2025届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三下学期二模物理试题

2024-2025学年湖南省长沙市某百强校SD高三（第二次）模拟考试物理试卷（5月） 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1.与元素X作用后变成元素Y与，此反应放出的核能为。与元素X作用后变成。已知、Y、、的比结合能分别为、、、，下列说法正确的是  A. 元素X是粒子 B. Y与不是同位素 C. X的比结合能为 D. 与X作用释放核能为 2.与地球公转轨道“外切”的小行星甲和“内切”的小行星乙的公转椭圆轨道如图所示，假设这些小行星与地球的公转轨道都在同一平面内，地球的公转半径为R，小行星甲的远日点到太阳的距离为，小行星乙的近日点到太阳的距离为，则  A. 小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度 B. 小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度 C. 小行星甲与乙的运行周期之比 D. 甲乙两星从远日点到近日点的时间之比 3.“西电东送”的国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是(    ) A. 输电线上的电流为 B. 输电线上损失电压为 C. 降压变压器的输出功率为 D. 降压变压器原、副线圈的匝数比为 4.如图所示，质量为3m的小球P和质量为m的小球Q通过两根长度均为L的细线悬挂在天花板的O点，两球之间通过长度为的轻杆相连，重力加速度为g。现对小球P施加一外力F并确保轻杆始终处于水平状态，则    A. 外力F竖直向上时，外力取得最小值2mg B. 外力F水平向左时，外力取得最小值 C. 外力F垂直于绳子OP时，外力取得最小值 D. 外力F垂直于绳子OP时，外力取得最小值 5.两个点电荷固定在x轴上的M、N点，x轴上各点的电场强度E与各点位置坐标x之间的关系如图所示。取x轴正方向为电场强度的正方向，无穷远电势为零，下列说法正确的是  A. 固定在M点的点电荷电量比固定在N点的点电荷电量小 B. Q点的电势等于零 C. 从C点由静止释放一正点电荷，仅在电场力作用下，到D点前它将一直做加速运动 D. 从P点由静止释放一负点电荷，仅在电场力作用下，在它向左运动过程中电势能将一直减小 6.如图所示，ab、ac为竖直平面内两根固定的光滑细杆，a、b两点恰为外接圆的最高点和最低点，两个带孔小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时，动能恰好相等，不计空气阻力，下列说法正确的是(    ) A. 两小球的质量相等 B. 两小球下滑的时间不相等 C. 此过程中两小球所受重力的平均功率不相等 D. 两小球在细杆下端b、c时重力的瞬时功率相等 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 7.通过对光现象的深入分析可以了解光的传播规律。以下是一些光现象的示意图，图甲是劈尖干涉的装置及形成的条纹示意图；图乙是双缝干涉示意图，P点位置是第n条亮条纹位置；图丙是一束复色光进入水珠后传播光路示意图；图丁是炎热夏日在公路上开车前行时看到前方有“一滩水光”的光路原理图。下列说法中正确的是(    ) A. 图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，条纹间距变大 B. 图乙中，若单色光由蓝光变为橙光，则P点位置下降 C. 图丙中，光线在c、两处发生了全反射，且a光在水珠中传播速度一定大于b光在水珠中传播速度 D. 图丁中，越是靠近地面，温度越高，空气对光的折射率越大 8.示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间变化的情况。示波器的内部构造简化图如图所示，电子经电子枪加速后进入偏转电场，最终打在荧光屏上。下列关于所加偏转电压与荧光屏上得到图形的说法中正确的是(    ) A. 如果只在上加图甲所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图 B. 如果只在上加图乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图 C. 如果在、上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图 D. 如果在、上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图 9.如图，一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上，物块B向A运动，时与弹簧接触，到时A与弹簧分离，A、B的图像如图所示。已知从到时间内，物块A运动的距离为。下列说法正确的是  A. 碰撞过程中，弹簧对A和B的冲量大小不相等 B. 碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值为 C. 碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值为 D. 