向延长过原点O，可知该过程保持额定功率恒定，在b点有
汽车能够获得的最大速度为
C正确；
D．汽车从b到c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。
【分析】由图中c点可得牵引力大小，c点对应速度最大，则牵引力和阻力大小相等，则可得阻力大小；由图可知从a到b汽车做匀加速直线运动，由b点可得牵引力和速度大小，利用牛顿第二定律和运动学公式可得时间；根据P=Fv可得的关系式，可知图像中bc段的意义，由b点的牵引力和速度可得汽车功率，根据牵引力和阻力大小相等时，汽车速度最大，由P=Fv可得最大速度；从b到c过程，利用动能定理可得汽车运动的位移。
7．【答案】A,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象；简谐运动
【解析】【解答】能够看懂质点的振动图像是解题的基础，能够根据光沿直线传播得到影子的位置是解题的关键。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。
【分析】根据图像可知光源和小球在各个时刻的位置，据此分析AB；根据图像分析小球和光源的振动情况；根据光的直线传播做出影子的位置，根据几何关系计算。
8．【答案】B,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】本题考查光的折射与全反射的综合问题，解题时需注意，光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。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A点入射，与AO直线的夹角i大于60°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。
【分析】结合题意，由几何关系、光的折射定律分别列式；结合题意，由几何关系、折射率与光速的关系、速度与时间的关系分别列式；由临界角与折射率的关系、正弦定理、光的折射定律分别列式；结合前面分析及题意，根据光的折射定律。
9．【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】此题考查了电容器的充放电问题，解题的关键是明确电路结构，确定充放电的过程中电压、电流随时间的变化规律。AB．开关S接1时，电源给电容器充电，充电完毕后电流为零，再将开关S接2时，电容器开始反向放电，且放电越来越缓慢，所以对应的I-t图像的斜率越来越小，放电完毕后电流为零，故AB错误；
CD．开关S接1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UAB-t图像的斜率越来越小。再将开关S接2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UAB-t图像的斜率也越来越小，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】分析电路结构，电容器充电结束后，电流为零，反向放电结束后，电流仍为零；电容器两端的电压为并联电路的电压，充电完毕时，电容器极板间的电压等于电源的电动势，放电过程中，电压逐渐减小，但极板的电性不变。
10．【答案】C,D
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】抓住简谐运动的对称性，分析小球的加速度大小和方向。A．从A到C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A到B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。
【分析】分析小球的受力情况，判断其速度变化情况，结合简谐运动的对称性确定小球在C点时所受的弹力。根据动能定理分析图像与x轴所包围的两部分面积大小关系。根据小球和弹簧组成的系统机械能守恒，分析小球的动能与弹簧的弹性势能之和如何变化。
11．【答案】（1）2.335
（2）0.11
（3）
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；匀变速直线运动规律的综合运用；用打点计时器测速度
【解析】【解答】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，掌握极限思想在物理学中的运用，即极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小。掌握减小实验误差的方法。
（1）如图2，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为
（2）滑块通过第一个光电门速度
（3）
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
【分析】 （1）螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加可动刻度读数，需估读；
（2）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出物块通过光电门的速度大小；
（3）根据匀变速直线运动的速度—位移公式求出物块的加速度；
（1）如图2，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为
（2）滑块通过第一个光电门速度
（3）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．【答案】（1）b
（2）500
（3）见解析；
（4）见解析
【知识点】观察电容器的充、放电现象
【解析】【解答】本题主要是考查电容器的实验探究不同电压下电容器的充、放电过程，关键是弄清楚实验原理和数据处理的方法，知道图像含义。
（1）由电路可知，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器的滑片应向b端滑动。
（2）由图乙可知，充电的最大电流值为I1，根据欧姆定律可得
（3）
图像如图所示
根据
结合图像可得图线的斜率倒数表示电容器电容，即
（4）充电过程，R2会把一部分电能转化为内能，导致充电电流的最大值略大于放电电流的最大值。
【分析】（1）闭合开关S1，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；
（2）根据图丙中的相关数据由欧姆定律解答；
