2025年山东省烟台市、德州市、东营市高考物理一模试卷（含详细答案解析）

这是一份2025年山东省烟台市、德州市、东营市高考物理一模试卷（含详细答案解析），共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图为氢原子能级图，一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到同一激发态上，再向低能级跃迁时可以辐射6种不同频率的光子。下列说法正确的是( )
A. 辐射光中频率最大的光子能量为12.09eV
B. 辐射光中波长最短的光子能量为0.31eV
C. 辐射光中波长最长的光子能量为0.66eV
D. 处于基态的氢原子吸收光子的能量为13.06eV
2.某图书馆的书籍防盗系统利用LC振荡电路原理，在出口处的地毯下埋有线圈L与电容器C构成的振荡电路，如图甲所示。当未消磁的书籍标签(内含金属材料)靠近时，线圈的自感系数增大，导致振荡频率变化，从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷量q随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. t1时刻，电容器C的电场能为零
B. t2时刻，线圈L的自感电动势最大
C. t2∼t3时间内，线圈L中电流逐渐减小
D. 0∼t3时间内，未消磁的书籍标签正在远离线圈L
3.一架无人机从静止开始竖直向上做直线运动，其加速度a随时间t变化的关系图像如图所示，对于无人机在0∼4T时间内的运动，下列说法正确的是( )
A. t=2T时刻，无人机的速度为2a0T
B. t=4T时刻，无人机的速度最大
C. 0∼2T时间内，无人机的位移为32a0T2
D. 3T∼4T时间内，无人机的位移为12a0T2
4.如图所示，一均匀带电圆环位于xOz平面内，其圆心恰好位于坐标原点O处，y轴与圆环平面垂直。在x轴上的P( 32d,0,0)点固定一电荷量为−q(q>0)的点电荷，M、N两点位于y轴上，坐标分别为(0,12d,0)、(0,−12d,0)。已知M点的电场强度方向沿着x轴正方向，静电力常量为k，不考虑点电荷对带电圆环上电荷分布的影响，下列说法正确的是( )
A. 圆环带负电B. M点的电场强度大小为 3kq2d2
C. M、N两点的电场强度相等但电势不等D. 带电圆环在N点的电场强度大小为kqd2
5.2024年10月30日，神舟十九号载人飞船将三名航天员送入太空，飞船入轨后与天和核心舱对接的过程简化为如图所示，飞船先在轨道半径为r1的圆轨道Ⅰ上运行，变轨后沿着椭圆轨道Ⅱ由近地点A处运动到远地点B处，与处于轨道半径为r2的圆轨道Ⅲ上的天和核心舱对接。已知飞船在椭圆轨道Ⅱ上经过B点时速度大小为v，天和核心舱在轨道Ⅲ上运行周期为T，AB是椭圆轨道Ⅱ的长轴，地球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A. 飞船在圆轨道Ⅰ上经过A点时速度大小为r2vr1
B. 地球的平均密度为3πr23GT2R3
C. 飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期为T2 (r1+r2)3r23
D. 飞船与天和核心舱对接后在轨道Ⅲ上运行的速度大小为v
6.如图所示，理想变压器原线圈与理想电流表串联后接在u=220 2sin100πt(V)交流电源上，变压器原、副线圈匝数比n1：n2=4：1，定值电阻R1的阻值为5.5Ω，电动机M线圈的电阻为11Ω。调节变阻器R2的阻值，当变阻器R2接入电路的阻值为44Ω时，电动机恰好正常工作，此时电流表的示数为0.5A，下列说法正确的是( )
A. 定值电阻R1消耗的功率为11WB. 变压器的输入功率为77W
C. 电动机消耗的功率为11WD. 电动机的输出功率为33W
7.如图所示，倾角为θ=37∘的足够长斜面固定在水平地面上，将一小球(可视为质点)从斜面底端O点以初速度v0斜向上抛出，经过一段时间，小球以垂直于斜面方向的速度打在斜面上的P点。已知重力加速度为g，sin37∘=0.6，不计空气阻力。则O、P两点之间的距离为( )
A. 15v0226gB. 15v028gC. 7v0215gD. 8v0215g
