河南省郑州市宇华实验学校2024-2025学年高三（第二次）模拟考试物理试卷（含解析）

河南省郑州市宇华实验学校2024-2025学年高三（第二次）模拟考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.一质量为的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移与时间的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用表示。重力加速度大小为。以下判断正确的是( )
A. 时间内，增大，
B. 时间内，减小，
C. 时间内，增大，
D. 时间内，减小，
2.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻设计了如图甲所示电路，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在其上表面放一绝缘物块，电梯静止时电压表示数为，若在某个运动过程中，电压表的示数变化如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 时间内电源的总功率变大 B. 时间内物块处于超重状态
C. 时间内电梯匀速运动 D. 时间内物块处于失重状态
3.某国产手机新品上市，持有该手机者即使在没有地面信号的情况下，也可以拨打、接听卫星电话。为用户提供语音、数据等卫星通信服务的“幕后功臣”正是中国自主研制的“天通一号”卫星系统，该系统由“天通一号”星、星、星三颗地球同步卫星组成。已知地球的自转周期为，地球的半径为，该系统中的卫星距离地面的高度为，电磁波在真空中的传播速度为，引力常量为。下列说法正确的是( )
A. 可求出地球的质量为
B. “天通一号”星的向心加速度小于静止在赤道上的物体的向心加速度
C. “天通一号”星若受到稀薄空气阻力的影响，运行轨道会逐渐降低，运行速度会逐渐变小
D. 该手机向此卫星系统发射信号后，至少需要经过时间，手机才能接收到信号
4.某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示。将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大可动电极不会与固定电极接触。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是( )
A. 风力越大，电容器电容越小 B. 风力越大，静电计指针张角越小
C. 风力越大，静电计指针张角越大 D. 风力越大，极板间电场强度越大
5.游乐园的夜晚身披彩灯的摩天轮格外醒目。若摩天轮绕中间的固定轴匀速转动，则以下说法正确的是( )
A. 因为角速度为恒量，所以在相同的时间内，乘客的速度变化量相同
B. 乘客在最低点时，他的动量变化率为零
C. 当乘客位于摩天轮的最高点时他对座椅的压力最小
D. 乘客在与转轴等高的位置时，他的加速度就是重力加速度
6.如图所示，水平固定的足够长平行光滑金属导轨和间连接定值电阻，金属棒在两导轨间的距离为，电阻为，整个运动过程中金属棒与导轨垂直且接触良好，整个装置处在竖直向上的匀强磁场图中未画出中，磁场的磁感应强度大小为，金属棒的质量为，现用一水平向右的恒力作用在金属棒上使金属棒由静止开始运动，其他电阻不计，下列说法正确的是( )
A. 金属棒做匀加速直线运动
B. 点电势比点电势高
C. 金属棒达到的最大速度为
D. 金属棒从静止到速度最大的过程，恒力对金属棒做的功为
7.光电倍增管是检测微弱光信号的光电转换元件，具有极高的灵敏度和超快的时间响应。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。如图所示，光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是( )
A. 光电倍增管正常工作时，每个极板都发生了光电效应
B. 光电倍增管中增值的能量来源于相邻两个倍增电极间的加速电场
C. 图中四块极板的电势为
D. 每个光电倍增管都适用于检测各种频率的光
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.下列说法正确的是( )
A. 甲图为未来人类进行星际航行，若以的速度航行的飞船向正前方的某一星球发射一束激光，根据相对论时空观，该星球上的观测者测量得到激光的速度为
B. 乙图为某同学设计的静电除尘装置，尘埃被吸附在中间的负极棒上
C. 丙图为航天员在“天宫课堂”演示“动量守恒实验”，小钢球沿水平方向从右向左撞击静止的大钢球后，小钢球运动方向可能与大钢球不在同一直线上
D. 丁图为检验通电导线周围是否存在磁场，要使实验现象明显，导线应东西方向放置
9.某兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，用电阻率为的硅钢薄片绕成一个内径为、厚度为、高度为的圆柱面，其中。沿平行于圆柱面轴线方向存在磁感应强度的磁场。则此硅钢薄片中( )
