2025届陕西省西安市长安区高三下学期第三次模拟考试物理试题（解析版）

这是一份2025届陕西省西安市长安区高三下学期第三次模拟考试物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了请保持答题卡卡面清洁，不要折叠等内容，欢迎下载使用。
本试卷共100分，考试时间75分钟
注意事项∶
1、答卷前，请考生先在答题卡上准确工整地填写本人姓名、准考证号；
2、选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5mm黑色签字笔答题；
3、请在答题卡中题号对应的区域内作答，超出区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效；
4、请保持答题卡卡面清洁，不要折叠、损毁；考试结束后，将答题卡交回。
第I卷选择题（共46分）
一、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. 光伏发电的基本原理基于光电效应，如图所示为某金属材料发生光电效应时，入射光波长与发射出光电子的最大初动能的关系图像，图像纵截距为，且无限趋近平行于直线，真空中光速为，则普朗克常量可表示为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，由光电效应方程有
又有
整理可得
由图可知，当时，
解得
当时，
联立解得
故选C。
2. 研究发现水波波速和水深有关。xOy为水平面内直角坐标系，x轴为深水区和浅水区的分界线，深水区内水深处处相等，浅水区内的水深也处处相等。时刻y轴上一波源S开始垂直于水平面向上振动，时刻浅水区仅有一个波峰，波形如图所示（仅画出了波峰），此时S、O、P点恰好处于波峰。已知S点和P点的y坐标，，水波视为简谐波，则水波在浅水区的传播速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】S起振方向向上，时刻S处于波峰位置，可知
（n＝0，1，2，3…）
又此时介质中除S外共有两个波峰，故，即
由图可知浅水区波长为
波在传播过程中周期不变，由
可得浅水区波速为
故选B。
3. 某房子屋顶造形如图所示，P为顶点，底面四个点a、b、c、d构成正方形，O为正方形中点，一金属球固定于顶点P，由于风的摩擦而成为正场源点电荷，下列说法正确的是（ ）
A. 四个点a、b、c、d的场强相同
B. 试探电荷在O处受到电场力方向竖直向下
C. 底面一定是一个等势面
D. 点电荷沿移动电势能先减小后增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．四个点a、b、c、d的场强大小相同，方向不同，A错误；
B．场源正电荷在O点的电场方向竖直向下，则试探正电荷在O处受到电场力方向竖直向下，试探负电荷在O处受到电场力方向竖直向上，B错误；
C．根据，底面上各点到正场源点电荷的距离不相等，所以底面不是一个等势面，C错误；
D．根据可知，沿的电势先升高后降低，由可知，点电荷沿移动电势能先减小后增大，D正确。
故选D。
4. 如图所示，要使物块静止在斜面上必须在物体上施加一平行于斜面向上的拉力F，已知F的最大值为a，最小值为b，则物块所受的最大静摩擦力为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，当F最大时，有
当F最小时，有
联立可得
故选A。
5. 如图，表面处处同样粗糙的楔形木块abc固定在水平地面上，ab面和bc面与地面的夹角分别为α和β，且α>β.一初速度为v0的小物块沿斜面ab向上运动，经时间t0后到达顶点b时，速度刚好为零；然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑．在小物块从a运动到c的过程中，可能正确描述其速度大小v与时间t的关系的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】试题分析：设物块上滑与下滑的加速度大小分别为a1和a2．根据牛顿第二定律得：mgsinα+μmgcsα=ma1，mgsinβ-μmgcsβ=ma2，得a1=gsinα+μgcsα，a2=gsinβ-μgcsβ，则知a1＞a2;而v-t图象的斜率等于加速度，所以上滑段图线的斜率大于下滑段图线的斜率．上滑过程的位移大小较小，而上滑的加速度较大，由x=
at2知，上滑过程时间较短．因上滑过程中，物块做匀减速运动，下滑过程做匀加速直线运动，两段图象都是直线．由于物体克服摩擦力做功，机械能不断减小，所以物体到达c点的速度小于v0．故C正确，ABD错误．故选C
【点睛】本题关键运用牛顿第二定律和运动学公式分析两个过程加速度关系、运动时间关系，即可结合图象的物理意义进行选择．
6. 如图所示，O处为地心，卫星1环绕地球做匀速圆周运动，卫星2环绕地球运行的轨道为椭圆，两轨道不在同一平面内。已知圆轨道的直径等于椭圆轨道的长轴，且地球位于椭圆轨道的一个焦点上，引力常量为G，地球的质量为M，卫星1的轨道半径为R，卫星1的运转速度为v0，关系为。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星1的运行周期大于卫星2的运行周期
