湖南省长沙市第十一中学2025届高三下学期一模物理试卷（Word版附解析）

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注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题
1. 外卖给现代人们生活带来了便利。一位外卖人员手提一盒质量为m的外卖进入厢式电梯上楼或下楼，他手机中的加速度传感器记录了电梯某一段运动的加速度随时间变化的图像如图所示，图中已知，重力加速度为g，取竖直向上为正方向。下列说法正确的是（ ）
A. 时间段内，外卖人员处于超重状态，且电梯一定在加速上升
B. 质量为m的外卖对外卖人员的手施加的最大拉力为
C. 时间段内，电梯一定处于匀速状态
D. 时间段内，质量为m的外卖重力变小了
【答案】B
【解析】
【详解】A．时间段内，外卖人员处于超重状态，电梯可能在加速上升，也可能在减速下降，故A错误；
B．在时间段内，外卖处于超重状态，最大加速度为，由牛顿第二定律
故最大拉力为
故B正确；
C．时间段内，加速度为零，电梯可能处于匀速状态，也可能停在某一层处于静止状态，故C错误；
D．时间段内，质量为m的外卖处于失重状态，但重力不变，故D错误。
故选B。
2. 一辆玩具汽车在水平地面上做直线运动，其速度与时间的关系如图所示。已知玩具汽车的质量为2kg，运动过程中受到的阻力始终为车重的0.1倍，取重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 时，汽车距离出发点最远
B. 时间内，牵引力对汽车做的功为54J
C. 时间内，刹车额外产生的制动力大小为6N
D. 时间内，汽车克服阻力做的功为28J
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图像可知，时速度为零，即汽车距离出发点最远，故A错误；
B．图像与时间轴围成的面积表示位移，时间内，汽车的位移大小为
由动能定理可得
其中，解得时间内牵引力对汽车做的功
故B正确；
C．时间内由图像可知加速度大小为
由牛顿第二定律可得
可得因刹车额外产生的制动力的大小为
F=4N
故C错误；
D．根据图像可知，时间内，汽车路程
克服阻力做的功
故D错误。
故选B。
3. 某国产手机新品上市，持有该手机者即使在没有地面信号的情况下，也可以拨打、接听卫星电话。为用户提供语音、数据等卫星通信服务的“幕后功臣”正是中国自主研制的“天通一号”卫星系统，该系统由“天通一号”01星、02星、03星三颗地球同步卫星组成。已知地球的自转周期为T，地球的半径为R，该系统中的卫星距离地面的高度为h，电磁波在真空中的传播速度为c，引力常量为G。下列说法正确的是（ ）
A. 可求出地球的质量为
B. “天通一号”01星的向心加速度小于静止在赤道上的物体的向心加速度
C. “天通一号”01星若受到稀薄空气阻力的影响，运行轨道会逐渐降低，运行速度会逐渐变小
D. 该手机向此卫星系统发射信号后，至少需要经过时间，手机才能接收到信号
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力，有
可知地球的质量为
故A错误；
B．根据

可知“天通一号”01星的向心加速度
静止在赤道上的物体的向心加速度
则，故B错误；
C. “天通一号”01星若受到阻力的影响，运行轨道会逐渐降低，即轨道半径会逐渐减小，根据
有
可知r变小，v变大，故C错误；
D. 该手机信号从发射到返回至该手机，路程至少为2h，所需时间至少为
故D正确。
故选D。
4. 如图所示为游乐项目中的一段滑索，滑索由固定的倾斜钢索、可以沿钢索运动的无动力滑车及滑车下的悬绳组成。悬绳质量不计，游客坐上滑索后，由静止开始下滑，稳定后悬绳与竖直方向之间的夹角为，假设钢索与水平方向之间的夹角为保持不变，则钢索与滑车之间的动摩擦因数为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】令滑车质量为M，游客质量为m，对滑车与游客整体进行分析有
结合几何关系，对游客进行分析有
，
解得
故选A。
5. 氢原子能级跃迁可以帮助我们更好地理解宇宙的结构，并从中得到很多有价值的信息。大量氢原子处于n=4能级上，其能级图如图所示。下列关于这些氢原子能级跃迁过程中所发出的a、b、c三种光的说法正确的是（ ）
