【高考领航】2025年高中物理学业水平选择性考试模拟试题（河北）(3)

高中物理学业水平选择性考试模拟试题(三) (考试时间：75分钟　试卷满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求) 1．如图， 某汽车机舱盖的支撑杆由汽缸和活塞组成。打开机舱盖时，汽缸内密闭压缩气体膨胀，将机舱盖顶起。在此过程中，汽缸内气体可视为理想气体，忽略缸内气体与外界的热交换。对于汽缸内的气体，下列说法正确的是(　　) A．对外做正功，内能增大 B．对外做负功，内能减小 C．对外做正功，分子平均动能增大 D．对外做正功，分子平均动能减小 2．氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1是基态能量，n＝1，2，3…。若某一氢原子辐射出能量为－E1的光子后，氢原子处于比基态高出－E1的激发态，则氢原子辐射光子前处于(　　) A．第2能级　　　 B．第3能级　　　 C．第4能级　　　 D．第6能级 3．在x轴上关于O点对称的M、N处各固定一等量点电荷，取x轴正方向为电场强度的正方向，x轴上各点电场强度E随坐标x的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．两电荷连线中点O处的电势为零 B．x轴上从M点到N点电势先降低后升高 C．将一试探电荷从O点沿两电荷连线中垂线移动的过程中电场力不做功 D．将一正试探电荷从O点沿两电荷连线中垂线移动的过程中电势能先增大后减小 4．如图，竖直放置的金属环内的肥皂薄膜干涉条纹间距上宽、下窄。下列说法正确的是(　　) A．肥皂膜的竖直横截面可能是梯形 B．肥皂膜上的条纹是薄膜前后表面反射光形成的干涉条纹 C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D．若将肥皂膜外金属环顺时针缓慢转过90°，则条纹也会跟着转过90° 5．北斗卫星导航系统是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。如图，Ⅰ为地球近地卫星，Ⅱ为北斗卫星导航系统中的一颗静止轨道卫星，其对地张角为2θ。已知地球自转周期为T0，万有引力常量为G。下列说法正确的是(　　) A．地球的平均密度为 B．卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度之比为 C．卫星Ⅰ的周期为T0 D．卫星Ⅱ的发射速度大于11.2 km/s 6．“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离输电的部分测试电路。恒压交流电源、阻值为2 Ω的定值电阻R1和理想变压器相连。变压器原、副线圈匝数比为1∶3，电压表和电流表均为理想交流电表，R2是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是(　　) A．环境温度升高时，电流表A1示数减小，灯泡L变暗 B．环境温度降低时，电流表A2示数减小，电源输出功率变大 C．电压表示数变化ΔU和电流表A2示数变化ΔI2的关系为＝6 Ω D．电压表示数变化ΔU和电流表A2示数变化ΔI2的关系为＝18 Ω 7．如图，两端开口的圆筒与水平地面成一定角度倾斜放置。OO′是圆筒的中轴线，M、N是筒壁上的两个点，且MN∥OO′。一个可视为质点的小球自M点正上方足够高处自由释放，由M点无碰撞进入圆筒后一直沿筒壁运动，a、b、c是小球运动轨迹与MN的交点。小球从M到a用时t1，从a到b用时t2，从b到c用时t3，小球经过a、b、c时对筒壁压力分别为Fa、Fb、Fc，lMa、lab、lbc表示M、a、b、c相邻两点间的距离，不计一切摩擦。下列说法正确的是(　　) A．t1<t2<t3 B．Fa＝Fb＝Fc C．Fa<Fb<Fc D．lMa∶lab∶lbc＝1∶3∶5 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙和丙分别是x轴上某两处质点的振动图像。这两质点平衡位置之间的距离可能是(　　) A．0.5 m B．1.8 m C．1.9 m D．2.0 m 9.水平地面上有一足够长且足够宽的固定斜面，倾角为37°，小明站在斜面底端向斜面上投掷可视作质点的小石块。若石块出手时的初速度方向与水平方向成45°，出手高度为站立点正上方1.8 m，重力加速度g＝10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A．