河北省邯郸市2024-2025学年高三上学期11月期中物理试题（四）（解析版）

2025新高考单科模拟综合卷（四）物理考生注意：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。2.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相应位置上。3.请按照题号顺序在各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。4.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并上交。一、选择题：本题共10小题，共43分。第1~7题只有一个选项符合要求，每小题4分；第8~10题有多个选项符合要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.下列有关热现象的说法正确的是（）A.当物体温度为0℃时，物体的内能为零B.分子间作用力随分子间距离增大，一定先减小后增大C.气体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布D.一定质量气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数减少【答案】C【解析】A．温度为0℃的物体，分子不停地做无规则的运动，分子动能不为零，分子间存在相互作用的引力与斥力，分子势能不为零，故温度为0℃的物体的内能不为零，故A错误；B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快。当分子间距离小于r0时，分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力，随分子间距离的增大而减小；当分子间距离大于r0时，分子间斥力小于引力，分子力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小，故B错误；C．气体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布，故C正确；D．一定质量的气体温度不变时，气体平均分子动能不变，体积减小，气体分子密度增大，则压强将增大，故每秒撞击单位面积器壁的分子数增加，故D错误。故选C。2.如图所示为某示波管内聚焦电场，实线表示电场线。一带电粒子仅在电场力作用下从A点运动到B点，运动轨迹如图中虚线。不考虑粒子在运动过程中的电荷量变化，下列说法正确的是（）A.粒子带正电B.粒子加速度先减小再增大C.粒子在A点的速度大于在B点的速度D.粒子在A点的电势能大于在B点的电势能【答案】D【解析】A．带电粒子的轨迹向右上弯曲，则带电粒子所有电场力沿电场线的切线方向，其与电场线的方向相反，所以该粒子带负电，故A项错误；B．带电粒子仅受到电场力，有由于粒子的带电量与质量不变，所以电场强度越大则其加速度越大，而电场线越密其电场强度越大，由题图可知，粒子加速度先增大再减小，故B项错误；C．粒子做曲线运动，其在某一点的速度方向为该点轨迹的切线，由之前的分析可知，在该点粒子受到的电场力为与该点电场线切线且方向与电场线方向相反，所以其从A到B的过程速度方向与电场力的方向成锐角，即从A点到B点，其做加速运动，所以A点的速度大小小于B点的速度大小，故C项错误；D．由之前的分析可知，粒子在A点的速度大小小于B点的速度大小，由于所以粒子在A点的动能小于B的动能。而运动过程中能量守恒，即粒子的总能量为电势能加动能，所以A点粒子的电势能大于B点的电势能，故D项正确。故选D。3.加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求，我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能，t＝0时刻驾驶汽车由静止启动，时汽车达到额定功率，时汽车速度达到最大，如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m＝2000kg，所受阻力与总重力的比值恒为，重力加速度，下列说法正确的是（）A.汽车启动后做匀加速直线运动，直到速度达到最大B.汽车在BC段做匀加速直线运动，在AB段做匀速运动C.汽车达到的最大速度大小为15m/sD.