2025届湖南省高考物理模拟试卷（四）（含解析）

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2025届湖南省高考物理模拟试卷（四）
本试卷共100分，考试时间75分钟．
注意事项：
1．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上．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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．下列核反应中放出的粒子为中子的是（　　）
A．俘获一个粒子，产生并放出一个粒子
B．俘获一个粒子，产生并放出一个粒子
C．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
D．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
2．如图所示，甲、乙两同学用质量不同的小球玩游戏，甲、乙同学在相距L处将A、B两球同时抛出，A球竖直向上，B球斜向上，抛出时B球速度与水平面的夹角，A、B两球抛出点离水平地面高度相同。当A球到达最高点时，B球恰好水平撞击到A球，忽略空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．A球从抛出到最高点的时间为
B．B球抛出瞬间的速度大小为
C．当A球、B球在碰撞前相距时，B球速度大小为
D．A球、B球从抛出到落地，重力的冲量相同
3．近年来，中科院研发的第三代横波远探测成像测井仪在超深井中实现了清晰的井外地质成像及8340米深度的探测纪录，创下该类国产仪器深度探测纪录，对保障国家能源安全具有重要意义。若一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，图甲是t=3s时的波形图像，P为波传播方向上的一个质点，此时，图乙是x=2m处质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波通过2m的障碍物时，不会发生明显的衍射现象
C．质点P再经过0.25s通过的路程为5cm
D．t=4s时，质点P的加速度方向沿y轴正方向，且加速度在增大
4．我国计划在2030年前实现载人登月。假设宇航员在月球上利用弹簧测力计测得质量m的钩码重力大小为F。已知万有引力常量为G，宇航员还需要知道以下哪个条件才能计算出月球的质量（　　）
A．月球的半径R
B．月球表面摆长为l的单摆周期T1
C．月球绕地球做圆周运动的周期T2
D．月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t
5．如图甲所示，已知车轮边缘上一质点P的轨迹可看成质点P相对圆心O做速率为的匀速圆周运动，同时圆心O向右相对地面以速率做匀速运动形成的，该轨迹称为圆滚线。如图乙所示，空间存在竖直向下的大小为匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）大小为的匀强磁场，已知一质量为、电量大小为的正离子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自A点沿曲线AC运动（该曲线属于圆滚线），到达B点时速度为零，C为运动的最低点。不计重力，则下列说法错误的是（　　）
A．该离子带正电 B．A、B两点位于同一高度
C．该离子电势能先增大后减小 D．到达C点时离子速度最大
6．如图所示，真空中为边长为的等边三角形三个顶点，在两点分别固定电荷量为的点电荷，在点固定电荷量为的点电荷，点为三角形中心，点为三角形三边中点，设点电荷在某点产生电势为（为点电荷电量，为到点电荷的距离），关于四点电场强度大小及电势高低，下列说法正确的是（　　）
A．点场强大小，电势为0
B．点场强大小为，电势为
C．点和点场强大小相等，电势不同
D．电子由点沿直线移动到点过程中，加速度减小，电势能增大