从开始碰撞到分离，物块A的位移大小为 10.如图甲所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，左端连接阻值为的电阻，导轨间距为。一长为，阻值为的导体棒垂直放置在导轨上，到导轨左端的距离为，空间中有垂直导轨平面向里均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化的图线如图乙所示。从时刻开始，导体棒在外力作用下向左做初速度为零的匀加速直线运动，速度随时间变化的关系如图丙所示，在导体棒离开导轨前的过程，下列说法正确的是  A. 回路中的电流先逐渐增大后逐渐减小 B. 内某时刻回路中电流方向发生变化 C. 时导体棒所受安培力大小为、方向向左 D. 该过程通过定值电阻R的净电荷量为 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 11.某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力F与质量m、运动半径r和角速度之间的关系。     本实验主要采用的物理学研究方法是          。 A.理想实验法                                              放大法 C.控制变量法                                              等效替代 用如图甲实验装置探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系时，用两个质量相等的小球放在A、位置。匀速转动时，若左边标尺露出1格，右边标尺露出4格如图乙所示，则皮带连接的左、右轮塔半径之比为          小球受到的弹力与标尺露出的格子数成正比。 某物理兴趣小组利用力传感器和光电门改进了实验方案，探究向心力大小与角速度关系的装置如图丙所示。电动机的竖直转轴上，固定有光滑水平直杆，直杆上距转轴中心L处固定有宽度为d的竖直遮光条，。水平直杆上套有一质量为m的物块，物块与固定在转轴上的力传感器通过细线连接，细线的长度为r。当物块随水平直杆匀速转动时，细线拉力F的大小可由力传感器测得，遮光杆经过光电门的时间可由光电计时器测得。     保持物块的质量m和细线的长度r不变，记录经过光电门时力传感器示数F和遮光时间t，得到多组实验数据后，作出力传感器示数F与的关系图像是一条过原点的倾斜直线，如图丁所示。表明向心力与          选填“角速度”“角速度的平方”或“角速度的平方根”成正比，直线的斜率等于          用m、r、和d表示。 12.2014年诺贝尔物理学奖授予三名日裔科学家，以表彰他们在发现新型高效、环境友好型光源方面所作出的贡献——三位获奖者“发明的高效蓝色发光二极管带来了明亮而节能的白色光源”。某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约，电学符号与小灯泡电学符号相同。 实验室提供的器材有： A.电流表量程为15mA，内阻约为 B.电流表量程为2mA，内阻 C.定值电阻 D.定值电阻 E.滑动变阻器至一只 F.电压表量程为6V，内阻约 G.蓄电池电动势为4V，内阻很小 H.开关S一只 要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有          填写器材前的字母编号。 在如图所示的虚线框中画出实验电路图。 写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式          ，说明式中题目未给出的各字母的意义：          。 四、计算题：本大题共3小题，共30分。 13.设计一个测定水深的深度计，导热性能良好的圆柱形汽缸Ⅰ、Ⅱ内径分别为r和2r，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口。外界大气压强为，最初汽缸Ⅰ内通过A封有压强为的气体，汽缸Ⅱ内通过B封有压强为的气体，一细管连通两汽缸，开始时A、B均位于汽缸最左端，该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度，已知相当于10m高的水产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体。 求此深度计能测的最大深度; 若要测量的最大水深，汽缸Ⅰ内通过A所封气体的压强应改为多少? 14.如图所示，a、b分别为xOy平面内坐标为和的两点。一质量为m、电荷量为的粒子从O点以动能射入，不计粒子重力。 若在空间加垂直平面的匀强磁场，粒子先后经过a、b两点，求所加磁场的磁感应强度大小; 若空间存在平行于xOy平面的匀强电场，粒子先后经过a、b两点，经过a、b两点时动能分别为和。求： ①、b两点间的电势差; ②匀强电场的电场强度; ③粒子从O点运动到a点与从a点到b点的时间的比值。 15.如图所示，粗糙斜面倾角，斜面长，斜面底端A有固定挡板，斜面顶端有一长度为h的粘性挡板BC，CD为一段半径的圆弧，半径OC与竖直方向夹角为，OD处于竖直平面上，将质量为m、长度为L，厚度为h的木板置于斜面底端，质量也为m的小物块可看作质点静止在木板下端，整个系统处于静止状态。木板上端若到达斜面顶端B点会被牢固粘连，物块若到达C点能无能量损失进入圆弧CD。