从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150m【答案】D【解析】AB．由图可知汽车在AB段汽车牵引力不变，根据牛顿第二定律解得可知汽车在AB段做匀加速直线运动，汽车在BC段牵引力逐渐减小，做加速度减小的加速运动，故汽车启动后先做匀加速直线运动，后做加速度减小的加速运动，直到速度达到最大，故AB错误；C．时汽车的速度为汽车额定功率为汽车达到的最大速度大小为故C错误；D．汽车做匀加速直线运动的位移为从启动到速度达到最大过程中，根据动能定理解得汽车通过的距离为故D正确。故选D。4.如图所示，发电机线圈所处的磁场可视为匀强磁场，从图示位置开始绕轴OO'逆时针方向匀速转动。线圈阻值为R，通过电刷与外电路连接，理想变压器原线圈与副线圈匝数比为1：2，定值电阻滑动变阻器R₂最大阻值为8R，开始滑片P位于最上端，忽略电流表及线路电阻，下列说法中正确的是（）A.线圈经过图示位置时，电流表的示数为零B.仅将滑片P向下滑动，电流表的示数将减小C.仅将滑片P向下滑动，发电机的输出功率将减小D.仅将滑片P向下滑动，电阻消耗的功率将减小【答案】C【解析】A．电流表的示数为交流电的有效值，则线圈经过图示位置时，电流表的示数不为零，选项Ａ错误；B．变压器等效电阻仅将滑片P向下滑动，则R2减小，则R等效减小，则R1和R等效并联后的电阻减小，因线圈电动势一定，则电流表的示数将变大，选项B错误；C．将线圈产生的电动势为电源，其电阻R为电源内阻，将R1和R等效并联看做是外电路，开始时R等效=2R，此时R1和R等效并联电阻为R等于电源内阻R，则开始时发电机输出功率最大，则仅将滑片P向下滑动，R等效减小，外电阻逐渐远离电源内阻，可知发电机的输出功率将变小，选项C正确；D．将R1和R并联后的电阻（）等效为电源内阻，将R等效看做是外电路，仅将滑片P向下滑动，则外电阻从2R逐渐减小，则外电路消耗的功率先增加后减小，即电阻消耗的功率先增加后减小，选项D错误。故选C。5.中国天宫号空间站正常绕地运行的轨道可视为圆形，轨道平面与赤道平面夹角为，轨道离地高约400km，每天绕地球约转16圈，绕行方向自西向东。地球半径约为6400km，下列说法正确的是（）A.空间站中的宇航员受地球的引力约为其在地面时的B.空间站绕地运行的角速度比地面上物体随地球自转的角速度小C.空间站连续两次经过我国某城市上方的时间间隔约为1.5hD.空间站绕地运行的速度比月球绕地运行的速度小【答案】A【解析】A．在地球表面有在空间站有整理有故A项正确；B．由于空间站每天绕地球约转16圈，所以其周期约为而地球上的物体转一圈的周期为24h，由周期与角速度的关系有由于空间站的周期小，所以空间的角速度大于在地球上物体的角速度，故B项错误；C．由于空间站的周期为1.5h，地球的周期为24h，但是又由于空间站轨道平面与赤道所在平面不共面，所以每次空间站转16圈，中国某城市相对于空间站回到了出发位置，即空间站连续两次经过我国某城市上方的时间间隔约为24h，故C项错误；D．由于整理有由于空间站距离地心的距离比月球小，故其绕行速度比月球的大，故D项错误。故选A。6.如图所示，在某次跳台滑雪比赛中，运动员以初速度从跳台顶端A水平飞出，经过一段时间后落在倾斜赛道上的B点，运动员运动到P点时离倾斜赛道最远，P点到赛道的垂直距离为PC，P点离赛道的竖直高度为PD，赛道的倾角为，重力加速度为g，空气阻力不计，运动员（包括滑雪板）视为质点。则C、D两点间的距离是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】对运动员在空中的运动沿平行斜面和垂直斜面方向分解可知，运动员从A运动到P点和从P点运动到B点所用时间相等，因此运动员沿平行斜面方向的分运动从A到C的时间与从C到B的时间相等，运动员沿平行斜面做加速度为的匀加速运动，设整个运动时间为t，则由于从A到P的水平位移与从P到B的水平位移相等，因此则运动员做平抛运动有，又解得则故选A。7.如图（俯视图），用自然长度为，劲度系数为k的轻质弹簧，将质量都是m的两个小物块P、Q连接在一起，放置在能绕O点在水平面内转动的圆盘上，物体P、Q和O点恰好组成一个边长为的正三角形。已知小物块P、Q和圆盘间的最大静摩擦力均为，现使圆盘带动两个物体以不同的角速度做匀速圆周运动，则（）A.当圆盘的角速度为时，P、Q两物块受到的摩擦力最小B.当圆盘的角速度为时，P、Q两物块受到的摩擦力都等于弹簧弹力的大小C.当圆盘的角速度为时，P、Q两物块受到的合力大小均为D.当物体P、Q两物块刚要滑动时，圆盘的角速度为【答案】D【解析】A．