2025年湖南省长沙市长郡中学高考物理模拟试卷（含详细答案解析）

这是一份2025年湖南省长沙市长郡中学高考物理模拟试卷（含详细答案解析），共21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.关于人类对原子核的认识中，下列说法正确的是( )
A. 卢瑟福发现天然放射现象，说明原子核有复杂的结构
B. 原子核的比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子就越稳定
C. 已知 94238Pu的半衰期是87.7年，1000个 94238Pu经过87.7年后一定还剩余500个
D. 原子核衰变过程中，电荷数守恒，但因为有质量亏损，所以质量数不守恒
2.如图，质量均为m的小球1和2，用三根细线a、b、c悬挂，两小球处于静止状态，细线a与竖直方向间的夹角为45∘，细线c水平。下列说法正确的是( )
A. 细线a对小球1的拉力大小为2 3mgB. 细线c对小球2的拉力大小为mg
C. 细线b对小球2的拉力大小为 5mgD. 细线b与竖直方向间的夹角为60∘
3.无线充电是一种基于变压器原理的充电方式。如图，发射线圈连接u=220 2sin100πt(V)的交流电，若工作状态下，接收线圈内的磁通量约为发射线圈的60%，接收线圈的输出电压约为3V，不计其他损耗，下列说法正确的是( )
A. 发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次
B. 发射线圈与接收线圈中电流之比约为3：220
C. 发射线圈与接收线圈中交变电流的周期之比为1：44
D. 发射线圈与接收线圈匝数之比为44：1
4.“玻璃弹珠”是跳棋游戏中的棋子，一般为玻璃制造。某同学想用它来研究光的折射现象，他找来一个圆球形的透明玻璃弹珠水平放置在桌面上，让一束细光线从P点沿直线PQ通过球心，另一束细光线平行于PQ从A点水平射入，入射角i=60∘，经球形玻璃后从B点射出，两束光线相交于C点且夹角θ为30∘，如图所示。下列说法正确的是( )
A. 改变光在A点的入射角，都不可能使光在玻璃球的内表面发生全反射
B. 光在玻璃球中传播的速度和真空中一样大
C. 该玻璃球的折射率为 3
D. OC之间的距离为玻璃球半径的 2倍
5.科学家们通过观测，发现在宇宙中存在一些离其他恒星较远的双星系统，双星系统由两颗距离较近的恒星组成。如图所示，某双星系统中a、b两星绕连线上一点O做圆周运动，已知a、b两星中心间距离为L，运行周期为T，a星的线速度大小为v，引力常量为G，则b星的质量为( )
A. 4πL2vGTB. 4πL2(2πL−vT)GT2
C. 2πL2vGTD. 2πL2(2πL−vT)GT2
6.如图，在等腰直角三角形abc底边上的b、c两点分别固定+q和−2q两个点电荷，aO是底边的中垂线，ab边长为L，规定无穷远电势为零，静电力常量为k，下列说法正确的是( )
A. a点的电场强度大小为 3kqL2
B. O点的电势为零
C. 从a沿直线到O电势逐渐降低
D. 若将一负试探电荷从b点附近沿bac移动，则该试探电荷的电势能逐渐减小
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示，在倾角为30∘的光滑斜面上，有一小球A从静止开始自由下滑。与此同时，在斜面底部，有一小球B从静止开始以加速度a在光滑水平面上向左做匀加速运动，假设小球通过斜面底端与水平面衔接处时速度大小不变，并忽略小球通过衔接处的时间，为使A不能追上B，则a可以为以下哪些值(g=10m/s2)( )
A. 1m/s2B. 2m/s2C. 3m/s2D. 4m/s2
8.一列简谐横波沿x轴传播，在t=18s时的波形如图甲所示，M、N、P、Q是介质中的四个质点，已知N点的平衡位置在x=0处，N、Q两质点平衡位置之间的距离为16m。如图乙所示为质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的波长为24m