A. 感应电动势的有效值为
B. 瞬时感应电动势的表达式为
C. 发热功率为
D. 磁场变化的一个周期内通过此硅钢薄片的电荷量一定不为零
10.如图所示，劲度系数为的轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端与质量为的小滑块相连接，在的右边靠着另一质量为的滑块，与不粘连。已知、与水平地面的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知弹簧的弹性势能，其中为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量。现将、一起由原长处向左压缩弹簧，当压缩量时将滑块、由静止释放，则在、以后的运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 滑块、将在点右侧分离
B. 滑块运动的总位移大小为
C. 向右运动的最大位移为
D. 当、都静止时与间的距离为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图甲所示，某兴趣小组在探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平桌面上，小车的左端通过轻质细绳跨过定滑轮与砝码盘相连，小车的右端与穿过打点计时器的纸带相连。已知重力加速度大小为，打点计时器所接电源的频率为。
用小木块把木板垫高后，在不挂砝码盘的情况下，轻推一下小车，直到打点计时器打出一系列间距均匀的点。
在平衡摩擦力后，保持小车质量不变的情况下，改变砝码盘中砝码的质量，重复实验多次。根据实验数据描点作出了如图乙所示的图像，图线不过坐标原点的原因可能是__________，图线末端弯曲的原因是__________。
A.砝码的质量过大 平衡摩擦力不足
C.细绳与木板未调节平行 实验中忽略了砝码盘的质量
实验过程中打出如图丙所示的一条理想纸带，图中、、、、相邻两计数点间还有个点未画出，则小车运动的加速度大小__________。结果保留三位有效数字
12.某同学用如图所示装置探究物体做圆周运动时向心力与角速度的关系，力传感器固定在竖直杆上的点，质量为的磁性小球用细线、连接，细线的另一端连接在竖直杆上的点，细线的另一端连接在力传感器上，拉动小球，当、两细线都伸直时，细线水平，测得间的距离为，小球到点距离为，磁传感器可以记录接收到次强磁场所用的时间，重力加速度为．
实验时，保持杆竖直，使小球在细线伸直且水平的条件下绕杆做匀速圆周运动，从接收到第一个强磁场记为，并开始计时，测得磁传感器接收到次强磁场所用时间为，则小球做圆周运动的角速度_________，测得力传感器的示数为，则小球做圆周运动的向心力_________此空用含的式子表示；
多次改变小球做圆周运动的角速度每次细线均伸直且水平，测得多组力传感器示数及磁传感器接收到次强磁场所用的时间，作图像．如果图像是一条倾斜直线，图像与纵轴的截距为_________，图像的斜率为_________，则表明，小球做匀速圆周运动时，在质量、半径一定的条件下，向心力大小与______________填“角速度”或“角速度的平方”成正比．
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.投沙包游戏规则为：参赛者站在离得分区域边界一定的距离外将沙包抛出，每个得分区域的宽度，根据沙包停止点判定得分。如图，某同学以大小、方向垂直于且与水平地面夹角的初速度斜向上抛出沙包，出手点距的水平距离，距地面的高度。落地碰撞瞬间竖直方向速度减为零，水平方向速度减小。落地后沙包滑行一段距离，最终停在分、分得分区的分界线上。已知沙包与地面的动摩擦因数，，，取重力加速度大小，空气阻力不计。求：
沙包从出手点到落地点的水平距离；
沙包与地面碰撞前、后动能的比值。
14.某示波管简化装置由加速板、偏转板及圆弧荧光屏组成，如图所示，加速电场电压为，、两板间距和板长均为，荧光屏圆弧的半径为，其圆心与正方形偏转区域的中心点恰好重合，板间电压随时间的变化规律如图所示。质量为、电荷量为、初速度为零的粒子从时刻开始连续均匀地“飘入”加速电场，粒子通过偏转电场的时间远小于，不计粒子间的相互作用及粒子的重力。求：
粒子进入偏转电场时的速度大小；
在电压变化的一个周期内，能穿过偏转电场的粒子数占总粒子数的百分比；
粒子从进入偏转电场到打在屏上的最长时间与最短时间之差。
15.如图甲所示，两根光滑平行导轨固定在水平面内，相距为，电阻不计，整个导轨平面处于方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场中，导轨左端接有阻值为的电阻，沿导轨方向建立坐标轴。质量为、电阻为的金属棒垂直导轨放置在处。在金属棒上施加轴方向的外力，使金属棒开始做简谐运动，当金属棒运动到时作为计时起点，其速度随时间变化的图线如图乙所示，其最大速度为。求：
简谐运动过程中金属棒的电流与时间的函数关系；
在时间内通过金属棒的电荷量；
在时间内外力所做的功；
外力的最大值。
答案和解析
1.