若石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直，石块在斜面上的落点恰好与出手点等高，则石块出手时的初速度为2 m/s B．若石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直，石块在斜面上的落点恰好与出手点等高，则石块出手时的初速度为2 m/s C．若石块的初速度大小一定，当石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直时，石块飞行时间最短 D．若投出石块的最大初速度为8 m/s，则石块在斜面上与出手点等高的所有落点所组成的线段长度不会超过12 m 10．如图，倾角θ＝30°的足够长传送带向上匀速传动，与传送带运动方向垂直的虚线MN与PQ间存在垂直传送带向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m、边长为L的正方形单匝导线框abcd随传送带一起向上运动；经过一段时间，当线框ab边越过虚线MN进入磁场后，线框与传送带间发生相对运动；当线框ab边到达虚线PQ处时，线框刚好与传送带共速。已知两虚线间距离为d，且d>2L，线框的阻值为R，线框与传送带间的动摩擦因数μ＝，重力加速度为g，整个过程中线框ab边始终与两虚线平行，下列说法正确的是(　　) A．当线框ab边越过虚线MN后，线框做匀减速运动 B．当线框cd边越过虚线MN时，线框的速度必为 C．线框由开始进入磁场到开始离开磁场经历的时间为 D．线框在穿过磁场区域过程中产生的焦耳热为mgd 选 择 题 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 三、非选择题(本题共5小题，共54分。考生根据要求作答) 11．(6分)如图是验证动量守恒定律的实验装置，某同学要用该装置探究大小相同的钢球与木球在碰撞过程中的能量损失情况，图中O点为铅锤在长条纸上的竖直投影点，请回答下列问题： (1)实验前应调整斜槽，使斜槽末端__________。 (2)实验过程中，将钢球作为入射小球，先不放被碰小球，从斜槽上某一位置由静止释放入射小球，测得O点与入射小球在地面上落点的距离为x0；然后将被碰小球置于斜槽末端，让入射小球从斜槽上同一位置由静止释放，测得O点与入射小球和被碰小球在地面上落点的距离分别为x1、x2；测得斜槽末端距离地面高度为h，测得入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2，查知当地重力加速度为g。则钢球与木球碰撞过程中损失的机械能ΔE＝____________(用题中所给物理量表示)。 (3)该同学查阅资料得知，恢复系数e能更好地表征碰撞过程中能量的损失情况，恢复系数e等于碰撞后两物体相对速度与碰撞前两物体相对速度大小之比，根据(2)中测量结果，钢球与木球碰撞过程的恢复系数e＝________。 (4)某次实验中，用木球作为入射小球，仍用该装置进行实验，发现木球被反弹，则测得的恢复系数e会________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 12．(9分)某实验小组欲将内阻Rg＝40 Ω、量程为Ig＝100 μA的电流表改装成欧姆表，供选择的器材有： A．定值电阻R0(阻值为14 kΩ) B．滑动变阻器R1(最大阻值为1500 Ω) C． 滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω) D．电阻箱(0～9999.9 Ω) E．干电池(E＝1.5 V，r＝2 Ω) F. 红、黑表笔各一只、开关、导线若干 甲 乙 丙 (1)为了保证改装后欧姆表能正常使用，滑动变阻器选________(选填“R1”或“R2”)。请用笔画线代替导线将图甲中的实物连线组成欧姆表。 (2)欧姆表改装好后，将红、黑表笔短接进行调零，此时滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；电流表表盘的50 μA刻度对应的改装后欧姆表的刻度为________kΩ。 (3)通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图乙所示。