物理：2025届河北省部分示范高中高三下学期三模试题（解析版）

这是一份物理：2025届河北省部分示范高中高三下学期三模试题（解析版），共22页。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
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，写在本卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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. 2025年3月，中国科学院合肥物质科学研究院宣布，聚变堆主机关键系统综合研究设施的八分之一真空室及总体安装系统通过专家组验收，系统研制水平及运行能力达到国际先进水平。这一成果标志着中国在核聚变能源领域迈出了重要一步，为未来聚变堆的设计、建设与运行奠定了坚实的科学技术基础。关于核反应和核能，下列说法正确的是（ ）
A. 反应方程式，属于核聚变反应
B. 反应方程式，此过程中释放的能量为，其中是反应前后的质量亏损
C. 核电站利用核反应堆中发生的核裂变反应来发电，其核废料具有放射性，但不会对环境造成危害
D. 太阳内部持续进行着轻核聚变反应，其释放的能量主要以光和热的形式传播到地球，但地球上的化石能源与太阳能无关
【答案】B
【解析】A．反应方程式，属于重核裂变反应，故A错误；
B．反应方程式，根据爱因斯坦质能方程可知此过程中释放的能量为，其中是反应前后的质量亏损，故B正确；
C．核废料具有放射性，会对环境造成严重危害，故C错误；
D．地球上的化石能源是古代生物固定的太阳能，与太阳能有关，故D错误。
故选B。
2. “风云三号”星是我国首颗低倾角轨道降水测量卫星，该卫星以倾角运行在非太阳同步的倾斜椭圆轨道上，标称轨道高度为，轨道周期约为93分钟，下列说法正确的是（ ）
A. 为节约燃料，卫星发射时的速度方向需要向西偏
B. 卫星运动到近地点时的速度小于静置在地球表面的物体随地球自转的速度
C. 在一天内，卫星可能会经过地球赤道平面30次
D. 卫星运动到近地点时的加速度大于地球两极的重力加速度
【答案】C
【解析】A．地球自转方向是自西向东，为节约燃料，又由于该卫星为倾斜轨道，发射时速度方向不应自东向西，故A错误；
B．假设卫星做匀速圆周运动，线速度为，根据变轨原理可得，卫星运动到近地点时的速度
设地球同步卫星的线速度为，根据万有引力提供向心力
卫星做匀速圆周运动轨道半径为近地点到地心的距离，由于卫星做匀速圆周运动轨道半径小于同步卫星轨道半径，则
设地球赤道处的自转线速度为v0，根据，可得
则
由此可见，卫星运动到近地点时的速度远大于静置在地球表面的物体随地球自转的速度，故B错误；
C．一天的时间约为23小时56分钟，大约是卫星周期的15.44倍，卫星转一圈经过地球赤道平面2次，故在一天内，卫星会经过地球赤道平面30次或31次，故C正确；
D．设卫星到地面的距离为h，由牛顿第二定律得
对卫星有
联立可得
可见，卫星运动到近地点时的加速度小于地球两极的重力加速度，故D错误。
故选C。
3. 某工厂的水平传送带安装了电磁阻尼系统以实现紧急制动。当传送带突然停止时，传送带上的金属物品因惯性继续向前滑动并最终滑出磁场方向竖直向下的匀强磁场区域，在滑出匀强磁场区域的过程中，金属物品中产生的感应电流方向是（从上向下看）（ ）
A. 顺时针方向B. 逆时针方向
C. 无感应电流D. 先顺时针方向后逆时针方向
【答案】A
【解析】金属物品因惯性继续向前滑动并最终滑出磁场方向竖直向下的匀强磁场区域，金属物品内的磁通量减少，由楞次定律可以判断产生的感应电流方向为顺时针方向。
故选A。
4. 如图所示，在真空中有一个电荷量为的点电荷固定在直角坐标系中的坐标原点的位置，其周围的电势为为某位置到该点电荷的距离，其中无穷远处的电势为0）。有一个质量为，电荷量为的试探电荷从轴上的A点以初速度大小为开始沿轴正方向运动。已知A点到点的距离为，该试探电荷在运动过程中只受电场力作用。下列说法正确的是（ ）
A. 该试探电荷在A点的电势能小于在轴的正半轴上其他任意位置的电势能
B. 若该试探电荷能运动到轴上的点，已知点到点的距离为，则该试探电荷在点的速度大小为
C. 从点沿轴正方向的位置上的电场强度越来越小，电势越来越高
D. 若在整个空间再加上沿轴负方向的匀强电场，则该试探电荷可能做匀速直线运动
【答案】B
【解析】A．正点电荷形成的电场中，该试探电荷从轴上的A点靠近点时电势能减小，从A点向右远离点时电势能增大，故 A错误；
B．根据动能定理，