【解析】
A、由于图象的斜率表示速度，由图可知在时间内速度增加，即乘客的加速度向下运动，根据牛顿第二定律得：，解得：，则，处于失重状态，故A错误；
B、在时间内，图象的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速下降，则，故B错误；
、在时间内，图象的斜率变小，所以速度减小，即乘客的减速下降，根据牛顿第二定律得：，解得：，则，处于超重状态，故C错误，D正确。
故选：。
2.
【解析】在 时间内，电压表的示数从 开始逐渐变大，则电路中的电流减小，总电阻变大，压敏电阻的阻值增大，则压敏电阻所受压力减小，电源的总功率变小，物块所受的重力大于支持力，物块加速度向下，则电梯内的物块处于失重状态，故AB错误；
C.在 时间内，电压表的示数大于静止时的读数且保持不变，说明外电路电阻变大且保持不变，压敏电阻受压力减小，电梯的加速度向下且保持不变，则电梯处于匀变速直线运动状态，故C错误；
D.在 时间内，电压表的示数大于静止时的示数，所以物块应该处于失重状态，故D正确。
故选D。
3.
【解析】A.根据万有引力提供向心力，有，可知地球的质量为，故A错误
B.根据、，可知“天通一号”星的向心加速度，静止在赤道上的物体的向心加速度，则，故B错误
C.“天通一号”星若受到阻力的影响，运行轨道会逐渐降低，即轨道半径会逐渐减小，根据，有，可知变小，变大，故C错误
D.该手机信号从发射到返回至该手机，路程至少为，所需时间至少为，故D正确。
故选D。
4.
【解析】解：、可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大，则板间距离越小，根据电容决定式：，可得电容越大。极板上电荷量保持不变，根据电容定义式：，可得板间电压越小，则静电计指针张角越小，故AC错误，B正确；
D、风力越大，板间距越小，极板间电场强度为：，可得极板间电场强度保持不变，故D错误。
故选：。
5.
【解析】解：、摩天轮做匀速圆周运动，其加速度是时刻变化的，则在相同的时间内，乘客的速度变化量不相同，故A错误；
B、由动量定理知，动量变化率为物体所受的合外力，乘客随摩天轮做圆周运动到最低点，其所受的合外力提供向心力，不为，则乘客在最低点时，他的动量变化率不为，故B错误；
C、乘客位于摩天轮的最高点时处于失重状态，其竖直方向的加速度最大，此时他对座椅的压力最小，故C正确；
D、乘客随摩天轮做匀速圆周运动，乘客在与转轴等高的位置时加速度方向沿水平方向，不可能是重力加速度，故D错误。
故选：。
6.
【解析】解：、随着速度增大，安培力增大，故导体棒的加速度逐渐减小，最后变为，所以导体棒是做加速度变小的加速运动，之后加速度为，速度达到最大，故A错误；
B、根据右手定则可知，感应电流是顺时针，此时导体棒是电源，电源内部电流是从低电势流向高电势，导体棒下端相当于电源正极，故的电势低于点的电势，故B错误；
C、当速度达到最大速度时，，，，解得，故C正确；
D、根据动能定理做的功与安培力做的功之和等于导体棒动能的增加量，导体棒最终动能等于，即做的功大于，故D错误。
故选：。
7.
【解析】A.光电效应是当光子的频率大于极限频率时，物质内部的电子能够吸收光子的能量后逸出的现象，而光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上被加速后的电子，撞击激发出更多的电子，这一点不符合光电效应现象的特点，故不属于光电效应，故 A错误
B.电子在光电倍增管运动的过程中只有电场力做功，光电倍增管中增值的能量来源于相邻两倍增电极间的加速电场，故B正确
C.电子带负电，加速电场的电场方向与电子运动方向相反，所以图中四块极板的电势为，故C错误
D.只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应，从而逸出光电子，可知光电倍增管并不是适用于各种频率的光，故 D错误。
故选B。
8.
【解析】A.根据爱因斯坦相对论原理可知，光速不变，即星球上的观测者测量得到激光的速度为，故A正确；
B.乙图中，尘埃带负电，在电场力作用下，被吸附在板状收集器上，故B错误；
C.小钢球沿水平方向从右向左撞击静止的大钢球，如果不是对心正碰，碰撞后，小钢球运动方向与大钢球不在同一直线上，故C正确；
D.当通电导线南北放置时，根据安培定则，水平方向磁场沿东西方向，磁场与地磁场近似垂直，此时实验现象明显，即检验通电导线周围是否存在磁场时，要使实验现象明显，导线应南北方向放置，故D错误。
故选AC。
9.
