2025届河南省许昌市部分学校高三下学期第二次模拟考试物理试卷（解析版）

这是一份2025届河南省许昌市部分学校高三下学期第二次模拟考试物理试卷（解析版），共21页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.
1. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0eV
B. 这些氢原子跃迁时共发出4种频率的光
C. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D. 氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
【答案】D
【解析】A．由图甲可知，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子的能量为
根据图丙可知，遏止电压为，则光电子的初动能
根据光电效应方程
则光电管阴极K金属材料的逸出功为
故A错误；
B．根据排列组合的规律可知，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，共发出3种频率的光，故B错误；
C．光电子由阴极K向对面的极板运动，形成光电流，要阻止该电流，需要接反向电压，则可判断图乙中电源左侧为正极，故C错误；
D．通过A分析可知，只要光电子的能量大于，就可以使阴极K发生光电效应现象，由图甲可知，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，有2种频率的光子满足要求，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，水平面内两平行金属导轨之间接有电流表G，金属棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，匀强磁场与金属导轨平面垂直，磁感应强度大小为。在外力的作用下让金属棒以恒定的速度v沿导轨向右运动，电流表读数保持不变，时刻，磁场的磁感应强度B开始随时间t发生变化，金属棒的速度大小和方向仍保持不变，发现电流表G的读数保持为零，则的值随时间t变化的图像为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设两导轨之间距离为d，时刻金属棒与左侧电流表位置的距离为，根据题意，当金属棒以恒定的速度v沿导轨向右运动过程中，电流表G的读数始终为零，说明回路的磁通量保持不变，即
化简得
这是关于t的一次函数。
故选B。
3. 如图所示，A球、C球均带正电，B球带负电，A球固定在绝缘的水平地面上，B球由绝缘的细线拉着，C球处在与B球等高的位置，A、B、C三球均静止且三者所在位置构成一个等边三角形。若细线与竖直方向的夹角为，A、B、C三球所带电荷量大小分别为、、，质量，则为（ ）
A. 4:2:1B. 2:1:4C. D.
【答案】B
【解析】B、C球受力如下
如图所示，对C球，由力的平衡条件可得
对B球，由力的平衡条件有
三个球的质量关系
库仑定律表达式
联立各式可得
故选B。
4. 据《行星科学》杂志报道，“TRAPPIST-1系统”距离我们四十光年，如图所示，这个系统由一个红矮星和围绕它运转的7颗行星组成，且这7颗行星有着相同的密度，推测这些行星可能全部由同一物质构成。如果最内侧行星b的球体半径是最外侧行星h的球体半径的k倍，则行星b与行星h的第一宇宙速度之比为（ ）

A. B. kC. D.
【答案】B
【解析】设行星的第一宇宙速度为v，则有
又
可得第一宇宙速度
因此行星b与行星h的第一宇宙速度之比为
故选B。
5. 如图所示，一棱镜的截面为直角三角形，一束单色光从AC边的P点进入棱镜，棱镜对该单色光的折射率为。当入射角等于i时，折射到AB边上的光线刚好发生全反射，则入射角i的正弦值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】作出光路图如图
根据折射率可得
由几何关系可得
又由
联立求得
C正确。
故选C。
6. 如图所示，物块B放在粗糙平台上，一条不可伸长的细绳穿过平台的孔洞，一端固定在物块B上的O点，另一端系一个小球A。在外力F作用下小球A从B的正下方沿着以OA为半径的圆弧被缓缓推至接近水平位置，在小球A缓缓运动过程中，力F的方向始终与细绳保持垂直，物块B始终静止不动，则下面说法正确的是（ ）
A. 外力F逐渐减小B. 绳子的拉力先增大后减小
C. 平台给物块B的摩擦力先增大后减小D. 物块B所受平台的支持力先增大后减小
【答案】C
【解析】AB．对小球A受力分析，如图所示，由平衡条件有外力
拉力
小球缓慢移动到水平位置附近过程中，越来越大，则推力F越来越大，绳子拉力越来越小，AB错误；
C．平台给滑块B的摩擦力等于绳子拉力的水平分量，即
由此可知随着变大，平台给滑块B的摩擦力先增大后减小，C正确；
D．滑块B所受平台的支持力
解出
随增大支持力越来越小，D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由释放，接触弹簧后继续竖直向下运动。若以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建立坐标轴Ox，则小球的速度的二次方随坐标x的变化图像如图乙所示。其中OA段为直线。ABCD是平滑的曲线。AB段与OA相切于A点，C点与A点关于BE对称，空气阻力不计，重力加速度为g。关于小球在A、B、C、D各点对应的位置坐标、、、及加速度大小、、、的判断正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】C
【解析】A．图乙所示图像中，OA段是直线，小球从O运动到A过程加速度不变，小球做自由落体运动，小球到达A时，下落高度为h，小球的加速度仍然是g，所以
，
故A错误；
B．由图示所示图像可知，在B点小球速度最大，此时重力和弹力相等，合力为0，加速度为
由
可得
则B点的坐标为
故B错误；
C．由于C点与A点关于BE对称，所以
在C点的弹簧弹力竖直向上，大小为
小球在C点由牛顿第二定律得
解得
故C正确；
D．小球到达D点时速度为零，则D点在C点的下方，小球到达D点时形变量
加速度
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.
