2025届湖南省普通高中高三下学期学业水平选择性考试（三模）（三）物理试题（解析版）

这是一份2025届湖南省普通高中高三下学期学业水平选择性考试（三模）（三）物理试题（解析版），共20页。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为＋→＋Q1，＋→ ＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是( )
A．X是，Q2＞Q1 B．X是，Q2＞Q1
C．X是，Q2＜Q1 D．X是，Q2＜Q1
2．一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图甲所示，平衡位置在的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为B．该波的波源的振动频率为
C．该波沿x轴正方向传播D．该波的波速为
3．如图所示是美国的“卡西尼”号探测器经过长达7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道。若“卡西尼”号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度ρ的表达式正确的是（ ）
A．M=，ρ=B．M=，ρ=
C．M=，ρ=D．M=，ρ=
4．如题图所示，两个质量相同的小球A、B用长度不等的细线拴在同一点，并在离地面某一高度的同一水平面内做匀速圆周运动，则小球A、B的（ ）
A．细线对A球的拉力大于对B球的拉力
B．A球的向心加速度等于B球的向心加速度
C．A球的角速度小于B球的角速度
D．A球的线速度小于B球的线速度
5．如图所示，真空中光滑的绝缘水平面上有一菱形，顶点、处分别固定等量带负电的点电荷，点为两对角线的交点。若将一个带正电的粒子置于点由静止释放，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子将沿对角线做往复运动，从到先做匀加速运动后做匀减速运动
B．从到电势先升高后降低，场强先增大后减小，点电势最高、场强最大
C．从到粒子的电势能与机械能之和先增大后减小
D．从到粒子的电势能先减小后增大
6．如图，真空中有区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ中存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下（与纸面平行），磁场方向垂直纸面向里，等腰直角三角形CGF区域（区域Ⅱ）内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。图中A、C、O三点在同一直线上，AO与GF垂直，且与电场和磁场方向均垂直。A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域Ⅰ中，只有沿直线AC运动的粒子才能进入区域Ⅱ。若区域Ⅰ中电场强度大小为E、磁感应强度大小为B1，区域Ⅱ中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF的中点射出，它们在区域Ⅱ中运动的时间为t0。若改变电场或磁场强弱，能进入区域Ⅱ中的粒子在区域Ⅱ中运动的时间为t，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则t > t0
B．若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则t > t0
C．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则
D．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项
7．如图所示，电梯质量为M，地板上放置一质量为m的物体，钢索拉着电梯由静止开始向上做匀加速运动，当上升高度为H时，速度达到v，则（ ）
A．地板对物体支持力大小为B．该过程所用时间为
C．钢索的拉力做的功等于D．合力对电梯M做的功等于
8．如图所示，足够长、不计电阻的光滑导轨间距L=2.0m，中间有匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，在导轨上放有长度与导轨间距相等且不计电阻的金属棒，导轨右端连接在理想变压器的原线圈上，副线圈通过理想二极管接有电容C=2×10-4F的电容器和阻值R=20的电阻，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2，电压表是理想电表，金属棒的速度，下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数是20V
B．电阻R的电功率等于40W
C．电容器上的电荷量是
D．电容器上的电荷量是8×10-3C
