甘肃兰州市第五十九中学2027届高三第一次模拟考试物理试题

**基本信息** 以大连相干光源、《梦溪笔谈》雷击等真实情境为载体，覆盖原子物理、电磁学、力学等模块，通过选择、实验、计算题型梯度考查物理观念与科学思维，适配高三一模综合能力检测需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/43|氢原子能级跃迁、涡流现象、行星运动规律等|第1题结合科技前沿考查原子物理，第2题引用古籍素材体现文化传承| |非选择题|5/57|动量守恒验证、电阻率测量、磁流体发电机等|实验题（11题）创新设计双球悬挂碰撞方案，计算题（15题）以磁流体发电机为模型考查电磁综合应用|

兰州市第五十九中学2027届高三第一次模拟考试 物理试题 总分：100分 时间：75分钟 一、选择题（本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1.大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置,其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射不同频率的紫外光有(　　) A.1种　　　　 B.2种　　　　 C.3种　　　　 D.4种 2.《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好(原文为:有一木格,其中杂贮诸器，其漆器银扣者,银悉熔流在地,漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然）。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为(　　) A.摩擦 B.声波 C.涡流 D.光照 3.甲、乙两行星绕某恒星做圆周运动,甲的轨道半径比乙的小。忽略两行星之间的万有引力作用,下列说法正确的是(　　) A.甲运动的周期比乙的小 B.甲运动的线速度比乙的小 C.甲运动的角速度比乙的小 D.甲运动的向心加速度比乙的小 4.如图所示,建造传统瓦房时,工匠将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间,瓦片静止在檩条上。已知檩条间距离为d,下列说法正确的是(　　) A.瓦片受到3个力的作用 B.保持d不变,增大檩条的倾斜角度θ,瓦片与檩条间的弹力将变小 C.保持θ不变,增大檩条间的距离d,瓦片与檩条间的摩擦力将变大 D.保持θ不变,增大檩条间的距离d,瓦片可能会下滑 5.云室可以显示带电粒子的运动径迹。图为一张云室中拍摄的照片,云室中加了垂直于纸面向外的匀强磁场,a、b、c、d是从O点沿相同方向发出的一些带电荷量相等的正、负电子的径迹。下列说法正确的是(　　) A.c、d都是正电子的径迹 B.b径迹对应的粒子动能最大 C.a径迹对应的粒子德布罗意波长最小 D.d径迹对应的粒子运动时间最短 6.平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源,在均匀介质中产生两列波。若波峰用实线表示,波谷用虚线表示,P点位于其最大正位移处,曲线ab上的所有点均为振动减弱点,则下列图中可能满足以上描述的是(　　) 7.如图,虚线A、B、C为某电场中的三个等差等势面,实线为带电粒子在电场中的运动轨迹,P、Q为轨迹与等势面A、C的交点,粒子只受电场力的作用,下列说法正确的是(　　) A.粒子一定带正电 B.P点电势一定大于Q点电势 C.粒子在P点动能小于在Q点动能 D.粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度 8. 如图所示,内壁光滑的部分细圆轨道ABC竖直固定放置在光滑水平面上的A点,竖直直径AB与倾斜半径OC间的夹角为θ,质量为m的小球（可视为质点）在光滑水平面上获得水平向左的速度v0,然后从A点切入圆弧轨道,重力加速度为g,空气阻力忽略不计，下列说法正确的是(　　) A.若小球刚好能到达B点,则小球在B点处于完全失重状态 B.若小球刚好能到达B点,则半径OA为 C.若小球到达C点时的速度为v,则小球在C点时重力的功率为mgvcos θ D.若小球到达C点时的速度为v,则小球落回水平面的瞬间,重力的瞬时功率为 9.如图为“日”字形理想变压器（铁芯左右对称）的示意图，中间和两臂上分别绕有匝数为n0、n1、n2的线圈,线圈匝数比n0：n1：n2＝10：4：5，两臂电路中接有相同的电阻R。将中间线圈接入电压u0＝36sin 100πt(V)的交变电流,设通过铁芯左右两臂的磁通量相等,忽略磁损,电表均为理想电表,下列说法正确的是(　　) A.三个线圈中磁通量的变化率都相同 B.电压表V1的示数为7.2 V C.电压表V1和V2示数比为4∶5 D.电流表A1和A2示数比为5∶4 10.如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,a≪l,镜面与光屏垂直,单色光波长为λ。下列说法正确的是(　　) A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,此时单色光的波长变为nλ D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,则该液体的折射率为λ 二、非选择题（本题共5小题，共57分） 11.