2025届湖南省Flawless联盟高三上学期联考（二）物理试卷

湖南 Flawless联盟 2025届联考（二） 物 理 试 题 注意事项： 1. 本卷共 6页，3大题，15小题，满分 100分，考试时间 75分钟。 2. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等写在答题卡和试卷指定位置。 3. 回答选择题时，选出每小题答案后，用 2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用 橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，请用 0.5毫米黑色墨水签字笔将答案写在 答题卡上，切勿超出答题区域。写在本试卷上无效。 4. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共 6小题，每小题 4分，共 24分。在每小题所给的四个选项中，只有一个正确选项。 1. 物理学的发展离不开物理学家的努力，下列说法错误的是 A. 1864年，英国物理学家麦克斯韦证实了电磁波的存在，光是一种电磁波 B. 1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷 𝑒的电荷量 C.胡克认为，只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比 D.荷兰物理学家惠根斯确定了单摆的周期公式，周期为两秒的单摆叫秒摆 2. 核反应 168O + 54 26Fe −→ 58 28Ni + 12 6C 被称作核转移反应，即一个原子核的一部分在反应后转移到另一原 子核. 此反应中，发生核转移的部分为 A. 32He B. 4 2He C. 2 1H D. 1 1H 3. 瑞瑞在一节大学物理实验课上用光源发出的光照射光电管来测量光电流与所加电压关系. 已知光源 L的光谱如图所示，则 𝐼 −𝑈 曲线最可能为 4. 如图，边长为 𝐿 的 𝑁 匝正方形线框连接用电器，在竖直方向的磁场中 绕水平轴线以角速度 𝜔 旋转，𝑡 = 0时线框水平，磁感应强度随时间变 化的表达式为 𝐵(𝑡) = 𝐵0 sin𝜔𝑡，则线圈产生的感应电动势的有效值为 A. 𝑁𝐵0𝐿2𝜔 B. 𝑁𝐵0𝐿 2𝜔 √ 2 C. 𝑁𝐵0𝐿 2𝜔 2 D. √ 2𝑁𝐵0𝐿2𝜔 A 物理试题 第 1页（共 6页） （2024年 7月 31日） 5. 实验室里有一款电子发射器，可以在水平方向以任意角度发射电子.现在空间中存在竖直向下的匀强 电场，并在一适当位置竖直放置一块很大的粒子接收屏，如图所示. 若固定电子的初速度大小不变，并 任意地调节发射器的角度，忽略电子重力，则打到接收屏的电子构成的几何图形是 A. V形折线 B.圆或椭圆 C.抛物线 D.双曲线的一支 6. 如图，一劲度系数为 𝑘 的轻弹簧竖直放置，一端与地面相连，一端连接质量为 2𝑚 的 平板 A .平板 A上放置有质量为 𝑚 的平板 B .初始时系统保持静止，现用一竖直向 上的恒力 𝐹 拉动平板 B，则在系统运动过程中，下列说法正确的是（不计空气阻力， 重力加速度大小为 𝑔） A.若 𝐹 < 𝑚𝑔，则 B做振幅不变的简谐运动 B.若 𝐹 > 𝑚𝑔，则 A做振幅不变的简谐运动 C.要使 B脱离 A，𝐹 至少为 3 4 𝑚𝑔 D.要使 B脱离 A，𝐹 至少为 2 3 𝑚𝑔 二、选择题：本题共 4小题，每小题 5分，共 20分。在每小题所给的四个选项中，有多项符合题目要求，全 部选对的得 5分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分。 7. 雨过天晴，空气中悬浮着大量小水滴，若太阳光从背后近乎水平入射，观察者便会看到彩虹（如图）. 有 时能够同时观察到两道彩虹，内层彩虹被称为“虹”，外层彩虹被称为“霓”. 这是由于阳光在小水滴内 部反射次数不同而导致的.彩虹现象形成时，阳光在小水滴中的大致光路图如图所示. 关于彩虹现象， 下列说法中正确的有 A.“虹”对应光路图中 1级光，色序表现为“内红外紫” B.“霓”对应光路图中 2级光，色序表现为“内红外紫” C.