2025届湖南省长沙市田家炳实验中学高三下学期一模物理试卷

2025年湖南省长沙市田家炳实验中学高考物理一模试卷 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1.如图所示，粗糙水平面与半径为的竖直光滑圆弧轨道相切于A点，圆弧轨道上端点C和圆心连线与水平面成角，质量为1kg的小物块以的初速度从P点右滑行，A、P两点间的距离为，小物块与水平面间的动摩擦因数为，已知重力加速度为，，，则小物块(    ) A. 从P点运动到A点所用的时间为 B. 经过C点时对轨道的压力大小为 C. 运动到最高点时的速度大小为 D. 运动到最高点时距地面的高度为2m 2.关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是(    ) A. 哥白尼提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B. 卡文迪什在实验室里通过扭秤实验，得出了引力常量G的数值 C. 伽利略用“月-地检验”证实了万有引力定律的正确性 D. 牛顿通过理想斜面实验得出“物体运动不需要力来维持” 3.如图，一小孩在玩躲猫猫游戏时，徒手靠摩擦爬上墙壁地面有保护措施，已知该屋角两侧的竖直墙壁互相垂直，她爬升墙壁时利用手脚交替即双脚支撑时双手上移，双手支撑时双脚上移的方法，最后靠双脚与墙面作用停在某高度，假设此时双手不受力，双脚两个受力点受力均等，小孩重力为G，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是(    ) A. 小孩单只脚受到墙壁的摩擦力大小为 B. 小孩受到墙壁的摩擦力方向竖直向上 C. 小孩脚与墙壁间的动摩擦因数大于1 D. 若对称增加脚与墙壁的挤压力，则摩擦力不改变 4.如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，场强大小为E，以O为圆心、r为半径的圆与竖直平面内的坐标轴的交点分别为a、b、c、d，用绝缘杆固定一个质量为m、电荷量的可视为质点的带正电小球，将小球放到O点。如果把一个电荷量为的电荷A固定在圆弧上某点e，则绝缘杆对小球的作用力恰好为零，静电力常量为k，下列说法正确的是(    ) A. 电荷A在圆弧ab的中点处 B. 电荷A的电荷量 C. 未放置电荷A时，a、d两点的场强大小相等 D. 未放置电荷A时，a、d两点间的电势差为 5.北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的。如图为氢原子能级图，则下列说法正确的是(    ) A. 氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子 B. 大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线 C. 大量处于能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为 D. 用大量能量为的光子持续照射处于基态的氢原子，可使其电离 6.如图所示，平行导轨MN、PQ间的距离为，一端跨接一个电阻，匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直于平行金属导轨所在的平面。一根长度的金属棒与导轨成角放置。金属棒与导轨的电阻不计，当金属棒沿垂直于棒的方向以速度滑行时，通过电阻R的电流与金属棒ab两端的电压为(    ) A.     B.   C.     D.     7.“B超”可用于探测人体内脏的病变状况．如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图．超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为式中是入射角，是折射角，， 为别是超声波在肝外和肝内的传播速度，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同．已知，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为(    ) A. B. C. D. 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 8.如图所示，在倾角为的斜面顶端有一压缩的弹簧，弹簧将一个小球弹射出去，若小球从斜面水平抛出的初动能为，小球落到斜面上的动能为，小球落到斜面瞬间的速度方向与水平方向的夹角为。不计空气阻力，下列说法正确的是(    ) A. 越大，越小 B. 的大小与大小无关 C. D. 9.如图所示，A、B两物体质量均为m，水平向左且大小为2mg的恒定拉力作用在A上，拉着A、B由静止开始一起运动，运动过程中B始终受到一个竖直向上的、大小与B的速度大小成正比的力，经过时间t物体A、B恰好发生相对滑动。