表盘上c处的电流刻度为75，则c处的电阻刻度为________kΩ。 (4)利用改装后的欧姆表进行电阻测量，小组同学发现当被测电阻的阻值为几百欧姆时，电流表指针偏转角太大，不能进行读数，他们利用电阻箱和开关，对电路进行了改进，使中值电阻为1500 Ω，如图丙为他们改进后的电路，图中电阻箱的阻值应调为________Ω。若用该表测量一阻值为1000 Ω的电阻时，则电流表指针对应的电流是________μA。 13.(10分)一个50 L的容器A，通过一带有压力释放阀的细管与一个10 L的容器B连接，两容器导热良好。当容器A中的压强比容器B中的压强大1.16 atm时，阀门打开，气体由容器A通向容器B，当两容器中压强差小于1.16 atm时，阀门关闭。环境温度为288 K时，容器A中的气体压强为1.12 atm，此时容器B已抽成真空，现缓慢升高环境温度。求： (1)压力释放阀刚打开时的环境温度； (2)环境温度为360 K时，容器B内的气体压强。 14.(13分)很多青少年在山地自行车上安装了气门嘴灯，夜间骑车时犹如踏着风火轮，格外亮眼。如图甲所示是某种自行车气门嘴灯，气门嘴灯内部开关结构如图乙所示，弹簧一端固定，另一端与质量为m的小滑块(含触点a)连接，当触点a、b接触，电路接通使气门嘴灯发光，触点b位于车轮边缘。车轮静止且气门嘴灯在最低点时触点a、b距离为L，弹簧劲度系数为，重力加速度大小为g，自行车轮胎半径为R，不计开关中的一切摩擦，滑块和触点a、b均可视为质点。 (1)若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯可以一直亮，求自行车行驶的最小速度； (2)若自行车以的速度匀速行驶，求车轮每转一圈，气门嘴灯的发光时间。 15.(16分)如图甲所示为实验室中利用磁场偏转的粒子收集装置原理图，在空间直角坐标系O-xyz中，有一个边长为l的正方形荧光屏abcd可沿x轴移动，荧光屏平行于yOz平面，cd在xOz平面内，d点在x轴上。在该空间加沿x轴负方向的磁场Bx和沿y轴正方向的磁场By，磁感应强度Bx、By的大小随时间t周期性变化的规律如图乙所示。t＝0时刻，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，以初速度v0从A点沿x轴正方向进入该空间。 (1)求粒子在磁场中的运动半径； (2)若经过时间，该粒子恰好到达荧光屏，求荧光屏位置的x轴坐标和粒子打在屏幕上的坐标； (3)若粒子达到荧光屏时的速度方向与屏幕的夹角为60°，求荧光屏位置的x轴坐标的可能取值。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理学业水平选择性考试模拟试题(三) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B B A D B AC ACD CD 1.D　根据题意，忽略缸内气体与外界的热交换，由热力学第一定律可知，气体膨胀对外做正功，内能减小，温度降低，分子平均动能减小，故选D。 2．C　设氢原子发射光子前后分别处于第k能级与第l能级，发射后的能量为El＝，则有El＝＝E1－E1＝E1，解得l＝2，发射前的能量Ek＝，根据玻尔理论有ΔE＝Em－En(m＞n)，当氢原子由第k能级跃迁到第l能级时，辐射的能量为－E1＝－E1，解得k＝4，故选C。 3．B　由电场方向随x轴的变化可知，M、N两点放置的是等量正点电荷，根据电势叠加准则，原点处的电势大于零，故A错误；沿电场线方向电势降低，逆电场线方向电势升高，由题图可知，从M点到N点电势先降低后升高，故B正确；两等量正点电荷中垂线的电场方向沿竖直方向，因此将一试探电荷从O点沿两点电荷连线中垂线移动的过程中电场力做功，故C错误；两等量正点电荷中垂线上O点电势最高，因此将一正试探电荷从O点沿两电荷连线中垂线移动的过程中电势能一直减小，故D错误。故选B。 4．B　由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，因表面张力的原因，侧截面是一个圆滑的曲面，不是梯形，故A错误；肥皂膜上的条纹是薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加形成的干涉条纹，故B正确；薄膜是等厚干涉，肥皂膜从形成到破裂，由于液体在向下流动，薄膜上部逐渐变薄，下部逐渐变厚，条纹的宽度和间距会发生变化，故C错误；将肥皂膜外金属环顺时针缓慢转动90°，条纹不会跟着转动，仍在水平方向，故D错误。