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2024-2025学年湖南省张家界高二（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.我国四川省首个深地核天体物理实验项目锦屏深地核天体物理实验，其测量灵敏度和统计精度均高于国际同类装置。某次实验中的核反应方程是，则其中参与反应的X为( )
A. 中子 B. 质子 C. 电子 D. 粒子
2.近年来，我国新能源汽车产业在行业标准、产业联盟、企业布局、技术研发等方面取得了明显进展，有望肩负起中国汽车工业弯道超车的历史重任。下图为某款国产新能源汽车在某次百公里加速试车的图像，下列说法正确的是( )
A. 内，汽车的加速度越来越大B. 内，汽车做曲线运动C. 内，汽车的位移大小为140mD. 内，汽车的平均速度大小大于
3.2025年2月23日凌晨3时17分，中国“实践25号”卫星在距离地面约36000千米的同步静止轨道上，成功完成人类航天史上首次“太空加油”，为濒临退役的北斗G7卫星注入142kg推进剂，使其寿命延长8年。设北斗G7卫星和“实践25号”卫星均绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 北斗G7卫星定点于我国上空B. 北斗G7卫星的加速度小于地球表面重力加速度C. 北斗G7卫星的发射速度可能小于第一宇宙速度D. 处在相同轨道上的“实践25号”加速可以追上北斗G7卫星
4.如图，四个点电荷分别固定于圆周的两个互相垂直直径的端点上，电荷的带电量如图所示。a、b和c、d分别位于这两条垂直的直径上，且a、b、c、d四个点到圆心的距离相等，以下说法中正确的是( )
A. a点的电势比c点高 B. b点场强方向由O指向bC. c点和d点场强相同 D. b点和d点电势相等
5.如图甲所示，空竹是中国民间传统玩具，两头为较大的空心轮，中间为细轴。现将空竹中间细轴放细绳AB上，手持两侧A、B端拉动细绳，简化为图乙模型。不计空竹与细绳间的摩擦，细绳不可伸长，下列说法正确的是( )
A. 保持空竹静止，左侧细绳长度小于右侧长度，则左侧拉力小于右侧拉力B. 保持空竹静止，缓慢增大A、B端的水平距离，则细绳对空竹作用力减小C. 保持B端静止，仅将A端竖直向上缓慢移动，则细绳上拉力变大D. 保持B端静止，仅将A端水平向右缓慢移动，则细绳上拉力变小
6.如图甲所示，O、A、B是介质中的三个点，，。时刻开始计时，位于O点的波源开始振动，振动图像如图乙所示，当波传到A点时，波源刚好第二次运动到波谷位置。当波传到B点时，质点A的位移为( )
A. 0 B. 10cm C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.小明在练习投飞镖时，将飞镖先后由在同一竖直线上的A、B两点沿水平方向抛出，飞镖均落在水平面上的E点，设飞镖落在E点时速度与水平方向的夹角分别为、，A、B两点与E点的水平距离为，竖直距离分别为、，且满足，忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. B. C. 飞镖在空中的运动时间之比为 D. 飞镖在空中的运动时间之比为
8.如图所示，一束单色光照到厚壁玻璃管的外壁上M点，光线从M点进入玻璃后以入射角照射到内壁上的P点，反射光线再照射到外壁上的N点。已知该玻璃的折射率为，M、N两点之间的距离为，真空中的光速，下列说法正确的是( )
A. 该玻璃的临界角小于B. 增大M点处入射角，在该点光线可能发生全反射C. 在P点只有反射光线，没有折射光线D. 光线从M点经P到N的传播时间为
9.如图为某潮汐发电实验站的装置，潮汐带动线框在匀强磁场中匀速转动，并将产生的电能通过一个理想变压器给小灯泡供电，小灯泡能够发光。已知线框匝数为 N，面积为 S，转动角速度为，磁感应强度大小为B，变压器原、副线圈匝数分别为、，小灯泡不会烧坏，除小灯泡外其余电阻不计，下列说法正确的是( )
A. 线框每转动一周，线框中的电流方向改变四次B. 该线框在图示位置的磁通量为零，感应电流最大C. 从图示位置开始计时，线框感应电动势的表达式为D. 仅将变压器原线圈匝数增加，小灯泡会变暗
10.如图甲所示，金属杆垂直导轨放置在光滑的平行水平U型导轨上，接入导轨间的有效长度为L，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向竖直向上，整个回路的电阻恒为R，现给金属杆施加水平向右的特殊拉力F，让金属棒向右运动的速度-时间关系图像如图乙所示，图中的曲线是正弦曲线的形状，结合图中所给的相关已知条件，分析下列说法正确的是( )
A. 时刻，拉力F的功率为B. 时刻，回路中的感应电流方向为顺时针C. 若图乙阴影的面积为，则时间内，拉力F的冲量大小为D. 时间内，回路中产生的热量为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图甲所示，让两个直径相同的小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。
关于本实验，下列做法正确的是 。
A.实验前应调节装置，使斜槽末端水平
B.斜槽的轨道必须是光滑的
C.用质量大的小球碰撞质量小的小球
