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2025年广东省普通高中学业水平选择性考试模拟卷二
物理
本试卷满分100分，考试时间75分钟。
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28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)
1．2021年7月13日,全球首个陆上商用模块化小型核反应堆“玲龙一号”在海南昌江核电基地正式开工。“玲龙一号”是继“华龙一号”后我国核电自主创新的又一重大成果,标志着我国在模块化小型堆建造上走在了世界前列。其核反应方程为U+XBaKr+n,下列说法正确的是
A．X粒子是质子
B．X粒子是电子
C．该核反应又叫热核反应,反应过程中需要吸收能量
DU核的比结合能小于Ba核的比结合能
2．如图所示,一名旅客用大小为F、方向沿拉杆的力拉着质量为m的行李箱匀速前进,拉杆与水平地面的夹角为θ,地面对行李箱的摩擦力与行李箱对地面的压力成正比,则下列说法正确的是
A．行李箱对地面的压力小于地面对行李箱的支持力
B．地面对行李箱的摩擦力等于Fsin θ
C．地面对旅客的支持力大于旅客的重力
D．地面对旅客的摩擦力向后
3．如图所示,某次篮球比赛中小明以一定初速度将篮球抛出,球在空中运动一段时间后与篮板垂直碰撞(碰撞时间不计),经篮板反弹后篮球做平抛运动进入篮筐,忽略空气阻力。下列反映篮球运动过程中水平分速度vx、竖直分速度vy与时间t的关系图像,可能正确的是
4．科研人员通常采用两种方法来变换飞船轨道:一种是单椭圆轨道转移,如图甲所示,A是圆轨道1与椭圆轨道2的切点,B是椭圆轨道2与圆轨道3的切点;另一种是双椭圆轨道转移,如图乙所示,C是圆轨道1与椭圆轨道4的切点,D是椭圆轨道4与椭圆轨道5的切点,E是椭圆轨道5与圆轨道3的切点。则下列关于飞船从停泊圆轨道1发射至目标圆轨道3过程的说法正确的是
A．5条轨道中,飞船在轨道3上稳定运行时的机械能最大
B．飞船在切点A、B、C、D处均需喷气加速,在切点E处需喷气减速
C．5条轨道中,飞船在轨道5上稳定运行时的周期最小
D．5条轨道中,飞船在轨道1上稳定运行时的速度最小
5．板式双区静电除尘器的工作原理示意图如图所示,高压电源两极分别连接放电极与板式集尘极,在放电极表面附近形成强大的电场,其间的空气在该区域被电离。空气中的粉尘颗粒进入静电除尘区域,粉尘颗粒吸附负离子后带负电,粉尘颗粒在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。已知图中虚线为电场线(方向没有标明),A、B、C三点在同一直线上,AB=BC,粉尘颗粒在运动过程中电荷量不变且忽略颗粒之间的相互作用,则下列说法正确的是
A．高压电源一定为直流电源,且M端为电源的负极
B．电场力对放电极左侧的粉尘颗粒做正功,对放电极右侧的粉尘颗粒做负功
C．图中A、B、C三点的电势满足φA>φB>φC
D．UBA>UCB
6．智能呼啦圈轻便美观,深受健身人士的喜爱,腰带外侧带有轨道,将带有滑轮的短杆(长度忽略不计)一端穿入轨道,另一端悬挂一根带有配重的轻绳,其简化模型如图所示。配重可视为质点,绳长为L,悬挂点P到腰带中心点O的距离为r,水平固定好腰带,通过人体微小扭动,使配重随短杆在水平面内做匀速圆周运动,稳定节奏后使绳子与竖直方向的夹角为θ,运动过程中腰带可看成不动,重力加速度为g。下列说法正确的是
A．若使用者减小转速,配重受到的合力可能变大
B．此时配重转动的频率f=·
C．若将配重减轻,仍保持转速不变,则θ变大
D．若用力转动使θ增大,则配重运动的周期变大
7．某小区的变压器模拟电路如图所示,在线路中接入两个理想互感器,两互感器原、副线圈的匝数比分别为1∶10和10∶1,变压器和电表均是理想的,输电线电阻忽略不计,则下列说法正确的是
A．若保持输入电压U0不变,随着居民用电器的增加,电流表、电压表的示数都增大
B．若保持输入电压U0不变,随着居民用电器的增加,输电的功率增大,输电效率增大
C．若电压表示数为22 V,电流表示数为10 A,则原线圈输入的总功率为 W
D．若电压表示数为22 V,电流表示数为10 A,则副线圈输出的总功率为 W
8．某压力罐的结构简图如图所示。当气室内的气体压强达到p1时,电接点压力表立即接通电源,启动水泵给压力罐缓慢补水;当气体压强达到p2时,电接点压力表便自动断开电源,停止补水。若压力罐密闭性、导热性均良好,气室内气体可视为理想气体,压力罐所处环境温度保持不变。设气室内气体压强为p,储水隔膜到压力罐上端的距离为x,则在缓慢补水的过程中,下列图像可能正确的是
9．我国高铁频频刷新世界铁路运营试验最高速度的背后,都离不开电气化铁路的“心脏”产品——牵引变压器。牵引变压器(可视为理想变压器)可将330 kV高压电瞬间降为27．5 kV,通过供电线输送至接触网上,为高铁提供稳定的电能,确保高铁顺利行驶。下列说法正确的是
A．该变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶12
B．该变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=12∶1
C．若高铁突然开始加速,所需功率变大,则变压器副线圈上的电流变大,原线圈上的电流减小
D．若高铁突然开始加速,所需功率变大,则变压器副线圈上的电流变大,原线圈上的电流也变大