9．如图所示，A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放；B的初速度方向沿斜面向下，大小为v0；C的初速度方向沿水平方向，大小为v0，斜面足够大，A、B、C运动过程中不会相碰，下列说法正确的是（ ）
A．滑到斜面底端时，B的动能最大
B．滑到斜面底端时，A、B、C与斜面摩擦产生的热量相同
C．滑到斜面底端时，C的机械能减少最多
D．滑到斜面底端时，C的重力势能减少最多
10．如图所示，一块上下表面平行的玻璃砖，横截面为直角三角形ABC，斜边AC长度为L，。一光线从AB边的O点以平行于斜边AC的方向射入玻璃砖，光线经BC边反射后垂直AC边射出玻璃砖。已知真空中的光速为c。则（ ）
A．玻璃砖的折射率为
B．玻璃砖的折射率为1.5
C．光线可在AB边平行移动，则光线从BC边出射时，在玻璃砖中传播的最短时间为
D．光线可在AB边平行移动，则光线从BC边出射时，在玻璃砖中传播的最短时间为
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．为了测某电源的电动势和内阻实验室提供了如下器材：
电阻箱R，定值电阻R0、两个电流表A1、A2，电键S1单刀双掷开关S2，待测电源，导线若干．实验小组成员设计如图甲所示的电路图．
(1)闭合电键S1，断开单刀双掷开关S2，调节电阻箱的阻值为R1，读出电流表A2的示数I0；将单刀双掷开关S2合向1，调节电阻箱的阻值为R2，使电流表A2的示数仍为I0，则电流表A1的阻值RA1= ．
(2)将单刀双掷开关S2合向2，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A1的示数I，实验小组成员打算用图像处理数据，以电阻箱电阻R为横轴，为了直观得到电流I与R的图像关系，则纵轴y应取
A．I B．I2 C． D．
(3)若测得电流表A1的内阻为1Ω，定值电阻R0=2Ω，根据(2)选取的y轴，作出y-R图像如图乙所示，则电源的电动势E= V，内阻r= Ω．
12．某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，图乙是某次实验中正确操作得到的一条纸带，依次测出了计时点A 、B 、D 、E 、F 到计时点O 的距离h1 、h2 、h3 、h4 、h5 ，已知打点频率为f ，当地重力加速度大小为g .
甲 乙 丙
（1） 打E 点时重物的速度表达式vE= .
（2） 若选取纸带上A 点到E 点的过程验证机械能守恒定律，则需要验证的关系式为 .
（3） 另一同学不慎以A 点为计时起点，量出A 点到B 、C 、D 、E 各点的距离h ，以h 为横轴，以各点速度的平方v2 为纵轴画出了一条图线，这条图线应是图丙两条图线中的 （填“a ”或“b ”）.
（4） 若图丙中画出图线的斜率k 大小 （填字母），亦可验证重物下落过程机械能守恒.
A.略小于g B.略小于2g
C.略大于g D.略大于2g
13．山地车的气压避震装置主要由活塞、汽缸组成。某研究小组将其汽缸和活塞取出进行研究。如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热汽缸B，活塞用劲度系数为的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到汽缸底部的距离为，汽缸底部到斜面底端的挡板距离为，汽缸内气体的初始温度为。已知汽缸质量为，活塞的质量为，汽缸容积的横截面积为，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。
（1）求初始状态下汽缸内气体压强p1；
（2）对汽缸进行加热，汽缸内气体的温度从T1上升到T2，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，求T2；
（3）若在第（2）问的基础上继续对汽缸进行加热，当温度达到T3时使得弹簧恰好恢复原长，求T3。
14．如图所示,光滑水平轨道MN、PQ和光滑倾斜轨道NF、QE在N、Q点连接,倾斜轨道倾角为θ,轨道间距均为L,轨道足够长.水平轨道间连接着阻值为R的电阻,质量分别为M、m,电阻分别为R、r的导体棒a、b分别放在两组轨道上,导体棒均与轨道垂直,导体棒a与水平放置的轻质弹簧通过绝缘装置连接,弹簧另一端固定在竖直墙壁上.水平轨道所在的空间区域存在竖直向上的匀强磁场,倾斜轨道空间区域存在垂直轨道平面向上的匀强磁场,该磁场区域仅分布在QN和EF所围的区域内,QN、EF间距离为d,两个区域内的磁感应强度分别为B1、B2,以QN为分界线且互不影响.现在用一外力F将导体棒a向右拉至某一位置处,然后把导体棒b从紧靠分界线QN处由静止释放,导体棒b在出磁场边界EF前已达到最大速度.当导体棒b在磁场中运动达到稳定状态时,撤去作用在a棒上的外力后发现a棒仍能静止一段时间,然后又来回运动并最终停下来.
