2025年河南省郑州第七高级中学高三（下）模拟物理试卷（含解析）

2025年河南省郑州第七高级中学高三（下）模拟物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.氢原子的能级结构如图所示，现用被电场从静止加速的电子束来撞击一群氢原子，使氢原子从基态跃迁到激发态后能辐射出三种不同频率的光子，则加速电压可能为仅考虑电子在加速电场中的加速( )
A.
B.
C.
D.
2.如图所示，理想变压器原线圈两端接稳定的交流电压，副线圈接有三个阻值相同的电阻，电流表为理想电流表。开关断开时，电流表的示数为，则在开关闭合后，电流表的示数为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，置于水平地面上的物块、之间有一伸长的弹簧，物块叠放在物块上。现对施加一水平向右的拉力，并使从趋于零开始逐渐增大，直至恰好要开始滑动，则在此过程中( )
A. 与地面之间可能不存在摩擦力的作用 B. A、之间存在摩擦力的作用
C. 受到的摩擦力一定先减小后增大 D. A、受到的摩擦力大小不可能相等
4.年月日，一篇发表在天体物理学杂志快报的论文称发现了两例来自黑洞吞噬中子星的引力波事件。有研究发现黑洞是通过不断“吸食”中子星表面的物质，从而慢慢吞噬中子星的。假设吞噬过程末期较短时间黑洞和中子星之间的距离保持不变，总质量不变，黑洞质量大于中子星质量，二者可视为双星系统，则( )
A. 吞噬过程中二者之间的万有引力不变 B. 黑洞和中子星做圆周运动的角速度不变
C. 中子星的轨道半径逐渐减小 D. 黑洞做圆周运动的线速度逐渐增大
5.如图所示，为正三角形的中心。在、两点各放置一个点电荷，在点处产生的合场强方向刚好沿方向，则两点电荷在点处产生的合场强大小是在点处产生合场强大小的( )
A. 倍
B. 倍
C. 倍
D. 倍
6.电磁飞机弹射系统可以使战机在很短的距离内加速后获得需要的起飞速度，其简化结构如图所示。虚线的右侧存在一方向垂直于纸面向里的磁场，一边长为的正方形单匝金属线框放在光滑水平面上，单匝线框质量为，单位长度的电阻为，边在虚线左侧且紧靠虚线。现让磁场的磁感应强度随时间按照的规律变化，则下列说法正确的是( )
A. 线框中产生的感应电流大小不变
B. 线框离开磁场时的动能小于安培力对线框做的功
C. 线框穿出磁场过程中，磁通量的变化量大小为
D. 线框在时刻的加速度与线框的匝数无关
二、多选题：本大题共5小题，共30分。
7.运动员以一定的初速度水平飞出，在空中运动时间后，落在倾角为的斜坡上，速度方向恰好沿斜坡向下，又经时间到达坡底。若不计摩擦与空气阻力，则整个运动过程中运动员沿水平、竖直方向的分速度、随运动时间的变化情况为( )