（6分）如图1所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 (1)关于本实验,下列做法正确的是　　　　(填选项前的字母)。  A.实验前,调节装置,使斜槽末端水平 B.选用两个半径不同的小球进行实验 C.用质量大的小球碰撞质量小的小球 (2)图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。首先,将质量为m1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m2的被碰小球置于斜槽末端,再将质量为m1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P(P为m1单独滑落时的平均落点)。 a.图2为实验的落点记录,简要说明如何确定平均落点:____________; b.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。  (3)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图3所示,用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点,两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放,在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A',小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m和M,弦长AB=l1、A'B=l2、CD=l3。说明,m、M、l1、l2、l3满足什么关系即可验证碰撞前后动量守恒:_____。 12.（9分）某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有: 待测合金丝样品(长度约1 m)；螺旋测微器；学生电源E(电动势0.4 V,内阻未知)；米尺(量程0~100 cm)；滑动变阻器(最大阻值20 Ω)；电阻箱(阻值范围0~999.9 Ω)；电流表(量程0~30 mA,内阻较小)；开关S1、S2；导线若干。 (1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00 cm和70.00 cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为0.499 mm、0.498 mm和0.503 mm,则该样品横截面直径的平均值为　　　　mm。  (2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱　　　(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于　　　端(选填“左”或“右”)。  (3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0 mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0 mA处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为　　　　Ω·m(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。  (4)为减小实验误差,可采用的做法有　　　　(有多个正确选项)。  A.换用内阻更小的电源 B.换用内阻更小的电流表 C.换用阻值范围为0~99.99 Ω的电阻箱 D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值 13.（10分）如图所示,三角形ABC是三棱镜的横截面,AC=BC,∠C=30°,三棱镜放在平面镜上,AC边紧贴镜面。在纸面内,一光线入射到镜面O点,入射角为α,O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为。 (1)若α=45°,求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。 (2)若光线从AB边折射后直接到达BC边,并在BC边刚好发生全反射,求此时的α值。 14.（15分）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板,其半径为2R、内表面光滑,挡板的两端A、B在桌面边缘,B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内,过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧,从B点飞出桌面后,在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧,并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g,忽略空气阻力,小物块可视为质点。