B. 该波的波速为80m/s
C. 质点P在t=18s时速度方向沿y轴正方向
D. 从t=18s开始，质点Q比质点N早130s回到平衡位置
9.如图所示，竖直平面内半径为R的圆形区域内有一垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，P、Q为圆形区域竖直直径的两个端点，M、N为圆形区域水平直径的两个端点。质量均为m、电荷量均为q的大量带正电的粒子，以相同的速率从P点向圆面内的各个方向射入磁场区域。粒子的重力和粒子间的相互作用力均不计，则下列说法正确的是( )
A. 若粒子射入磁场的速率为BqRm，则粒子均沿水平方向射出磁场
B. 若粒子射入磁场的速率为 2BqR2m，则粒子最远可以从M点射出磁场
C. 若粒子射入磁场的速率为3BqRm，则粒子在磁场中运动的时间可能为πm3qB
D. 若粒子射入磁场的速率为3BqRm，则不可能有粒子从N点射出磁场
10.如图所示，倾角为30∘的光滑斜面上的A端固定一根劲度系数为k的轻质弹簧，另一端与绝缘的物块Q拴接。带电量为+q的物块P搁在物块Q上，处于静止状态。现在系统所处空间施加沿斜面向上的匀强电场，此后P、Q一起运动到最高点时恰好未分离。已知P、Q的质量均为m，重力加速度为g，弹簧的弹性势能Ep=12kx2，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，则有( )
A. 匀强电场的场强大小为2mg3q
B. 匀强电场刚施加的瞬间，物块P、Q间弹力大小为mg3
C. 物块P、Q的最大速度为v=mg3k 2km
D. 施加电场后，弹簧、物块Q和物块P组成的系统机械能的最大增量为2m2g29k
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11.由于空气阻力的影响，物体从空中静止下落其实严格意义上不是自由落体运动，经验表明，当下落物体的质量不是特别大的时候，空气阻力的影响是无法忽略的。为了探究空气阻力的性质，某同学准备了若干由同种轻质材料(密度为ρ)制成的半径不同的小球，将它们从足够高的同一个地方静止释放，利用摄像机拍摄其下落过程，并利用计算机逐帧分析技术分析其运动过程。
(1)实验中使用游标卡尺测量小球的半径r，图甲给出了其中某个小球的测量结果，则这个小球的半径为______ mm；
(2)实验得到的若干个小球的v−t图像如图乙所示，在时间足够长之后会发现速度会趋于一个定值，称作收尾速度vf，收尾速度的存在表明空气阻力的大小和小球的运动速度有关。该同学假设空气阻力f和小球的速度的n次方成正比，比例系数为k(称作阻力系数)，即f=kvn。已知当地重力加速度为g，那么收尾速度的表达式为vf=______(用k，n，r，g，ρ表示)；
(3)该同学为了验证自己的假设，准备了密度不同但是半径相同的小球，实验得到的lnvf−lnρ图像是一条斜率约为1的直线，这个结果表明______；
(4)该同学想知道阻力系数是否和小球的形状有关(和体积，截面积，半径等成比例)，为此他绘制了lnvf−lnr图像(小球材料一样)，实验得到的图像为一条斜率约为2的直线，实验结果表明______。
12.如图甲所示，某实验兴趣小组用铜片、铝片和可乐做成了一个可乐电池，电动势约为1V、内阻约为几千欧，并设计了甲、乙两个电路测量其电动势和内阻，根据测得数据画出图像(如图丙)。其中所用实验器材如下：
A.电压表(量程为0∼1.5V，阻值约为6kΩ)
B.电流表(量程为0∼0.5mA，阻值约为100Ω)
C.滑动变阻器(0∼3000Ω)
D.开关、导线若干
(1)若只选用其中一种电路测电源电动势和内阻，电路图应选______(填“乙”或“丙”)更合理，所测得电源电动势为______ V。内阻为______Ω。(结果均保留一位小数)