PQ间的距离为，而弹簧的原长为，故弹簧的弹力为根据合力与分力构成的矢量三角形可知，静摩擦力具有最小值时沿轨迹切线，与弹力沿切线方向的分力平衡，为此时物块随圆盘转动需要的向心力为弹力沿半径方向的分力解得故A错误；B．当时，可得物块随圆盘转动需要向心力为由力的三角形可知静摩擦力不等于弹簧的弹力，故B错误；C．当时，可得物块随圆盘转动需要的向心力为由力的三角形可知静摩擦力等于，此时物体和圆盘还未相对滑动，物体所受的合力亦为也为，故C错误；D．静摩擦力达到最大时，恰好最大静摩擦力与弹力垂直，此时解得故D正确。故选D。8.如图，A、B为平行板电容器的两极板。初始时，电容器不带电，静电计的指针不张开。则（）A.S闭合时，静电计的指针张角立即增大到某一角度后保持不变B.S闭合，稳定后将电阻箱R的阻值逐渐增大，静电计的指针张角不变C.S闭合，稳定后再断开S，仅将A板向上平移一小段距离，静电计的指针张角增大D.S闭合，稳定后再断开S，仅将A板向上平移一小段距离，A、B两板间场强变小【答案】BC【解析】A．静电计的指针张角随电容器两极板间的电压增大而增大，S闭合时，电源开始对电容器充电，电容器两极板间电压逐渐增大到某一值，静电计的指针张角逐渐增大到某一角度，A错误；B．S闭合，电路稳定后，通过电阻箱R的电流为零，电阻箱R两端电压为零，电容器两极板间电压等于电源的电动势E，若将电阻箱R的阻值逐渐增大，电容器两极板间电压仍为电源电动势，静电计的指针张角不变，B正确；C．S闭合，电路稳定后断开S，电容器所带的电荷量Q保持不变，由和，可得若仅将A板向上平移一小段距离，即d增大，U增大，则静电计的指针张角增大，C正确；D．由和得可知改变电容器两极板间距离d不影响电容器两极板间场强E，D错误。故选BC。9.如图，轻弹簧一端连接质量为m的物体A，另一端固定在竖直墙面上，A通过轻绳跨过轻质定滑轮与质量为m的物体B连接，绳、弹簧与光滑水平桌面平行，A离滑轮足够远、B离地面足够高。初始时A位于O点，弹簧处于原长。现将A由静止释放，设A相对O点的位移为x、速度为v、加速度为a、运动时间为t，弹簧弹力大小为F，轻绳张力大小为T，重力加速度为g。从开始运动到A第一次回到O点，下列图像可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】BC【解析】A．将A、B视为一个整体，在B的重力和弹簧弹力作用下，加速度随位移线性变化，做简谐运动。A错误；BC．根据简谐运动规律可知，从开始运动到A第一次回到O点过程中，物体先做加速度减小的加速运动，当弹簧弹力为时，加速度为0，速度最大，之后做加速度增大的减速运动，当速度为0时，弹簧的弹力为，此时相对点位移最大，B正确；C正确；D．当初始释放时，A、B的加速度为解得对B隔离分析可知解得由于物块并不是做匀变速直线运动，则弹力随时间非线性变化，则整体加速度非线性变化，则绳张力非线性变化，D错误。故选BC。10.除夕夜23点59分广西万炮齐鸣，各式礼花冲上夜空，把天空照耀得五彩缤纷，年味十足。假设某种型号的礼花弹从专用炮筒中以初速度v₀沿竖直方向射出，到达最高点时炸开，炸开产生的每个小块抛出的速度v大小相等、方向不同，重力加速度大小为g。忽略一切空气阻力，下列说法正确的是（）A.礼花弹从专用炮筒中射出至炸开前瞬间，上升的最大高度B.炸开后向任意方向飞出的小块均做非匀变速运动C.以最高点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立坐标系。炸开后水平向右飞出的一小块，其落地前的运动轨迹方程为D.大量小块落地前会形成一个随时间不断扩大的球面【答案】AD【解析】A．忽略空气阻力，礼花弹上升过程机械能守恒解得A正确；B．忽略一切空气阻力，炸开后飞出的小块均只受重力，做匀变速运动，B错误；C．以最高点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立坐标系，小块平抛运动联立可得C错误；D．设某小块的抛出速度为v，与水平方向夹角为，将v沿水平方向（x轴）和竖直方向（y轴，向下为正方向）正交分解。由抛体运动的研究可知质点的位置坐标为联立以上两式，消去即得这是一个以坐标为圆心、以vt为半径的圆的方程式。可见，只要初速度v相同，无论初速度方向怎样，各发光质点均落在一个圆上（在空间形成一个球面，其球心在不断下降，“礼花”球一面扩大，一面下落），如图所示D正确。故选AD。二、非选择题：本题共6小题，共57分。11.