电场力对该试探电荷做的功为
A、B两点间的电势差为
该试探电荷在点的速度大小为
故B正确；
C．在正点电荷形成的电场中，从点沿轴正方向的位置上的电场强度越来越小，电势越来越低，故C错误；
D．该试探电荷在原电场中受到的作用力沿轴方向，在匀强电场的受到的作用力沿轴方向，两个力不可能平衡，该试探电荷不可能做匀速直线运动，故D错误。
故选B。
5. 质子仅在电场力的作用下从O点开始沿x轴正方向运动，其在O点处的初动能为4eV。该质子的电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中O~x2段是关于直线x=x1对称的曲线，x2~x3段是直线。下列说法正确的是（ ）
A. 该质子在O~x2段做匀变速直线运动，在x2~x3段做匀速直线运动
B. 该质子在x1处的动能为6 eV
C. 若x1、x2、x3处的电势分别为φ1、φ2、φ3，则φ1最高
D. 该质子最终停在x3处
【答案】B
【解析】A．Ep−x图像的斜率可以表示该质子所受电场力F，可知该质子在O~x2段做变加速直线运动，在x2~x3段做匀变速直线运动，故A错误；
B．由题意，可得该质子在O点处的能量为
根据能量守恒定律，可得该质子在x1处的动能为
故B正确；
C．根据，可知该质子在电势越高的位置电势能越大，若x1、x2、x3处的电势分别为φ1、φ2、φ3，由题图知φ3最高，故C错误；
D．根据能量守恒定律，知该质子在x3处的电势能为7eV，则动能为零，但是由于受到的电场力不为零，因而不会停在x3处，故D错误。
故选B。
6. 如图所示，水平地面上竖直放置着一个高为的圆柱形绝热气缸，气缸内有一定质量的理想气体，气缸底部通过阀门连接气筒，横截面积为且导热性能良好的活塞将气体分成上下两部分，轻质弹簧上下两端分别固定于活塞下表面和气缸底部。开始时轻质弹簧处于原长，活塞恰好位于气缸正中间位置，活塞上部分气体压强为，下部分气体压强为，两部分气体的温度均为。现在对气体缓慢加热使活塞上升，稳定后，两部分气体的温度均为，之后温度保持不变。已知重力加速度为，忽略电热丝、轻质弹簧、阀门所占气缸内的体积，不计活塞的厚度，活塞与气缸之间无摩擦且不漏气。下列说法正确的是（ ）
A. 活塞的质量为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 缓慢抽气使活塞回到气缸正中间位置，上部分气体的压强为
D. 缓慢抽气使活塞回到气缸正中间位置，需要抽出气体的体积在温度为、压强为的条件下为
【答案】D
【解析】A．活塞静止在气缸正中间时，设活塞质量为，由平衡条件
解得，故A错误；
B．对气体缓慢加热使活塞上升0.2h，设稳定后上部分气体的压强为，下部分气体的压强为，弹簧的劲度系数为。由理想气体状态方程有，
由平衡条件有
联立上式，解得弹簧的劲度系数为，故B错误；
C．对于上部分气体，设活塞回到气缸正中间位置，上部分气体的压强为，根据理想气体状态方程
解得，故C错误；
D．当活塞回到正中间位置，上部分气体的压强为，设下部分气体的压强为。根据平衡条件有
对下部分气体缓慢抽气，等温变化过程满足关系有
解得，故D正确。
故选D。
7. 在水平面上放置一个质量为的滑块，其上方有一个光滑的圆弧形凹槽，质量也为的圆柱恰好能放置在光滑的圆弧形凹槽中，截面图如图所示，圆柱截面的圆心与滑块接触的左端点的连线跟竖直方向的夹角为。用不可伸长的轻绳跨过定滑轮，将质量为的物块与滑块连接起来，轻绳张紧后由静止释放物块。已知滑块离定滑轮较远，轻绳与水平面保持平行，滑块在水平面上的动摩擦因数为，不计空气阻力及绳与定滑轮之间的摩擦，，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 圆柱与滑块之间会发生相对滑动
B. 滑块对圆柱的作用力大小为
C. 将物块换成质量为的物块，圆柱与滑块之间发生相对滑动
D. 如果滑块在水平面上的动摩擦因数可以改变，当取合适的值，圆柱与滑块之间可能发生相对滑动
【答案】C
【解析】AC．当圆柱与滑块恰好发生相对滑动时，仍可视为一个整体，设加速度为，物块的质量为
对圆柱进行受力分析，
解得
对圆柱、滑块、物块整体进行受力分析，
解得
由于物块的质量为，、相对静止，故A错误，C正确；
B．设整体加速度为，对整体进行受力分析，
解得
则滑块对圆柱的作用力为，故B错误；
D．若圆柱与滑块恰好发生相对滑动，则加速度为
假设滑块与水平面间无摩擦，对整体进行受力分析，设加速度为
根据牛顿第二定律有，
