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2024-2025学年湖南省长沙市长郡中学高三（下）模拟物理试卷（二）
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为，则
A. 的比结合能小于的比结合能
B. 的中子数为94
C. 温度升高，钚半衰期变长
D. 衰变后氨核与曲核的质量之和等于衰变前钚核的质量
2.如图甲所示，某人正在进行套圈游戏：将铁丝圈从A位置水平抛出，套中物体B就算赢。某次套圈时，铁丝圈的轨迹如图乙所示，落地点在物体B的正前方。为了使铁丝圈水平抛出后能套中物体，可采取的措施是假设铁丝圈平面始终保持水平，不计空气阻力
A. 保持其他条件不变，仅适当增大抛出时的水平初速度
B. 保持其他条件不变，仅将抛出点A的位置适当上移
C. 保持其他条件不变，仅将抛出点A，的位置适当下移
D. 保持其他条件不变，仅将抛出点A的位置适当前移
3.生活中很多饮料都装在玻璃瓶中。现用透明的玻璃瓶盛装西瓜汁和橙汁，对于这两瓶饮料，下列说法正确的是
A. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的折射率更大
B. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的速度更快
C. 光从空气射向玻璃瓶，可能会发生全反射
D. 用完全相同的玻璃瓶装满饮料，装西瓜汁的瓶壁玻璃看起来比装橙汁的更薄一些
4.甲、乙、丙三图中，ACDF均为边长为L的正方形，图甲中，单匝线框ACD的AD边是以F为圆心的四分之一圆弧;图乙中，单匝线框ACD的AD边是以C为圆心的四分之一圆弧，图丙中，单匝线框ACD是等腰直角三角形.现让甲、乙、丙三图中的线框均绕过AC边垂直于磁场的轴匀速转动，角速度大小分别为、、，匀强磁场的磁感应强度大小均为B，图甲、乙线框中产生的电动势有效值分别为、，则图丙线框中产生的电动势有效值为( )
A. B. C. D.
5.中国计划于2025年5月发射“天问二号”小行星探测器，其变轨过程如图所示，探测器先进入地球轨道做匀速圆周运动，在M短暂加速后进入霍曼转移轨道，依靠惯性沿该轨道抵达远日点P，又在P点短暂加速进人火星所在轨道，继续匀速圆周运动。已知引力常量为G，已知地球轨道和火星轨道半径分别为r和R。若只考虑太阳对探测器的作用力。下列说法正确的是
A. 探测器在霍曼转移轨道由M点到P点，机械能变大
B. 探测器在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为
C. 探测器运行中在霍曼转移轨道上P点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为
D. 若已知探测器在火星轨道上的运行周期，可以计算火星质量
6.如图所示， A、B、G三点将半径为R的圆均匀分成三等份，现将两个等量异种点电荷、分别固定在B、C两点，取无穷远处为电势零点，静电力常量为k，下列说法正确的是
A. A点处的电场强度方向垂直OA连线，大小为
B. 圆心O处的电势大小为
C. 若在A点继续固定电荷量为十Q的点电荷后，O点的电场强度将减小
D. 若在A点继续固定电荷量为的点电荷后，O点的电势将升高
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.图甲为2025年春晚宇树机器人抛接手组的表演，某同学对视频逐帧分析后发现，抛出后的手绢在细线拉力的作用下被回收。某段时间内，手的位置O点不变，手绢可视为做匀速直线运动，其运动轨迹如图乙中虚线段PQ所示，运动过程中手绢受到的空气阻力方向始终与运动方向相反，则手绢从P到Q运动过程中受到的
A. 空气阻力一直减小 B. 空气阻力大小不变
C. 细线的拉力一直增大 D. 细线的拉力一直减小
8.2024年底CR450动车组成功下线，其最高速度可超过450公里/小时，再一次让世界为中国高铁惊叹。该动车组由8节车厢组成，其中2、3、6、7号车厢为动力车厢，其余车厢无动力。每节动力车厢动力全开时所提供驱动力的最大值均为F，列车行驶时每节车厢所受阻力大小均恒为f，各车厢的质量均为m。该列车沿水平直轨道行驶时，下列说法正确的是
A. 若列车匀速行驶，则第4节车用与第5车厢间的拉力为零
B. 若仅启用两节动力车厢动力全开匀加速行驶，则加速度大小为
C. 若列车动力全开匀加速行驶，则加速度大小为
D. 若列车动力全开匀加速行驶，则第3节车厢对第4节车厢的拉力大小为
9.甲、乙两列简谐机械横波在同一均匀介质中沿轴相向传播，甲波的波速为。时刻两列波在处相遇，波形图如图所示。质点P的平衡位置在处，质点Q的平衡位置在处，质点R的平衡位置在处。下列说法正确的是