A、B间动摩擦因数，A与地面间的动摩擦因数，重力加速度为g。下列说法正确的是(    ) A. 物体A、B发生相对滑动时的速度 B. 物体A、B发生相对滑动时的速度 C. 从静止到恰好发生相对滑动全程B的位移为 D. 从静止到恰好发生相对滑动全程B的位移为 10.一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点．在 t时刻A、B两点间形成如图甲所示波形，在时刻A、B两点间形成如图乙所示波形，已知A、B两点间距离，则以下说法中正确的是(    ) A. 若周期为4s，波一定向右传播 B. 若周期大于4s，波可能向右传播 C. 若波速为 ，波一定向左传播 D. 该波波速可能的最小值为  三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11.某实验小组测量一电流计G的内阻，两位同学采用了不同的方法。 同学一采用如图甲所示的电路，实验步骤如下： ①按图甲连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至正确的位置； ②先断开开关，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏； ③再闭合，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为满偏的一半，记下此时电阻箱的阻值为； ④断开电路。 同学二采用如图乙所示的电路，实验步骤如下： ①按图乙连接好电路； ②闭合开关S，调节滑动变阻器R和电阻箱，使电流表A的示数为电流计G的3倍，记下此时电阻箱的阻值为； ③断开电路。 根据两位同学的实验操作，回答下列问题： 两位同学在实验第1步中，滑动变阻器的滑片开始都应调至______端填“a”或“b”； 同学一测量的电流计G的内阻______； 同学二测量的电流计G的内阻______； 从系统误差的角度分析，两位同学的测量值的大小关系为______填“>”“<”或“=”。 12.某实验小组为了探究碰撞中的不变量，在气垫导轨中央放置一个滑块Q，另一个滑块P压缩导轨左端弹簧片后被锁定，滑块P上安装有遮光片C，其右端粘上橡皮泥，导轨上适当位置安装两个光电门A、B记录滑块上遮光片C分别通过两光电门的时间，如图所示。解除滑块P的锁定，滑块P被弹出与滑块Q相碰后粘合在一起运动。 实验小组用游标卡尺测得遮光片的宽度如图所示，遮光片的宽度______ mm。 实验先调节气垫导轨成水平状态，然后解除滑块P的锁定，测得P通过光电门A的遮光时间为，P与Q相碰后，P和Q一起经过光电门B的遮光时间为，则碰前P的速度大小______结果保留两位有效数字。 在实验误差允许的范围内，若满足关系式______用、、、、d表示，则可认为系统总动量为不变量。 四、计算题：本大题共3小题，共43分。 13.如图所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接，在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场，现将一质量为m、电荷量为的小球可视为质点从水平轨道上A点由静止释放，小球运动到C点离开半圆轨道后，经界面MN上的P点进入电场，已知P点在A点的正上方，整个运动过程小球的电荷量保持不变，A、B间的距离为2R，重力加速度为g。求： 匀强电场的电场强度E的大小； 轨道对小球支持力的最大值； 小球在水平轨道上的落点到A点的距离。 14.为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克顶部开了一个圆形小孔。假定坦克壁厚，圆形小孔的直径为12cm。孔内安装一圆柱形玻璃，厚度与坦克壁厚相同，ABCD为玻璃的直径所在的截面，如图甲所示。 如图乙所示，为了测定玻璃砖的折射率，让一束激光从玻璃砖侧面的圆心垂直入射，逐渐增大其入射角，当入射角为时，刚好可以观测到有光从玻璃砖圆柱面射出，求玻璃砖的折射率结果用根号表示； 在玻璃圆柱侧面涂上吸光材料，并装入圆形小孔，士兵通过小孔观察敌方无人机，若无人机的飞行高度为300米，求能够发现无人机的位置离坦克的最远距离。[忽略坦克大小，问中玻璃材质相同] 15.如图1，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段被弯成半径为的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上。以弧形导轨的末端点O为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立Ox坐标轴，圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t均匀变化的磁场，如图2所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x方向均匀变化的磁场，如图3所示；磁场和的方向均竖直向上，在圆弧导轨最上端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间金属棒恰好滑到圆弧导轨底端。