8.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m的导体棒PQ放在导轨上，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。给导体棒一个向右的初速度v0，并以此时刻作为计时起点，在求导体棒的速度v随时间t变化的函数关系时，可与放射性元素的原子核发生衰变的情形作类比。放射性元素的原子核发生衰变时，单位时间内发生衰变的原子核个数|ΔNΔt|与现存的、未衰变的原子核个数N成正比：ΔNΔt=−λN，其中λ为比例常数，“-”表示原子核个数减少，上述方程的解为：N=N0e−λt，其中N0为t=0时刻未衰变的原子核个数，N为t时刻未衰变的原子核个数。则导体棒的速度v随时间t变化的函数关系为( )
A. v=v0e−B2L2mRtB. v=v0e−mRB2L2tC. v=v0e−B2L2RtD. v=v0e−RB2L2t
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，吊车悬臂PM的一端装有大小不计的定滑轮，另一端可绕M点转动，绕过定滑轮的钢索通过四条相同的绳OA、OB、OC、OD吊着一长方形混凝土板。忽略一切摩擦，钢索和绳的质量均不计，当悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小时，下列说法正确的是( )
A. 钢索受到的拉力逐渐变小
B. 吊车对地面的摩擦力始终为零
C. 钢索对定滑轮的作用力逐渐变大
D. 若四条绳增加相同的长度，则四条绳受到的拉力均变大
10.一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，各状态参量如图所示。下列说法正确的是( )
A. 状态a到状态c气体放出热量
B. 状态b到状态c气体分子的平均动能减少
C. b→c过程气体对外做功大于c→d过程外界对气体做功
D. 气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用abcd的面积来表示
11.图甲是沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，P、Q是位于x轴上的两个质点，间距为3m，t=0时刻该波刚好传播到Q点，t=16s(16s0)的粒子，所有粒子的初速度大小相等、方向均沿着x轴正方向，t=0时刻射出的粒子在t=4t0时刻经过ab。不计粒子的重力和粒子间的相互作用。
(1)求粒子源在t=0时刻射出的粒子经过ab时的纵坐标y；
(2)求ab上有粒子经过的区域长度；
(3)求粒子在磁场中运动的最短时间；
(4)粒子击中光屏ef时会发光并被立即吸收，测得光屏上发光区域的长度为L4，这些粒子到达光屏时的速度相比较，求其中速度的最大值。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：AB.原子从激发态向低能级跃迁时可以辐射6种不同频率的光子，由C42=6可知原子处于n=4的激发态。辐射光中频率最大、波长最短的光子的对应于从4→1的跃迁，光子能量为E41=E4−E1=−0.85eV−(−13.6eV)=12.75eV，故AB错误；
C.辐射光中波长最长的光子对应从4→3的跃迁，辐射的光子的能量为E43=E4−E3=−0.85eV−(−1.51eV)=0.66eV，故C正确；
D.处于基态的氢原子吸收光子的能量为E41=E4−E1=−0.85eV−(−13.6eV)=12.75eV，故D错误。
故选：C。
根据跃迁公式hν=Em−En，结合辐射Cn2种不同频率的光子计算，即可得出结论。
本题考查学生对能级跃迁公式hν=Em−En的掌握，比较基础。
2.【答案】C
【解析】解：A、根据题意可知，t1时刻，电容器C上极板带电量最大，可知电场能最大，故A错误；
B、根据题意可知，t2时刻，电容器放电完毕，此时线圈L的电流最大，电流变化率最小，则自感电动势最小，故B错误；
C、根据题意可知，t2∼t3时间内，电容器带电量增大，则线圈L中电流逐渐减小，故C正确；
D、由图可知0∼t3时间内，振动电路的振动周期逐渐变大，根据T=2π LC
可知线圈自感系数L变大，可知未消磁的书籍标签正在靠近线圈L，故D错误。
故选：C。