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．（多选）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转．如图所示，是棱镜的横截面，截面是底角为 的等腰梯形．现有与底面平行且频率相同的两束单色光、射入面，经过折射和反射，从面射出的光线发生了翻转．已知棱镜材料对该光线的折射率，下列说法正确的是（ ）
A． 两束光中，有一束可能会从底面射出
B． 光能从底面射出，光将从面平行于射出
C． 若光、从面平行于射出，光离底面更近
D． 两束光在棱镜中的传播时间相同
8．如图所示，质量均为m的物块A和B由一根轻弹簧相连，在竖直向上的拉力F作用下，两物块一起做匀速运动。弹簧处于弹性限度内，现撤去拉力F。不计空气阻力，重力加速度为g。从撤去拉力到弹簧第一次恢复原长的过程中，若A、B一直向上运动，则下列说法正确的是（　　）
A．弹簧的弹力最大值为2mg
B．A的加速度最大值为2g
C．A的速度大小均不大于同一时刻B的速度大小
D．弹簧弹性势能的减少量小于A与B重力势能的增加量之和
9．如图所示，缆车车厢通过悬臂固定在缆绳上，车厢连同悬臂的质量为M，车厢水平底板放置一质量为m的货物。某段时间内，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上做加速度为a的匀加速直线运动。已知悬臂和车厢始终处于竖直方向，重力加速度为，缆绳的倾角为，则在这段时间内（　　）
A．车厢对货物的支持力大小为masin
B．车厢对货物的摩擦力大小为macos
C．缆绳对悬臂和车厢的作用力大小大于
D．缆绳对悬臂和车厢的作用力方向与水平方向的夹角大于θ
10．在如图所示的电路中，a、b两端接有电压为u＝100sin100πt（V）的交流电源，移动滑动触头P可改变理想变压器原线圈接入电路的匝数，两灯泡L1、L2的电阻和定值电阻R的阻值相同且保持不变．将开关S断开，灯泡L1恰好正常发光，则下列说法正确的是（　　）
A．原线圈输入电压的有效值为100V
B．若将P向上移动，L1会变暗
C．若闭合S，L1可能会被烧坏
D．若闭合S，R消耗的电功率是闭合S前的倍
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．(1)小李同学在“用单摆测定重力加速度”实验中：实验时测得小球的直径为D，改变摆长，测出几组摆线长度（悬点到摆球最顶端）和对应周期T的数据作出图像。如图甲，利用图甲中给出的坐标求出重力加速度，其表达式 （用T1、T2、l1、l2、π表示）。若该同学实验操作步骤完全正确，那么纵轴截距的绝对值是 （用D表示）。
(2)小明同学学习了传感器后，利用该小球和摆线，设计了利用力传感器做测定重力加速度的创新实验，如图乙，按照图乙所示的装置组装好实验器材，用刻度尺测量此时摆线的长度l0。实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。则当地的重力加速度可表示为 （用D、l0、t0、π表示）。
12．某学习小组设计实验测量某合金丝的电阻率，他们进入实验室，找到如下器材：
A．一节干电池（电动势为）
B．毫安表A（量程为，内阻）
C．定值电阻
D．电阻箱
E.刻度尺、螺旋测微器、接线夹、开关、导线
(1)该组同学用螺旋测微器测量合金丝的直径，测量结果如图1所示，则合金丝直径 mm。
(2)基于以上器材，为了测量该合金丝的电阻率，设计了如图2所示的实验电路图，将电阻箱阻值调到。某次测量时，电流表的示数为0.50mA，则流经电源的电流 A
(3)改变接入电路的合金丝的长度，记录多组流经电源的电流的倒数和的数值，绘出如图3所示的图线。已知图线的斜率为，则金属丝的电阻率 （用含、、的表达式表示）。
(4)有两种金属直导线，横截面积均为，长度分别为、，电阻率分别为、，且。现将它们串联在一稳恒直流电路中，如图4所示。已知导线中稳恒电场的基本性质与静电场相同。请通过推导比较两金属导线中沿导线方向的稳恒电场和的大小关系 ；小明猜想与的大小关系是两导线接触面处有“净余电荷”所致。请根据这个猜想判断“净余电荷”的电性 。
13．如图所示，导热汽缸A和绝热汽缸B分别用两个绝热活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，两汽缸均固定在倾角为的斜面上，活塞中间有一轻质刚性杆连接。初始时汽缸A、B内的光滑活塞均位于汽缸的正中央，活塞质量分别为m和2m（m为未知量），横截面积分别为S和2S，汽缸长度均为L，B汽缸内气体初始压强为，温度为。若大气压强为，且满足，g为重力加速度，环境温度不变。求：