已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。 若金属棒能离开右段磁场区域，离开时的速度为v，求：金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q； 若金属棒滑行到位置时停下来，求：金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q； 通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置。 答案和解析 1.【答案】D  【解析】解：A、设PA间的距离为x。小物块从P点运动到A点的过程，由动能定理得 解得 由运动学公式有 解得从P点运动到A点所用的时间为，故A错误； B、从A点到C点，由动能定理得 解得 在C点，对小物块，根据牛顿第二定律有 解得 由牛顿第三定律知，小物块对轨道的压力大小为，故B错误； CD、设小物块从C点抛出时的水平和竖直分量分别为和，小物块离开C点后做斜运动，则有 ， 则小物块运动到最高点时的速度大小为，距离地面最大高度为，解得，故C错误，D正确。 故选：D。 小物块从P点运动到A点，由动能定理求出小物块到达A点的速度大小，再根据位移等于平均速度与时间的乘积求从P点运动到A点所用的时间；根据动能定理求出小物块到达C点的速度大小，在C点，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律求小物块经过C点时对轨道的压力大小；小物块离开C点后做斜运动，根据分运动规律求运动到最高点时的速度大小和距地面的高度。 解答本题时，要理清小物块的运动过程，涉及力在空间的积累效果求速度时，要想到动能定理。对于斜抛运动，常用采用运动的分解法处理。 2.【答案】B  【解析】解：A、开普勒通过研究第谷的观测数据得到开普勒三定律，提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故A错误； B、卡文迪什在实验室里通过扭秤实验，测量出了万有引力常量，故B正确； C、牛顿用“月-地检验”证实了万有引力定律的正确性，故C错误； D、伽利略通过理想斜面实验得出“物体运动不需要力来维持”，故D错误。 故选：B。 根据开普勒、牛顿、卡文迪什和伽利略的主要贡献分析即可。 本题考查力学物理学史，熟练掌握著名物理学家的主要贡献是解题的基础。 3.【答案】C  【解析】解：对小孩受力分析，小孩受到竖直向下的重力G，墙壁对每只脚的支持力为，对每只脚的摩擦力为f，则手脚交替的弹力、摩擦力，摩擦力的方向斜向上，小孩整体受力如图所示 设每个受力点受到的支持力为，摩擦力为f，由图结合三力平衡可知，不能确定小孩受到墙壁的支持力与重力的大小关系，但小孩受到墙壁的摩擦力大于重力，所以小孩单只脚受到墙壁的摩擦力大小大于，小孩受到墙壁的摩擦力大于支持力，即 所以 故AB错误，C正确； D.由图可知，若对称增加脚与墙壁的挤压力，结合平行四边形定则可知摩擦力增大，故D错误。 故选：C。 对小孩进行受力分析，然后结合共点力平衡以及平行四边形定则作答。 本题考查了受力分析和物体的平衡；受力分析时要把宝宝作为整体来分析。 4.【答案】D  【解析】解：A、分析小球受力，小球受到竖直向下的重力mg，水平向右的电场力QE，这两个力相等大小，均为mg，则它们的合力为，由cd间的中点处指向O，由平衡条件可知，电荷A对小球为吸引力，则其位置在圆弧上cd间的中点处，故A错误； B、由平衡条件可得 可得，故B错误； C、匀强电场在a、d处场强均水平向右，O处正电荷在a、d两点产生的场强大小相等，方向不同，则合场强不相等，故C错误； D、O处正电荷在a、d两点产生的电势相等，匀强电场在a处电势比在d处电势低Er，即a、d两点间的电势差为，故D正确。 故选：D。 绝缘杆对小球的作用力恰好为零，电荷A对小球的静电力与小球的重力和电场力的合力等大反向，由此确定电荷A的位置，由平衡条件以及库仑定律求电荷A的电荷量。根据场强的合成分析未放置电荷A时，a、d两点的场强大小是否相等。根据公式求a、d两点间的电势差。 本题是带电体在电场中平衡问题，要正确分析小球的受力情况，运用合成法结合平衡条件求电荷A的电荷量是关键。 5.【答案】C  【解析】解：A、氢原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收光子，故A错误； B、大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，根据，形成的线状光谱总共有6条亮线，分别是、、、、、能级之间跃迁产生的。故B错误； C、大量处于能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的谱线，可知其频率最低，从而其光子能量最小，则氢原子对应的能级跃迁的能级差最小，根据能级差计算氢原子对应的光子能量，则波长最长的光子能量为能级产生的，能量大小为。