A. 用b光照射处于n=4能级的氢原子，氢原子会发生电离
B. b光光子的动量最大
C. 相同条件下，a光最容易发生明显的衍射现象
D. 在真空室中，c光的波长等于a、b两光波长之和
【答案】A
【解析】
【详解】A．光的光子能量为
故用光照射处于能级的氢原子，氢原子会发生电离，故A正确；
C．由能级图可知，光的频率最高，光的频率最低，结合可知光波长最短，光波长最长，条件相同时，光最容易发生明显的衍射现象，故C错误；
B．结合光子动量可知，光光子的动量最大，故B错误；
D．根据题意有
，，
由图可知
则有
故D错误。
故选A。
6. 如图所示是地月天体系统，在月球外侧的地月连线上存在一个特殊点，称为拉格朗日点。在地球上发射一颗质量为的人造卫星至该点后，它受到地球、月球对它的引力作用，并恰好和月球一起绕地球同角速度匀速圆周运动。已知相对于地球质量M和月球质量m来说，很小，所以卫星对地球和月球的引力不影响地球和月球的运动。设地心、月心间距为L，月心到该拉格朗日点的距离为d，则（ ）
A. 该卫星的线速度比月球的线速度小
B. 该卫星的向心加速度比月球的向心加速度小
C. 该卫星的发射速度大于第二宇宙速度11.2km/s
D 题中物理量满足等式
【答案】D
【解析】
【详解】A．卫星和月球的角速度相同，根据，该卫星的线速度比月球的线速度大，故A错误；
B．根据，该卫星的向心加速度比月球的向心加速度大，故B错误；
C．当物体(航天器)飞行速度达到11.2km/s时，就可以摆脱地球引力的束缚，飞离地球进入环绕太阳运行的轨道，所以该卫星的发射速度小于第二宇宙速度11.2km/s，故C错误；
D．对卫星，向心力
对月球，向心力
联立得
故D正确
故选D。
7. 如图所示的家用燃气炉架有四个爪，若将总质量为m的锅放在炉架上，忽略爪与锅之间的摩擦力，设锅为半径为R的球面，下列说法正确的是（ ）
A. 每个爪对锅的弹力方向竖直向上
B. 每个爪与锅之间的弹力等于
C. R越大，燃气炉架对锅的弹力越大
D. R越大，燃气炉架对锅的弹力越小
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据弹力的特点可知每个爪对锅的弹力方向过接触点指向球心方向，故A错误；
B．设每个爪与锅之间的弹力F方向与水平方向夹角为，竖直方向根据平衡条件有
解得
故B错误；
CD．设正对的一对爪之间的距离为，可知
结合前面分析得
因为d不变，故可知当R越大时，F越小，故C错误，D正确。
故选D。
二、多选题
8. 在竖直平面内有一方向斜向上且与水平方向夹角为的匀强电场，电场中有一质量为，电荷量为的带电小球，用长为的不可伸长的绝缘细线悬挂于点，如图所示。开始时小球静止在点，细线恰好水平。现用外力将小球拉到最低点，然后由静止释放，重力加速度为，则以下判断正确的是（ ）
A. 小球再次到点时，速度刚好为零
B. 小球从到过程中，合外力对它做的功为
C. 如果小球运动到点时，细线突然断裂，小球将做匀变速直线运动
D. 小球从到过程中，其机械能增加了
【答案】BD
【解析】
【详解】A．当小球静止于点时，细线恰好水平，说明重力和电场力的合力方向水平向右，小球从到过程中，细线拉力不做功，只有电场力和小球重力做功，它们的合力也是恒力，方向水平向右，所以小球到最右边时，速度最大，而不是零，A错误；
B．电场力与重力合力为
这个方向上位移为，所以合外力做功为
B正确；
C．若小球运动到点时，细线突然断裂，速度方向竖直向上，合外力水平向右，做匀变速曲线运动，故C错误。
D．合外力做功为，由动能定理知动能增加量为，重力势能增加量为，则机械能增加量等于动能增加量和重力势能增加量之和，即其机械能增加了，D正确。
故选BD。
9. 如图所示，与水平面成角的传送带正以的速度顺时针匀速运行，传送带长。现每隔把质量的工件（各工作均相同，且可视为质点）轻放在传送带上，在传送带的带动下，工件向上运动。稳定工作时当一个工件到达B端取走时恰好在A端又放上一个工件，工件与传送带间的动摩擦因数，取，下列说法正确的是（ ）
A. 工件在传送带上时，先受到向上的滑动摩擦力，后受到向上的静摩擦力
B. 两个工件间的最大距离为0.5m
C. 两个工件间的最小距离为1.25m
D. 稳定工作时，电动机因传送工件而输出的功率为1000W