B. 如果卫星1的加速度为a，卫星2在P点的加速度为，则
C. 卫星2在Q点的速度
D. 卫星2在P、Q点的速度大小关系为
【答案】D
【解析】
【详解】A．题意可知卫星2轨道半长轴为R，根据开普勒第三定律
由于卫星1的半径等于卫星2的半长轴，所以卫星1的运行周期等于卫星2的运行周期，故A错误；
B．设卫星质量为m，则有
解得
由于P点距离中心天体较近，所以
故B错误；
C．若卫星2在OQ为半径的轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
解得
由于卫星在椭圆轨道的Q点要做近心运动，所以
故C错误；
D．若卫星在P点做半径为R的圆周运动，根据
易知卫星在P点做半径为R的圆周运动的速度大于（），由于卫星在圆轨道的P点要做离心运动，则有
同理，若卫星在Q点做半径为1.5R圆周运动，根据
易知卫星在Q点做半径为1.5R的圆周运动的速度小于（），由于卫星在圆轨道的Q点要做近心运动，则有
综合以上可知
故D正确。
故选D。
7. 在四冲程内燃机的奥托循环中，一定质量的理想气体经历两个绝热和两个等容的循环过程，从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a，其p-V图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态a时的内能等于状态b时的内能
B. 气体分子的平均动能
C. 在由状态c到d的过程中，单位时间内气体分子对汽缸壁单位面积的碰撞次数一定减小
D. 在由状态a经b到c的过程中，气体吸收的热量小于由状态c经d到a过程中放出的热量
【答案】C
【解析】
【详解】A．从状态a到b是绝热过程，体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体在状态a时的内能小于状态b时的内能，故A错误；
B．由于气体在状态a时的内能小于状态b时的内能，理想气体分子势能不计，则分子平均动能满足，故B错误；
C．从状态c到d为绝热过程，体积增大，气体对外界做正功，内能减少，分子平均动能减小，分子数密度减小，则单位时间内气体分子对汽缸壁单位面积的碰撞次数一定减小，故C正确；
D．由状态a经b到c的过程中，外界对气体做的正功为，吸收的热量为，由状态c经d到a过程中，气体对外界做的正功为，放出的热量为，由热力学第一定律可得
p-V图像中，图线与坐标轴所围成的面积表示外界对气体做功的绝对值，则有
所以
则由状态a经b到c的过程中，气体吸收的热量大于由状态c经d到a过程中放出的热量，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. 如图所示，变压器为理想变压器，定值电阻R1=8Ω，R2=2Ω，MN两点间所接正弦交变电压为U=32V，闭合开关S1和S2，电流表的示数为1A，R1、R2消耗的电功率相同。则下列说法正确的是（ ）
A. 理想变压器原副线圈的匝数比为6∶1
B. 定值电阻R3=2Ω
C. 电源消耗的总功率与定值电阻R3消耗的功率之比为3∶2
D. 将开关S2断开，则电流表的示数变为0.4A
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由题意，可知消耗的电功率
对电阻有消耗的电功率
求得
副线圈的输出电压为
原线圈的输入电压为
则
故A正确；
B．根据，可求得副线圈的电流
则
故B错误；
C．电源消耗的总功率为
电阻消耗的功率为
得电源消耗的总功率与定值电阻R3消耗的功率之比为2∶1，故C错误；
D．将开关断开，设原线圈的电流为，副线圈的电流为，则原线圈的输入电压为
原线圈的输入电压为
根据
求得
故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，质量为3m的容器静止在光滑水平面上，该容器的内壁是半径为R的光滑半球面，在容器内壁的最高点由静止释放一质量为m的小滑块P，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. P滑到最低点时，P的速度为
B. P滑到最低点时，容器的速度为
C. P从开始到最低点过程中，容器的位移大小为
D. P经过最低点后沿内壁继续上滑的最大高度小于R
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．设小滑块到达最低点的速度为v1，容器的速度为v2，系统水平方向动量守恒，则
此过程中系统机械能守恒，则
解得
A错误，B正确；
C．设滑块位移为x1，容器的位移为x2，根据动量守恒定律得

解得
C正确；
D．当滑块P经过最低点后沿内壁继续上滑到最大高度时，两者有共同的速度，设此时最大高度为H，则由水平方向动量守恒与系统机械能守恒
解得
D错误。
故选BC。