(1)A汽缸封闭气体的压强及杆的作用力大小；
(2)现缓慢加热B汽缸中的气体温度至，则此时A汽缸气柱长度与压强分别为多少。
14．电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮示意图如图所示，图中直流电源电动势为，电容器的电容为．两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计．炮弹可视为一质量为、电阻为的金属棒，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨接触良好．首先开关接1，使电容器完全充电．然后将接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出），开始向右加速运动．当上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，达到最大速度，之后离开导轨．求：
（1） 磁场的方向；
（2） 刚开始运动时加速度的大小；
（3） 离开导轨后电容器上剩余的电荷量的值．
15.如图所示，MN、PQ间有沿y轴负方向的匀强电场E1，PQ、y轴间有沿y轴正方向的匀强电场E2，AC＝7CO，y轴右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B，有一带电的粒子1，质量为m1、电荷量为＋q1，沿x轴正方向从A点以速度大小v0射入，经两电场偏转后恰好经过O点，此时速度与x轴正方向夹角为45°且斜向上，与静止在O点、质量为m2、电荷量为－q2的带电粒子2发生正碰，碰后粒子1速度反向，且经电场E2后通过C点，碰后粒子2的速度大小为，进入磁场之后从y轴某点射出磁场进入电场E2，刚好从C点以水平向左的速度射出电场E2。不计粒子重力及粒子间的相互作用，碰后两粒子电性及电荷量均保持不变，题中只有v0已知，其他物理量均未知，求：
（1）粒子1与粒子2碰撞前在电场E1与电场E2中运动的时间之比及加速度大小之比；
（2）电场强度E2与磁感应强度B的大小之比；
（3）m1与m2之比，并通过计算分析两个粒子的碰撞是否为弹性碰撞。
物理模拟试卷（四）参考答案
1．【知识点】核反应的反应方程及能量计算
【答案】B
【详解】根据质量数守恒和电荷数守恒，可知粒子的质量数为，电荷数为，为质子，A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒，可知粒子的质量数为，电荷数为，为中子，B正确；根据质量数守恒，可知粒子的质量数为，不是中子，C错误；根据质量数守恒，可知粒子的质量数为，不是中子，D错误。
2．【知识点】冲量的概念、斜抛运动
【答案】C
【详解】对B球分析可知，设初速度为，水平方向，竖直方向上，当A球到达最高点时，B球恰好水平撞击到A球，所以A球上升的距离为，则，解得A球从抛出到最高点的时间为，A错误；根据以上分析，将时间代入水平方向方程解得，B球抛出瞬间的速度大小为，B错误；因为两球竖直方向运动相同，所以当A球、B球在碰撞前相距时，B球水平位移为，此时，竖直分速度，B球速度大小为，C正确；两球运动时间相同，但质量不同，重力不同，，所以A球、B球从抛出到落地，重力的冲量不相同，D错误。
3．【知识点】波的图像和振动图像的综合应用
【答案】D
【详解】由图乙可知时，处质点Q向下振动，根据“同侧法”可知，该波沿x轴负方向传播，A错误；该波的波长为，当障碍物比波长小或与波长接近时，波会发生明显的衍射现象，B错误；时，波的周期为，经过，波向轴负方向传播，可把波形整体向左平移，可知此时质点P并未到达波峰位置，其通过的路程小于5cm，C错误；从到时，质点P经历了，可把波形整体向左平移半个波长，即2m，可知此时质点P在的位置，且质点P向下振动，加速度方向沿y轴正方向，且加速度在增大，D正确。
4．【知识点】万有引力定律问题的分析与计算、单摆周期公式及其应用
【答案】A
