2025年河北省秦皇岛市山海关区高三下学期第四次模拟考试物理试题（附答案解析）

这是一份2025年河北省秦皇岛市山海关区高三下学期第四次模拟考试物理试题（附答案解析），共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．钚的核裂变反应方程式为，在该方程式中，关于a、b和c的数值搭配合理的是（ ）
A．、、
B．、、
C．、、
D．、、
2．2024年11月，世界无人机竞速锦标赛在杭州开赛。如图是一款竞速无人机，其总质量为800g。某次该无人机以180km/h的速度沿水平直线匀速飞行，假设该无人机匀速飞行时只受到重力、空气阻力和升力的作用，空气阻力大小恒为6N，且与速度方向相反，重力加速度g取，则该无人机所受的升力的功率为（ ）
A．300WB．500WC．700WD．900W
3．某物体做直线运动，它的v-t图像如图所示。若该物体在与时间内的加速度大小之比为，位移大小之比为，平均速度大小之比为，中间位置的速度大小之比为，则下列关系式正确的是（ ）
A．B．C．D．
4．彩虹的形成与太阳光和空气中的水滴有关。当太阳光照射到空气中的水滴时，光线会因为水滴的形状不同而发生折射、反射和再次折射的过程。在这个过程中，太阳光中的白色光会被分解成不同颜色的光谱，这就是我们所看到的彩虹。如图是彩虹形成中某个水滴的两条光线的光路图、若光线1恰好发生全反射，且θ=90°，则下列说法正确的是（ ）
A．光线1可能是紫光
B．光线2一定是紫光
C．光线1在水滴中的折射率为
D．所有进入水滴的光线一定都可以在水滴中发生全反射
5．小明在周末去游乐场玩了一个名为“海盗船”的游乐项目。他坐在海盗船上，随着海盗船的左右摆动，他感觉非常的开心。海盗船在摆动过程中的位移一时间图像（假设该图像已经过理想化处理，忽略空气阻力、摩擦等因数，且海盗船的摆动可以看作是简谐运动）如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．图像中的时刻表示海盗船摆动到最高点的时刻，此时海盗船的速度为0
B．图像中的时刻表示海盗船摆动到最低点的时刻，此时海盗船的加速度为0
C．在时间内，海盗船的速度大小和方向都在不断变化，但加速度的大小和方向保持不变
D．根据图像可知海盗船摆动的周期等于，该周期与船上游客数量、摆长以及重力加速度有关
6．2024年11月25日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭采用一箭双星的方式成功将四维高景二号03星和04星送入预定轨道，假设两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动且轨道平面与赤道平面垂直，它们能对地面目标进行高分辨率的观测。如图所示，若04星对地球的最大观测角为，04星连续观测北极地面上一固定目标的最长时间为t，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．相比04星，若03星的轨道半径更小，则其速度会更小
B．相比04星，若03星的轨道半径更小，则其周期会更大
C．04星做匀速圆周运动的周期为
D．根据题干已知条件，还可近似求出地球的质量和平均密度
7．如图所示，在边长为L的等边三角形的三个顶点A、B、C上分别固定三个点电荷a、b、c，电荷量均为q，其中a、b带正电，c带负电。O点是三角形ABC的中心，过O点的线段MN垂直于三角形ABC所在的平面，已知MO=ON=OB，静电力常量为k。下列说法正确的是（ ）
A．O点的电场强度大小为
B．M点与N点的电场强度大小相等，电势不相等
C．将电子从M点沿MN移动到N点，静电力对电子先做负功后做正功
D．将电子从M点沿MN移动到N点，电子的电势能将会先减小后增大
8．如图所示，角度为的“V”字形粗糙杆竖直固定，质量均为m的两个相同小球用一轻弹簧连接套在粗糙杆上等高的位置，两个小球与杆之间的动摩擦因数均为，弹簧在AB位置时处于原长，CD、EF位置与AB位置的竖直高度均为h。已知重力加速度为g，弹簧的劲度系数为且弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，两个小球从CD位置由静止同时下滑，下列说法正确的是（ ）