解得，所以无论取何值，圆柱与滑块之间均保持相对静止，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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 波源分别位于轴上和处，同时起振产生的两列简谐横波在同一均匀介质中沿轴相向传播，某时刻形成如图所示的波形。下列说法正确的是（ ）
A. 两列简谐横波的频率相同，波长均为
B. 波源产生的简谐横波的振幅为，波源产生的简谐横波的振幅为
C. 平衡位置在处的质点为振动减弱点
D. 平衡位置在处的质点为振动减弱点
【答案】AD
【解析】AB．由图像可知两列简谐横波在轴上的间叠加，波长均为，波源产生的简谐横波的振幅为，波源产生的简谐横波的振幅为，在同一介质中波速相同，由于两列简谐横波的波长也相同，故两列简谐横波的频率相同，故A正确，B错误；
CD．由图像可知，在平衡位置处和平衡位置处的质点的振动方向向上，可判断两波源的起振方向均向上，平衡位置处的质点的波程差为0，该点为振动加强点，平衡位置处的质点波程差为
该点为振动减弱点，故C错误，D正确。
故选AD。
9. 如图甲所示，在平静的水面下深度为处有一个长度为的线光源（忽略横截面积），可以发出红光和紫光。在水面上形成的单色光区域和复色光区域如图乙所示，其中段为直线且与段平行，段和段为弧形。已知水对紫光的折射率为。下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中的单色光区域为紫光
B. 在图乙中的复色光区域中，段的长度为
C. 在图乙中的复色光区域中，左右两端的弧形区域的面积之和为
D. 若该线光源发出的光换成红光和绿光，则图乙中的单色光区域的面积减小
【答案】BCD
【解析】A．在水面上有光射出的区域面积越大，则发生全反射的临界角越大，根据，在同种介质中，光的频率越大，其折射率越大，故单色光区域为红光，故A错误：
B．图乙中可认为是由点光源形成的图像沿线光源移动所形成的，故图乙中的复色光图样中水平直线所在区域的长度与线光源的长度相同，故B正确；
C．设复色光区域中两端的圆弧区域的半径为，根据，结合几何关系，可知
故左右两端的弧形区域的面积之和为，故C正确；
D．由选项C可知，绿光的折射率小于紫光的折射率，复色光区域面积增大，则单色光区域面积减小，故D正确。
故选BCD
10. 如图所示，在直角坐标系的第一象限内存在着一个半径为、磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，为圆心，该磁场区域分别与轴、轴相切于点、点。在点处有一粒子源，可以向第一象限内的各个方向射入速度大小相等、质量均为、电荷量均为的粒子，不计粒子所受重力及粒子间的相互作用，粒子在磁场中只受洛伦兹力作用。已知沿轴正方向射入的粒子，在轴的点射出。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子的速度大小为
B. 与轴正方向成角射入圆形匀强磁场区域的粒子，最后经过轴上的横坐标为
C. 若将粒子的速度大小设为，其他条件不变，则粒子在圆形匀强磁场区域中运动的最长时间为
D. 若将粒子的速度大小设为，其他条件不变，则圆形匀强磁场区域边界上能够被粒子打到的弧长为
【答案】AC
【解析】A．设粒子的轨迹半径为，已知粒子从点沿轴正方向射入，在轴的点射出。根据几何关系可知
粒子在圆形匀强磁场区域中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
可得粒子的速度大小为
故A正确；
B．如图所示。为粒子轨迹的圆心
由几何关系可以得出射出点的横坐标为
故B错误；
C．若，设粒子的轨迹半径为，由洛伦兹力提供向心力
可得
粒子在圆形匀强磁场区域中运动时间最长时，圆形匀强磁场区域的直径是粒子轨迹的一条弦，粒子轨迹如图所示，为粒子轨迹的圆心。
由几何关系可知
解得
则粒子射入速度方向与轴正方向的夹角为
粒子运动的周期为
粒子在磁场中运动的最长时间为
故C正确；
D．设粒子轨道的轨迹半径为，若，则
粒子打到圆形匀强磁场区域边界的最远位置距离点为
粒子的轨迹如图所示。
由几何关系可知，最大距离所对应的圆形匀强磁场区域的圆心角为，圆形匀强磁场边界上能够被粒子打到的弧长为，故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 小明根据生活经验和“树大招风”等成语的提示，猜测在低风速的情况下，空气阻力的大小可能与物体在空气中运动的速率、物体的大小和物体的形状有关，他想设计实验研究物体所受空气阻力的大小跟速率的定量关系。实验思路如下：