A. B.
C. D.
8.如图所示，竖直平面内一质地均匀的正方形线框通过两根等长的绝缘细线悬挂在长直导线的下方，线框中通有图示方向的电流。当中无电流时，每根绝缘细线的拉力均为；当中通入大小为的电流时，每根细线的拉力均为；当中通入大小为的电流时，测得每根细线的拉力刚好为零。已知长直通电导线周围空间某点的磁感应强度大小与导线中的电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比，绝缘细线的长度等于线框边长的一半，不考虑线框四条边相互的磁场作用，则( )
A. 通入电流、时，安培力使线框有扩张趋势
B. 两次通入的电流方向均为
C. 中有电流时，边所在处磁感应强度大小是边所在处的倍
D. 中两次所通的电流大小关系为
9.如图所示，半径为的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，为该圆形区域的水平直径，为圆心。一带电微粒从点沿与成角的方向射入磁场区域，并从圆形磁场边界上的点离开，已知，微粒在磁场中的运动时间为，不计重力，则( )
A. 磁场方向垂直纸面向里
B. 微粒从点离开时速度方向一定竖直向下
C. 微粒在磁场中运动的速度大小为
D. 若微粒以的速度从点正对圆心入射，仍从点射出磁场
10.为了测试某种遥控玩具小汽车的性能，生产厂家用两辆完全相同的小车、进行测试。时刻让两玩具小车并排同向行驶，其中小车做匀加速直线运动，其图像如图甲所示，小车的图像如图乙所示，则( )
A. 时刻车的速度大小为
B. 两车速度相等时相距
C. 两车在途中相遇时，车的速度大小为
D. 车停止运动时，车在其前方处
（选考）11.如图所示，阀门将容器分为、两部分，中充满气体，为真空状态。打开阀门，使中气体进入中，并最终达到平衡状态。若气体可视为理想气体，容器可视为绝热容器，则( )
A. 气体从向扩散后内能不变
B. 气体分子对容器壁单位面积在单位时间内的碰撞次数减少
C. 中气体能全部自发地返回中
D. 气体的膨胀过程需要吸收热量
E. 气体从向扩散的过程中熵会增加
（选考）三、填空题：本大题共1小题，共5分。
12.当光由空气射入某种介质时，其入射角正弦值和折射角正弦值的关系图像如图所示，则该介质的折射率为______，全反射的临界角大小为______，光在该介质中的传播速度为______光在真空中的传播速度为。
四、实验题：本大题共2小题，共15分。
13.如图甲所示，某同学利用水平放置的气垫导轨验证动量守恒定律。光电门、固定在导轨上，两质量分别为和的滑块上有相同挡光片且挡光片质量忽略不计分别从两光电门的外侧以一定的初速度运动，在两光电门中间的某位置迎面相撞后粘在一起运动。
该同学利用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图乙，则 ______。
实验测得碰前滑块上挡光片经过光电门的挡光时间为，滑块上挡光片经过光电门的挡光时间为，则碰前滑块、的速度大小分别为 ______、 ______。结果保留位有效数字
实验发现碰后两滑块一起向右运动，且滑块上的挡光片经过光电门的挡光时间为，若相对误差时说明碰撞过程动量守恒为碰后系统的动量，为碰前系统的动量，以上实验可验证两滑块组成的系统在误差允许范围内动量______选填“守恒”或“不守恒”。
14.利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑夜打开。某同学利用如下器材制作了一个简易的路灯自动控制装置。
A.励磁线圈电源 B.路灯电源 C.路灯灯泡 D.定值电阻
E.光敏电阻 F.电磁开关
G.导线、开关等
电磁开关的内部结构如图甲所示。、两接线柱接励磁线圈电磁铁上绕的线圈，、两接线柱分别与弹簧片和触点连接，相当于路灯的开关。当流过励磁线圈的电流大于某个值时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，、断开，路灯熄灭。该同学首先用多用电表的欧姆挡测量励磁线圈的电阻，将选择开关置于“”挡，调零后测量时的示数如图丙所示，则励磁线圈的电阻约为______。