对同一束入射日光，产生“虹”现象时红光在水滴内传播时间小于紫光 D.对同一束入射日光，产生“虹”现象时紫光在水滴内传播时间小于红光 A 物理试题 第 2页（共 6页） 8. 如图所示，在磁感应强度为 𝐵 、方向垂直纸面向内的匀强磁场中，有一 弯成“ V”字形的金属线 𝐴𝑂𝐶 ，夹角为 ダ 4 . 设导线 𝑀𝑁 位于 𝑥 = 𝑙0 处 开始计时，且此时导线具有一向右的速度，大小为 v0 . 同时，导线上存在 一大小为 𝑅 的定值电阻（始终处于闭合回路之中），且受到一向右的外 力以保证回路中电流大小保持不变. 除定值电阻外其他电阻不计. 下列 说法正确的是 A.导线作匀减速运动 B.电阻产生的焦耳热大于导线动能的减少量 C.导线到运动到 𝑥 = 2𝑙0的时刻为 3𝑙0 2v0 D.导线到运动到 𝑥 = 2𝑙0时，电阻产生的焦耳热为 3v0𝐵2𝑙30 𝑅 9. 质量为 𝑀 、左右内壁间距为 𝐿 的箱子静止于光滑的水平面上，箱子底面中 间有一质量为 𝑚 的小物块，且初始时小物块静止在箱子正中央，如图所示. 现给小物块一水平向右的初速度 v ，小物块于箱壁碰撞数次后恰好又回到 箱子中央，并与箱子保持相对静止. 设碰撞都是弹性的，重力加速度为 𝑔，则 小物块与箱子的摩擦系数可能是 A. 𝑀v2 10(𝑀 + 𝑚)𝑔𝐿 B. 𝑀v2 11(𝑀 + 𝑚)𝑔𝐿 C. 𝑀v2 12(𝑀 + 𝑚)𝑔𝐿 D. 𝑀v2 13(𝑀 + 𝑚)𝑔𝐿 10. 现假设真空中有一氢原子，带电量为 −𝑒 的电子绕一固定的原子核做圆周运动. 根据 Bohr 的量子 化假设，电子绕核转动时满足 𝑚v𝑛𝑟𝑛 = 𝑛ℏ，其中 𝑟𝑛 为第 𝑛 个能级的轨道半径，v𝑛 为电子处于第 𝑛 个能级时的速度大小，ℏ为约化的普朗克常量.已知一电荷量为 𝑄 的点电荷在某处产生的电势满足 𝜑 = 𝑘𝑄 𝑟 ，其中，𝑟 为该处到点电荷的距离，𝑘 为静电力常数，无穷远处为零势能面. 下列说法正确的 是 A.在 Bohr模型中，电子在定态轨道运行时，由于具有加速度，会不断向外辐射电磁波 B.电子能级越高，运动的周期越小 C. 𝑟𝑛 = 𝑛2ℏ2 𝑚𝑘𝑒2 D.电子在第 𝑛个能级时体系的总能量 𝐸𝑛 = − 1 2 · 𝑚𝑘 2𝑒4 𝑛2ℏ2 三、非选择题：本题共 5小题，共 56分。 11.（本题满分 10分） 小航同学使用气垫导轨、轻弹簧、滑块、标准砝码、光电计时器、米尺等实验仪器探究简谐运动的规 律.主要步骤如下： I.放平气垫导轨，将弹簧左端连接气垫导轨左端，右段连接滑块； II.在滑块上装上 U形挡光刀片，可以测量速度； III. 在滑块平衡位置放置测速装置，将滑块拉至距平衡位置 20 cm 处由静止释放，并记录滑块经过 测速装置处的速度大小； IV.改变测速装置与滑块平衡位置间的距离 𝑥，测出对应的速度大小 v . （1）下表是小航同学通过实验测得的数据，在图中画出 v2 − 𝑥2关系图线. A 物理试题 第 3页（共 6页） 𝑥 /m 𝑥2 /m2 v2 / (m2 / s2) 0 0 20.000 0.05 0.0025 19.750 0.10 0.0100 19.000 0.12 0.0144 17.560 0.15 0.0225 17.250 0.17 0.0289 13.110 0.18 0.0324 15.400 0.20 0.0400 0.000 𝑥 2 /m2 v2 / (m2 / s2) （2）小航同学通过理论分析发现，v2 − 𝑥2 关系应当是线性的.若弹簧劲度系数为 𝑘 ，滑块质量为 𝑚 ，那么对应的直线的斜率是 ，截距是 . （3）若换一个劲度系数更小的弹簧重做上述实验，所得直线与原直线相比，斜率 （填“变大”“变小”或“不变”），截距 （填“变大”“变小”或“不变”）. 12.（本题满分 12分） 多用电表是电学实验中常用的仪器，常用于粗测仪器的电阻. （1）小九同学打算利用多用电表粗测一个电压表的内阻，首先将电表开关掷于合适档位，接下来应 该做的是 （把下列实验步骤前的字母按正确的操作顺序排列；可能有多余选项）； A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向最右侧刻度线 C.调节欧姆调零旋钮，使指针指向最左侧刻度线 D.调节机械调零旋钮，使指针指向最右侧刻度线 E.