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．工件放到传送带时，工件相对传送带向下运动，受到向上的滑动摩擦力，工件速度和传送带速度相同时，相对传送带静止，受到向上的静摩擦力，故A正确；
B．两工件间的最大距离为
故B正确，
C．刚开始加速0.1s的两个工件间距离最小，加速过程，由牛顿第二定律可得
代入数据可得
由位移公式
代入数据可得
故C错误；
D．稳定工作时，每一个内，传送带等效传送一个工件。而每传送一个工件电动需做的功等于一个件由底部传到顶部过程中其机械能的增量与摩擦产生的热量之和。则有
联立解得
则稳定工作时，电动机因传送工件而输出的功率为
故D正确。
故选ABD。
10. 单摆在竖直平面内摆动，当摆线与竖直方向的夹角为θ时，用拉力传感器可实时测出摆线拉力F，得到F与csθ的图像为如图所示的一段线段。重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 单摆最大摆角为30°B. 摆球重力为1N
C. 摆球的最大加速度为gD. 摆长为1m
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．设摆长为L，摆球质量为m，最大摆角为θ0，当摆线与竖直方向的夹角为时θ，设摆球速度为v，摆线拉力为F，由机械能守恒知
由向心力公式知
可得
当θ=0时，摆线拉力最大，有
当θ=θ0时，摆线拉力最小，有
可得
，，
故A错误，B正确；
C．当θ=0时，摆球加速度最大，有
可得
故C正确；
D．由前述分析可知，摆线最大拉力、最小拉力与摆长无关，根据题图中信息无法求出摆长，故D错误。
故选BC。
三、实验题
11. 某校物理小组尝试利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行拓展探究。实验装置如图甲所示，轻绳一端连接拉力传感器，另一端连接智能手机，把手机拉开一定角度，由静止释放，手机在竖直面内摆动过程中，手机中的陀螺仪传感器可以采集角速度实时变化的数据并输出图像，同时，拉力传感器可以采集轻绳拉力实时变化的数据并输出图像。经查阅资料可知，面向手机屏幕，手机逆时针摆动时陀螺仪传感器记录的角速度为正值，反之为负值
（1）某次实验，手机输出的角速度随时间变化的图像如图乙所示，由此可知在时间段内 。（多选）
A. 手机20次通过最低点B. 手机做阻尼振动
C. 手机振幅不变D. 手机振动的周期越来越小
（2）为进一步拓展研究，分别从力传感器输出图和手机角速度－时间图中读取几对手机运动到最低点时的拉力和角速度的数据，并在坐标图中以（单位：N）为纵坐标、（单位：）为横坐标进行描点，请在图中作出的图像____。
（3）根据图像求得实验所用手机的质量为____kg，手机重心做圆周运动的半径为____m。（结果均保留两位有效数字，重力加速度）
【答案】（1）AB （2） ①. 0.19##0.20##0.21 ②. 0.29##0.30##0.31
【解析】
【小问1详解】
A．通过最低点时角速度应达到峰值，由图乙可知，在时间内手机20次通过最低点，故A正确；
BC．由题意知手机的角速度会随着振幅的减小而衰减，根据图乙可知，手机的角速度随着时间在衰减，可知手机在做阻尼振动，故B正确，C错误；
D．阻尼振动的周期不变，其周期由系统本身的性质决定，故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
短时间内在不考虑其振动衰减的情况下，在最低点对手机由牛顿第二定律有
解得
式中L为悬点到手机重心的距离，根据上式可知，手机运动到最低点时的拉力和角速度的平方呈线性变化，作图时应用平滑的直线将各点迹连接起来，不能落在图像上的点迹应使其均匀的分布在图线的两侧，有明显偏差的点迹直接舍去，做出的图像如图所示
【小问3详解】
[1][2]根据图像结合其函数关系可得
解得
12. 某同学要将一量程为的毫安表改装为量程为的电流表。毫安表内阻约为，先利用图（a）所示的电路测量毫安表的内阻，测量后经计算将一阻值为的电阻与毫安表连接，进行改装。然后利用一标准电流表与改装表串联，对改装后的电表进行检测。
实验室为其提供以下可供选择的实验器材
A.电源（电动势，内阻可忽略） B.电源（电动势，内阻可忽略）
C.滑动变阻器（阻值范围） D.滑动变阻器（阻值范围）