A．两个小球在CD位置的加速度大小为
B．两个小球下滑到AB位置时动能达到最大
C．从AB位置下滑到EF位置，两个小球所受的摩擦力先减小后增大
D．从AB位置下滑到EF位置，两个小球克服摩擦力做的功为mgh
二、多选题
9．如图为远距离输电的示意图。已知发电站的输出功率为，输出电压为，输送电压为，理想升压变压器原、副线圈的匝数之比为，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为n，输电线上的总电阻为。为保证用户端能获得的生活用电，下列说法正确的是（ ）
A．是指交流电的平均值
B．发电站的输出电压为
C．升压变压器原、副线圈的匝数之比为
D．若发电站的输出功率不变，升压变压器副线圈的电压升高一倍，则输电线上的功率损失变为原来的
10．如图所示，在绝缘水平桌面上固定两条足够长的平行直金属导轨，导轨电阻不计且间距为。空间有垂直于桌面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场边界垂直于导轨且间距为，一边长也为的正方形金属线框置于导轨上，四条边框的电阻均为，左、右两边框的质量不计，上、下两边框的质量分布均匀且总质量为。现使线框瞬间获得初速度并以速度进入磁场，最后刚好离开磁场。运动过程中线框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。已知磁场左边界的左侧导轨光滑，其余部分与线框间的动摩擦因数为，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A．线框刚完全进入磁场时的速度大于
B．线框完全进入磁场的过程，通过其横截面的电荷量为
C．整个过程中，线框克服摩擦力做的功为
D．整个过程中，线框中产生的焦耳热为
三、实验题
11．小明在课堂上看到老师演示的牛顿管实验，羽毛和小铁片下落的时间几乎相同，他就想通过牛顿管来计算羽毛下落的加速度，进一步验证其是否做自由落体运动。他设计通过拍摄牛顿管中羽毛自由下落的视频，并利用视频分析软件或逐帧分析的方法，测量羽毛自由下落时加速度的值。
主要实验步骤如下：
①装置准备：将牛顿管竖直固定在支架上，并将其内部进行抽气处理。将羽毛放置在牛顿管的顶部。使用夹具将相机固定在适当位置，确保能够清晰拍摄到羽毛整个下落过程。
②视频拍摄：调整相机参数，如帧率、分辨率等，以获取清晰的视频画面。启动相机并开始录制视频，同时释放羽毛使其从牛顿管顶部自由下落。
③视频分析：将录制好的视频导入视频分析软件。软件中设置合适的比例尺，以便将视频中的像素距离转换为实际距离。选择羽毛作为研究对象，并使用软件中的跟踪功能或逐帧分析的方法记录羽毛自由下落过程中的位置变化，如图甲所示。根据表中记录的位置数据和时间数据，并通过计算机软件得到羽毛自由下落的图像，如图乙所示（图中已标出羽毛的部分速度）。
结合以上过程，回答下列问题：
(1)请根据图甲和表格中的数据，计算截取第2个图像时羽毛的下落速度大小为 。（保留三位有效数字）
(2)根据图乙中的图像，可得羽毛自由下落的加速度大小为 。（保留三位有效数字）
(3)在误差允许范围内，本实验 （选填“可以”或“不可以”）进一步说明羽毛的下落是自由落体，测得的重力加速度比当地实际值偏小的主要原因是 。
12．在测量某电池的电动势和内阻的实验中，某实验小组设计了如图甲所示的测量电路。
(1)请用笔画线代替导线，根据图甲所示的电路图，在图乙中完成实物连线。
(2)正确连线后，闭合开关S前，电阻箱的阻值应调至 （选填“最大值”“最小值”或“任意值”）。
(3)电流表A的量程为，内阻为，在某次测量中，电流表A的指针位置如图丙所示，其读数为 A。
(4)调节电阻箱的阻值R，得到了多组电阻箱的阻值R和电流表A的读数I（计算出IR），作出图像如图丁所示，则所测电池的电动势为 V，内阻为 Ω。（均保留两位小数）