某探究小组要测量一横截面为半圆形透明玻璃砖的折射率，准备的器材有玻璃砖、激光笔、刻度尺和白纸。如图是该小组设计的实验方案示意图，下面是该小组的探究步骤：①用刻度尺测量玻璃砖的直径d；②把白纸固定在水平桌面上，在白纸上建立直角坐标系，将玻璃砖放在白纸上，使其底面圆心和直径分别与点和轴重合，再将刻度尺紧靠玻璃砖并垂直于轴放置；③打开激光笔开关，让激光笔发出的激光束始终指向圆心射向玻璃砖，从轴开始在平面内缓慢移动激光笔，在某一位置时，刻度尺上出现两个清晰的光斑，通过刻度尺读取两光斑与轴的距离分别为、（）；④继续改变激光笔的位置，直到刻度尺上恰好只有一个光斑，读取该光斑与轴的距离为；请回答下面问题：（1）甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为______；乙序学利用步骤④测得数据计算该玻璃砖的折射率为______；（用测得的d、、、表示）（2）比较甲、乙两同学测量折射率的方案，你认为______（选填“甲”或“乙”）同学的测量误差更小，请说明理由：______；（3）在操作步骤②中，刻度尺没有与轴严格垂直，请分析甲同学测得的折射率较真实值是偏大还是偏小：______。【答案】（1）①.②.（2）①.甲②.乙同学方案中“恰好只有一个光斑”的状态确定不够准确（3）若刻度尺逆时针偏离垂直轴位置，测量结果偏大；若刻度尺顺时针偏离垂直轴位置，测量结果偏小【解析】【小问1】[1]按照步骤③画出光路图，如图由几何关系故折射率为[2]按照步骤④画出光路图，如图此时恰好发生全反射联立可得折射率为【小问2】[1][2]比较甲、乙两同学测量折射率的方案，甲同学误差较小，因为乙同学方案中“恰好只有一个光斑”的状态确定不够准确。【小问3】若刻度尺逆时针偏离垂直轴位置，则L1偏大，L2偏小，测量结果偏大；若刻度尺顺时针偏离垂直轴位置，则L1偏小，L2偏大，测量结果偏小。12.电动自行车是人们常用的代步工具。某同学为了测定某电动车电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，该同学能找到的实验器材有：A．电动车电池一组，电动势约为12V，内阻未知；B．直流电流表，量程为0~0.6A，内阻很小，可忽略不计；C．电阻箱R，阻值范围为0~999.9Ω；D．定值电阻，阻值辨认不清；E．多用电表；F．导线和开关若干。该同学操作步骤如下：（1）断开开关S，将多用电表选择开关置于×1Ω挡，正确调零后，将红黑表笔分别接定值电阻两端，发现指针示数如图乙所示，则定值电阻的阻值为______Ω。在本实验中，可认为该测量值为定值电阻的准确值。（2）改变电阻箱的阻值R，分别记录电流表的电流I，在下列三组关于R的取值方案中，最合理的方案是______（填“1”“2”或“3”）。方案编号电阻箱的阻值R/Ω130026022018014021008570554034035302520（3）根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为，在坐标轴上的截距为，则该电源的电动势______V，内阻______Ω。（结果均保留三位有效数字）【答案】（1）10（2）3（3）①.11.5②.1.50【解析】【小问1】多用电表选择开关置于×1Ω挡，故定值电阻的阻值为10Ω。【小问2】根据电流表量程可知，要使电流表测量的电流在0.2A~0.4A范围内，电路中总电阻应该在30Ω~60Ω之间，由此可知电阻箱取值方案中，比较合理的是方案3。【小问3】[1][2]由闭合电路欧姆定律有可得故解得13.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹。（忽略软笔尖对钢柱运动的影响，已知当地重力加速度为g）（1）实验操作时，应该______。（填正确答案标号）A.先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落B.先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动（2）如图乙所示是某次实验得到的钢柱痕迹图像，其中痕迹O为画出的第一个痕迹，从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E，测得它们到痕迹O的距离分别为、、、、。若钢柱的质量为m，电动机每秒转动n圈，则画出痕迹D时，钢柱下落的速度______，此时钢柱的重力势能比开始下落时减少了______。