求 (1)小物块到达D点的速度大小; (2)B和D两点的高度差; (3)小物块在A点的初速度大小。 15.（17分）如图为磁流体发电机的示意图,间距为d的平行金属板A、B之间的磁场可看成 匀强磁场,磁感应强度大小为B,板A、B和电阻R连接,将一束等离子体以速度v沿垂直于 磁场的方向喷入磁场,已知金属板A、B的正对面积为S,A、B及其板间的等离子体的等 效电阻率为ρ。 （1）判断：哪一个金属板为正极？ （2）求电阻R两端的电压为。 （3）求流过电阻R的电流大小为。 学科网（北京）股份有限公司 $ 物理考试答案 1.答案　B 2.答案　C 3.答案　A 4.答案　B 5.答案　B 6.答案　C 7.答案　D 8.答案　BD 9.答案　BC 10.答案　AD 11.答案　(1)AC　(2)a.见解析　b.m1OP=m1OM+m2ON　(3)ml1=-ml2+Ml3 解析　(1)实验前,应调节装置,使斜槽末端水平,保证小球抛出后的运动为平抛运动,A正确。为保证两个小球发生对心正碰,选用的两个小球的半径必须相同,B错误。为保证碰后小球不反向弹回,要用质量大的小球碰撞质量小的小球,C正确。(2)a.用圆规画一个尽可能小的圆,舍去偏离较远的落点,使尽量多的落点在圆内,圆心位置就是平均落点位置。b.设质量为m1的小球单独滑落做平抛运动的初速度为v0,碰撞后瞬间,质量为m1的小球的速度为v1,质量为m2的被碰小球的速度为v2,要验证动量守恒定律,即验证m1v0=m1v1+m2v2,本实验中两小球都做平抛运动,竖直位移相同,则运动时间相同,水平方向做匀速直线运动,可得m1v0t=m1v1t+m2v2t,可知若测量的物理量满足关系式m1OP=m1OM+m2ON,即可验证碰撞前后动量守恒。(3)设将小球1拉起至A点时轻绳与竖直方向的夹角为θ1,碰后小球1反弹到A'点时轻绳与竖直方向的夹角为θ2,小球2向右摆动到最高点D时轻绳与竖直方向的夹角为θ3,碰撞过程若满足动量守恒,则满足m=-m+M,由几何关系结合三角函数知识可得l(1-cos θ1)=l1 cos =l1 sin ,同理可得l(1-cos θ2)=l2 sin ,l(1-cos θ3)=l3 sin ,结合三角函数关系1-cos θ=2 sin2,可得ml1=-ml2+Ml3。 12.答案　(1)0.500　(2)a　左　(3)1.3×10-6　(4)CD 解析　(1)直径的平均值== mm=0.500 mm (2)滑动变阻器限流接法必须一上一下接入电路,故电流表的“+”接线柱需要和滑动变阻器的接线柱a相连;在闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应最大,保证电路接通时电路电流最小,电路安全,故滑动变阻器滑片应置于左端。 (3)由题意知合金丝接入电路的长度l=70.00 cm-20.00 cm=50.00 cm,因合金丝与电阻箱等效替代,当电流相等时,二者电阻相等,由题图2所示的电阻箱读数可知合金丝接入电路中的电阻为3.2 Ω,合金丝的横截面积S=π,根据R=ρ,得ρ===1.256×10-6 Ω·m≈1.3×10-6 Ω·m。 (4)本实验通过等效替代法测电阻,电源内阻对本实验无直接影响,换用内阻更小的电源,不能减小误差,A错误;电流表内阻不影响电阻测量结果,B错误。换用0~99.99 Ω的电阻箱,电阻箱测量阻值时更精确,能减小误差,C正确;多次测量合金丝不同区间相等长度样品的电阻率,再求平均值,可减小偶然误差,D正确。 13.答案　(1)　(2)60° 解析　(1)当α=45°时,光路如图1所示,光线在镜面发生反射,由反射定律得θ=α=45°,因为∠C=30°,AC=BC,所以∠A=75°,由几何关系可得∠OO'A=30°,所以光在AB边的入射角γ=60°,由折射定律得n=,解得折射角的正弦值sin β=。 (2)如图2所示,因为光经AB边折射后,到达BC边时恰好发生全反射,则有sin δ==,解得δ=45°,故∠BDO'=45°,又因为∠B=75°,所以∠BO'D=60°,则β=30°,由折射定律得n=,解得sin γ=,则γ=45°,由几何关系可得θ=60°,由反射定律得α=θ=60°。 14.答案　(1)　(2)0　(3) 解析　(1)设物块质量为m,物块恰好能通过最高点D,可知其所受重力提供向心力,在D点对物块根据牛顿第二定律有mg=m,可得vD=。 (2)由题意可知C、D之间的高度差hCD=R+R cos 60°=R 对物块由C到D根据动能定理有-mghCD=m-m 解得vC=2 物块从B到C做平抛运动,过C点时有 vC水平=vC cos 60°=vB,解得vB= 由动能定理有mghBD=m-m 解得hBD=0。 (3)物块从A到B由动能定理得-μmgs=m-m 其中s=×2π×2R 解得vA=。 15.（1）由左手定则可得正离子受洛伦兹力后向B板偏转,故B板为正极。 （2）当两极板间的电压稳定时有qvB=q,可得发电机的电动势E=Bdv;由闭合电路欧姆定律可得 电阻R两端的电压U=E,发电机的内阻r=ρ,联立解得U=。 （3）由欧姆定律可得流过电阻R的电流大小I=。 学科网（北京）股份有限公司 $