(1)求导体棒b在倾斜轨道的磁场区域中运动的最大速度;
(2)求撤去外力后,弹簧弹力的最大值;
(3)如果两个区域内的磁感应强度B1=B2=B且导体棒的电阻R=r,从b棒开始运动到a棒最终静止的整个过程中,电阻R上产生的热量为Q,求弹簧最初的弹性势能.
15．如图所示，质量的木板静止在光滑水平地面上，距其右端（未知且可调）处有一铆钉固定的滑块。一质量的小滑块（可视为质点）静止于木板左端。现水平向右迅速敲击小滑块，使其瞬间获得的初速度沿木板向右运动。已知重力加速度大小为，滑块与木板间的动摩擦因数为，整个过程中滑块未滑离木板，木板与右侧滑块的碰撞中没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略。
（1）若碰撞数次后滑块、木板最终均静止，求为确保滑块不滑离木板，木板的最短长度；
（2）若，将的钉去掉，滑块与水平面无摩擦，且，求木板与物块碰撞的次数及碰后滑块、木板、物块最终速度的大小；
（3）若小滑块的质量为，的质量为，滑块用铆钉固定在距右侧处，多次碰撞后、最终都静止，求整个过程中木板的总路程。
【参考答案】
1．【答案】B
【详解】＋→中质量亏损为Δm1＝1.007 8 u＋12.000 0 u－13.005 7 u＝0.002 1 u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知X的电荷数为2、质量数为4，故X为，第二个核反应的质量亏损为Δm2＝1.007 8 u＋15.000 1 u－12.000 0 u－4.002 6 u＝0.005 3 u，根据爱因斯坦质能方程可知Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2，则Q1＜Q2，故B正确．
2．【答案】D
【详解】A．由波的图像可知，该波的波长为24m，故A错误；
B．由振动图像可知，波的周期为0.4s，所以波源的振动频率为2.5Hz，故B错误；
C．时，由于质点P正在向下运动，根据同侧法可知，波沿x轴负方向传播，故C错误；
D．由波长、波速与周期的关系
解得
故D正确。
故选D。
3．【答案】D
【解析】
【详解】设探测器的质量为m，由题意可知探测器的角速度为
①
根据牛顿第二定律有
②
火星的质量为 ③
联立①②③解得
④
⑤
故选D。
4．【答案】D
【详解】A．令连接A、B球体的细线与竖直方向夹角为，，对球体分析有
则有
，
由于小于，可知细线对A球的拉力小于对B球的拉力，A错误；
B．根据受力分析有
，
解得
，
由于小于，可知A球的向心加速度小于B球的向心加速度，B错误；
C．根据受力分析有
，
解得
可知A球的角速等于B球的角速度，C错误；
D．根据受力分析有，
解得，
由于小于，可知A球的线速度小于B球的线速度，D正确。
故选D。
5．【答案】D
【详解】A．粒子受到AC两点负电荷的吸引力，其合力方向沿着BD方向，从到O先做变加速运动，从O到D点做变减速运动，然后返回。即将沿对角线BD做往复运动，选项A错误；
B．距离负电荷越近则电势越低，则从到电势先降低后升高，O点电势最低；从B到O场强可能一直减小，也可能先增加后减小，O场强为零，选项B错误；
CD．从到只有电场力对粒子做功，则粒子的电势能与机械能之和保持不变，从到粒子的动能先增加后减小，则电势能先减小后增大，选项C错误，D正确。
故选D。
6．【答案】D
【详解】由题知粒子在AC做直线运动，则有qv0B1 = qE，区域Ⅱ中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF的中点射出，则粒子转过的圆心角为90°，根据，有。
A：若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则粒子在AC做直线运动的速度，有qvA∙2B1 = qE，则，再根据，可知粒子半径减小，则粒子仍然从CF边射出，粒子转过的圆心角仍为90°，则t = t0，A错误；
B：若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则粒子在AC做直线运动的速度，有qvB∙B1 = q∙2E，则vB = 2v0，再根据，可知粒子半径变为原来的2倍，则粒子F点射出，粒子转过的圆心角仍为90°，则t = t0，B错误；