调节机械调零旋钮，使指针指向最左侧刻度线 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 （填“正极、负极”或“负极、正极”）相连. （2）如图所示是一种多用电表的结构. 若需要测量某电阻两端的电压，应将开关掷于 （填数字，下同），其中开关与 相接时测量电压的量程更大. （3）该多用电表测量电流的部分为一量程为 10 mA 的电流表和电阻 𝑅1 ，𝑅2 改装而来. 改装后 有两个量程可供选择：0 ∼ 100 mA 和 0 ∼ 1 A . 已知电流表的内阻为 10 Ω ，则 𝑅1 = ， 𝑅2 = . （4）若小九使用的是一个久置的万用电表，相比新的电表，其内部的电池内阻增大，电动势下降. 使 用此电表测量电阻，结果 （填“大于”“小于”或“等于”）准确值. A 物理试题 第 4页（共 6页） 13.（本题满分 10分） 为测试某新车的性能，试验员驾驶该车在某实验路面上匀速行驶，运动 过程中，前方空气与车作用后迅速与车共速，产生空气阻力. 已知该车的迎 风面积为 𝑆，空气密度为 𝜌，车的质量（含驾驶员）为 𝑚 . （1）在某次实验时，该车匀速运动时功率为 𝑃 ，若忽略车与地面的摩擦 力，求该实验条件下空气阻力的表达式. （2）若不可忽略车与地面的摩擦力，地面对车的摩擦力与车重力成正比，试验员认为：保持功率不 变，减轻车身重量可以减小空气阻力.该结论是否正确？请说明理由. （3）若汽车行驶过程中空气不仅会产生空气阻力，也能提供升力，升力的大小为 𝑘v2，车与地面的动 摩擦因数为 𝜇（ 𝜌𝑆 < 2 3 𝜇𝑘）. 在测试过程中发现汽车以某一速度运动时，汽车功率最大. 求该速度 v0 . 14.（本题满分 10分） 在热力学中，“奥托循环”（Otto cycle）用于描述四冲程内燃机在理想状态下的工作过程，由两个绝 热过程与两个等容过程构成. 在一个封闭的气缸内，一定质量的理想气体作奥托循环的 𝑝 − 𝑉 图像如图 所示，𝑎 → 𝑏 → 𝑐 → 𝑑 → 𝑎为一个完整循环. 在 𝑎、𝑏点处，该理想气体的体积分别为 𝑉2、𝑉1 . （1）若 𝑏 → 𝑐 过程中理想气体吸热大小为 𝑄1，𝑑 → 𝑎 过程中理想气体放热大小为 𝑄2，求图中阴 影部分的面积，并简述其物理含义. （2）通过查阅资料得知：对于一定质量的理想气体，①绝热过程满足 𝑝𝑉𝛾 = 常量，𝛾 为一个常数且 𝛾 > 1、②内能满足 𝑈 = 𝑐𝑇 ，𝑐 为一个常量.利用这些资料，计算这一奥托循环的效率 𝜂（即一个循环中 对外做功与总吸热量之比，用 𝑉1、𝑉2及有关的常量表示）. A 物理试题 第 5页（共 6页） 15.（本题满分 14分） 自由电子激光器是以自由电子束为工作物质，将相对论性电子束的动能转变成相干的电磁辐射能 的装置，其中产生电磁波的核心装置为“扭摆器”（如图所示），由沿 𝑧 方向交错周期排列的 2𝑛对宽度为 𝑎 的永磁体组成（ 𝑛 ≫ 10，2𝑎 被称为扭摆器的“空间周期”），产生 𝑥 方向的周期静磁场. 本题我们利用 高中知识，在被简化的模型中分析注入扭摆器的电子的运动. 已知电子质量为 𝑚，带电荷 −𝑒，一束电子 经加速后由弯曲磁体沿 𝑦𝑂𝑧 平面引入扭摆器，不考虑引入过程速度损失，不考虑任何相对论效应，忽略 电磁辐射过程的动能损耗. （1）假设一对永磁体间的磁感应强度恒定为 𝐵0 ，电子束中电子进入扭摆器的初速度与 𝑧 轴夹角为 30°，且能经过扭摆器后被完整收集，求： （i）电子束加速器的加速电压𝑈； （ii）该电子束中的一个电子在扭摆器中的运动时间 𝑇 . （2）实际上，扭摆器的一个空间周期内，磁感应强度的大小是有变化的，一对永磁体间沿 𝑥 轴的磁感 应强度随与该对永磁体最左边的水平距离 𝑑近似满足 𝐵𝑥 (𝑑) = 𝐵0 ( 1 − 2𝑑 𝑎 ) 的线性关系（0 < 𝑑 < 𝑎，𝐵0 的方向由 N极指向 S极），电子束经电压 𝑈0 = 100𝑈 加速后沿 𝑧 轴正方向进入扭摆器，仍然能经过扭摆 器后被完整收集，求电子运动过程偏离 𝑧轴的最大距离 Δ𝑠max . （提示：①实验中，𝐵0 可认为是相当弱的磁场；②可能用到的数学公式：Δ𝑥 → 0 时， 𝑥0∑︁ 𝑥=0 𝑥𝑛Δ𝑥 = 1 𝑛 + 1𝑥 𝑛+1 0 ） A 物理试题 第 6页（共 6页）