A. 时，质点P与R的运动方向相同
B. 乙波的波速是
C. 时，质点P的加速度小于质点R的加速度
D. 时，质点Q偏离平衡位置的位移为2cm
10.某科技团队设计了一款磁悬浮列车的电磁制动系统，其简化模型俯视图如图所示。在塑料模型列车底面安装多个相同矩形线圈，列车和线圈的总质量为2 kg。每个矩形线圈匝数为50匝，电阻为，ab、bc边的边长分别为、，线圈平面与水平滑轨平行。列车以的初速度沿光滑水平轨道进入方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场区域，磁场范围足够大。下列说法正确的是( )
A. 第1个线圈进入磁场的过程中，通过线圈截面的电荷量为2C
B. 第1个线圈完全进入磁场时，列车的速度降为
C. 至少需要10个线圈进入磁场才能使列车停止
D. 完全进入磁场的最后1个线圈与进入磁场的第1个线圈产生的热量之比为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某同学欲用下列器材测量电源的电动势E与内阻r。
A.待测电源电动势E约为9V，内阻r未知
B.电流表量程，内阻未知
C.电阻箱∽
D.定值电阻
E.定值电阻
F.单刀单掷开关，单刀三掷开关，导线若干。该同学按图甲所示的电路连接器材。
该同学采用“电桥法”测量电流表的内阻，闭合开关，将开关先后掷向a和b，并调节电阻箱，反复操作后发现当，将开关掷向a和b时，电流表示数相同，则电流表的内阻 。结果保留1位小数
该同学再利用图甲电路测量电源的电动势和内阻。将开关掷向触点c，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱的阻值R和电流表的示数I，利用R、I数据绘制图像如图乙所示，则电源的电动势 V，内阻 结果均保留两位有效数字。
利用该实验电路测出电动势和内阻的测量值和真实值相比 ， 选填“>”“<”或“=”。
12.某同学利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装phyphoxAPP的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验过程如下：
一钢尺伸出水平桌面少许，将质量为m的铁球放在钢尺末端，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差
运行智能手机中的声音“振幅”声音传感器项目;
迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落。传感器记录下声音振幅随时间变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻。测得这两个尖峰的时间间隔为。
若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式 请用物理量符号m、g、h、t表示。
若已知铁球质量为50g，，则下落过程中减小的重力势能，增加的动能 结果保留3位小数。相对误差 ，据此可以得到的实验结论：在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒。
敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果 选填“有”或“没有”影响。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13. 小明同学回想初三物理课堂上老师演示《压缩空气引火》实验，小明同学利用高中所学的热学知识，他将实验过程进行了理想化，原创了一道热学题。如图所示，轻质绝热活塞和透明绝热汽缸内封闭了一定质量的理想气体和硝化棉，硝化棉的体积和质量均忽略不计，汽缸内壁光滑，且活塞和汽缸间密封良好。已知活塞的横截面积为 S，初始温度为，气体压强等于外界大气压强，活塞到汽缸底部的距离为，硝化棉的燃点为。现在用手缓慢下压活塞，当活塞下降了时观察到硝化棉开始燃烧起来，此时停止下压并保持活塞位置不变。
求硝化棉开始燃烧时气体的压强。若一定质量的理想气体内能为已知常量，求下压过程手对活塞做的功。
14.如图所示的平面直角坐标系，在y轴上范围内有一线状粒子源，可向第一象限发射速度为，与x轴正方向成角的质量为m，电量为q的带正电的粒子。在第一象限的范围内，存在沿y轴负方向的匀强电场，粒子通过电场后，速度方向恰好沿着x轴正方向。以点为圆心，半径为d的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小。x轴的下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小不计粒子的重力和粒子间的相互作用。