故选B。 5．A　设地球的质量为M，卫星Ⅰ、Ⅱ的轨道半径分别为R和r，卫星Ⅱ为同步卫星，周期为T0，根据开普勒第三定律可得＝，根据几何关系可得sin θ＝，可得卫星Ⅰ的周期为T＝T0，对卫星Ⅰ，根据万有引力提供向心力可得G＝mR，地球的密度ρ＝＝，联立解得ρ＝，故A正确，C错误；根据G＝ma，可得a＝，可得卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度之比为，故B错误；11.2 km/s是第二宇宙速度，为逃逸出地球引力的最小发射速度，卫星Ⅱ处于地球引力场中，所以卫星Ⅱ的发射速度小于11.2 km/s，故D错误。故选A。 6．D　环境温度升高时，R2减小，负载减小，交流电源电压不变，则原线圈电流增大，电流表A1示数增大，则R1分压增大，则原线圈电压减小，根据变压比可知，副线圈电压减小，则灯泡L变暗，故A错误；同理，环境温度降低时，原线圈电流减小，电源输出功率为原线圈电流与恒压电源电压的乘积，一样减小，故B错误；原线圈电压U1＝E－I1R1，副线圈电压和电流为U＝U1＝3U1，I2＝I1＝I1，整理可得U＝3(E－I1R1)＝3E－18I2，故＝18 Ω，故C错误，D正确。故选D。 7．B　由题意可知，小球自M点正上方足够高处自由释放，由M点无碰撞进入圆筒后，其速度可分解为沿筒壁转动的速度和沿筒壁下滑的初速度，因圆筒倾斜放置，小球在圆筒中有沿筒壁向下的重力分力，因此小球在圆筒中做匀速圆周转动的同时又有沿筒壁向下做初速度不是零的匀加速直线运动，因转动周期相等，则有t1＝t2＝t3，A错误；小球在圆筒中做匀速圆周转动，转动速度大小相等，转动半径相同，由向心力公式可知，筒壁对小球的弹力大小相等，由牛顿第三定律可知，小球对筒壁的压力大小相等，因此则有Fa＝Fb＝Fc，B正确，C错误；因小球沿筒壁向下做初速度不是零的匀加速直线运动，由位移时间公式x＝v0t＋at2可知lMa∶lab∶lbc≠1∶3∶5，D错误。故选B。 8．AC　由题图甲可知，波的波长满足＝0.9 m－0.3 m，解得λ＝1.2 m，振幅为A＝6 cm，设题图乙的质点为A，根据题图乙可知，其在t＝0时在平衡位置上方，y＝0.03 m，运动方向沿y轴正方向；设题图丙的质点为B，其在t＝0时处于平衡位置，向下振动，结合波形图找到两质点的对应点，如图所示。四分之一波长为0.3 m，若A在B的左边，两平衡位置的距离为0.3×2 m＋0.3× m＝0.7 m，若A在B的右边，两平衡位置的距离为0.3 m＋×0.3 m＝0.5 m，若考虑周期性得x＝nλ＋0.7或x＝nλ＋0.5，故选AC。 9．ACD　石块出手时的初速度方向与水平方向成45°，则tan 45°＝，可得vx＝vy，石块落在斜面上1.8 m高处，则tan 37°＝，则石块的水平位移x＝2.4 m，由石块斜向上运动时x′＝vxt＝＝1.2 m，y′＝t＝0.6 m，又v＝2gy′，解得vy＝2 m/s，所以石块出手时的初速度为v＝＝2 m/s，故A正确，B错误；若石块的初速度大小一定，当石块的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直时，石块在斜面上的落点最高，石块下落时间最短，石块飞行时间最短，故C正确；若投出石块的初速度为8 m/s，则vx0＝vy0＝8sin 45°＝4 m/s，石块在斜面上的落点恰好与出手点等高，最大运动时间t0＝2＝ s，最大水平位移为x0＝vx0t0＝ m，石块在斜面上与出手点等高处与出手点最近点距离x＝2.4 m，则石块在斜面上与出手点等高的最远点与最近点的距离Δx＝＝ m<6 m，则石块在斜面上与出手点等高的所有落点所组成的线段长度不会超过2Δx＝12 m，故D正确。故选ACD。 10．CD　当线框ab边越过虚线MN后，ab边切割磁感线，产生感应电动势，根据楞次定律可知ab边受到沿斜面向下的安培力，由题意可知FA＋mgsin θ>μmgcos θ，线框做减速运动，随着速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，则所受安培力减小，线框做加速度减小的减速运动，当FA＋mgsin θ＝μmgcos θ，又FA＝BIL，I＝，联立可得v＝，线框做匀速运动时，线框可能完全进入磁场，也可能还没有完全进入磁场，故A、B错误；设传送带速度为v1，线框完全进入磁场时的速度为v2，从线框完全进入磁场到线框ab边到达虚线PQ过程中，根据动能定理μmgcos θ(d－L)－mgsin θ(d－L)＝mv－mv，从线框ab边越过虚线MN进入磁场到线框完全进入磁场过程中，根据动能定理μmgLcos θ－mgLsin θ－W安＝mv－mv，联立解得W安＝，又W安＝Q，线框出磁场和进入磁场的过程中产生的焦耳热相等，则线框在穿过磁场区域过程中产生的焦耳热为Q′＝2Q＝，故D正确；对线框由开始进入磁场到开始离开磁场的过程由动量定理μmgcos θ·t－mgsin θ·t－IA＝mv1－mv1，又IA＝BL·t′，＝，可得IA＝，联立解得t＝，故C正确。