(2)利用这两个电路所得到的图像丁，我们还可以得到电路中电压表内阻为______Ω，电流表内阻为______Ω。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.真空旅行壶是户外旅游出行必备的物品，如图所示为某品牌的真空旅行壶，容量为3.0L，开始时旅行壶未装入水，壶盖也未盖，静置一段时间后，壶内空气的温度与外界温度相同，现将壶内迅速装入1.8L的开水，立刻盖上壶盖，封闭起来，静置一小段时间后，水面上方的空气温度达到52∘C，外界大气压恒为p0，室外温度保持27∘C不变，设装水、盖壶盖过程中和迅速打开壶盖过程壶内空气的温度不变，壶内空气可看作理想气体，不考虑水蒸发引起的空气体积的变化。求：
(1)静置一小段时间后，水面上方的空气温度达到52∘C时壶内空气的压强p1；
(2)如果此时迅速打开壶盖，则此时壶内剩余空气的质量与原来装入水后壶内气体质量的比值k。
14.如图所示，在水平面内有两个分别以O点与O1点为圆心的金属半圆弧内切于M点，半圆O的半径为2r，半圆O1的半径为r；整个空间区域内充满垂直于水平面向下的匀强磁场(未画出)，磁感应强度大小为B。OP为一长度为2r的均匀细金属棒，以恒定的角速度ω绕O点顺时针旋转，旋转过程中金属棒OP与两个半圆弧均接触良好，M点两金属半圆弧接触良好。已知金属棒OP和两个金属半圆弧材料相同，单位长度的电阻均为λ。t=0时P点与M点重合。求：(计算结果中可保留圆周率π)
(1)当P点转到与N点重合时，此时金属棒两端的电势差大小；
(2)t=π3ω时，此时金属棒受到的安培力大小。
15.2024年5月，中国航天科技集团(CASC)在《宇航学报》发布全球首款“智能感知轻气炮”，其内置传感器可实时监测炮管形变，为太空碎片撞击模拟提供动态修正参数，并进行安全性能模拟与优化工作。以下是某次利用弹丸模拟太空碎片的实验数据：
⋅弹丸质量m=0.2kg，炮管长度L=2.5m
⋅气体推力随位移线性变化F(x)=1920−768x(N)，炮管初始阻力f1=60N，在一次发射过程中阻力恒定
⋅弹丸材料与模拟卫星材料间恢复系数e=13[碰撞后两物体的分离速度(v2−v1)，与碰撞前两球的接近速度(v10−v20)成正比，比值由两球的材料性质决定，即e=v2−v1v10−v20，称为恢复系数]
(1)根据题给数据，求解第一次发射中弹丸的出射速度；
(2)(1)中所述弹丸水平击中置于光滑轨道、质量M=200kg的模拟卫星，若要求碰撞后模拟卫星速度不高于0.2m/s，通过计算说明是否满足安全标准；
(3)继续用同一炮管发射弹丸，发现第二次、第三次弹丸的出射速度分别为145m/s、134m/s。科研人员分析这是由于炮管受热后由于材料疲劳效应导致的阻力增大，进而导致动能损耗递增。
ⅰ.请根据所给数据猜想炮管中阻力大小与发射次数之间的近似关系。
ⅱ.假设从第二次开始，发射过程中逐渐增大气体的消耗量，使得每一次的平均气体推力是前一次的 2倍。试问这样的方案下炮管能够相较原本条件(不增多气体)多发射几个弹丸。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，故A错误；
B、原子核的比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子就越稳定，故B正确；
C、半衰期是大量放射性元素的统计规律，对个别的原子没有意义，故C错误；
D、原子核衰变过程中，电荷数守恒，质量数守恒，故D错误。
故选：B。
比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；半衰期是大量放射性元素的统计规律，只对大量的原子核才适用；核反应前后质量数守恒，电荷数(核电荷数)守恒。
知道衰变过程中质量数、电荷数守恒，核反应是朝着比结合能大的方向进行的是解题的基础。
2.【答案】C
【解析】解：AB、将两球视为整体，受力分析由平衡条件有：
Facs45∘=2mg
Fasin45∘=Fc
解得：Fa=2 2mg，Fc=2mg，故AB错误；
CD、对小球2，受力分析，如图所示：