10. 如图所示为某一科研设备中对电子运动范围进行约束的装置简化图。现有一足够高的圆柱形空间，其底面半径为R，现以底面圆心为坐标原点，建立空间直角坐标系。在圆柱形区域内存在着沿z轴负向的匀强磁场和匀强电场，在的区域内存在着沿x轴正向的匀强电场。坐标为的P点有一电子源，在xOy平面内同时沿不同方向向圆柱形区域内发射了一群质量为m，电荷量为的电子，速度大小均为。已知磁感应强度的大小为，不计粒子的重力，则从电子发射到完全离开圆柱形区域的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子完全离开圆柱形区域时速度方向均不相同
B. 粒子完全离开圆柱形区域时的速度方向均平行于xOy平面
C. 所有粒子在磁场中运动的总时间均相同
D. 最晚和最早完全离开圆柱形区域的粒子的时间差为
【答案】AC
【解析】
详解】AB．如图所示
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
解得
由于粒子的轨迹圆半径和原磁场半径相同，故粒子在xOy平面内将先后经历磁发散、进入电场匀变速直线运动、返回磁场磁聚焦三个过程，最终从xOy平面内的Q点离开，但是速度方向均不相同，在考虑他们在z方向上的匀加速直线运动，离开圆柱形区域时的速度方向不可能平行于xOy平面，故A正确，B错误；
C．粒子在磁场中均经历了半个周期，因此在磁场中运动总时间相同，故C正确；
D．当粒子从P点沿x轴正向发射时，粒子在xOy平面内运动时间最长，相较于运动时间最短的粒子，其多走的路程为2R，故时间差
故D错误。
故选AC。
第II卷非选择题（共54分）
三、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。
11. 某实验小组想测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路。先将电压表正接线柱接a位置，闭合开关，他们发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压表有示数且不变，在其他连接不变的情况下，再将电压表正接线柱接由a位置移到b位置，发现无论怎样移动滑片，电流表和电压表均无示数。
（1）电路中的故障是__________；
A. 滑动变阻器断路B. 电流表断路C. 滑动变阻器短路
（2）实验小组清除故障后将电压表正接线柱接在a处，闭合开关，调节滑片的位置，记录相应的电压表和电流表的示数，根据记录的数据作出图像，如图乙．则干电池的电动势为________V（保留3位有效数字）、内阻为________Ω（保留2位有效数字），电动势的测量值________（选填“偏大”“偏小”或“准确”）。
【答案】（1）B （2） ①. 1.58 ②. 0.63##0.64 ③. 偏小
【解析】
【小问1详解】
电压表“+”接线柱接a位置，闭合开关，他们发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压表有示数且不变，可能是滑动变阻器，也可能是电流表断路；再将电压表“+”接线柱接由a位置移到b位置，发现无论怎样移动滑片，电流表和电压表均无示数，说明是电流表断路，故AC错误，B正确。
故选B。
【小问2详解】
[1]根据闭合电路的欧姆定律得
结合U-I图像，图像的纵截距表示电动势，电动势
[2] U-I图像的斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻
[3]实验误差来源于电压表分流，根据闭合电路的欧姆定律可得
变形得
因此电动势的测量值小于真实值，即测量值与真实值相比偏小。
12. 为了验证机械能守恒定律，物理实验小组设计了如下方案：
（1）A组同学利用自由落体运动验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。
①本实验中，不同学生在实验操作过程中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是___________。
A. B. C. D.
②进行正确操作后，打出的纸带如图乙所示，在选定的纸带上依次取计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，则纸带的___________（选填“左”或“右”）端与重物相连。设重物质量为m，根据测得的x1、x2、x3、x4，可得在打点计时器打B点到D点的过程中，重物动能增加量的表达式为___________。

③换用两个质量分别为m1、m2的重物P、Q进行实验，多次实验记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的v2-h图像如图丙所示。对比图像分析正确的是___________。

A.阻力可能为零 B.阻力不可能为零 C. m1可能等于m2 D. m1一定小于m2
（2）B组同学按照图丁组装实验器材，调整定滑轮位置，使连接滑块与托盘的轻绳与气垫导轨平行，接通电源，由静止释放托盘与砝码，并测得遮光条宽度d，遮光条到光电门的距离l，遮光条通过光电门的时间，托盘与砝码质量m3，滑块与遮光条质量m4，已知重力加速度大小为g，若表达式___________成立，即可验证机械能守恒。

【答案】 ①. B ②. 左 ③. ④. BC##CB ⑤.