故C正确； D、若想使处于基态的氢原子电离，光子的能量最小需要，故D错误。 故选C。 向外辐射光子后，氢原子能级降低，向内吸收光子后，氢原子能级升高； 一群氢原子向低能级跃迁辐射不同频率的光子种数可用数学组合数计算； 波长最长的谱线，可知其频率最低，从而其光子能量最小，则氢原子对应的能级跃迁的能级差最小，根据能级差计算氢原子对应的光子能量； 根据电离的条件判断。 本题考查学生对能级跃迁规律的掌握，其中对规律大量的氢原子处于n的激发态，当向低能级跃迁时辐射，辐射种类为的掌握是解题关键。根据能级图，计算能级差辐射光子能量，能级差越小，频率越小，波长越长。 6.【答案】D  【解析】解：金属棒在磁场中切割磁感线产生动生电动势大小为： 对于金属棒而言，假设其与PQ、MN的交点为J、K，如图所示： 根据法拉第电磁感应定律可得：，解得： 通过R的电流为：，解得： 则ab棒两端的电动势：，故ABC错误、D正确。 故选：D。 根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势大小，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流大小。 对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相当于电源，根据电路连接情况，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及电功率的计算公式列方程求解。 7.【答案】D  【解析】解：已知入射角为i，设折射角为r，根据题意有： 、，而，解得：，故ABC错误，D正确。 故选：D。 本题实质上考查了光的折射、反射的应用，根据题意正确画出超声波折射的线路图，依据几何关系以及折射定律即可求解． 本题考查角度新颖，有创新性，解答这类问题的关键是正确画出“光路图”，然后根据几何关系求解． 8.【答案】BD  【解析】解：小球在飞行过程中，水平方向有 竖直方向有 又 ， 故，故的大小与大小无关，故A错误，B正确； 根据动能表达式 ， 得 落到斜面的条件是 联立可得 故C错误，D正确。 故选：BD。 利用平抛运动的规律求出位移偏转角与速度偏转角的关系，得到的大小与大小无关；根据动能表达式以及位移与角度关系即可求解。 本题考查平抛运动的规律和动能的表达式，需要熟练速度角度关系和位移角度关系。题目难度较小。 9.【答案】BD  【解析】解：设AB即将相对滑动的临界加速度为a，对AB整体分析，根据牛顿第二定律得 隔离对B分析，根据牛顿第二定律得 联立解得 ，故A错误，B正确； 对AB整体，规定水平向左的方向为正方向，根据动量定理有 展开可得 其中 代入上式可得 变形整理可解得 ，故C错误，D正确。 故选：BD。 在AB刚发生相对滑动时分别对AB整体和对B根据牛顿第二定律列方程计算；对整体根据动量定理列方程，利用计算。 本题考查了滑块滑板模型，知道两个物体发生相对滑动的临界条件是A、B之间的摩擦力达到最大静摩擦，利用整体法和隔离法分别对整体和其中一个物体利用牛顿第二定律列方程可得，在计算它们的位移时，充分利用了动量定理。 10.【答案】ACD  【解析】解：A、若波向右传播，，…，；若波向左传播，，…， 由于n是整数，当时，时，符合通项，波向右传播．故A正确． B、由上分析，波向右传播周期故B错误． C、由图知波长，若波速为，波传播的距离为，根据波形的平移，波一定向左传播．故C正确． D、波传播的最小距离为向左传播，波波速可能的最小值为故D正确． 故选ACD 根据两时刻的波形，列出周期通项，得到波速的通项，再分析特殊值确定波的传播方向． 本题知道两个时刻的波形，根据波的周期性，得到周期的通项，判断波的传播方向． 11.【答案】b；  ；  ；  <。  【解析】解：为了保护电路安全为前提，开始都应将滑动变阻器阻值调至最大，再结合电路图可以看出滑片开始应调至b端； 根据题意可以看出同学一采用了半偏法测电流计G的内阻，则电流计G的内阻测量值为 同学二操作中让电流表A的示数为电流计G的3倍，则电阻箱的电流是电流计G电流的2倍，由于并联两端电压相等，则有 同学一的半偏法误差为测量值小于真实值，同学二没有系统误差，故有 故答案为：；；；。 根据保护电路的要求判断； 根据半偏法求电流计G的内阻； 根据并联两端电压相等求电流计G的内阻； 根据实验误差分析。 本题考查了测量一电流计G的内阻的问题，理解实验原理，选择实验器材的关键；应用并联电路特点即可解题。 12.【答案】；  ； 。  【解析】解：分度游标卡尺的精度为，遮光片的宽度 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度，滑块P碰前的速度 碰后滑块P、Q的速度 取方向为正方向，若系统动量守恒，满足 化简可得表达式。 故答案为：；；。 