（用题中所给物理量的字母表示）（3）该同学测量出各痕迹到第一个痕迹O的距离h及各痕迹对应钢柱的下落速度v，然后以h为横轴、以为纵轴作出了如图丙所示的图线。若钢柱下落过程中机械能守恒，则图线的斜率近似等于______。（用题中所给物理量的字母表示）【答案】（1）A（2）①.②.（3）2g【解析】【小问1】实验中，为了使得软笔尖在钢柱表面画第一条痕迹时，钢柱的速度为0，需要先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落。故选A。【小问2】[1]电动机每秒转动n圈，则相邻痕迹之间的时间间隔为由于匀变速直线运动全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则有解得[2]结合上述可知，此时钢柱的重力势能比开始下落时减少值为【小问3】根据机械能守恒定律有变形得可知，若钢柱下落过程中机械能守恒，则图线的斜率近似等于2g。14.如图所示，一半径为r=0.45m光滑圆弧的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为，长为，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管，EF段被弯成以O为圆心、半径。的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传送带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直。一质量为的滑块（可视为质点）从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后被送入细管DEF。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力，滑块横截面略小于细管中空部分的横截面。求：（1）滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小；（2）滑块与传送带间因摩擦产生的热量；（3）滑块滑到F点后水平飞出，滑块的落地点到O点的距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）设滑块到达B点的速度大小为由机械能守恒定律有解得滑块在B点，由向心力公式有解得根据牛顿第三定律可知，滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小为；（2）滑块在传送带上做匀加速运动，由牛顿第二定律有由速度位移公式得解得滑块在传送带上运行的时间为传送带运行的距离为故滑块与传送带间因摩擦产生的热量为（3）滑块从C至F，由机械能守恒有滑块离开F点后做平抛运动，竖直方向有联立解得滑块的落地点到O点的距离15.如图所示，在平面直角坐标系x轴的上方、半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，x轴的下方、边长为2R的正方形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，两匀强磁场的磁感应强度大小相等，圆形区域与正方形区域相切于坐标原点O。一电荷量为q、质量为m的带负电粒子从A点（在过水平直径的圆周上）沿与水平方向成30°角方向进入圆形区域，进入时粒子的速率为，一段时间后，粒子垂直x轴离开圆形区域，不计带电粒子受到的重力。（1）求带电粒子离开圆形区域时的坐标；（2）求带电粒子在整个磁场中的运动时间；（3）其他条件不变，仅在圆形区域和正方形区域之间（圆形区域下方、正方形区域上方）加一竖直向上的匀强电场（图中未画出），使粒子离开正方形区域时的速度方向与正方形右边界垂直，求所加匀强电场的电场强度大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）如图所示，由几何关系可知，粒子在圆形磁场内运动的半径对应圆心角为60°，则入射点与出射点的连线即圆周轨迹的弦和圆心围成正三角形，则水平坐标为竖直坐标为即粒子射出圆形区域时坐标为。（2）设粒子的电荷量为q、质量为m，由洛伦兹力提供向心力，有解得粒子在正方形区域内运动的半径粒子在两个磁场中转动一周的时间均为由几何关系可知，粒子在正方形区域内偏转的角度为120°带电粒子在整个磁场中的运动时间解得（3）粒子离开正方形区域时的速度方向与正方形右边界垂