【详解】根据物体在月球表面受到的万有引力等于重力可得，可得月球质量为，由题意可知，联立可得，可知宇航员还需要知道月球的半径R，才能计算出月球的质量；知道月球表面摆长为l的单摆周期 T1，根据单摆周期公式，可知无法计算出月球的质量；月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t，则有，可知无法计算出月球的质量，A正确、B、D错误；月球绕地球做圆周运动的周期T2，无法计算出月球的质量，C错误。
【知识归纳】天体质量和密度的计算方法：
(1)自力更生法：利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。
①由G＝mg得天体质量M＝；
②天体密度：ρ＝＝＝。
(2)借助外援法：测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T。
①由G＝m得天体的质量为M＝；
②若已知天体的半径R，则天体的密度ρ＝＝＝。
③若卫星绕天体表面运行时，可认为轨道半径r等于天体半径R，则天体密度ρ＝，可见，只要测出卫星环绕天体表面运行的周期T，就可估算出中心天体的密度。
5．【知识点】带电粒子在叠加场中的运动
【答案】C
【详解】根据左手定则可知该离子带正电，A正确，不符合题意；从A到B，动能变化为零，根据动能定理知，洛伦兹力不做功，则电场力做功为零。所以A、B两点电势相等，因为该电场是匀强电场，电场力方向竖直向下，所以A、B两点位于同一高度，B正确，不符合题意；因为该离子带正电，所以所受电场力竖直向下，由静止开始从A到B运动过程中，电场力先做正功后做负功，该离子电势能先减小后增大，C错误，符合题意；因为在运动过程中，洛伦兹力不做功，只有电场力做功，A→C电场力做正功，动能增大，C→B电场力做负功，动能减小。所以C点时离子的动能最大，即速度最大，D正确，不符合题意。本题选错误的，选C。
6．【知识点】电场的叠加
【答案】B
【详解】根据对称性可知a、b三处点电荷在O点产生的电场强度大小相等，均为，c处点电荷在O点产生的电场强度方向分别如图所示，
根据电场强度的叠加法则可得O点的电场强度大小为，根据点电荷在某点产生电势，可得O点的电势分别为，A错误；两个正点电荷在P点的合场强为零，P点的场强即为负电荷在P点产生的场强，即，根据点电荷在某点产生电势，可得P点的电势分别为，B正确；根据等量同种电荷的电场分布特点以及点电荷的电场分布特点可知，点和点场强大小相等，根据点电荷在某点产生电势，可得点和点的电势分别为，，可知这两点电势相等，C错误；电子由点沿直线移动到点过程中，电场强度减小，电子受到的电场力减小，其加速度减小，电场力一直做正功，电势能减少，D错误。
7．【知识点】全反射与折射的综合应用
【答案】CD
【解析】两束光的光路图如图所示，根据几何关系得 ，根据折射定律，解得 ，该光线发生全反射的临界角满足，临界角 ，则，两束光线均在面发生全反射，根据几何关系知，根据折射定律，解得 ，两束光均从面平行于射出，A、B错误；由几何关系可知，两束光在棱镜中的路程相等，由可知两束光的传播速度相等，则它们在棱镜中的传播时间相同，且光的出射光线离更近，C、D正确．
8．【知识点】功能原理、能量守恒与曲线运动的综合、牛顿第二定律求解瞬时突变问题
【答案】BCD
【详解】从撤去拉力到弹簧第一次恢复原长的过程中，刚撤去拉力时弹簧的弹力最大，因撤去拉力前两物体一起匀速运动，所以弹簧弹力最大值等于B的重力，即，A错误；刚撤去拉力时弹簧的弹力最大，A的加速度最大，A的加速度最大值为，B正确；该过程中A、B一直向上减速运动，分析可知B减速的加速度大小小于A减速的加速度大小，弹簧恢复原长时AB加速度相等，所以A的速度大小均不大于同一时刻B的速度大小，C正确；该过程中A、B的速度均减小，根据A、B和弹簧组成的系统机械能守恒可知，弹簧弹性势能的减少量与A、B动能的减少量之和等于A、B重力势能的增加量之和，所以弹簧弹性势能的减少量小于A与B重力势能的增加量之和，D正确。选BCD。
9．【知识点】连接体问题（整体和隔离法）、临界问题
【答案】BCD
【详解】在缆绳的牵引下货物随车厢一起斜向上做加速度为a的加速运动，沿水平和竖直进行分解加速度，分别为，，，因为是匀加速运动，所以加速度恒定，车厢对货物的支持力为，A错误；水平方向有，B正确；对悬臂和货物组成的系统分析，悬臂对车厢的作用力为F，则竖直方向有，水平方向有，则，解得，C正确；悬臂对车厢的作用力与水平的夹角为，则，所以缆绳对悬臂和车厢的作用力方向与水平方向的夹角大于θ，D正确。