（1）由于空气阻力的大小还可能与物体的大小和形状有关，因此在研究此问题时必须对其他的条件做出限定，即保持物体的大小和形状等其他条件相同，这种常用的物理方法叫______（填选项标号）。
A. 理想实验法B. 控制变量法C. 等效替代法
（2）小明以气球为研究对象，保持气球体积不变，探究气球在空气中运动时受到的空气阻力的大小与气球的速率的定量关系。在气球下端用硬质细铁丝悬挂________（选填“体积很小”或“体积很大”）的重物，让气球从空中竖直下落（实验过程中不计水平方向的风力），随着气球下落的速率增大，气球受到的空气阻力也增大，气球做加速度________（选填“增大”或“减小”）的________（选填“减速”或“加速”）运动，当空气阻力的大小增大到与气球、细铁丝和重物的总重力的大小相等时，气球开始做匀速直线运动。
（3）测出气球、细铁丝和重物的总重力和气球匀速的速度。改变重物质量，重复实验，得到不同的和的数据，如下面表格所示。设气球开始做匀速直线运动的空气阻力为，根据下面表格中的数据在给出的－坐标系中用描点法描绘出和的函数图像________。
由此可得出结论________。
【答案】（1）B （2）体积很小 减小 加速
（3） 在一定条件下，气球所受空气阻力的大小跟它运动的速率成正比
【解析】【小问1详解】
控制变量法是指在研究多因素问题时，通过人为控制某些变量不变，只改变其中一个变量，从而研究该变量对实验结果的影响，是物理学常用的科学研究方法。
故选B。
【小问2详解】
[1][2][3]体积小的重物受到的阻力小，根据可知，气球下落过程中先做加速度减小的加速运动，直到受到的空气阻力大小等于气球、细铁丝和重物的总重力的大小。
【小问3详解】
[1][2]描点作图，如图所示。实验中选择了气球，并且控制大小、形状等因素不变，结合图像可得结论，在一定条件下，气球所受空气阻力的大小跟它运动的速率成正比。
12. 为测量一节干电池的电动势和内阻，某同学设计了两种实验方案。
方案一：
（1）如图甲所示的电路图中，定值电阻的阻值为，对应的实物图如图乙所示，图乙中仅连接了部分线路，请在答题卡的相应位置补充完整________。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最________端（选填“左”或“右”）。
（3）实验中通过调节滑动变阻器测得7组数据如下表所示。在图丙坐标轴上已标出6组数据点，请在答题卡的相应位置补充剩余1组数据点，并绘制图像________。
（4）根据图丙中绘制的图像，计算出干电池的电动势为________（结果保留两位有效数字），内阻为________（结果保留一位有效数字）。
（5）若实验中未考虑电压表内阻的影响，测得的干电池内阻会________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
方案二：
（6）该同学改用图丁所示的电路，其中电压表、为非理想电压表，、为滑动变阻器。当调节滑动变阻器使检流计的示数为零时，测得的示数为的示数为，电压表的示数分别为。
再调节滑动变阻器，进行多次测量后，若以为横坐标，以________为纵坐标，所得图像为直线。若直线在纵坐标的截距为，直线的斜率为，则________，________。
（7）与方案一相比，方案二________（选填“能”或“不能”）消除电压表内阻对测量结果的影响。
【答案】（1） （2）左
（3）
（4）1.5 0.5
（5）偏小 （6） b -k
（7）能
【解析】【小问1详解】
测量一节干电池的电动势和内阻，电压表量程选择，电流表量程选择。根据电路图连接实物图如图所示
【小问2详解】
S闭合前，为了防止电路中电流过大，滑动变阻器连入电路的阻值应调到最大，结合图甲可知滑动变阻器的滑片应置于最左端。
【小问3详解】
根据表格中数据，描点连线，且直线尽可能通过更多的点，连线如图所示
【小问4详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
可知图像的纵截距代表电动势
斜率绝对值代表电源的内阻
结合图像可知。
【小问5详解】
图甲测量电源内阻采用的是伏安法测电阻中的外接法，由于电压表的分流作用，将使得电源内阻的测量值偏小。
【小问6详解】
[1]根据图丁，由闭合电路欧姆定律有
所以为纵坐标，以为横坐标，得到的图像为直线。
[2][3]由图像可知。
【小问7详解】
检流计示数为零时，电表内阻的影响被平衡电路抵消。所以与方案一相比，方案二能消除电压表内阻对测量结果的影响。