（3）由表格中的数据先描点再画成一条直线，根据电容的定义式求解电容。
（4） 充电过程，一部分电能转化为内能导致实验误差。
（1）由电路可知，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器的滑片应向b端滑动。
（2）由图乙可知，充电的最大电流值为I1，根据欧姆定律可得
（3）[1]图像如图所示
[2]根据
结合图像可得图线的斜率倒数表示电容器电容，即
（4）充电过程，R2会把一部分电能转化为内能，导致充电电流的最大值略大于放电电流的最大值。
13．【答案】(1)根据运动合成和分解篮球进框时的水平分速度
竖直分速度
设篮球由最高点运动到篮筐的时间为t，则水平方向
则
由
可得
(2) 篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是
【知识点】斜抛运动
【解析】【分析】（1）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。
（2） 投球点和篮筐正好在同一水平面上 ，竖直方向速度等于零，可得最高点相对篮筐的竖直高度。
14．【答案】（1）0~3s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
0-3s内通过金属杆的电荷为
（2）金属杆受到的弹力大小为
金属杆受到的安培力大小为
在0~3s内穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，回路中的电流方向为逆时针，根据左手定则可知金属杆受到的安培力的方向向右，此时PQ受到的摩擦力最大，即为
所以动摩擦因数至少为
（3）在0~3s内和在3~6s内回路电流大小相等，均为；根据焦耳定律，可得0~6s内整个回路产生焦耳热为
【知识点】安培力的计算；感应电动势及其产生条件
【解析】【分析】（1）根据楞次定律可得电流方向；求出0～3s内感应电动势大小和感应电流大小，根据电荷量的计算公式求解0-3s内通过金属杆的电荷；
（2）根据安培力的计算公式求解安培力的大小，根据平衡条件求解受到的摩擦力大小，根据摩擦力的计算公式求解动摩擦因数；
（3）根据焦耳定律进行解答。
15．【答案】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u。
（1）设第1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
（2）设第2次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律得到
解得
设第3次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律得到
解得
……
若第10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n发，每次射击后皮划艇速度
连续射击10次后，可得
解得
（3）设士兵连续射击时间
对整个过程应用动量定理得到
解得
【知识点】动量定理；碰撞模型
【解析】【分析】（1） 由于子弹质量远小于皮划艇的总质量，故本题在计算时可忽略子弹射出后对总质量的影响。根据动量守恒定律，求得每次射击后皮划艇的速度改变量；
（2）根据动量守恒求得连续射击后皮划艇的速度；
（3）对子弹，根据动量定理求得连续射击时子弹所受的平均作用力，由牛顿第三定律求枪所受到的平均反冲作用力。
1 / 1湖南省娄底市涟源市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题
1．（2024高二下·涟源期末）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．
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变；α、β、γ射线及特点；核裂变；核聚变
【解析】【解答】明确聚变、裂变、以及α、β衰变等各种核反应方程的特点．这方面的知识要加强理解记忆，主要核反应方程的质量数和电荷数守恒。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。
【分析】根据核反应方程的分类，结合α衰变、β衰变、裂变反应、轻核聚变以及原子核的人工转变依次进行判断即可。
2．（2024高二下·涟源期末）“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80℃，当时的室温为20℃，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．2N B．20N C． D．
【答案】C
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】本题主要是考查了一定质量的理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，选择合适的气体实验定律解决问题。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。
【分析】拔罐内的气体做等容变化，找出初末状态参量，由查理定律求得末状态的压强，根据F=pS求得压力。
3．（2024高二下·涟源期末）如图为消防员从顶楼直降训练的某瞬间，O点为轻绳悬挂点且保持固定，轻绳系在人的重心B点，消防员脚与墙壁接触点为A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
【答案】D
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】对力的合成与力的分解的综合应用问题，要首先熟练掌握力的合成和力的分解的相关内容，再选择合适的合成和分解方法进行解题。A到B可简化为轻杆，缓慢下降过程中，下降过程中AB的长度以及AB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AB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。
【分析】在训练过程中，消防员通过一根轻绳悬挂，绳子系在人的重心位置，同时消防员的脚与墙壁接触。整个下降过程是缓慢进行的，且消防员的姿势以及身体与竖直方向的夹角始终保持不变。我们需要分析在这个下降过程中，竖直墙面对人的作用力、静摩擦力、绳子拉力以及消防员所受合力的变化情况。