通过分析电容器电荷量随时间变化的图像，可以判断电容器的充电和放电过程，以及线圈自感电动势的变化情况。同时，根据振荡频率的变化，可以推断书籍标签与线圈的相对位置变化。
本题通过分析LC振荡电路中电容器电荷量随时间变化的图像，考查了振荡电路的基本工作原理，特别是电容器的充电和放电过程，以及线圈自感电动势的变化。
3.【答案】D
【解析】解：A.a−t图像中图线与坐标轴围成的面积表示物体的速度，所以t=2T时刻，无人机的速度为v=(T+2T)a02=3a0T2，故A错误；
B.加速度的正负表示方向，可知0∼2T时间内物体加速，2T∼4T时间内物体减速，所以t=2T时刻，无人机的速度最大，故B错误；
C.0∼T时间内，无人机由静止做匀加速直线运动，有x1=12a0T2
T时刻，速度为v1=a0T
若T∼2T时间内，无人机匀速，则位移为x2=v1T=a0T2
实际上T∼2T时间内，无人机依然加速，所以位移x2′>a0T2
所以0∼2T时间内，无人机的位移x=x1+x′2>32a0T2
故C错误；
D.根据图像对称性可知3T∼4T时间内无人机匀减速到0，其逆过程视为反向匀加速直线运动，有x=12a0T2，故D正确。
故选：D。
根据加速度a与时间t的关系图像分析加速度的变化情况，根据加速度a与时间t的关系图像与坐标轴包围面积的物理意义推导。
解答本题关键弄清楚加速度a与时间t的关系图像的物理意义。
4.【答案】B
【解析】解：A、根据题意，结合点电荷场强特点和对称性知，圆环在y轴上(除O点外)产生的电场方向与y轴平行，作出M点合场强EM、圆环产生的场强E1，点电荷产生的场强E2关系，
如图所示：
可见圆环在M点产生的场强方向应沿y轴正方向，圆环带正电，故A错误；
B、根据题意，根据几何关系可知，θ=30∘，则M点的电场强度大小EM=E2csθ=kqr2csθ= 3kq2d2，
故B正确；
C、根据题意可知，M、N 点到P点的距离相等，根据点电荷电场特点知，P点点电荷在M、N两点产生的电势相等，场强大小相等，带电圆环在M、N两点产生的电势相等，场强大小相等，根据对称性，结合场强叠加和电势叠加知，M、N两点的电场强度相等，电势也相等，故C错误；
D、根据题意，根据对称性知，带电圆环在N点的电场强度大小EN=E1=EMtanθ=kq2d2，故D错误。
故选：B。
根据给定条件判断圆环的带电性质，计算M点的电场强度，比较M、N两点的电场强度和电势，计算带电圆环在N点的电场强度。解题时需注意电场强度的矢量叠加原则和电势的标量叠加原则。
本题通过分析点电荷和带电圆环对特定点的电场贡献，不仅考查了电场强度的计算，还考查了对电场方向的理解和电势的概念。正确解答本题需理解电场强度的矢量叠加原则和电势的标量叠加原则，同时注意题目中各选项的具体数值与物理含义的对应关系。
5.【答案】B
【解析】解：A.飞船在椭圆轨道Ⅱ远地点B速度为v，根据开普勒第二定律(面积速度相等)，可得A点与B点速度满足vA⋅r1=v⋅r2，可得vA=r2vr1，但这是飞船在椭圆轨道Ⅱ上过A点的速度，飞船从圆轨道Ⅰ上A点需要加速才能运动到椭圆轨道轨道Ⅱ上，故A错误；
B.根据万有引力提供向心力，天和核心舱在轨道Ⅲ上运行，有GMmr22=m(2πT)2r2
解得M=4π2r23GT2
地球体积V=43πR3，根据ρ=MV，可得地球地球的平均密度为ρ=3πr23GT2R3
故B正确；
C.根据开普勒第三定律有a3T2=r22T′2，椭圆轨道Ⅱ的半长轴 为a=r1+r22，可得船在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期为T′=T (r1+r2)38r23
故C错误；
D.椭圆轨道Ⅱ在远地点B的速度v小于轨道Ⅲ的圆轨道速度(需加速才能变轨至轨道Ⅲ)，因此对接后在轨道Ⅲ上运行的速度不等于v，故D错误。
故选：B。
飞船从圆轨道Ⅰ上A点需要加速才能运动到椭圆轨道轨道Ⅱ上，结合开普勒第二定律分析；根据万有引力提供向心力结合开普勒第三定律分析。
解答本题的关键要理解并掌握开普勒第二定律，知道其适用条件是在同一轨道运动的卫星。
6.【答案】D
【解析】解：A.电流表的示数为I1=0.5A，根据I1I2=n2n1
可得I2=2A
定值电阻R1消耗的功率为PR1=22W
故A错误；
B.变压器的输入功率为P1=U1I1，
变压器的输入电压为U1=220 2V 2=220V
P1=110W
故B错误；
CD.根据U1U2=n1n2
可得变压器的输出电压为U2=55V