(5)电流表A的内阻对电池电动势的测量 （选填“有”或“无”）影响。
四、解答题
13．如图所示，一导热良好的汽缸固定在倾角为的固定斜面上，汽缸内用一横截面积为S、质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸开口处有两个固定卡扣。初始时活塞静止，其到汽缸底部的距离为。已知大气压强恒为，汽缸内部的长度为L，重力加速度为g，不计活塞厚度，汽缸不漏气。
(1)若通过加热使得汽缸内气体的热力学温度升高到原来的2倍，求此时气体的压强为多少？
(2)若不改变环境温度，利用充气装置缓慢充入压强为的相同气体，使汽缸中气体的压强与（1）中相同，求充入压强为的气体的体积V为多少？
14．有一游戏装置模型竖直截面如图所示，高、低水平面是固定的，其中光滑高水平面AB与倾角为的斜面OA、半径为的光滑螺旋圆形轨道BCD、光滑水平直轨道DE平滑连接；低水平面上一长为L、质量为的平板紧靠侧壁EF放置，平板上表面与高水平面齐平，平板与低水平面间的动摩擦因数为。现在斜面上高为H处由静止释放一质量为的物块（可视为质点），物块与斜面间的动摩擦因数为，物块由斜面运动到高水平面AB时的速度大小不变，物块与平板上表面间的动摩擦因数为，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，。
(1)若，求物块运动到圆形轨道BCD顶端时，对轨道的压力大小为多少？
(2)若，，物块在平板上滑过时两者速度相同，求平板长L为多少？
(3)若，根据（2）中所求的平板长L，求物块释放高度H在什么范围，能使物块最终停留在平板上？
15．如图所示，真空中存在一个有界匀强磁场和匀强电场（图中未画出），磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。磁场区域只存在第一象限中虚线MN的左侧，除磁场以外的其他区域均存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，电场强度大小为E。现有一质量为m、电荷量为的带电粒子（不计重力），从电场中的P点由静止释放，P点的坐标为。当粒子从y轴上的Q点进入磁场时，其速度v与y轴正方向成角。粒子经磁场偏转后恰好从磁场右边界与x轴的交点N射出，此后粒子继续运动。忽略边界效应，求：
(1)粒子刚进入磁场时的速度v的大小。
(2)粒子在匀强磁场中运动的时间t。
(3)粒子最终经过x轴的位置坐标。
项目
相长/
实长/m
时间间隔/s
管长
16.11
1.0120
1.48
0.0930
0.06
2.04
0.1281
0.06
2.59
0.1627
0.06
3.14
0.1972
0.06
3.70
0.2324
0.06
《2025年河北省秦皇岛市山海关区高三下学期第四次模拟考试物理试题》参考答案
1．B
【详解】根据核裂变特点可知X为中子，质量数b=1
根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒，可知有，
解得
故选B。
2．A
【详解】对无人机受力分析可知，受向下的重力mg，与运动方向相反的水平阻力f，则升力F方向斜向上，设与水平方向夹角为θ，可知，
解得F=10N，θ=53°
则F的功率
故选A。
3．D
【详解】A．由题图可知时间内的加速度大小为
时间内的加速度大小为
则有，故A错误；
B．时间内的位移大小为
时间内的位移大小为
则有，故B错误；
C．时间内的平均速度为
时间内的平均速度为
则有，故C错误；
D．设时间内中间位置的速度大小为，则有，
解得
设时间内中间位置的速度大小为，则有，
解得
则有，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】AB．由光路图可知，光线2的折射角较小，根据折射定律可知光线2的折射率比光线1的大，则光线1不可能是紫光，光线2可能是紫光，故AB错误；