8. 如图1所示，介质中有两个相距6m的波源和，两波源的振动方向与纸面垂直，所形成的机械波在纸面内传播，传播速度均为0.25m/s。图2是的振动图像，图3是的振动图像。M点在和的连线上，与波源相距2.5m，N、的连线与、的连线垂直，N点到的距离为8m。下列说法正确的是（ ）
A. M和N都振动加强点
B. M和N都是振动减弱点
C. M和N的连线上必定有一个振动加强点
D. 和振动步调相反，不能形成稳定的干涉图样
【答案】BC
【解析】AB．根据图像可知波的传播周期为，所以
两波源到M点的波程差为
，
由于两波源振动是反相位，所以M点为减弱点，有几何关系可知，两波源到N点的波程差为
由于两波源振动是反相位，所以N点为减弱点，A错误，B正确；
C．从在距距离为处开始，做以和为焦点的双曲线与M和N的连线的交点就是加强点，C正确；
D．和两波源同频，振动方向相同，振动步调相反，能形成稳定的干涉图样，D错误。
故选BC。
9. 如图所示，直角坐标系xOy的x轴上方存在匀强磁场和匀强电场，y轴是磁场和电场的分界线，磁场方向垂直xOy平面向外，电场方向与y轴平行，指向y轴负方向，M、P两点的坐标为、。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度从P点射入电场，经电场偏转后从M点垂直于y轴进入磁场，然后从x轴上的N点离开磁场。已知粒子到达N点时与x轴负方向的夹角为60°，粒子的重力不计。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强电场的场强大小为B. 匀强电场的场强大小为
C. 匀强磁场的磁感应强度大小为D. 匀强磁场的磁感应强度大小为
【答案】AD
【解析】AB.设P点粒子入射时水平方向和竖直方向的速度分别为，，到M点时水平入射，则竖直速度为0，只剩下水平速度，设P到M的时间为，电场提供的加速度为，由运动学公式有
得
即入射角为45° ，在M点速度为，代入上面式子得
由牛顿第二定律得
得
故A正确，B错误；
CD.根据几何关系知粒子在磁场中运动的半径
根据洛伦兹力提供向心力有
得
故C错误，D正确。故选AD。
10. 如图，篮球比赛的某次快攻中，球员甲将球斜向上传给前方队友，球传出瞬间离地面高，速度大小为；对方球员乙原地竖直起跳拦截，其跃起后手离地面的最大高度为，球越过乙时速度沿水平方向，且恰好未被拦截。球可视为质点，质量为，重力加速度取，以地面为零势能面，忽略空气阻力，则（ ）
A. 球在空中上升时处于超重状态B. 甲传球时，球与乙的水平距离为
C. 队友接球前瞬间，球的机械能一定为D. 队友接球前瞬间，球的动能一定为
【答案】BC
【解析】A．球在空中上升时加速度为向下的g，处于失重状态，选项A错误；
B．球刚斜抛出时的竖直速度
水平速度
甲传球时，球与乙的水平距离为
选项B正确；
C．以地面为零势能面，则球刚抛出时的机械能为
球抛出后机械能守恒，则队友接球前瞬间，球的机械能一定为，选项C正确；
D．因为球刚抛出时的动能为
则队友接球前瞬间，球的动能不一定为，选项D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11. 某校举办科技节活动，一位同学设计了可以测量水平面上运动物体加速度的简易装置，如图所示。将一端系有摆球的细线悬于小车内O点，细线和摆球后面有一个半圆形的刻度盘。当小球与小车在水平面上保持相对静止时，根据悬绳与竖直方向的夹角θ，便可得到小车此时的加速度。
（1）为了制作加速度计的刻度盘，需要测量当地的重力加速度，该同学利用单摆进行测量，若已知单摆摆线长为l，周期为T，用游标卡尺测量小球直径，示数如图甲所示，则摆球的直径____________cm。则计算当地重力加速度的表达式为____________。（用l，T，d表示）