10．【知识点】含有理想变压器的动态电路分析、理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
【答案】BD
【详解】A.a、b两端接有u＝100sin100πt（V）的交流电源，所以原线圈两端电压的有效值为，故A错误；
B.若将P向上移动，原线圈匝数增大，副线圈电压减小，L1会变暗，故B正确；
C.灯泡L1、L2和R的电阻相同．当开关S断开时，灯泡L1恰好正常发光，灯泡L1两端电压为U2，若闭合S，灯泡L1两端电压为U2，所以L1不可能会烧坏，故C错误；
D.当开关S断开时，R消耗的电功率是 ，若闭合S，R消耗的电功率是，所以R消耗的电功率是闭合S前的倍，故D正确；
11．【知识点】实验：用单摆测量重力加速度
【答案】(1)，；(2)
【详解】（1）根据题意，由单摆周期公式有，解得，结合图像可知其斜率k为，解得，图像纵轴截距的绝对值是。
（2）由图丙可知，周期为，单摆周期，联立可得。
12．【知识点】实验：导体电阻率的测量
【答案】(1)0.630
(2)0.1505
(3)
(4) 负
【详解】（1）螺旋测微器的读数为
（2）电流表的示数为0.50mA，则流经电源的电流
代入数据可得
（3）设电路中除了电阻丝电阻外，其他电阻阻值之和为，根据闭合电路欧姆定律
整理变形可得
可知图像斜率
解得
（4）[1]设回路中经过两导线的电流大小为，则根据，，
联立可得
同理得
所以
[2]导线中的稳恒电场是由电路中稳定分布的电荷叠加产生的，已知导线中的稳恒电场沿导线方向，又因为，必然在界面处积累负的“净余电荷”。
13．【知识点】理想气体与理想气体状态方程
【答案】(1)2.5p，；(2)，
【详解】（1）设汽缸A、B中气体的初始压强分别为、，杆的作用力大小为F，对两活塞由整体法，则有，，，
联立解得，
隔离上方大活塞，则有，
解得。
（2）设B汽缸气体升温后的长度为，压强为；A汽缸气体后来的长度为，A中气体压强为，对两活塞由整体法，
B气体由理想气体状态方程，
A气体发生等温变化，由玻意耳定律，
由几何长度关系，
联立以上各式解得，。
14．【知识点】电磁感应现象中的功能问题
【答案】（1） 垂直于导轨平面向下
（2）
（3）
【解析】
（1） 电容器充电后上板带正电，下板带负电，放电时通过的电流由到，欲使炮弹射出，安培力应沿导轨向右，根据左手定则可知磁场的方向垂直于导轨平面向下．
（2） 电容器完全充电后，两极板间电压为，根据欧姆定律，电容器刚放电时的电流，炮弹受到的安培力，根据牛顿第二定律，解得加速度．
（3） 电容器放电前所带的电荷量，开关接2后，开始向右加速运动，速度达到最大值时，上的感应电动势，最终电容器所带电荷量，金属棒运动过程中受到安培力的作用，磁感应强度和金属棒长度不变，即安培力和电流成正比，因此在此过程中的平均电流为，受到的平均安培力，由动量定理，有，又，整理得最终电容器所带电荷量．
15．【知识点】带电粒子在组合场中的运动、求解弹性碰撞问题
【答案】（1）7∶1　1∶63　（2）v0∶16　（3）1∶7　见解析
【解析】（1）粒子1在电场中沿x轴做匀速直线运动，有v0t1＝xAC，v0t2＝xCO（1分）
解得＝（1分）
沿y轴做匀变速直线运动，有
a1＋a1t1t2－a2＝0（1分）
解得＝（2分）
（2）粒子2在磁场中做匀速圆周运动，有
q2v2B＝m2（1分）
粒子2在电场中做类斜抛运动，
有y＝2Rsin 45°（1分）
＝2a3y，qE2＝ma3（1分）
解得＝（1分）
（3）碰撞前粒子1在电场E2中沿y轴做匀变速直线运动，有v0tan 45°＝－a1t1＋a2t2（1分）
可得a2t2＝（1分）
粒子1反弹后做斜抛运动，
有2v1sin 45°＝a2t3（1分）
xCO＝v0t2＝（v1sin 45°）t3（1分）
联立得v1＝（1分）
由动量守恒定律得
m1·v0＝－m1v1＋m2v2（1分）
解得＝（1分）
因为m1＝m1＋m2，所以该碰撞为弹性碰撞（2分）
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