C：若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则粒子在AC做直线运动的速度仍为v0，再根据，可知粒子半径变为原来的，则粒子从OF边射出，则画出粒子的运动轨迹如下图：
根据，可知转过的圆心角θ = 60°，根据，有，则，C错误；
D：若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则粒子在AC做直线运动的速度仍为v0，再根据，可知粒子半径变为原来的，则粒子OF边射出，则画出粒子的运动轨迹如下图：
根据，可知转过的圆心角为α = 45°，根据，有，则，D正确。选D。
7．【答案】BD
【详解】A．电梯由静止开始向上做加速运动，设加速度的大小为a，由速度和位移的关系式有
根据牛顿第二定律有
则地板对物体的支持力为
A错误；
B．该过程所用时间
B正确；
C．对整体有
所以钢索的拉力为
钢索的拉力做的功等于
C错误；
D．根据动能定理可得，合力对电梯做的功等于电梯的动能的变化量，即为，D正确。
故选BD。
8．【答案】BD
【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，导体棒切割磁感线产生的感应电动势，已知，所以电动势，最大值V，金属棒的电阻不计，电压表示数是有效值，选项A错误；
B．原线圈电压的有效值为，设副线圈电压有效值是，根据理想变压器电压与匝数的关系，代入数据得V，电阻R的功率，W，B项正确；
CD．由于理想二极管的作用，电容器只能充电不会放电，电压最大值V，电容器上的电荷量，代入数据得C，C项错误，D项正确。
故选BD。
9．【答案】AC
【详解】A．在运动过程中，A、B的摩擦力相同，路程相同，克服摩擦力的功相同，重力做功相同，滑到斜面底端时，根据动能定理，B的动能比A大；在运动过程中，C、B的摩擦力相同，C的路程比B大，C克服摩擦力的功比B多，重力做功相同，根据动能定理，滑到斜面底端时，B的动能比C大，所以滑到斜面底端时，B的动能最大，A正确；
BC．三个物体的摩擦力相同，物体C的路程最大，物体C克服摩擦力做功最多，滑到斜面底端时，C与斜面摩擦产生的热量最多，C的机械能减少最多，B错误，C正确；
D．重力做功与路径无关，滑到斜面底端时，三个物体重力做功相同，重力势能减少相同，D错误。
故选AC。
10．【答案】AC
【详解】AB．光路图如图1所示，入射角i=60°
光线经BC边反射后垂直AC边射出玻璃砖，由几何关系可得，折射角γ=30°，根据折射率公式
解得玻璃砖的折射率为
选项A正确，B错误；
CD．光线进入玻璃砖后直接射到AC边时，由几何关系可得，在AC边上的入射角为θ=60°，设全反射时临界角为C，则
因θ＞C，故在AC边反射全反射。
经过分析可知，当光线恰好射到C点时，光线的传播时间最短，如图2所示
由几何关系可得
光在玻璃砖中的传播速度为
则光在玻璃砖中传播的最短时间为
选项C正确，D错误。
故选AC。
11．【答案】（1）R2-R1；2）C；（3）3；0.9
【思路点拨】本题考查了实验数据处理，认真审题理解题意、知道实验原理是解题的前提，根据题意应用闭合电路欧姆定律求出图象函数表达式是解题的关键，应用闭合电路欧姆定律即可解题．
【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律与题意求出电流表内阻．
（2）根据实验电路应用闭合电路欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据题意分析答题．
（3）根据图象函数表达式与图示图象求出电源电动势与内阻．
【详解】（1）由题意可知，电路电流保持不变，由闭合电路欧姆定律可知，电路总电阻不变，则电流表内阻等于两种情况下电阻箱阻值之差，即：RA1=R2-R1；
（2）根据题意与图示电路图可知，电源电动势：E=I（r+R0+R+RA1），整理得：，为得到直线图线，应作-R图象，选C．
（3）由-R图线可知：b==1.3，，解得电源电动势：E=3V，电源内阻：r=0.9Ω；
12．【答案】
（1）fh5-h32；
（2）f28[h5-h32-h22]=gh4-h1；
（3）a ；
（4）B；
【详解】（1）打E 点时重物的速度vE=h5-h32T=fh5-h32 .