为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如图乙所示，其读数为 mm。
图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的投影，首先，将质量为的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和为单独滑落时的平均落点。分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式 成立，即可验证碰撞前后动量守恒。
12.某兴趣小组准备利用下列器材测量一节干电池的电动势和内阻。
A.待测干电池电动势E，内阻约为
B.电流表量程为，内阻为
C.电压表量程为，内阻约为
D.滑动变阻器最大阻值为，额定电流为
E.开关、导线若干。
实验中的电路图应选用下图中的 。选填“甲”或“乙”。
连接好电路后再进行实验，根据同学测得的数据，在图中描出的点迹并画出图线如图丙所示，利用图像得出干电池的电动势 V，内阻 。上述两空，前一空保留3位有效数字，后一空保留2位有效数字
如果仅考虑电表内阻对实验测量结果的影响，由该实验得到的电动势和内阻的测量值与真实值之间的关系是 、 。选填“<”“=”或“>”
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.在导热良好的矩形汽缸内用厚度可忽略的活塞封闭有理想气体，当把汽缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于汽缸口处，如图甲所示;当把汽缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强为，环境温度不变，汽缸的深度为 h，重力加速为 g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求：
图甲中封闭气体的压强;
图乙中活塞离汽缸底部的高度。
14.如图，在水平线ab下方有一匀强电场，电场强度为E，方向竖直向下，ab的上方存在匀强磁场，磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里。一质量为 m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放，由M点第一次进入磁场，从N点第一次射出磁场，M、N两点间距离为d，不计粒子重力。
求粒子到达M点时速度的大小;
求粒子从静止释放到第一次射出磁场所用的时间;
若粒子从PM线段上的Q点图中未画出由静止释放，仍从M点进入磁场，从N点射出磁场，求该过程中粒子从M点到N点通过的路程。
15.如图，水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块与质量为m的滑块c用劲度系数的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。质量为m的滑块a以初速度从D处进入DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞时间极短。已知传送带长，顺时针匀速转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数，其它摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，g取，，弹簧的弹性势能为形变量。
求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度的大小;
若滑块a、b发生弹性碰撞，求滑块a碰后返回到B点时的动能
若滑块a碰到滑块b立即被粘住，求碰撞后弹簧的最大形变量。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】由质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应方程，故其中参与反应的X为1H，即质子。故选B。
2.【答案】D
【解析】【解析】图线切线的斜率表示加速度，所以汽车的加速度越来越小，故A错误;图线只能描述直线运动，故B错误;由图知，0∽5s内，汽车的位移大小小于，故C错误;内，汽车做加速度减小的加速运动，其平均速度大小大于，故D正确。故选D。
3.【答案】B
【解析】解：北斗G7卫星在同步静止轨道上，位于赤道平面内，故不能定点于我国上空，故A错误;由得，又，得，而北斗G7卫星的轨道半径大于地球半径，故北斗G7卫星的加速度小于地球表面重力加速度g，故B正确;北斗G7卫星的发射速度不可能小于第一宇宙速度，故C错误;处在相同轨道上的“实践25号”加速，则会做离心运动，不可以追上北斗G7卫星，故D错误。故选B。
4.【答案】A
【解析】电势是标量，电场强度是矢量，根据等量同种电荷电场的分布特点、电场叠加原理和对称性可知，c、d两点场强等大反向，故C错误;b点场强方向由b指向O，故B错误；cO间场强方向向左，aO间电场线方向向下，故a点的电势比c点高，故A正确;同理可知b点电势比d点高，故D错误。故选A。
5.【答案】D