4．（2024高二下·涟源期末）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（ ）
A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为
D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；光电效应
【解析】【解答】本题主要考查了动能定理的相关应用，熟悉动能定理得出粒子的速度，结合运动学公式即可完成分析。AB．根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到到达N板时
则到达N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M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为
解得
选项C正确；
D．M、N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。
【分析】根据动能定理得出电子动能的影响因素并完成分析；根据牛顿第二定律得出加速度的大小，结合运动学公式得出对应的位移。
5．（2024高二下·涟源期末）2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的“长征二号F遥”运载火箭顺利将发射取得成功。5月28日，神舟十八号航天员乘组圆满完成第一次距离地面约400km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12h
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
【答案】C
【知识点】牛顿第三定律；超重与失重；卫星问题
【解析】【解答】本题主要考查了反冲、万有引力、超重与失重状态的问题，是一道基础题，掌握基础知识即可解题，要注意基础知识的学习。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。
【分析】根据反冲现象的原理进行分析；根据万有引力定律提供向心力求解卫星的向心加速度和卫星运行的周期；加速度方向向上处于超重状态，加速度方向向下处于失重状态。
6．（2024高二下·涟源期末）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v，牵引力大小记为F，图像如图所示，表示最大速度，ab平行于v轴，bc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，bc段汽车运动的时间为8s。下列说法正确的是（ ）
A．汽车所受阻力为5000N
B．汽车从a到b持续的时间为32s
C．汽车能够获得的最大速度为12.5m/s
D．汽车从b到c过程中运动的位移为100m
【答案】C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】本题考查了汽车恒加速度启动的问题，解题的关键是知道v与F图像斜率表示汽车的功率，知道汽车的牵引力和阻力大小相等时，汽车的速度最大。A．在c点，有
则根据图像可得
A错误；
B．根据图像可知汽车从a到b做匀加速直线运动，在b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a到b持续的时间为
B错误；
C．根据
整理得
bc反向延长过原点O，可知该过程保持额定功率恒定，在b点有
汽车能够获得的最大速度为
C正确；
D．汽车从b到c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。
【分析】由图中c点可得牵引力大小，c点对应速度最大，则牵引力和阻力大小相等，则可得阻力大小；由图可知从a到b汽车做匀加速直线运动，由b点可得牵引力和速度大小，利用牛顿第二定律和运动学公式可得时间；根据P=Fv可得的关系式，可知图像中bc段的意义，由b点的牵引力和速度可得汽车功率，根据牵引力和阻力大小相等时，汽车速度最大，由P=Fv可得最大速度；从b到c过程，利用动能定理可得汽车运动的位移。
7．（2024高二下·涟源期末）如图1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l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，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2所示，则（ ）
A．时刻小球向下运动 B．时刻小球与影子相位差为π
C．时刻光源的加速度向上 D．时刻影子的位移为5A
【答案】A,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象；简谐运动
【解析】【解答】能够看懂质点的振动图像是解题的基础，能够根据光沿直线传播得到影子的位置是解题的关键。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。
【分析】根据图像可知光源和小球在各个时刻的位置，据此分析AB；根据图像分析小球和光源的振动情况；根据光的直线传播做出影子的位置，根据几何关系计算。
8．（2024高二下·涟源期末）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R，外径是2R，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A点射入，光线与直线AO所成夹角i=60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。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A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于30°，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A点射入的光线与AO直线的夹角
【答案】B,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】本题考查光的折射与全反射的综合问题，解题时需注意，光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。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A点入射，与AO直线的夹角i大于60°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。