（1）①为了提高毫安表内阻测量的精度，尽可能的减少实验误差。电源应选__________，滑动变阻器应选__________（均用器材前的序号字母表示）；
②先闭合开关断开开关，调节滑动变阻器使得毫安表满偏；再闭合，调节电阻箱，当毫安表示数为满偏时，电阻箱的示数为，毫安表内阻的测量值为__________，电阻__________结果均保留2位有效数字）；
（2）当标准电流表的示数为时，毫安表的指针位置如图（b）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为的电阻换为一个阻值为的电阻即可，其中__________。
【答案】（1） ①. B ②. D ③. 99 ④. 1.0
（2）
【解析】
【小问1详解】
[1][2]根据实验原理，当闭合后，电路总电阻会减小，总电流会变大，当毫安表的指针偏转到量程三分之二位置时，通过电阻箱的电流会大于毫安表读数一半，产生误差，为了使闭合后电路总电阻变化小，则滑动变阻器接入电路中的阻值应尽可能大，同时毫安表又要能调节到满偏，则所用电源的电动势应该较大，应选用，即选B。滑动变阻器应选阻值较大的，即选D。
[3]可认为通过毫安表的电流等于电阻箱的电流的2倍，则毫安表的电阻等于电阻箱电阻值的一半，即
解得毫安表的测量值为
[4]根据电流表改装原理
解得
【小问2详解】
由图可知改装电流表示数为，根据
改装电表的实际量程为
和的电压相等，则
解得
四、解答题
13. 某次一潜泳爱好者潜游到的深水处，呼出一个体积为的气泡，气泡缓慢上浮到水面，气泡内气体可视为理想气体，深水处的温度为7℃，水面温度为27℃。已知水的密度为，g取，大气压强为，（计算结果均保留两位有效数字），求：
（1）气泡在的深水处气体的压强大小；
（2）气泡上升到水面时气泡的体积大小；
（3）气泡上升过程中，气泡内气体从水中吸收热量8J，气泡内的气体对水做功0.16J，求此过程中气泡内气体内能的变化量。
【答案】（1）
（2）2.1cm3 （3）7.8J
【解析】
【详解】（1）气泡在深水处气体的压强大小为
代入数据解得
（2）根据理想气体状态方程
，，
，
代入数据解得
（3）根据热力学第一定律
其中，
代入数据解得
14. 一宇航员抵达一半径为的星球表面后，为了测定该星球的质量，做如下的实验，取一根细线穿过光滑的细直管，细线一端栓一质量为的砝码，另一端连在一固定的测力计上，手握细线直管抡动砝码，使它在竖直平面内做完整的圆周运动，停止抡动细直管。砝码可继续在同一竖直平面内做完整的圆周运动。如图所示，此时观察测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时，测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时，测力计的读数差为。已知引力常量为，试根据题中所提供的条件和测量结果，求：
（1）该星球表面重力加速度；
（2）该星球的质量。
（3）该星球的第一宇宙速度
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
设砝码在最高点细线的拉力为F1，速度为v1，根据牛顿第二定律
设砝码在最低点细线的拉力为F2，速度为v2，同理
由机械能守恒定律得
联立以上式子解得
【小问2详解】
在星球表面，万有引力近似等于重力
又
联立解得
【小问3详解】
由
联立求得
15. 2022年8月，重庆的一场山火引发全国关注，期间涌现的一批摩托车少年给全国人民带来巨大的正能量。一运送物资的救援车在笔直的公路上以的速度匀速行驶，途中不慎掉落一包物资。后方一摩托车少年发现并捡起物资后鸣笛示警，同时启动摩托车并用最短时间追赶救援车，此时救援车在其前方处，救援车司机在摩托车鸣笛后经开始制动刹车，最终两车停在同一地点完成交接。已知救援车刹车的加速度大小为，摩托车启动和刹车的加速度大小均为。求：
（1）少年鸣笛后救援车运动的距离；
（2）少年鸣笛后摩托车与汽车到达交接地点的时间差。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
少年鸣笛后救援车运动的距离为
【小问2详解】
摩托车前进的距离为
设摩托车启动时间和刹车时间，根据运动学公式有
，
求得
救援车运动时间
少年鸣笛后摩托车与汽车到达交接地点的时间差