【解析】
【详解】（1）①[1]打点计时器应接交流电源，操作时应用手提住纸带的上端，让重物尽量靠近打点计时器。
故选B。
②[2] [3]纸带上的点迹从左向右间距逐渐变大，则纸带的左端与重物相连。打点计时器打B点时的速度大小为
打D点时的速度大小为
在打B点到D点的过程中，重物动能增加量的表达式为
③[4] AB．根据题意，设阻力大小为f，由动能定理有
整理可得
若阻力为零，则两次实验的图像斜率相等，由图可知，斜率不等，则阻力不为零，故A错误，B正确；
CD．虽然斜率不相等，但不知道两重物所受阻力的情况，则两重物的质量关系不确定，即m1可能等于m2，故C正确，D错误。
故选BC。
（2）[5]若机械能守恒成立，有
四、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示为一监控设备上取下的半径为R的半球形透明材料，球心为O点，A点为半球面的顶点，且满足AO与底面垂直。一束单色光沿BO方向射向半球面的B点，恰好在半球面的底面没有出射光线，已知光在真空中的传播速度为c，B点到OA连线的距离为。求：
（1）此材料的折射率；
（2）该单色光在半球形透明材料中的传播时间。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,光线恰好发生全反射，则
根据几何关系有
所以
【小问2详解】
光在材料中的传播速度为
所以传播时间为
14. 如图甲所示，一质量为M的光滑斜面体静止在光滑水平面上，斜面高为，倾角，一质量为m的物块（可视为质点）从斜面底端以一定的初速度沿斜面向上运动。若物块在斜面上运动的过程中测得在水平方向上物块与斜面体的速度大小分别为v1和v2，作出全过程的v1-v2图像如图乙所示，已知重力加速度大小为g。求：
（1）？
（2）物块离开斜面时与水平方向的夹角；
（3）物块在整个运动过程的最高点时与斜面顶点间的距离。
【答案】（1）1:2 （2）45°
（3）
【解析】
【小问1详解】
物块与斜面在水平方向动量守恒，则
所以
【小问2详解】
设物块离开斜面时的速度为v′，对系统，根据机械能守恒有
解得
所以
则
即物块离开斜面时与水平方向的夹角为45°；
【小问3详解】
物块离开斜面后做斜上抛运动，上升到最高点的时间为
最大高度为
水平位移为
该过程中斜面的位移为
物块在最高点时与斜面顶点间的距离为
联立可得
15. 如图所示，固定在水平面上的光滑金属导轨PQO和P1Q1O在O点用绝缘材料连接（连接点大小不计），通过单刀双掷开关S与智能电源、定值电阻形成电路。导轨PQ与P1Q1平行，间距为2m；三角形QOQ1为等腰三角形，顶角∠QOQ1=74°。虚线aa′、bb′间距为1m且均与导轨PQ垂直，虚线与导轨围成的矩形和三角形QOQ1内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为2T。甲、乙为导体棒，甲静止在虚线aa′处，乙静止在虚线bb′右侧附近，虚线aa′到单刀双掷开关、虚线bb′到QQ1的距离均足够长，且虚线bb′到QQ1的导轨表面覆盖了光滑绝缘涂层。已知甲的质量为2kg、乙的质量为甲的k倍，甲棒接入电路的阻值和定值电阻的阻值均为4Ω，其余电阻不计。初始时开关S接1，智能电源使甲中的电流始终为1A；当甲滑过bb′时立即将开关改接2并保持不变，甲乙发生弹性碰撞后，甲可以向左滑过aa′（此时乙还未到达QQ1）。甲、乙都始终与导轨接触良好且平行于虚线aa′。（sin37°=0.6，cs37°=0.8）
（1）求甲向右滑过bb′时的速度大小，以及甲向左滑过磁场的过程中通过定值电阻的电荷量；
（2）求满足题意的k的大小范围；
（3）分析判断（2）中k的范围能否确保乙向右滑过O点。
【答案】（1）2m/s，0.5C
（2）
（3）能
【解析】
【小问1详解】
由题知，甲棒做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得
由运动学公式有
解得
甲向左滑过磁场的过程中，乙还未到达QQ1，且虚线bb′到QQ1的导轨表面覆盖了光滑绝缘涂层，则甲作电源与定值电阻串联，易知总电阻
故通过定值电阻的电荷量等于通过回路的总电荷量为
【小问2详解】
以向右为正，两棒发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有，
解得，
使棒甲碰后向左滑动，显然应有
即
碰后甲向左穿过磁场，假定其可以滑过虚线aa′，令其滑到虚线aa′时的速度大小为，由动量定理有
解得
为满足题意应有
解得
综上所述
【小问3详解】
乙在右侧磁场中运动时，甲已经离开左侧磁场，故此时乙作电源，甲与定值电阻并联，有
对乙在极短时间内，安培力冲量为
有
其中，是乙到达O点时的速度，
解得
若乙能滑过O点，显然应有
解得
显然（2）中k的范围是上述结果的子集，即（2）中所求k的范围能确保棒乙滑过O点。