图乙为光敏电阻的阻值随照度的变化关系照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为。从图中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而______选填“减小”“不变”或“增大”。
已知励磁线圈电源内阻不计，定值电阻。若设计要求当流过励磁线圈的电流为时点亮路灯，则此时的照度约为______。
五、计算题：本大题共5小题，共37分。
15.如图所示，在平面直角坐标系的第Ⅰ、Ⅱ象限内有平行纸面的匀强电场。将比荷为的带正电粒子从坐标原点由静止释放，粒子到达点时的速度大小为，已知点坐标为，不计粒子重力。
求该匀强电场的场强；
若将该粒子以速度大小从坐标原点沿垂直电场方向射入第Ⅱ象限，求粒子经过轴时的坐标。
16.如图甲所示，面积为、电阻为、匝数为的水平放置的圆形线圈处于方向竖直向上、磁感应强度按图乙所示规律变化的磁场中，线圈与倾角为、间距为的导轨相连，阻值为的定值电阻接在导轨上，虚线下方有方向垂直导轨斜面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，质量、电阻也为的导体棒垂直导轨放置，不计导轨电阻，导体棒始终静止不动，重力加速度取，，。求：
时间内线圈中产生的感应电流大小；
时导体棒受到的摩擦力大小；
在变化的一个周期内，电阻上产生的热量。
17.如图所示，长度为的长木板置于光滑水平地面上，木板右端与固定在水平地面上的半径的光滑的四分之一圆弧轨道平滑连接，点为圆弧轨道的最低点。可视为质点的小滑块、放在长木板的中央，两滑块中间有弹性势能为的微型压缩轻弹簧，轻弹簧左端固定在滑块上，右端与滑块接触但不拴接。释放两滑块后，滑块恰好能到达圆弧轨道上与圆心等高的点。已知滑块下表面光滑，滑块与长木板的质量均为，二者间的动摩擦因数为，重力加速度取，忽略空气阻力的作用。
求到达点时对圆弧轨道的压力大小；
当滑离长木板时，求的速度大小；
若改变两滑块释放的初始位置，使到长木板右端的距离为，求释放后的整个过程克服摩擦力做的功。
（选考）18.体积为的氧气钢瓶储存在温度为的冷库中，测得钢瓶内氧气的压强为，现将其移动到温度为的室外放置一段时间。
试计算移动到室外后瓶中气体的压强；
若要将该瓶氧气在室外用抽气机分装成体积为、压强为的小瓶，要求大瓶内氧气的压强为时停止分装，分装过程，氧气温度可视为不变，则该瓶氧气可以分装多少小瓶？
（选考）19.如图所示为某波源的振动图像，在其发出的简谐横波传播的某一方向上有、两质点，它们到波源的距离分别为和。测得、两质点开始振动的时间间隔为。
求该波的波长；
求内，、两质点运动的路程之比。
答案和解析
1.【答案】
【解析】要使一群氢原子从基态跃迁到激发态后能辐射出三种不同频率的光子，则氢原子必须从基态跃迁到的激发态，故电子加速后的动能应不小于，由可知加速电压应不小于，故A正确，BCD错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】理想变压器原线圈两端接稳定的交流电压，副线圈两端电压不变，设为，设电阻阻值为，
开关断开时副线圈电流，开关闭合时，负线圈电流，
设变压器原线圈匝数为，副线圈匝数为，
由理想变压器的变流比得：
解得：，即闭合开关后电流表示数为，故B正确，ACD错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】、未施加拉力时，、之间的弹簧是伸长的，故A一定受到地面水平向左的静摩擦力，故A错误；
B、静止不动，、之间没有相对运动的趋势，一定不存在摩擦力作用，故B错误；
C、对受力分析可知，开始时受到的静摩擦力方向水平向右，由于弹簧的弹力不变，随着拉力的增大，地面对的静摩擦力逐渐减小，当拉力与弹簧的弹力大小相等时，受到的静摩擦力为零，拉力再增大，则受到的静摩擦力方向变为向左并逐渐增大，所以受到的静摩擦力一定是先向右逐渐减小，后向左逐渐增大，故C正确；
D、未施加拉力时，、受到的摩擦力大小相等，当所受静摩擦力的方向向左时，在拉力增大的过程中，、受到的摩擦力大小可能相等，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】设黑洞的质量为，轨道半径为，中子星的质量为，轨道半径为，一段时间内“吸食”的质量为，
则二者之间的万有引力为：
，
由数学知识可知，随着的增大，逐渐减小，故A错误；