【分析】结合题意，由几何关系、光的折射定律分别列式；结合题意，由几何关系、折射率与光速的关系、速度与时间的关系分别列式；由临界角与折射率的关系、正弦定理、光的折射定律分别列式；结合前面分析及题意，根据光的折射定律。
9．（2024高二下·涟源期末）如图，单刀双掷开关S原来跟2相接，从开始，开关改接1，时，把开关改接2，下列图像和图像大致形状正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】此题考查了电容器的充放电问题，解题的关键是明确电路结构，确定充放电的过程中电压、电流随时间的变化规律。AB．开关S接1时，电源给电容器充电，充电完毕后电流为零，再将开关S接2时，电容器开始反向放电，且放电越来越缓慢，所以对应的I-t图像的斜率越来越小，放电完毕后电流为零，故AB错误；
CD．开关S接1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UAB-t图像的斜率越来越小。再将开关S接2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UAB-t图像的斜率也越来越小，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】分析电路结构，电容器充电结束后，电流为零，反向放电结束后，电流仍为零；电容器两端的电压为并联电路的电压，充电完毕时，电容器极板间的电压等于电源的电动势，放电过程中，电压逐渐减小，但极板的电性不变。
10．（2024高二下·涟源期末）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为C点。以A点为坐标原点，沿竖直向下建立x轴，小球从A到C过程中的加速度—位移（）图像如图乙所示，重力加速度为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．从A到C过程先匀加速运动，后匀减速运动
B．从A到B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
【答案】C,D
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】抓住简谐运动的对称性，分析小球的加速度大小和方向。A．从A到C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A到B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。
【分析】分析小球的受力情况，判断其速度变化情况，结合简谐运动的对称性确定小球在C点时所受的弹力。根据动能定理分析图像与x轴所包围的两部分面积大小关系。根据小球和弹簧组成的系统机械能守恒，分析小球的动能与弹簧的弹性势能之和如何变化。
11．（2024高二下·涟源期末）如图1，测定气垫导轨上滑块的加速度，请完善下列实验环节
（1）如图2，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为d＝ mm。
（2）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 m/s。
（3）继续测得两光电门间的距离为x，请写出滑块加速度的表达式 （用，，x，d表示）
【答案】（1）2.335
（2）0.11
（3）
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；匀变速直线运动规律的综合运用；用打点计时器测速度
【解析】【解答】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，掌握极限思想在物理学中的运用，即极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小。掌握减小实验误差的方法。
（1）如图2，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为
（2）滑块通过第一个光电门速度
（3）
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
【分析】 （1）螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加可动刻度读数，需估读；
（2）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出物块通过光电门的速度大小；
（3）根据匀变速直线运动的速度—位移公式求出物块的加速度；
（1）如图2，螺旋测微器测量滑块上安装的遮光条宽度为
（2）滑块通过第一个光电门速度
（3）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．（2024高二下·涟源期末）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C（额定电压，电容标识不清）；
电源E（电动势，内阻不计）；滑动变阻器（最大阻值）；
电阻箱（阻值）；电压表V（量程，内阻较大）；
开关，电流传感器，计算机，导线若干。
（1）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“a”或“b”）。
（2）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 。
（3）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 1 2 3 4 5 6
3 4 5 6 7 8
0.14 0.19 0.24 0.30 0.33 0.38
请在图丙中画出图像 ，并利用图像求出电容器的电容为 F。（结果保留两位有效数字）
（4）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 。
【答案】（1）b
（2）500
（3）见解析；
（4）见解析
【知识点】观察电容器的充、放电现象
【解析】【解答】本题主要是考查电容器的实验探究不同电压下电容器的充、放电过程，关键是弄清楚实验原理和数据处理的方法，知道图像含义。