故选CD。 11．解析：(1)实验中为了确定小球碰撞前后的速度，需要使得小球飞出后做平抛运动，则实验前应调整斜槽，使斜槽末端水平。 (2)根据动量守恒有m1v0＝m1v1＋m2v2，小球平抛运动有h＝gt2，v0＝，v1＝，v2＝，钢球与木球碰撞过程中损失的机械能ΔE＝m1v－m1v－m2v，解得ΔE＝。 (3)根据题意有e＝，结合上述解得e＝。 (4)由于木球被反弹，碰后相对速度为两球体碰后速度大小之和，则有e＝，解得e＝，实验中，木球反弹后冲上斜面，之后滑下斜面从斜槽末端飞出，此过程由于摩擦阻力做功，存在机械能损耗，则飞出斜槽末端的速度小于碰后的速度，即飞出后水平方向的分位移偏小，即测得的恢复系数e会偏小。 答案：(1)水平　(2) (3)　(4)偏小 12．解析：(1)为了保证改装后欧姆表能正常使用，欧姆调零时，有Ig＝，解得欧姆调零时欧姆表内阻为R欧＝＝ Ω＝15 000 Ω，此时滑动变阻器接入电路阻值为R滑＝R欧－R0－Rg－r＝(15 000－14 000－40－2) Ω＝958 Ω，则滑动变阻器应选R1；欧姆表黑表笔应接电源的正极，实物连线如图所示。 (2)欧姆调零时，有Ig＝，解得欧姆调零时欧姆表内阻为R欧＝＝ Ω＝15 000 Ω，此时滑动变阻器接入电路阻值为R滑＝R欧－R0－Rg－r＝(15 000－14 000－40－2) Ω＝958 Ω。设电流表表盘的50 μA刻度对应的改装后欧姆表的刻度为Rx，则有I＝，解得Rx＝－R欧＝ Ω－15 000 Ω＝15 000 Ω＝15 kΩ。 (3)表盘上c处的电流刻度为75，设此时测量电阻为Rx′，则有Rx′＝－R欧＝ Ω－15 000 Ω＝5000 Ω＝5 kΩ，则c处的电阻刻度为5。 (4)设改装后干路的最大电流为Im，则欧姆调零时有Im＝，对电路进行了改进，使中值电阻为1500 Ω，则有Im＝，联立解得R欧′＝1500 Ω，Im＝1 mA＝1000 μA，则图中电阻箱的阻值应调为R箱＝＝1560 Ω。若用该表测量一阻值为1000 Ω的电阻时，此时干路电流为I总＝＝0.6 mA＝600 μA，则电流表指针对应的电流是I1＝I总＝×600 μA＝60 μA。 答案：(1)R1　图见解析　(2)958　15　(3)5 (4)1560　60 13．解析：(1)对容器A中的气体＝ 解得T2＝298.3 K。 (2)环境温度为360 K时pA′＝pB＋1.16 对于总气体＝ 对于进入容器B的气体pA′＝pBVB 解得pB＝0.2 atm。 答案：(1)298.3 K　(2)0.2 atm 14．解析：(1)只要气门嘴灯位于最高点时ab接触即可保证全程灯亮，弹簧原长时ab的距离为 ＋L＝2L 气门嘴灯位于最高点时的向心力为 ＝mg＋2kL＝3mg 可解得满足要求的最小速度为v＝。 (2)速度为时轮子滚动的周期为 T＝＝ 此速度下气门嘴灯所需的向心力为m＝2mg 此力恰好等于ab接触时弹簧的弹力，即无重力参与向心力，对应与圆心等高的点，故当气门嘴灯位于下半圆周时灯亮，即t＝＝。 答案：(1)　(2) 15．解析：(1)粒子所受的洛伦兹力充当向心力＝qv0B0 可解得R＝。 (2)大小为B0的磁场内，粒子的周期为T＝ 解得T＝ 所以图中每段磁场持续的时间为t′＝＝T 因此在第1、4个的时间内，粒子向x轴正方向移动了2R的距离，在第2、3个的时间内，粒子向y轴负方向移动了2R的距离，故荧光屏在x轴上的位置应为，粒子打在屏幕上的坐标为。 (3)由粒子的轨迹易知：当粒子的速度与z轴正方向的夹角为60°时x＝＋2nR 同时满足粒子不飞出荧光屏，则l≥2n 得n≤，且n取整数； 当粒子的速度与z轴负方向的夹角为60°时x＝＋2nR 同时满足粒子不飞出荧光屏，则l≥2 得n≤－1，且n取整数。 答案：(1)　(2)　 (3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$