（2）若选取纸带上A 点到E 点的过程验证机械能守恒定律，则打下A 点时纸带的速度vA=h22T=fh22 ，动能增加量ΔEk=12mvE2-12mvA2 ，重力势能减小量ΔEp=mgh4-h1 ，则有ΔEk=ΔEp ，整理得f28[h5-h32-h22]=gh4-h1 .
（3）以A 点为计时起点，则当h 为0时，有初速度，故图像不过原点，因此选图线a .
（4）由于存在阻力，下落过程中实际满足mgh>12mv2-12mvA2 ，即2g>v2-vA2h ，即斜率要略小于2g ，故选B.
13．【答案】（1）；（2）280K；（3）
【详解】（1）对汽缸和活塞整体分析有，对活塞受力分析有，代入数据解得
（2）汽缸内气体的温度从上升到，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板的过程中封闭气体的压强不变，则有，解得
（3）当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有，由理想气态方程得有，又有，代入数据解得
14．【答案】(1)(R+2r)mgsinθ2B22L2
(2)B1mgsinθ2B2
(3)6Q-mgdsin θ+9m3g2R2sin2θ8B4L4
【解析】(1)b棒达到最大速度时,设b棒中的电流为I,有mgsin θ=F安=B2IL,b棒切割磁感线产生的感应电动势为E=B2Lv,由闭合电路欧姆定律得I=ER2+r,联立解得v=(R+2r)mgsinθ2B22L2.
(2)撤去外力后,a棒将做减幅振动,当a棒静止时,弹簧的弹力最大.此时b棒正处于匀速运动阶段,有F弹=F'安=12B1IL,解得F弹=B1mgsinθ2B2.
(3)设b棒在磁场中运动过程中,电阻R上产生的热量为Q1,a棒振动过程中,电阻R上产生的热量为Q2,有Q=Q1+Q2,
因B1=B2,导体棒的电阻R=r,
b棒在磁场中运动过程中,由能量守恒定律得
mgdsin θ=6Q1+12mv2,且B1=B2=B,
在a棒振动过程中,由能量守恒定律得Ep=6Q2.
解得Ep=6Q-mgdsin θ+9m3g2R2sin2θ8B4L4.
15．【答案】（1）；（2）2次， ，，；（3）
【详解】（1）木板与右侧滑块的碰撞中没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略，由动量守恒与机械能守恒可得，每次碰撞后，木板速度大小不变，方向反向。若碰撞数次后滑块、木板最终均静止，由滑块在木板上一直做匀减速运动，根据能量守恒
解得木板的最短长度
（2）木板、物块每次碰撞时，由动量守恒与机械能守恒可得
，
解得
，
即木板、物块每次碰撞后，交换速度。故第一次碰撞前，木板向物块匀加速直线运动，木板加速度
木板速度
由动量守恒
滑块的速度
第一次碰撞后，木板、物块的速度分别为
，
木板向物块匀加速直线运动，到第二次碰撞前，由位移关系
木板的速度为
第二次碰撞后，木板、物块的速度分别为
，
由动量守恒
滑块的速度
木板向物块匀加速直线运动，直到滑块、木板共速
滑块、木板的共同速度为
若能发生第三次碰撞，由位移关系
，
木板的速度为
所以不能发生第三次碰撞。即木板与物块碰撞的次数为2次，滑块、木板、物块最终速度的大小分别为，，。
（3）第一次碰撞前，木板向物块匀加速直线运动，木板加速度
木板速度
故木板先匀加速到与滑块共速
再匀速运动至物块所在位置并与其发生碰撞，第一次碰撞后，木板速度反向，大小不变，加速度不变，向左运动位移为
然后向右匀加速运动直到与滑块共速
再匀速运动至物块所在位置并与其发生碰撞，第二次碰撞后，木板速度反向，大小不变，加速度不变，向左运动位移为
木板的总路程
原子核
质量/u
1.007 8
3.016 0
4.002 6
12.000 0
13.005 7
15.000 1