13. 如图所示，在绝缘水平面上有一竖直高度为的平台，一个带正电荷的弹性小球静止在平台边缘，空间内存在着水平向右的匀强电场，弹性小球所受电场力的大小为自身重力大小的0.5倍。在绝缘水平面上的点与平台的水平距离为，现使弹性小球以初速度水平抛出，落到点上反弹（碰撞过程时间极短，碰撞前后水平方向上的速度不变，竖直方向上的速度大小不变但方向相反）后再次返回水平面时刚好落在点上。不计空气阻力，重力加速度为，求：
（1）弹性小球的初速度的大小；
（2）、两点间的距离。
【答案】（1）
（2）
【解析】（1）弹性小球抛出后在竖直方向做自由落体运动，设弹性小球落到点的时间为，下落高度为
弹性小球抛出后在水平方向上做匀加速直线运动，水平方向的加速度为
弹性小球落到点，在水平方向做匀加速直线运动的距离为
解得弹性小球的初速度为
（2）弹性小球落到点时的竖直方向的速度为
此时水平方向的速度为
弹性小球从点弹起后在竖直方向上做竖直上抛运动，弹性小球从点运动到点的时间为
弹性小球从点弹起后在水平方向上做匀加速直线运动，两点间的距离为
14. 如图所示，在水平面上固定着足够长的“”型金属导轨，整个导轨的电阻忽略不计，其中平行导轨的间距为，整个导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出），规定垂直导轨平面向上为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间的变化规律为。距导轨最左端处静止放置一个质量为、电阻为的导体棒，导体棒与平行导轨接触良好且能在平行导轨上自由滑动，滑动过程中导体棒始终垂直于平行导轨。已知导体棒与平行导轨间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。
（1）时，求导体棒所受的摩擦力的大小和方向；
（2）到时，求通过导体棒横截面的电荷量；
（3）导体棒刚要开始运动时，磁感应强度不再发生变化，同时给导体棒施加一个大小为、水平向右的外力，使导体棒开始向右运动，求导体棒的最大速度的大小。
【答案】（1），水平向右
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
根据楞次定律判断导体棒中电流方向由到，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为
导体棒中的感应电流为
导体棒受到的安培力为
磁感应强度随时间的变化规律为
解得时的磁感应强度为，感应电流为
导体棒受到的安培力为
由于导体棒所受的最大静摩擦力为
所以导体棒仍静止，根据二力平衡，导体棒所受的摩擦力为
方向水平向右。
【小问2详解】
由第（1）问解析可知，根据
解得通过导体棒横截面的电荷量为
【小问3详解】
导体棒刚要开始运动时，设磁感应强度为，受到的安培力为
解得此时的磁感应强度为
导体棒最终做匀速直线运动，导体棒所受安培力为
其中
解得
15. 如图所示，在倾角为的足够长的斜面上有一个质量为的长木板，长木板与斜面之间的动摩擦因数为。将长木板由静止释放，经过，将一质量为的物块无初速度地放到距长木板底端处。已知物块最终从长木板底端滑出，物块与长木板之间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计空气阻力，物体体积较小，计算时可视为质点。
（1）刚放上物块的瞬间，求长木板的加速度的大小；
（2）求物块在长木板上滑行的时间；
（3）求整个过程中物块和长木板之间产生的热量。
【答案】（1）
（2）
（3）23.3472J
【解析】【小问1详解】
由静止释放长木板之后，设长木板的加速度为，由牛顿第二定律有
解得，
放上物块瞬间，同理由牛顿第二定律，长木板的加速度为
【小问2详解】
刚放上物块时，设物块的加速度为，由牛顿第二定律，
解得
此时长木板的速度为
设经过时间二者共速，则
解得。
这段时间里长木板比物块多走的距离为
经过判断，物块会继续相对长木板加速下滑，长木板的加速度
沿斜面向上
物块的加速度为，
设又经过时间长木板停下，
解得
时间内物块比长木板多走
此时物块的速度为
距离长木板底端
设再经时间，物块从长木板上滑落，则
解得
所以物块在长木板上滑行的时间为
【小问3详解】
整个过程中，物块和长木板之间产生热量为
次数
1
2
3
4
5
6
气球、细铁丝和重物的总重力
4.5
5.5
6.5
7.5
8.5
9.5
气球匀速的速度
13.6
16.3
19.8
23.8
26.6
28.8
0.13
0.17
0.20
0.23
0.27
0.30
0.33
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00