C．由于光线1恰好发生全反射，根据反射定律可知此时光线1发生全反射的入射角为45°，则光线1在水滴中的折射率为，故C正确；
D．由于水滴的具体形状未知，无法确定是否所有进入的光线都会发生全反射，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】A．由图可知，时刻海盗船的位移最大，即此时海盗船摆动到最高点的时刻，此时海盗船的速度为0，故A正确；
B．由图可知，时刻海盗船的位移为零，即此时海盗船摆动到最低点，此时有向心加速度，即此时海盗船的加速度不为0，故B错误；
C．在时间内，海盗船的速度大小和方向都在不断变化，加速度的大小和方向也在不断变化，故C错误；
D．根据图像可知海盗船摆动的周期等于，根据
可知，该周期与摆长以及重力加速度有关；与船上游客数量，即与质量无关，故D错误。
故选A。
6．C
【详解】AB．根据牛顿第二定律
解得，
因为，相比04星，若03星的轨道半径更小，所以其速度更大，周期更小，故AB错误；
C．由题意可知，在时间内，04星转过的圆心角为
所以，04星做圆周运动的角速度大小为
所以周期为，故C正确；
D．设04星的轨道半径为，地球半径为，则
根据牛顿第二定律
解得地球质量为
地球密度为
其中
解得
由C选项可知周期，所以可以计算地球的密度；但04星的轨道半径和地球的半径都未知，所以无法求出地球的质量，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】A．a、b、c三个点电荷在O点的电场强度如图所示
根据几何关系可得
三个点电荷在O点产生的电场强度大小均为
由于OA与OB间的夹角为120°，根据矢量合成的方法，可得O点的合电场强度大小为，故A错误；
B．由于三个点电荷到M点和N点的距离都相等，且上下对称，矢量合成后，M点和N点的电场强度大小相等，电势是标量叠加，因此M点和N点的电势也相等，故B错误；
C．a、c两个点电荷为等量异种点电荷，由于M、O、N在线段AC的中垂面上，a、c两个点电荷在M、O、N三点的电势叠加为0，故b点电荷在这三点产生的电势就等于M、O、N三点最终的电势，且满足
故电势差
将电子从M点沿MN移动到O点，静电力做功，做正功，将电子从O点沿MN移动到N点，静电力做功，做负功，因此将电子从M点沿MN移动到N点，静电力对电子先做正功后做负功，故C错误；
D．根据功能关系可知，电子的电势能将会先减小后增大，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】A．两个小球在CD位置受力分析知
又，
解得，故A正确；
B．两个小球下滑到AB位置时，弹簧原长，受力分析知，
重力的下滑分力大于摩擦力，故小球加速度沿杆向下，继续加速，故到AB位置时动能没有达到最大，故B错误；
C．从AB位置下滑到EF位置，摩擦力为
F一直增加，两个小球所受的摩擦力一直增大，故C错误；
D．从C项分析知，摩擦力最小为，最大为为
AB位置下滑到EF的位移为
若取摩擦力的平均值可得一个小球克服摩擦力做的功为
从AB位置下滑到EF位置，两个小球克服摩擦力做的功不为mgh，故D错误。
故选 A。
9．BD
【详解】A．在远距离输电中，500kV是指交流电的有效值，故A错误；
BC．设输电线电流为，则有，
因为
联立解得
故B正确，C错误；
D．根据
整理得
可知若发电站的输出功率不变，升压变压器副线圈的电压升高一倍，则输电线上的功率损失变为原来的，故D正确。
故选BD。
10．AD
【详解】B．线框完全进入磁场的过程，通过其横截面的电荷量为，故B错误；
CD．已知磁场左边界的左侧导轨光滑，其余部分与线框间的动摩擦因数为，且左、右两边框的质量不计，上、下两边框的质量分布均匀且总质量为，则从开始进入磁场到完全进入磁场过程，线框受到的摩擦力随位移线性增大，该过程克服摩擦力做功为
最后刚好离开磁场，则整个过程中，线框克服摩擦力做的功为
根据能量守恒可得
可得整个过程中，线框中产生的焦耳热为，故C错误，D正确；
A．设线框刚完全进入磁场时的速度为，线框进入磁场过程，根据动量定理可得