求第一象限匀强电场的场强
求粒子在圆形磁场中运动的最长时间;
求粒子穿过x轴以后，再次回到x轴上的坐标范围;
若其他条件不变，在x轴下方再叠加一沿着y轴负方向的电场，求从O点射出的粒子在x轴下方运动时，到x轴的最远距离。
15.如图所示，质量为m的长方形箱子，放在光滑的水平地面上。箱内有一质量也为m的小滑块，滑块与箱底间无摩擦。开始时箱子静山不动，滑块以恒定的速度从箱子的A壁处向B壁处运动，后与 B壁碰撞。假定滑块与箱壁每础撞一次，两者相对速度的大小变为该次碰撞前相对速度的 e倍。求：
滑块与箱子第一次础撞后，滑块与箱子的速度大小各为多少
从滑块开始运动到第n次碰撞前瞬间的时间
若，要使滑块与箱子这一系统损耗的总动能不超过其初始动能的，滑块与箱壁最多可碰撞几次
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A .新核比反应核更稳定，则新核的比结合能大于反应核的比结合能，即的比结合能小于的比结合能，故A正确；
B 的中子数为，故B错误;
C .半衰期由原子核本身决定的，与温度、位置等外部因素无关，故C错误;
D .核反应过程出现了质量亏损，衰变后氦核与铀核的质量之和不会等于衰变前钚核的质量，故 D错误。
2.【答案】C
【解析】ABC .根据平抛运动规律，
可得铁丝图水平抛出后水平方向位移。
由图知，为了使铁丝圈水平抛出后能套中物体，则需要减小若仅增大抛出时的初速度将使水平射程增大;仅将抛出点适当上移，将使铁丝圈飞行时间增大，水平射程也将增大，仅将抛出点适当下移，将使铁丝围飞行时间变小，水平射程也将减小，故AB错误，C正确;
D .保持其他条件不变，仅将抛出点A的位置适当前移，也就是将原运动轨迹适当向前平移，铁丝图水平抛出后不可能套中物体。D错误。
3.【答案】B
【解析】A .因红光的频率小于橙光的频率，则红光的折射率小于橙光，可知西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的折射率更小，选项A错误;
B .根据可知，因红光的折射率小于橙光，则西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的速度更快，选项B正确;
C .当光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射，可知光从空气射向玻璃瓶，不可能会发生全反射，选项C错误;
D .红光的折射率更小，射到玻璃瓶壁上时的“视深”更大，看起来比装橙汁的更厚一些，故D错误。
故选B。
4.【答案】C
【解析】设甲图中线框的面积为、乙图中线框的面积为，线框甲中的电动势有效值，图乙中线框转动产生的电动势有效值，图丙中线框转动产生的电动势有效值，根据几何关系，解得，故选C。
5.【答案】B
【解析】A .探测器在霍曼转移轨道由M点到P点运动过程中，只有太阳万有引力对其做功，机械能守恒，故A错误;
根据，可得，即探测器在地球轨道上的线速度为，同理，可得探测器在火星轨道上的线速度大小 ，则探测器在地球轨道B .上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为，故B正确;
C .探测器运行中在霍曼转移轨道上过P点与在火星轨道上过P点时，根据，可得，则探测器运行中在霍曼转移轨道上P点的加速度与在火星轨道上P点的加速度相等，故C错误;
D .若已知探测器在火星轨道上的运行周期，可以计算太阳质量，故D错误。故选B。
6.【答案】D
【解析】、C处的点电荷在A点处产生的电场强度大小为，
所以A点处的电场强度方向垂直OA方向，大小为，故A错误;
取无穷远处电势为零时，等量异种点电荷连线的中垂面为零势面，故B错误;
若在A点继续固定电荷量为的点电荷后，该电荷在O点产生的电场强度方向与B、C处的点电荷在O处产生的电场强度方向垂直，所以O点的电场强度将增大;电势相加遵循代数相加的法则，所以O点的电势将升高，故C错误，D正确。
故选D。
7.【答案】AD
【解析】依题意，手绢做匀速直线运动，受力分析如图所示，其中重力竖直向下，细线拉力沿细线指向O点，空气阻力沿PQ连线由Q指向P，三力平衡，作出重力与拉力的合力示意图，由图可知，随着手绢的运动，细线的方向顺时针转动，且未转到水平方向，由图可知，细线的拉力一直减小，空气阻力一直减小，故BC错误正确。
故选AD。
8.【答案】AC