分度游标卡尺的精度为，根据游标卡尺的读数规则读数； 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求解滑块P碰撞前的瞬时速度； 根据动量守恒定律求解作答。 本题考查验证动量守恒定律的实验，要明确实验原理，掌握游标卡尺的读数规则，掌握动量守恒定律的运用。 13.【答案】解：设小球过C点时的速度大小为，小球从A运动到C的过程中，根据动能定理有 小球离开C点后做平抛运动，小球从C运动到P的过程中，水平方向有 竖直方向有 联立解得 小球运动到等效最低点D时速度最大，设最大速度为，OD与竖直线OB夹角为，由于，则，小球从A点运动到D点的过程中，根据动能定理有 即 解得最大速率 由于小球在D点时速度最大且静电力与重力的合力恰好背离半径方向，故小球在D点时受到半圆轨道的支持力最大，设此支持力大小为F，在D点对小球进行受力分析，并建立如图所示的直角坐标系 则有 即半圆轨道对小球支持力的最大值为 小球通过P点时水平方向速度大小为 竖直方向速度大小为 解得 进入电场后，水平方向加速度大小为 解得 竖直方向加速度大小为 故小球在水平方向做匀减速运动，在竖直方向做匀加速运动，水平方向有 竖直方向有 联立解得 答：匀强电场的电场强度E的大小为； 轨道对小球支持力的最大值为； 小球在水平轨道上的落点到A点的距离为。  【解析】根据动能定理再结合平抛运动的特点即可解出； 根据动能定理再结合牛顿第二定律即可解出； 根据运动学公式即可解出。 本题考查了学生对于动能定理、平抛运动、牛顿第二定律、运动学公式这几部分知识的灵活应用能力，有一定的难度。 14.【答案】解：当侧面入射角小于时，光在圆柱面发生全反射，无光从圆柱面射出，当侧面入射角为时，圆柱面的入射角刚好为全反射的临界角，光路图如图1所示 图1 联立解得： 光线进入玻璃的最大折射角为，如图2所示 图2 由几何关系可得 联立解得 答：玻璃砖的折射率为； 能够发现无人机的位置离坦克的最远距离为600m。  【解析】根据几何关系结合全反射临界角公式解得玻璃砖的折射率； 根据几何关系结合折射定律解答。 考查光的折射和全反射等问题，会根据题意找出相应的几何关系解答。 15.【答案】金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热为；   金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量为；   金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置为处。  【解析】解：由图2可知，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为： 金属棒在弧形轨道上滑行过程中，产生的焦耳热为： 金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据机械能守恒定律可得： 金属棒在水平轨道上滑行的过程中，产生的焦耳热为，根据能量守恒定律有： 所以金属棒在全部运动过程中产生的焦耳热为：； 根据图3，在处磁场的磁感应强度为 设金属棒在水平轨道上滑行时间为，由于磁场沿x方向均匀变化，根据法拉第电磁感应定律时间内的平均感应电动势为 所以通过金属棒电荷量为：； 金属棒在弧形轨道上滑行过程中，有： 金属棒在水平轨道上滑行过程中，由于滑行速度和磁场的磁感应强度都在减小，所以此过程中，金属棒刚进入磁场时，感应电流最大；刚进入水平轨道时，金属棒的速度为： 所以水平轨道上滑行过程中的最大电流为： 若金属棒自由下落高度，经历时间为： 显然，所以有：，综上所述，金属棒刚进入水平轨道时，即金属棒在处，感应电流最大。 答：金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热为； 金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量为； 金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置为处。 由法拉第电磁感应定律求出回路中感应电动势，根据欧姆定律和焦耳定律结合求解焦耳热； 在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场的一瞬间，在很短的时间内，根据法拉第电磁感应定律和感应电流的表达式，求出感应电荷量； 在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场的一瞬间，在很短的时间内，根据法拉第电磁感应定定律结合欧姆定律求出感应电流的表达式，再进行讨论。 本题主要考查电磁感应中的轨道滑杆类问题，解决本题的关键在于搞清各滑杆的运动过程。解题时要注意、问中磁通量均匀变化，回路中产生的感应电动势和感应电流均恒定，由法拉第电磁感应定律研究感应电动势是关键，注意第问中，既有感生电动势，又有动生电动势，两个电动势方向相反，要进行讨论才能确定感应电流的方向。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$