若同时给物块和木板一沿斜面向上的初速度未知，木板上端恰能到达B点。现给物块初速度，并给木板施加一沿斜面向上的恒力，物块刚好不从木板上端脱离木板。已知木板与斜面间的动摩擦因数，物块与木板间的动摩擦因数为未知，，且最大摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，，。 求大小; 求物块与木板间的动摩擦因数 若仅改变s的大小，木板能在与物块共速前到达B端且物块进入圆弧CD后不脱离圆弧，求s的取值范围。 答案和解析 1.【答案】C  【解析】A.与元素X作用后变成的核反应方程为，则X为，即粒子，故A错误; 与元素X作用的核反应方程为，则Y是，是的同位素，故B错误; C.设X的比结合能为E，由能量守恒可得第一个核反应放出的核能，解得，故C正确; D.第二个核反应放出的核能为，综合可得，故D错误。 2.【答案】D  【解析】A.根据开普勒第二定律，小行星甲在远日点的速度小于近日点的速度，故A错误； B.根据 ，小行星乙在远日点的加速度等于地球公转加速度，故B错误； C.根据开普勒第三定律，小行星甲与乙的运行周期之比，故C错误； D.甲乙两星从远日点到近日点的时间之比即为周期之比 ，故D正确。 3.【答案】D  【解析】根据题意，由公式可得，输电线上的电流为 输电线上损失电压为 故AB错误; C.降压变压器的输出功率为 故C错误; D.降压变压器原、副线圈的匝数比为 故D正确。 故选D。 4.【答案】C  【解析】轻杆水平时，对两球受力分析，如图所示：  ，  由几何关系可知，对小球Q受力分析可知轻杆中的作用力， 设小球P受到的重力和轻杆对小球P的作用力之和为，其大小为， 设其与水平方向的夹角为，则，解得， 由受力分析可知，当作用在小球P上的外力F方向与细线对小球P的拉力方向垂直时，外力F有最小值，，故选C项。 5.【答案】C  【解析】A.根据Q点场强为零，根据"近小远大"可知M点的点电荷电量比固定在N点的点电荷电量大，A错误； B.从Q到x轴正向无穷远，电场强度为正值沿x轴正方向，根据沿电场线电势逐渐降低可知Q点电势大于零，B错误； C.从C点由静止释放一正点电荷，仅在电场力作用下，到D点前场强一直为正值，则场强方向不变，电场力方向不变，它将一直做加速运动，C正确； D.从P到Q电场强度一直为正方向，电势升高，负电荷电势能减少，从Q到N电场强度一直为负方向，故过了Q点向左运动过程电势降低，电势能增大，D错误。 故选C。 6.【答案】D  【解析】A.小球甲、乙分别从 a处由静止沿两细杆滑到下端 b、 c时，动能恰好相等，由动能定理，则有，由于，则有，故A错误； B.如图所示： ，； 设 C点到 ab的垂直距离为 x， ac的倾斜角为，对甲则有：，则； 对乙则有：； ； ； 解得； 则有，故B错误； C.重力做功为，两小球的重力做功相等，时间相等，则有，因此两小球所受重力的平均功率相等，故C错误； D.两小球都做匀加速直线运动，对甲则有、； 因为，则有； 可得； 在 b点甲的瞬时功率； 在 c点乙的瞬时功率； 则有，故D正确。 7.【答案】AC  【解析】A.图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，则空气薄膜劈尖角上、下表面所夹的角变小，则有相同的厚度差对应的水平距离变大，则相邻条纹间距变大，A正确； B.图乙中是双缝干涉图，由干涉条纹间距公式  可知，若单色光由蓝光变为橙光，即干涉光的波长变大，干涉条纹间距变大，则 P 点位置第 n 条亮条纹位置向上移动，B错误； C.图丙中，光线在 c、 两处发生了全反射，可知 b 光的偏折程度较大，则 b 光的折射率较大，由  可知，则 a 光在水珠中传播速度一定大于 b 光在水珠中传播速度，C正确； D.图丁中，越是靠近地面，温度越高，使得地面附近的气体的密度越小，则空气对光的折射率越小，D错误。 故选AC。 8.【答案】ABD  【解析】解：如果只在上加图甲所示的电压，则电子只在x轴方向偏转，且偏转距离时刻在变，所以在荧光屏上看到的图形为x轴上的一条亮线，如图所示，故A正确； B.如果只在上加图乙所示的电压，则电子只在y轴方向偏转，且偏转距离时刻在变，所以在荧光屏上看到的图形为y轴上的一条亮线，如图所示，故B正确； 如果在、上分别加图甲、乙所示的电压，则水平方向为扫描电压，扫描电压覆盖了两个周期的待测信号波形，在荧光屏上看到的图形将如图所示，故C错误，D正确。 故选：ABD。 9.【答案】BD  【解析】碰撞过程中，弹簧对A和B的冲量大小相等。当弹簧被压缩最短时，弹簧弹性势能最大，此时A、B速度相等，即时刻，根据动量守恒定律，根据能量守恒定律，联立解得，同一时刻弹簧对A、B的弹力大小相等，根据牛顿第二定律可知同一时刻，则同一时刻A、B的瞬时速度分别为，，根据位移等于速度在时间上的累积可得累积，累积又，解得，碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值，由图可知，从开始碰撞到分离，物块A的位移大小为，故BD正确。 10.【答案】CD  【解析】由图乙可知，磁感应强度随时间变化的关系式为，由图丙可知，导体棒运动速度与时间的关系式为，导体棒运动位移与时间的关系式为，由于到导轨左端的距离为，所以导体棒运动的最大时间为，磁感应强度变化产生的感生电动势为，导体棒运动产生的动生电动势为， 由楞次定律和右手定则可知，感生电动势与动生电动势方向相反， 则回路中感应电动势为， 可知，随着t增大，感应电流减小，当时，即时，感应电流方向改变，电流开始反向增大，所以回路中的电流先逐渐减小后逐渐增大，时回路中电流方向发生变化，故AB错误； C.