（2）该加速度测量仪的刻度____________（填“均匀”或“不均匀”），小车的加速度____________。（用θ，g表示）
【答案】（1）2.125
（2）不均匀
【解析】【小问1详解】
[1]由于游标卡尺为20分度，精确度为0.05mm，可知小球直径
[2]根据单摆的振动周期公式
可知当地的重力加速度
【小问2详解】
[1][2]当摆角稳定为θ时，对小球进行受力分析可知
可得小车的加速度
由于加速度a与摆角θ不是正比关系，因此刻度不均匀。
12. 实验室有一只电流表，满偏电流为，内电阻约。某同学欲用半偏法测量该电流表的内电阻，然后把这只电流表改装成量程为的电压表。
实验室还能提供实验器材规格如下：
A.滑动变阻器（）
B.滑动变阻器（）
C.电阻箱（）
D.电源（电动势为，内阻不计）
E.开关两个、导线等
（1）要尽可能准确测出电流表的内电阻，滑动变阻器应选用________。
（2）将测电流表内电阻的实物连线图补充完整________；
（3）实验时进行的主要步骤有：
①把滑动变阻器阻值调到最大，在开关断开的前提下，闭合开关
②调节滑动变阻器的触头，使电流表指针偏转到满刻度
③闭合开关，在滑动变阻器阻值保持不变前提下，调节电阻箱使得电流表指针指向表盘中央刻度
④记下电流表指针指向表盘中央刻度时电阻箱读数
根据以上实验得到的数据，电流表的内阻的测量值________，的测量值与真实值相比________（填“偏大”或“偏小”）。
（4）若测得电流表内阻，把这只电流表改装成量程为的电压表需要________（填“串联”或“并联”）一只阻值为________的定值电阻。
【答案】（1）A （2） （3）180 偏小
（4）串联 29800
【解析】【小问1详解】
用半偏法测电流表的内阻时，与电流表串联的滑动变阻器的阻值要尽可能大，以减小测量误差；在电路电流不超过电流表量程的前提下，电源电动势应尽可能大些，以保证电流表满偏时滑动变阻器的阻值尽可能大，故滑动变阻器应选A。
【小问2详解】
实物连线要做到开关能够控制电阻箱并联进电路，故电路实物连线如图所示
【小问3详解】
[1]闭合后，电流表与电阻箱并联，且并联后电路总电阻视为不变，则总电流不变，电流表指针偏转到满刻度的，则通过电阻箱的电流为总电流的，则
[2]实际操作中，闭合后，电路总电阻变小，电路总电流变大，通过电阻箱的电流大于原来总电流的，则该实验测出的电流表内阻要小于电流表内阻的真实值。
【小问4详解】
[1][2]若测得电流表内阻，把这只电流表改装成量程为的电压表需要串联一只阻值分压，根据欧姆定律可得
解得
13. 如图所示，竖直导热汽缸内有一质量不计的活塞，活塞下密封一定质量的氧气，活塞上面放有一些沙子，环境温度为，大气压强为。初状态氧气的体积为V、温度为、压强为。由于汽缸缓慢散热，为了维持活塞不下降，需要逐渐取走沙子，沙子全部取走后，随着汽缸继续散热，活塞开始下移，直到氧气与环境温度完全一致。忽略汽缸与活塞之间的摩擦力。求：
（1）沙子全部取走时氧气的温度下降了多少；
（2）氧气与环境温度完全一致时的体积是多少；
（3）降温过程中氧气内能减少了，这一过程氧气放出的热量是多少。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）沙子全部取走时氧气压强
初始状态压强
温度
根据
得
氧气的温度下降了
（2）氧气与环境温度完全一致时
根据
得
（3）降温过程中对氧气做功
根据热力学第一定律
这一过程氧气放出的热量