B.对黑洞，由万有引力提供向心力可得：
，
对中子星，由万有引力提供向心力可得：
，
联立可得：
，
因为、均为定值，则始终不变，故B正确；
C.结合前面分析可知：
，
整可得：，
由题知逐渐增大，不变，结合前面分析可知，始终不变，则逐渐增大，故C错误；
D.因逐渐增大，故逐渐减小，由可知，黑洞的线速度逐渐减小，故D错误；
故选：。
5.【答案】
【解析】由题意可知，、两点放置的点电荷同为负点电荷且电荷量大小相等。设处点电荷在点产生的场强大小为，则由矢量合成知识可知点场强大小为。且由几何关系可知，、两点间距离为、两点间距离的，由可知处点电荷在点产生的场强大小为，由矢量合成知识可知处场强大小为，故有，故A正确，BCD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】由楞次定律可知，线框向左运动，线框在磁场中的面积逐渐减小，且产生反向的电动势，故其感应电流发生改变，故A错误；
B.由动能定理可知，安培力对线框做的功就等于线框动能的变化量，由于线框初始状态的动能为零，故安培力做的功等于线框离开磁场时的动能，故B错误；
C.线框运动前磁通量为，穿出磁场后，磁通量为，则磁通量的变化量的大小为，故C错误；
D.匝线框在时刻产生的感应电动势为，匝线框的总电阻为，总质量为，线框中的感应电流为，线框受到的安培力为，则有，解得，与匝数无关，故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】运动员从一定高度处水平飞出后，在第个时间内做平抛运动，其水平方向的分速度不变，竖直方向的分速度
均匀增大，加速度为，且
可得
落到斜坡上后，运动员在第个时间内做匀加速直线运动，加速度为
沿水平方向的分加速度为
水平方向末速度
沿竖直方向的分加速度为
由此可知，运动员在竖直方向第个时间内的加速度是第个时间内加速度的倍，故AD正确，BC错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】、当分别通入电流、时，边受到的安培力比边大，方向相反，又线框整体受到向上的安培力，故边受到向上的安培力，边受到向下的安培力，可判断出中的电流方向为；根据安培定则可知线框区域的磁场的方向向外，根据左手定则可知边受到的安培力向左，边受到的安培力向右，所以线框有扩张趋势，故A正确，B错误；
C、设线框的边长为，中的电流大小为，可知中电流在线框边所在处产生磁场的磁感应强度为，在边所在处产生磁场的磁感应强度为，有，故C正确；
D、当中通入的电流为时，有
当中通入的电流为时，有
又
联立解得，故D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】带电粒子在圆形磁场中的运动由于微粒所带电荷的电性未知，所以无法判断磁场的方向，故A错误；
B.如图所示
连接、，过磁场圆圆心作连线的垂线，再过点作速度的垂线，两垂线的交点即为轨迹圆的圆心，由几何知识可知，刚好在圆形磁场区域的边界上，且水平，故微粒从点离开时的速度方向竖直向下，故B正确；
C.由几何关系可知，带电微粒运动的轨迹半径与磁场圆的半径相等，由
可得微粒的速度大小为
故C正确；
D.由
可知运动半径与速度大小成正比，当微粒从点正对圆心入射并从点射出时，由几何关系可知运动半径为，结合选项分析可知，入射速度大小应为
故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】由于车做匀加速直线运动，设时刻车的速度为，加速度大小为，结合图甲中数据可得 ，解得，故A错误；
B.由并结合图乙可知，车的初速度，加速度大小，设经过时间两车速度相等，有，联立解得，则车的位移大小为，解得，同理可得车的位移大小为，此时两车的距离为，故B正确；
C.设两车相遇所用的时间为，则有，解得，此时 车的速度大小为，故C正确；
D.设车停止运动所需要的时间为，则有，解得，则此时车的位移大小为，解得，车的位移大小为，故当车停止运动时，车在其前方处，故D正确。
故选：。
11.【答案】
【解析】、根据热力学定律，由于气体向真空膨胀不需要做功，而容器为绝热容器，故由热力学第一定律可知，该过程中气体的内能不变，故A正确；
B、由于气体的内能不变，故温度不变，由可知，气体的压强减小，故单位时间内单位面积上气体分子对容器壁的碰撞次数减少，故B正确；