【解析】【解析】根据题意，左侧细绳拉力与右侧细绳拉力大小相等，故A错误;保持空竹静止，缓慢A、B端水平距离的过程中，细绳对空竹作用力始终等于空竹的重力，故B错误;保持B端静止，仅将A端竖直向上缓慢移动，如图所示，由受力平衡可知，平衡后两细绳与竖直方向夹角都为，有，由几何关系可知，将A端向上移动过程中A、B两端水平距离不变，故左右两侧细绳夹角不变，细绳上拉力不变，故 C错误;保持B端静止，仅将A端水平向右缓慢移动，则A、B两端水平距离变小，由上述分析可知，变小，左右两侧细绳夹角减小，由受力平衡可知细绳上拉力减小，故 D正确。故选
6.【答案】C
【解析】【解析】由图可知波的周期为，质点A开始振动时，波源O第二次到达波谷，可知此时经过的时间为，可得波速为，当波传到B点时，质点A振动的时间为，质点A的位移为，故C正确。故选C。
7.【答案】BC
【解析】【解析】由平抛运动的规律知，，故A错误;，故B正确;飞镖在竖直方向做自由落体运动有，而，故飞镖在空中的运动时间之比为，故C正确，D错误。故选BC。
8.【答案】AC
【解析】【解析】已知该玻璃的折射率为，则根据临界角与折射率之间的关系，则可知光线在该玻璃球中发生全反射的临界角C小于，故A正确;增大入射角，在M点，光线从光疏介质到光密介质，不可能发生全反射，故B错误;光线经玻璃照射到空气泡表面上P点时的入射角，大于临界角C，因此光线在P点发生了全反射，故C正确;由折射率可得细光束在玻璃中传播的速度为，而由几何关系可得，光线从A点传播到B点的路程为，则光线从M点传播到N点的时间为，故D错误。故选AC。
9.【答案】BD
【解析】【解析】线框转动一周，电流方向改变两次，故A错误;图示位置磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，故B正确;从图示位置开始计时，感应电动势表达式为，故C错误;由变压器的工作原理，可知仅增加，将变小，小灯泡功率减小，灯变暗，故D正确。故选BD。
10.【答案】AD
【解析】【解析】时刻，图像的斜率是0，金属棒的加速度是0，则拉力F与安培力等大反向，即，由，，，解得，拉力F的功率为，故A正确;时刻，金属棒的速度是0，电动势是0，电流是0，故B错误;∽时间内，由动量定理可得，根据，，，联立以上三式可得，金属杆从∽时间内的位移等于阴影部分的面积，则，综上可得∽时间内，拉力F的冲量大小为，故C错误;图像中的曲线是正弦曲线的形状，则电动势的有效值是最大值的，则有，，在时间内，回路中产生的热量为，故D正确。故选AD。
11.【答案】；；
【解析】【解析】实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前、后速度成正比，需要确保小球做平抛运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，故 A正确;实验时应使小球A每次都从同一位置由静止开始释放，并不需要斜槽的轨道光滑，故B错误;为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，故C正确。故选AC。观察主尺的单位为cm，读出主尺的读数是10mm，游标尺上的第五条刻度线与主尺上的刻度线对齐，其读数为，结合主尺及游标尺的读数得到被测小球的直径为。碰撞前、后小球均做平抛运动，由可知，小球的运动时间相同，水平位移与平抛初速度成正比，所以若，即可验证碰撞前后动量守恒。
12.【答案】乙；；；；=
【解析】【解析】因为电流表阻值为准确值，实验中的电路图应选用下图中的乙，可消除电表误差。根据闭合电路欧姆定律可得，则由图丙可知，电源的电动势为，等效内阻，解得内阻。因为电流表阻值为准确值，可消除电表误差，故电动势和内阻的测量值与真实值均相等。
13.【答案】【解析】设甲中封闭气体的压强为，则有，解得。设乙中封闭气体的压强分别为，则有，气体做等温变化，由玻意耳定律有，联立解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】【解析】设粒子在磁场中运动的速度大小为v，所受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律有由图中几何关系得解得。设粒子在电场中运动的加速度为a，根据牛顿第二定律有粒子在电场中运动的时间解得粒子在磁场中运动的时间总时间解得。粒子在磁场中运动时满足，其中，2，3，粒子在磁场中运动的路程解得粒子在磁场中运动的速度满足关系式解得Q、M两点间的距离解得粒子从M点到N点在电场中通过的总路程解得总路程得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】【解析】滑块a从D到F，由动能定理得，解得。发生弹性碰撞，由动量守恒、能量守恒定理得，，解得，滑块a从碰撞后到到达C点过程由能量守恒定理有，解得，假设滑块a滑上传送带后一直减速到0，则，说明滑块未减速到0时已滑出传送带对滑块a由动能定理有，解得。若滑块a碰到滑块b立即被粘住，设 ab碰后的共同速度为v，由动量守恒定理有 mv，解得，当弹簧被压缩到最短或者伸长到最长时设a、b、c的共同速度为，由动量守恒定理有，则，当弹簧达到最大形变量，由能量守恒定理有，解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】

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