（1）由电路可知，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器的滑片应向b端滑动。
（2）由图乙可知，充电的最大电流值为I1，根据欧姆定律可得
（3）
图像如图所示
根据
结合图像可得图线的斜率倒数表示电容器电容，即
（4）充电过程，R2会把一部分电能转化为内能，导致充电电流的最大值略大于放电电流的最大值。
【分析】（1）闭合开关S1，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；
（2）根据图丙中的相关数据由欧姆定律解答；
（3）由表格中的数据先描点再画成一条直线，根据电容的定义式求解电容。
（4） 充电过程，一部分电能转化为内能导致实验误差。
（1）由电路可知，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器的滑片应向b端滑动。
（2）由图乙可知，充电的最大电流值为I1，根据欧姆定律可得
（3）[1]图像如图所示
[2]根据
结合图像可得图线的斜率倒数表示电容器电容，即
（4）充电过程，R2会把一部分电能转化为内能，导致充电电流的最大值略大于放电电流的最大值。
13．（2024高二下·涟源期末）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45°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9.8m，不考虑空气阻力。
(1)篮球进筐的速度有多大？
(2)篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是多少？
【答案】(1)根据运动合成和分解篮球进框时的水平分速度
竖直分速度
设篮球由最高点运动到篮筐的时间为t，则水平方向
则
由
可得
(2) 篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是
【知识点】斜抛运动
【解析】【分析】（1）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。
（2） 投球点和篮筐正好在同一水平面上 ，竖直方向速度等于零，可得最高点相对篮筐的竖直高度。
14．（2024高二下·涟源期末）如图1（俯视图）所示，水平面内固定放置面积为，电阻为1Ω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t变化关系如图2所示，线圈两端点M、N与相距1.5m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1.5m，质量为2kg，阻值为9Ω的金属杆PQ置于导轨上，且与导轨始终接触良好。一根劲度系数为100N/m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μ，金属杆静止时弹簧伸长量为6cm。在时刻闭合开关S，金属杆在0~6s内始终保持静止，g取，忽略平行导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则
（1）求0~3s内通过金属杆电荷量
（2）金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为多大？
（3）求0~6s内整个回路产生焦耳热。
【答案】（1）0~3s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
0-3s内通过金属杆的电荷为
（2）金属杆受到的弹力大小为
金属杆受到的安培力大小为
在0~3s内穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，回路中的电流方向为逆时针，根据左手定则可知金属杆受到的安培力的方向向右，此时PQ受到的摩擦力最大，即为
所以动摩擦因数至少为
（3）在0~3s内和在3~6s内回路电流大小相等，均为；根据焦耳定律，可得0~6s内整个回路产生焦耳热为
【知识点】安培力的计算；感应电动势及其产生条件
【解析】【分析】（1）根据楞次定律可得电流方向；求出0～3s内感应电动势大小和感应电流大小，根据电荷量的计算公式求解0-3s内通过金属杆的电荷；
（2）根据安培力的计算公式求解安培力的大小，根据平衡条件求解受到的摩擦力大小，根据摩擦力的计算公式求解动摩擦因数；
（3）根据焦耳定律进行解答。
15．（2024高二下·涟源期末）一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是200kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是800m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
（1）士兵射击第一颗子弹后皮划艇的速度是多少？
（2）士兵连续射击10颗子弹后皮划艇的速度是多大？
（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
【答案】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u。
（1）设第1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
（2）设第2次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律得到
解得
设第3次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律得到
解得
……
若第10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n发，每次射击后皮划艇速度
连续射击10次后，可得
解得
（3）设士兵连续射击时间
对整个过程应用动量定理得到
解得
【知识点】动量定理；碰撞模型
【解析】【分析】（1） 由于子弹质量远小于皮划艇的总质量，故本题在计算时可忽略子弹射出后对总质量的影响。根据动量守恒定律，求得每次射击后皮划艇的速度改变量；
（2）根据动量守恒求得连续射击后皮划艇的速度；
（3）对子弹，根据动量定理求得连续射击时子弹所受的平均作用力，由牛顿第三定律求枪所受到的平均反冲作用力。
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