C、由热力学第二定律可知，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故C 错误；
D、根据题意可知，容器绝热，故气体既不吸热也不放热，故D错误；
E、由热力学第二定律可知，气体由扩散到的过程中熵是增加的，故E正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】光的折射定律的表达式为，结合图像可知；由全反射临界角公式可知，故C；光在该介质中的传播速度为，代入数据可解得。
故答案为：，，
13.【答案】； ；； 守恒
【解析】分度游标卡尺的精确度为，挡光片的宽度；
滑块通过光电门的速度大小
滑块通过光电门的速度大小
以向右的方向为正，则碰前两滑块的总动量为
碰后两滑块经过光电门的速度大小为
碰后两滑块的总动量为
相对误差为。
故可验证该碰撞过程在误差允许范围内动量守恒。
故答案为：；；；守恒。
14.【答案】； 减小；
【解析】由多用电表欧姆挡的读数规则可知，励磁线圈的电阻约为
从图乙中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而逐渐减小；
当控制电路中的电流为时，控制电路的总电阻应为
因定值电阻，励磁线圈的电阻，，故此时光敏电阻的阻值应为
由图乙可知此时的照度约为．
故答案为：；减小；
15.【答案】粒子由坐标原点静止释放后能经过点，由此可判断出该匀强电场的方向为由指向，已知点坐标为，由几何关系可得
由动能定理
解得
设、连线与轴正方向之间的夹角为，粒子经过轴时的坐标为，由类平抛运动
同时有
已知点坐标为，由几何关系
联立解得
故粒子经过轴的坐标为
答：该匀强电场的场强为；
若将该粒子以速度大小从坐标原点沿垂直电场方向射入第Ⅱ象限，粒子经过轴时的坐标为。
16.【解析】由法拉第电磁感应定律可得在 时间内线圈的感应电动势大小为 ，电路中的总电阻为，电路中的总电流为，解得；
由法拉第电磁感应定律可得在时间内线圈的感应电动势大小为，电路中的总电流为，由串并联电路规律可知，流过导体棒的电流大小为，方向为，由共点力平衡有，联立解得；
因在时间内线圈中无感应电流产生，故在变化的一个周期内，电阻上产生的热量为，解得。
答：时间内线圈中产生的感应电流大小为；
时导体棒受到的摩擦力大小为；
在变化的一个周期内，电阻上产生的热量为。
17.【解析】设在点时的速度大小为，则有
设在点时圆弧轨道对的支持力为，则有
解得
由牛顿第三定律可知，运动到点时对圆弧轨道的压力大小为
设滑块刚被弹开时的速度大小为，由动能定理有
设的质量为，刚被弹开时的速度大小为，以水平向右的方向为正方向，由动量守恒定律可得
由能量守恒定律可得
联立解得，
离开长木板所用的时间为
解得
由题意可判断这段时间内一直在长木板上运动，设减速运动时的加速度大小为，由牛顿第二定律可得
离开长木板时的速度大小为
解得
若恰好滑到长木板的右端，则有

解得
若，则一直在长木板上运动，直至速度减为零，故B克服摩擦力做的功为
解得
若，则先滑上圆弧轨道，返回后最后与长木板共速。设滑块运动到长木板最右端时的速度为，则有
从光滑的圆弧轨道滑到长木板上时，其速度大小仍为，设与共速时的速度大小为，以水平向左为正方向，则有
故整个过程中克服摩擦力做的功为
联立解得
答：到达点时对圆弧轨道的压力大小为；
当滑离长木板时，的速度大小为；
若改变两滑块释放的初始位置，使到长木板右端的距离为，释放后的整个过程克服摩擦力做的功为。
18.【解析】设移动到室外后钢瓶内气体的压强为，由于气体的体积不变，由查理定律可得
解得
设当钢瓶内氧气的压强由变为时，氧气的体积由变为，由玻意耳定律可得
解得
可用于分装的氧气体积为
体积为、压强为的小瓶氧气转换为压强为时的体积设为，则有
解得
故可分装的瓶数为
解得
答：移动到室外后瓶中气体的压强等于；
该瓶氧气可以分装小瓶。
19.【解析】由题意可知，、两质点间的距离为
有
由图可知，该波的周期为
该波的波长为
波从波源传播到质点所用的时间为
故内，质点已经振动了
运动的路程为
内，质点已经振动了
运动的路程为
故
答：该波的波长为；
内，、两质点运动的路程之比为。
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