电动机两端电压为U′=U2−I2R1，U′=44V
通过电动机的电流为I′=I2−U′R2=2A−44V44Ω=1A
电动机消耗的功率为P=U′I′，解得P=44W
电动机的输出功率为P′=U′I′−I′2R，解得P′=33W
故C错误，D正确。
故选：D。
根据变压器原理以及欧姆定律以及电功率分析。
根据理想变压器输入功率等于输出功率，结合变压器电压、电流与匝数的关系，利用欧姆定律分析求解。
7.【答案】A
【解析】解：小球抛出后，将小球的速度与重力加速度分别沿斜面与垂直于斜面分解如图所示，小球在这两个方向上均做匀变速直线运动。
小球以垂直于斜面方向的速度撞击在斜面上的P点，表明此时沿斜面方向的分速度恰好减为0，根据对称性有，小球打在P点时垂直于斜面方向的分速度与抛出时垂直于斜面方向的分速度等大反向。
在沿斜面方向上根据速度-时间关系有
0−v0csα=−gsinθ⋅t
在垂直于斜面的方向上根据速度-时间关系有
−v0sinα=v0sinα−gcsθ⋅t
则小球抛出时的速度方向与斜面夹角α的正切值
tanα=sinαcsα=23
又因sin2α+cs2α=1
解得sinα=2 1313，csα=3 1313
故在沿斜面方向上有LOP=(v0csα)22gsinθ
解得LOP=15v0226g
故A正确，BCD错误。
故选A。
小球抛出后，将小球的速度与重力分别沿斜面与垂直于斜面分解，则小球在这两个方向上均做匀变速直线运动，小球以垂直于斜面方向的速度撞击在斜面上的P点，表明此时沿斜面方向的分速度恰好减为0，根据对称性求解。
本题考查了斜抛运动，要熟练掌握运动的处理方式，充分利用对称性解题，有一定的难度。
8.【答案】A
【解析】解：根据题意可知，在极短的时间Δt内，取初速度方向为正方向，由动量定理可得mv−mv0=−FΔt
安培力为F=BIL
导体棒切割磁感线产生的电动势为E=BLv0
根据欧姆定律，电路中的电流为I=ER
联立上式可得mv−mv0=−B2L2v0RΔt
整理得ΔvΔt=−B2L2mRv0
结合题目中的信息可得v=v0e−B2L2mRt，故A正确，BCD错误；
故选：A。
通过分析导体棒在磁场中运动时产生的感应电动势，以及由此产生的电流对导体棒运动的影响，可以建立一个与放射性衰变相似的数学模型。通过类比放射性衰变的指数衰减规律，可以推导出导体棒速度随时间变化的函数关系。
本题通过将电磁感应中的动生电动势问题与放射性衰变的数学模型相结合，不仅考查了学生对电磁感应原理的理解，还考查了学生运用数学工具解决物理问题的能力。通过建立和求解微分方程，可以准确地描述导体棒速度随时间变化的规律，体现了物理学中数学建模的重要性。
9.【答案】BC
【解析】解：A、当悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小时，混凝土板受力平衡，由平衡条件得
F=mg
即钢索对混凝土板的拉力保持不变，由牛顿第三定律可知钢索受到的拉力保持不变，故A错误；
B、对整体受力分析，水平方向不受外力，吊车不受地面的摩擦力，由牛顿第三定律可知，吊车对地面的摩擦力始终为零，故B正确；
C、钢索对定滑轮的作用力为两根钢索的合力，悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小过程中，两根钢索拉力大小不变，夹角变小，所以合力逐渐变大，即钢索对定滑轮的作用力逐渐变大，故C正确；
D、若四条绳增加相同的长度，由几何知识可知绳子与竖直方向夹角θ变小，根据平衡条件有
Tcsθ=14mg
可知四条绳受到的拉力T均变小，故D错误。
故选：BC。
混凝土板受力平衡，根据平衡条件分析钢索对混凝土板的拉力变化情况，由牛顿第三定律判断钢索受到的拉力变化情况。对整体受力分析，根据平衡条件以及牛顿第三定律分析吊车对地面的摩擦力大小；根据力的合成法分析钢索对定滑轮的作用力变化情况。通过平衡条件列式分析四条绳受到的拉力变化情况。
本题主要考查共点力平衡问题，解题时需要选准研究对象，做好受力分析，再根据平衡条件确定力与力的关系。
10.【答案】BD
【解析】解：B、b状态到c状态，根据理想气体状态方程有2p0×2V0Tb=p0×3V0Tc
可知Tb>Tc
则状态b到状态c气体分子的平均动能减少，故B正确；
A、a状态到c状态，根据理想气体状态方程有2p0V0Ta=p0×3V0Tc
可知Ta