结合AB分析可知，时，感应电流为，方向为逆时针，磁感应强度为，导体棒所受安培力大小为，由左手定则可知，方向向左，故C正确； D.根据，，，可得，故D正确。 11.【答案】C 角速度的平方   【解析】本实验通过控制小球质量m、运动半径r和角速度这三个物理量中两个量相同，探究向心力F与另一个物理量之间的关系，采用的主要实验方法为控制变量法。 故选C。 根据  可知皮带连接的左、右轮塔的角速度之比为  ，结合  可知皮带连接的左、右轮塔半径之比为  。 由于d和都很小，所以可用时间内的平均速度来表示挡光杆的线速度，即  所以挡光杆的角速度为  d 、 d 均为常数， F 与  的关系图像是一条过原点的倾斜直线，即表示表明向心力与角速度的平方成正比， 根据 ，可得  即直线的斜率 。 12.【答案】             如图                 ，、分别为电流表、的读数  【解析】解：要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程偏大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED两端的电压，可以将电流表与定值电阻串联改装为电压表测量电压； LED灯正常工作时的电流大约在6mA左右，故电流表选A； 因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法．滑动变阻器选择小电阻；故选：D； 根据的分析可知，应采用分压接法，电流表采用外接法；原理图如下； 根据闭合电路欧姆定律知，灯泡两端的电压，通过灯泡的电流，所以LED灯正常工作时的电阻 因为改装后的电压表内阻为，则当时，LED灯两端的电压为3V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻． 故答案为：             如图                 ，、分别为电流表、的读数 13.【答案】解：根据图示分析可知，当活塞A恰好到达汽缸Ⅰ区右侧，但与右侧没有挤压时，能够测量的水最深，此时活塞B左右两侧的气体压强相等，对活塞B左侧气体有 对活塞B右侧气体有 解得， 则水产生的压强为 由于相当于10m高的水产生的压强，可知此深度计能测的最大深度为 若要测量的最大水深，该深度对应压强为，此时活塞A恰好到达汽缸Ⅰ区右侧，气体压强为 令置于水中之前，汽缸Ⅰ内通过A所封气体的压强为p，根据玻意耳定律对活塞B左侧气体有 对活塞B右侧气体有 解得   【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】【解析】在空间加垂直平面的匀强磁场，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，o和a、b三点在同一圆周上。 由几何关系得Ob中点为粒子做匀速圆周运动的圆心，半径 设粒子在O点的初速度为v，由洛伦兹力提供向心力有： 其中速率v满足 联立上述三式解得所加磁场的感应强度大小 ①设O、b两点间的电势差为 经过O、b两点的动能已知，由动能定理得： 解得： ②由动能定理可分别求得：o、a两点间的电势差 a、b两点间的电势差 取电场强度在x轴上的分量为，有 同理电场强度在y轴上的分量为                                 匀强电场的电场强度 取电场方向与夹角为，有，可得匀强电场的方向与夹角，斜向上 ③由②知，粒子在垂直电场方向做匀速直线运动，由几何关系知： 从o点到a点过程，粒子在垂直电场方向位移大小为                               从o点到b点过程，粒子在垂直电场方向位移大小为 可得：从 a点到b点过程，粒子在垂直电场方向位移大小为 粒子从O点运动到a点与从a点到b点的时间的比值为1。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.【答案】解：当同时给物块和木板一沿斜面向上的初速度时，由于，可知物块与木板保持相对静止向上做匀减速直线运动，对物块与木板整体分析，由牛顿第二定律得 解得 此过程木板上端恰好能到达B点，则有 解得； 以物块为研究对象，由牛顿第二定律得 对木板则有 设两者达到相等速度为，则有 共速后由受力可知 共速之后做匀速直线运动，木板到达B后，物块进一步向上做匀减速直线运动，由于物块刚好不从木板上端脱离木板，则物块减速至C时，速度恰好等于0，则有 解得； 若物块在圆弧中恰好做完整的圆周运动，则在最高点D有 解得 设物块在C点的速度为，由动能定理可得 解得 若物块在圆弧中恰好到达与圆心等高位置速度减为0，设物块此过程在C点速度为，则有 解得 若改变s的大小，木板在与物块共速前到达B端，则此过程中，物块一直以加速度沿斜面向上做匀减速直线运动，当减速至时，s为最大值，则有 解得 斜面长度不可能小于木板的长度，表明上述情景不存在，当减速至时，s为最小值，则 解得 根据可知物块前后做匀减速的位移和值为 解得 则有s的取值范围为。 答：大小为； 物块与木板间的动摩擦因数为； 的取值范围为。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$