根据平衡条件得：Fb= Fc2+(mg)2= (2mg)2+(mg)2= 5mg
设b绳与水平方向的夹角为θ，则有tanθ=Fcmg=2mgmg=2≠tan60∘= 3，即θ≠60∘，故C正确，D错误。
故选：C。
利用整体法对小球1和2组成的系统在水平方向和竖直方向列平衡方程求解细线a和细线c的拉力；
隔离小球2，根据三力平衡求解b绳拉力，并确定细线b与竖直方向间的夹角与60∘的关系。
考查整体法和隔离法的应用，会根据题意灵活选择并列式求解相关的物理量。
3.【答案】D
【解析】解：A.由交流电u=220 2sin100πt(V)，可知ω=100πrad/s
则频率f=ω2π=100π2πHz=50Hz
交流电每个周期电流方向改变两次，所以发射线圈中的电流每秒钟方向变化100次，故A错误；
B.由于漏磁，接收线圈与发射线圈的功率不相等，所以U1I1≠U2I2，可得I1I2≠U2U1=3220，故B错误；
C.发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相等，发射线圈与接收线圈中交变电流的周期之比为1：1，故C错误；
D.如果没有漏磁，则发射线圈电压与接收线圈电压与匝数的关系U1U2=n1n2，其中发射线圈输入电压U1=220V，接收线圈输出电压U2=360%V=5V，联立得到接收线圈与发射线圈中匝数比为n1：n2=44：1，故D正确。
故选：D。
变压器不改变交流电的周期和频率；由于漏磁，接收线圈与发射线圈中电流之比不等于匝数反比；结合理想变压器电压与匝数的关系式分析。
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道理想变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比，不是理想变压器，上面的结论不成立。
4.【答案】A
【解析】解：CD.由几何关系及光的折射定律，可得下图：
由数学知识可得：
∠BOC=i−θ，
∠BOC+(180∘−2r)+i=180∘，
联立可得：
∠BCO=30∘，
r=45∘，
由光的折射定律可得：
n=sinisinr，
解得：
n= 62；
设玻璃球半径为R，
由几何关系可得：
OC=2⋅Rcs30∘，
解得：
OC= 3R；
故CD错误；
B.光在玻璃球中传播的速度为：
v=cn，
由此可知，光在玻璃球中传播的速度和真空中不一样大，
故B错误；
A.假设改变光在A点的入射角，能使光在玻璃球的内表面发生全反射，
设临界角为C，刚好能使光在玻璃球的内表面发生全反射时，光在A点的入射角为i′，
由临界角和折射率的关系可得：
sinC=1n，
由光的折射定律可得：
n=sini′sinC，
联立可得：
sini′=1，
则：
i′=90∘，不符实际，则假设不成立，则改变光在A点的入射角，都不可能使光在玻璃球的内表面发生全反射，
故A正确；
故选：A。
CD.由几何关系及光的折射定律画图，由数学知识、光的折射定律分别列式，即可分析判断；
B.根据折射率与光速的关系，即可分析判断；
A.运用假设法，由临界角和折射率的关系、光的折射定律分别列式，即可分析判断。
本题考查光的折射与全反射的综合问题，解题时需注意，光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。
5.【答案】C
【解析】解：在双星系统中，两星体相对位置不变，运动周期相同，两颗星体之间的万有引力提供做圆周运动的向心力，对a星，由牛顿第二定律可得：
GmambL2=ma4π2raT2
且：ra=vT2π
联立可得：mb=2πL2vGT，故C正确，ABD错误；
故选：C。
在双星系统中，两星体相对位置不变，运动周期相同，两颗星体之间的万有引力提供做圆周运动的向心力，对a、b两星，由牛顿第二定律列式，结合题意，即可分析判断ABCD正误。
本题考查双星系统及相关计算，解题时需注意，对于双星系统，要抓住三个相等，即向心力相等、角速度相等、周期相等。
6.【答案】C