【解析】由于 ，可认为通过硅钢薄片的磁通量表达式为
根据法拉第电磁感应定律，可知瞬时感应电动势的表达式为
则感应电动势的最大值为
感应电动势的有效值为
故A正确，B错误；
C.根据电阻定律，硅钢薄片的电阻为
硅钢薄片的发热功率为
故C正确；
D.根据正弦式交变电流规律可知，磁场变化的一个周期内通过此硅钢薄片的电荷量一定为零，故D错误。
故选AC。
10.
【解析】A.将滑块、由静止释放，两滑块水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，弹力先大于滑动摩擦力，后小于滑动摩擦力，则两滑块向右先做加速运动后做减速运动。经分析可知两滑块分离时应发生在减速阶段，分离时两滑块的弹力为零，对滑块有 ，
对滑块有 ，
恰好分离时有 ，解得 ，
说明两滑块在将在弹簧原长处，即点分离，选项A错误；
B.设两滑块分离时的速度为 ，根据能量守恒有 ，又 ，解得 ，
分离后滑块做匀减速运动直到停止，设此过程的位移为 ，则有 ，
则滑块运动的总位移大小为 ，选项B正确；
C.分离后滑块做减速度运动，向右运动的最大位移时速度为，设此过程的位移为 ，
根据能量守恒有 ，解得 ，
则向右运动的最大位移为 ，选项C错误；
D.经分析知最后静止于弹簧原长处，则当、都静止时与间的距离 ，选项D正确。
故选BD。
11.；；。
【解析】根据图像，砝码的质量等于零时，加速度不等于零，说明小车的合力不等于零，表明实验中忽略了砝码盘的质量，D正确；
砝码的质量过大，或者细绳与木板未调节平行，图线仍然通过坐标原点，AC错误；
平衡摩擦力不足时，细绳有拉力小车的加速度等于零，图线与横轴有交点，B错误。
故选D。
设砝码盘和砝码的总质量为，根据牛顿第二定律得
则
解得
只有满足砝码盘和砝码的总质量远远小于小车的质量时，绳的拉力才等于砝码盘和砝码的总重力，若不满足砝码盘和砝码的总质量远远小于小车的质量，图像末端弯曲。
故选A。
小车运动的加速度大小为。
12.；；
；；角速度的平方。
【解析】小球做圆周运动的周期为，做圆周运动的角速度
小球做圆周运动的向心力
若向心力与角速度平方成正比，则，得到，
因此当图像中图像与纵轴的截距为，斜率为，则在质量、半径一定的条件下，向心力与角速度平方成正比．
13.沙包出手时竖直方向的速度为
水平方向的速度为
规定竖直向上的方向为正方向，设沙包在空中的运动时间为，则
沙包从出手点到落地点的水平距离
代入数据解得
设沙包与地面碰撞前的速度为，从沙包出手到与地面碰撞过程中，根据动能定理有
根据几何关系可得沙包落地后向前滑行的距离为
设沙包与地面碰撞后的速度为，沙包滑行的加速度为，根据牛顿第二定律和速度位移公式有
所以
联立以上各式，代入数据解得
答：沙包从出手点到落地点的水平距离为；
沙包与地面碰撞前、后动能的比值为。
14.根据动能定理可得
解得
粒子通过偏转电场的时间远小于，故在 板间运动时电压可视作恒定。粒子恰好极板右侧边缘射出时
解得
故所占百分比为
由于所有出射粒子进入偏转电场后沿轴线方向的运动相同，故该方向的分位移之差最大时，时间差最大，如图所示
则
得

15.由图乙可知简谐运动的周期
由此可得
根据图像乙可知速度与时间的变化关系满足余弦函数，可得其关系为
由闭合回路的欧姆定律有
根据对称性可知在 时，金属棒到达
处，则在 时间内通过金属棒的电荷量
简谐运动过程回路电流为余弦式交流电，在到 时间内，电路产生热量
其中
，
解得
设在到 的时间内外力 所做的功为 ，安培力所做的功为 ，由动能定理得
其中
解得
由牛顿第二定得
整理得
则外力的最大值

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