线框离开磁场过程，根据动量定理可得
由于线框在磁场中一直做减速运动，所以进入磁场所用时间小于离开磁场所用时间，即；又，
联立可得
可得，故A正确。
故选AD。
11．(1)1.84
(2)9.68
(3) 能 牛顿管中的残余空气的阻力影响
【详解】（1）根据题图甲和表格中的数据，以及匀变速直线运动中的中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可知截取第2个图像时羽毛的下落速度大小为
（2）根据图像的斜率表示加速度，可得羽毛自由下落的加速度大小为
（3）[1]根据实验数据可以判断，在误差允许范围内，可以进一 步说明羽毛的下落是自由落体。
[2]牛顿管中的残余空气的阻力影响是影响实验测量结果的主要因素。
12．(1)见解析
(2)最大值
(3)0.23
(4) 1.48 0.84
(5)无
【详解】（1）根据图甲电路图，实物连线如图所示
（2）正确连线后，闭合开关S前，为了保证电路安全，电阻箱的阻值应调至最大值。
（3）电流表的分度值为，在某次测量中，电流表A的指针位置如图丙所示，其读数为。
（4）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的纵轴截距等于电动势，则有
图像的斜率绝对值等于
解得内阻为
（5）由于电流表A的内阻不影响图像的纵轴截距，所以电流表A的内阻对电池电动势的测量无影响。
13．(1)
(2)
【详解】（1）初始时活塞静止，对活塞由平衡条件
解得
经分析知，热力学温度升高到原来的2倍，活塞已经运动到固定卡口处，由理想气体状态方程
解得
（2）根据玻意耳定律
联立（1）中结果可得
14．(1)110N
(2)
(3)
【详解】（1）物块在斜面上下滑过程中，根据动能定理
解得
物块由A到C的过程中，根据动能定理
解得
物块在C点，根据牛顿第二定律
解得轨道对物块的支持力大小为
根据牛顿第三定律可知，物块对轨道的压力大小为
（2）物块由A到E的过程中，根据动能定理
解得
因为，所以物块和平板组成的系统动量守恒
解得
根据动能守恒
由题意可知
联立，解得
（3）物块滑上平板后，对物块，根据牛顿第二定律
解得
对平板，根据牛顿第二定律
解得
当物块运动到平板最左端恰好与平板共速时，物块在E点的速度最大，此时两物体一起做匀减速运动，设物块在E点的速度为，经过时间后共速，则，
联立，解得
则物块释放高度最大，根据动能定理可得
解得
为保证物块可以到达平板，则物块可以通过光滑螺旋圆形轨道的最高点，当恰好通过时，物块释放高度最小，根据动能定理
在C点时，根据牛顿第二定律
联立，解得
所以，能使物块最终停留在平板上，物块释放高度H的取值范围为。
15．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）粒子运动轨迹如图所示，在电场中，粒子做初速为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得
粒子沿电场方向移动的距离
由运动学规律可得
联立解得粒子刚进入磁场时的速度大小为
（2）粒子在磁场中运动轨迹如上图所示，由几何关系可得
则粒子在磁场中圆周运动的轨道半径
故粒子在磁场中的运动周期
根据几何知识可知，粒子在磁场中偏转的圆心角
故粒子在磁场中运动的时间
（3）由上述分析可知，粒子垂直x射出磁场进入电场，结合（1）可知，电场方向与y轴正方向成，则粒子再次进入电场中做类斜抛运动，其运动轨迹如图所示
在y轴方向上，粒子先做匀减速再做匀加速直线运动，则有
解得粒子在y轴上速度减为0的时间
在x轴方向上，粒子做初速为0的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律则有
粒子再次经过x轴的时间
则粒子在x方向上移动的位移
结合（2）可知磁场的宽度
粒子最后经过x轴的位置为
则其位置坐标为
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
A
D
C
A
C
D
A
BD
AD