【解析】解：A.根据矢量合成法则，a点的电场强度大小E= (kqL2)2+(2kqL2)2= 5kqL2，故A错误；
B.将c点−2q电荷拆分为两个−q的点电荷，其中−q与b点+q在O点的电势叠加为零，另一个−q在O点的电势为负，故O点的电势为负值，故B错误；
C.按上述方法可知，aO直线上电势都为负值，但从a沿直线到O离负电荷越来越近，故电势逐渐降低，故C正确；
D.从b点沿bac电势逐渐降低，所以该负试探电荷的电势能逐渐增大，故D错误。
故选：C。
根据场强叠加原理解答A；根据电势的大小与距离及电荷量有关可判断BCD。
本题主要考查电势及电场强度的相关知识，解题关键是知道电势大小的影响因素及电场叠加原理，应用矢量合成方法求解。
7.【答案】CD
【解析】解：设A滑到底端的速度为vA，滑到底端的时间为t1，A追上B所用的时间为t。临界情况为当B的加速度最大时，此时A追上B时，两者速度恰好相等。速度相等时，根据平均速度公式，B的位移
xB=vA2t
A做匀速运动的位移为
xA=vA(t−t1)
A追上B时，有
xB=xA
即
vA2t=vA(t−t1)
解得
t1=12t
A做匀加速运动的加速度为
aA=vAt1=2vAt，aA=gsin30∘=10×0.5m/s2=5m/s2
B做匀加速直线运动的加速度为
a=vAt=aA2=5m/s22=2.5m/s2
即A能追上B，B的最大加速度为4m/s2，A不能追上B时
a>2.5m/s2
故CD正确，AB错误。
故选：CD。
根据牛顿第二定律求出A下滑的加速度大小．B做加速度为a的匀加速直线运动，A先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动，A要追上B，则追上B时的速度必大于等于B的速度．求出临界情况，即当B的加速度最大时，此时A追上B时，两者速度恰好相等．根据位移关系，根据运动学公式去求加速度的最大值。
解决本题的关键知道要追上B，则追上B时的速度必大于等于B的速度．然后根据临界情况去解决问题，即当B的加速度最大时，此时A追上B时，两者速度恰好相等。
8.【答案】AD
【解析】解：A、根据三角函数知识可知，NQ两质点平衡位置之间的距离为：xNQ=34λ−112λ，解得：λ=24m，故A正确；
B、根据图乙可知波的周期为T=0.2s，则波速为v=λT=240.2m/s=120m/s，故B错误；
C、由图乙可知，t=18s=0.125s时刻，质点P沿y轴负方向运动，故C错误；
D、根据同侧法可知，该波沿x轴负方向传播，N向下振动。从t=18s时开始，质点Q第一次回到平衡位置所经历的时间为t1=T4
在t=18s之后，质点N第一次回到平衡位置的时间为：t2=T6+T4
质点Q比N早回到平衡位置的时间为：Δt=t2−t1=T6=0.26s=130s，故D正确。
故选：AD。
在图甲中，根据三角函数知识得出波长，由乙图读出周期，从而求得波速；根据同侧法分析出波的传播方向，分别计算出不同质点回到平衡位置的时间再作差即可。
本题主要考查横波图像的相关应用，根据图像得出周期、波长等物理意义，熟悉横波在不同方向的运动特点，结合运动学公式即可完成分析。
9.【答案】AB
【解析】解：A.若粒子射入磁场的速率为
v1=BqRm
由洛伦兹力提供向心力有：
qv1B=mv1r1
解得粒子运动的轨迹半径为：
r1=R
根据左手定则结合“磁发散”可知，则粒子均沿水平方向向左射出磁场，故A正确；
B.若粒子射入磁场的速率为
v2= 2BqR2m
由洛伦兹力提供向心力有：
qv2B=mv22r2
解得粒子运动的轨迹半径为：
r2= 22R
粒子在磁场中做匀速圆周运动的直径：
d=2r2
解得
d= 2R
则粒子最远可以从M点射出磁场，故B正确；
CD.若粒子射入磁场的速率为
v3=3BqRm
由洛伦兹力提供向心力有：
qv3B=mv32r3
解得粒子运动的轨迹半径为：
r3=3R
粒子在磁场中运动时间最长时，运动轨迹对应的弦最长，最长的弦为圆的直径，如图所示：
根据几何关系可得：
sinθ=R3R=13