14. 2023年12月1日晚间，绚丽的极光现身北京市门头沟区。极光是由太阳抛射出的高能带电粒子受到地磁场作用，在地球南北极附近与大气碰撞产生的发光现象。从北极地区看赤道平面的地磁场，可简化为下图：O为地球球心，R为地球半径，将地磁场在半径为R到3R之间的圆环区域看成是匀强磁场，磁感应强度为B。假设高能粒子的质量为m，电荷量为。不计粒子重力及大气对粒子运动的影响，且不考虑相对论效应。
（1）若高能粒子从A点以速度沿切线进入磁场边界位置时，粒子恰好绕着磁场边界做圆周运动，求粒子的速度的大小。
（2）地球磁层是保护地球的一道天然屏障，它阻挡着高能粒子直接到达地球表面，从而保护了地球上的生态环境。
a．假设高能粒子从磁场边缘A点以速率v沿半径方向射入磁场时恰不能到达地球表面，求粒子的比荷；
b．高能粒子实际上可在赤道平面内向各个方向均匀地射入磁场。若高能粒子仍以速率v射入地球磁场，求到达地球粒子数与进入地磁场粒子总数比值。（结果用反三角函数表示，例：，则，θ为弧度）
【答案】（1）；（2）a．；b．
【解析】（1）若高能粒子从A点以速度沿切线进入磁场边界位置时，粒子恰好绕着磁场边界做圆周运动，可知粒子的轨道半径为
由洛伦兹力提供向心力可得
联立解得粒子的速度的大小为
（2）a．假设高能粒子从磁场边缘A点以速率v沿半径方向射入磁场时恰不能到达地球表面，如图所示
由几何关系可得
解得
由洛伦兹力提供向心力可得
联立解得粒子的比荷为
b．若高能粒子仍以速率v射入地球磁场，可知沿径向方向射入的粒子会和地球相切而出，和AO方向成角向上方射入磁场的粒子也恰从地球上沿相切射出，在此角范围内的粒子能到达地球，其余进入磁场粒子不能到达地球，作A点该速度垂直和过切点与O点连线延长线交于F点，则F点为圆心，如图所示
由图中几何关系可得
，
则有
可得
故到达地球粒子数与进入地磁场粒子总数比值为
15. 如图所示，绝缘长木板放在光滑平面上，左端紧靠左侧绝缘光滑台面，右端与竖直墙壁有一段距离.点的左侧存在水平方向的匀强电场，把带有负电荷的小滑块由点静止释放，小滑块在电场力的作用下向右加速运动滑上长木板.已知小滑块质量为，电荷量为，长木板质量为，小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.3，匀强电场电场强度为.取，长木板与右侧墙壁碰后瞬间原速反弹。求：
（1）长木板与右侧墙壁仅碰撞一次，之间的距是多少？
（2）在满足（1）的条件下，小滑块不从长木板上掉下来，木板长度的最小值是多少？
（3）在其他条件不变的情况下，若把长木板更换一块为质量长木板，木板的长度、动摩擦因数均与木板相同，长木板运动多长路程后才能静止不动？
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
滑块从到运动过程，根据动能定理，有
解得
滑块滑上木板，运动过程中二者动量守恒，有
只发生一次碰撞的条件为木板与墙壁碰撞前的瞬间，滑块与木板动量相等，有
代入数据解得
对木板，根据动能定理，有
代入数据解得
【小问2详解】
设木板的长度的最小值为，自滑块滑上木板至停止运动，由能量守恒，有
代入数据解得
【小问3详解】
板更换为木板之后对木板，有
第1次碰撞前木板的速度
根据动量守恒定律，有
代入数据解得
第1次碰后木板向左匀减速，所受滑动摩擦力不变，则加速度不变，向左运动后速度减0，然后再向右匀加速。假设木板与墙壁发生第2次碰撞前，滑块与木板已达到同速，则从第1次碰后到、同速。
根据动量守恒定律，有
代入数据解得
由于，可知假设成立
在、同速前，滑块一直向右匀减速直到二者速度相等。
从第1次碰后到第2次碰前，此过程木板的路程为
从第2次碰后到第3次碰前，此过程木板的路程为
第3次碰后，根据动量守恒定律，得
代入数据解得
第3次碰后到第4次碰前，则有
木板通过的路程
根据数学知识，有
当无限大时，可得木板通过的总路程为