【解析】A .设每节动力车厢输出的动力为，当动车组做匀速运动时，对整体有，，则，则根据平衡条件可知对前四节车厢，刚好满足，故，故A正确;
B .若仅启用两节动力车厢匀加速行驶，根据牛顿第二定律，整列车的加速度大小为，故B错误;
C .若列车动力全开匀加速行驶，根据牛顿第二定律，整列车的加速度大小为，故C正确;
D .若列车动力全开匀加速行驶，对后五节车厢整体，根据牛顿第二定律，解得，故D错误。
故选AC。
9.【答案】AD
【解析】A .根据‘’上下坡”法可以判断出P、Q两点的运动方向都沿y轴正方向，故A正确;
B .同一介质中所有波的传播速度是相同的，故乙波的波速是，故B错误;
C .根据可得甲波的周期为，，故时质点P在位移最大，加1速度最大，质点R的处于平衡位置，加速度为0，故质点P的加速度大于质点R的加速度，故C错误;
D 时，甲波在质点Q处的位移为2cm，乙波在Q处的位移为0，故质点Q偏离平衡位置的位移为2cm，故D正确;
故选
10.【答案】AB
【解析】A、第1个线圈进入磁场的过程中，通过线圈截面的电荷量，代入，，，，，可得通过线圈截面的电荷量：，A选项正确；
B、设第1个线圈完全进入磁场时列车的速度为，对列车，在第1个线圈进入磁场的过程中，根据动量定理有，代入，可得，B选项正确；
CD、对列车，第1个线圈进入磁场的过程中，根据动量定理有：，
第2个线圈进入磁场的过程中，根据动量定理有：，
第3个线圈进入磁场的过程中，根据动量定理有：，
第4个线圈进入磁场的过程中，根据动量定理有：，
第5个线圈进入磁场的过程中，根据动量定理有：，
解得，，，，，故至少需要5个线圈进入磁场才能合列车停止，C选项错误；
完全进入磁场的最后1个线圈产生的热量
进入磁场的第1个线圈产生的热量，，D选项错误。
故选AB。
11.【答案】

=

【解析】根据“电桥法”基本原理，开关掷向a和b时，电流表示数相同，表示两条支路的用电器的分压比相同，
即
可得
将开关掷向触点c，闭合开关，根据闭合电路欧姆定律有
整理得
结合图像可得，裁距为
斜率为
解得，
根据小问2的分析可知，电流表内阻已知，所以测得的电动势和内电阻均等于真实值。
12.【答案】或

没有
【解析】铁球下落的速度为
根据初速度为0的匀变速直线运动的公式有，
解得铁球下落时间t的速度为
若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式
代入数据解得或
下落过程中增加的动能
相对误差
根据运动的独立性，敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，不影响铁球竖直方向的运动，对实验测量结果没有影响。
13.【答案】解：由理想气态方程得
解得
下压过程是绝热过程，由热力学第一定律得：
气体内能的增加量等于外界对气体所做的功
代入数据
气体对活塞做的功为
大气压力对活塞做的功
下压过程设手对活塞所做的功为，对活塞由动能定律得
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：带电粒子在电场中做类斜抛运动，可得，，
联立可得
粒子竖直方向通过的距离设为y，则
联立解得
所以粒子进入磁场的纵坐标范围是
粒子以水平速度进入圆形磁场区域，有
解得
粒子做圆周运动的半径等于圆形磁场的半径，故粒子从圆与x轴的切点M进入下方磁场区域，分析可知从最上端到最下端发射出来的粒子，在磁场中轨迹的圆心角从减小到。所以从最上端发出的粒子在圆形磁场中运动的时间最长，可得
解得
粒子进入x轴下方以后，方向范围在与x轴正半轴成到范图之内，
联立解得
当速度与x轴正半轴成或时，粒子打到x轴的同一位置，
距M点的最近距离为
当速度与x轴成进入下方磁场时，粒子打到x轴上距M最远
故x的坐标范围为
点射出的粒子在M点射出时与x轴正方向的夹角为，将粒子速度v分解出一个沿着x轴正方向的速度，使得
可得
则另一分速度与x轴负方向的夹角为，大小为，可得
以此速度做圆周运动的半径
离x轴的距离

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：设碰后箱子的速度大小为，碰后滑块的速度大小为，由动量守恒定律
又
解得，
第一次碰撞前的时间
第一次碰后的远离速度就是第二次碰前的靠近速度，第一次碰后到第二次碰前的时间
以此类推
故
解的
第n次碰撞，
由此得，
第n次碰接后，系统的动能是
系统损失的动能是
当时，
，
，
因为要求动能损失不超过，所以得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】

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