10．某实验小组利用霍尔元件制作了一个简易磁场检测器如图甲。霍尔元件是一个四端元件,其中A、C端通过控制电路输入可控制电流,B、D端输出霍尔电压(由于霍尔电压很小,可以把它直接加在灵敏电流表两端)。在某一匀强磁场区域转动磁场检测器,当霍尔元件处于如图乙位置时,灵敏电流表的指针向左偏转达到最大值,此时电压最大值为U,电流表的示数为I。已知灵敏电流表的电流从正极输入时指针向右偏转,从负极输入时指针向左偏转;该霍尔元件长度为a,宽度为b,厚度为c,单位体积中导电的电荷数为n,电子的电荷量为e。则下列说法正确的是
A．D端电势高于B端电势
B．图乙中磁场方向垂直霍尔元件的前平面向外
C．该磁场的磁感应强度大小B=
D．当滑动变阻器的滑片向左移动时,灵敏电流表的指针偏转方向改变且偏转程度减小
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
11．(7分)某同学根据教材设计了如图所示的实验装置,用来探究向心力大小与半径、加速度、质量的关系。
(1)打开一挡转速,不断改变力传感器的位置,发现小球转动过程中向心力的大小与半径成　　　　(选填“正比”或“反比”)。
(2)控制力传感器的位置不变,提高转速,可观察到力传感器的示数变　　　　(选填“大”或“小”)。
(3)保持力传感器的位置不变,使得小球球心到转盘圆心的距离为r,改变马达转盘的转速n,测量在不同转速下,同一小球受到的力传感器的作用力F,得到多组n、F数据。以F为纵坐标,以n2为横坐标建立坐标系,得到一条斜率为k的倾斜直线,则小球的质量为　　　　(用k、r表示)。
12．(10分)压敏电阻被广泛应用于汽车工业和工业机器人等领域。为了研究如图(a)所示的可视为纯电阻的压敏电阻的阻值与表面所受压力的关系,物理课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图(b)所示,已知该压敏电阻的阻值在100 Ω~3000 Ω之间变化。除了该压敏电阻外,兴趣小组现有的实验器材还有:
电源(电动势为6 V,内阻忽略不计);
电压表(量程为3 V,内阻为1500 Ω);
电流表(量程为3 mA,内阻为11 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω,额定电流为3 A);
三个阻值分别为1 Ω、100 Ω、1500 Ω的定值电阻;
两个开关和导线若干。
(1)对电压表进行改装,要使实验中改装后的电压表不超过量程,图中电阻R1对应可供选择的三个定值电阻中阻值为　　　　Ω的电阻。要使开关K2闭合后,通过压敏电阻的最大电流为36 mA,则图中定值电阻R2对应三个电阻中阻值为　　　　Ω的电阻。
(2)闭合K1和K2,移动滑动变阻器的滑片P至合适位置,若此时改装后的电压表的示数为改装后量程的,改装后电流表的示数为改装后量程的,则此时压敏电阻的实际阻值为　　　　Ω(结果保留三位有效数字)。
(3)若某一压敏电阻的阻值Rx'随压力F变化的规律如图(c)。把一个理想电压表改装成可直接测量压力的仪表,设计的电路如图(d),电源的电动势为E',内阻不计,定值电阻的阻值为R0。则电压表的示数U1与压力F的关系式为　　　　(用所给字母表示)。随着压力F的增大,电压表的示数　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)。
三、非选择题(本题共5小题，共54分。考生根据要求作答)
13．(9分)光纤通信中信号传播的传输媒介是光学纤维。如图所示,一长度为l的纤芯(可简化为一长玻璃丝)放在空气中。从空气射到光纤端面的光并不能全部被约束在纤芯内,只有在特定入射角度范围内的光才可以,纤芯集光能力用数值孔径(NA)表示,即NA=n0sin θm(θm为最大入射角度,n0为原介质的折射率)。已知光在真空中的传播速度为c,空气的折射率为1,纤芯的折射率n=1．3,则n0==1．3。(结果可保留根号)
(1)若光以θ0=30°的入射角入射,求其从光学纤维的一端面传播到另一端面所需要的时间。
(2)求该材料制成的光学纤维的数值孔径NA。
14．(13分，跨学科新题) 地球高层大气空域的电离层中存在大量的自由电子和离子，使用绳系卫星可以研究电离层的特性。如图甲所示，由子卫星P1和P2组成的绳系卫星，在地球赤道上空的电离层中绕地球中心做匀速圆周运动。已知绳系卫星轨道距地面的高度为H，两颗子卫星之间的导体绳长为L(L H)，导体绳沿地球半径方向。卫星轨道所在处的地磁场磁感应强度大小为B，方向如图乙。地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，不计地球自转、电离层的运动。
(1)不计环境阻力，求绳系卫星在轨道上绕地球中心运行速度的大小v。
(2)考虑环境阻力并设其大小恒为f、方向总垂直于导体绳，为使卫星保持在原轨道上，设想在导体绳上串联接入一电动势恒定的电源，如图丙所示。该电源、导体绳及附近的电离层可视为闭合电路，电路等效总电阻为r，此时在电源和感应电动势的共同作用下，导体绳所受安培力恰好克服环境阻力。
①说明导体绳中电流方向及导体绳所受安培力方向。
②求接入电源的电动势E。
　　
甲 乙 丙
15．(15分)一种弹射发电机的简化装置图如图所示。光滑的水平绝缘桌面上固定有间距d=0．5 m的U形金属导轨,光滑轨道OAC的OA部分位于竖直方向上,AC部分为一与OA相切、半径r=0．4 m的四分之一圆弧,C点与水平桌面边缘挨得很近。质量M=2．0 kg的金属棒静止在U形金属导轨水平部分上,金属棒与金属导轨垂直,金属棒接入电路的电阻R=0．1 Ω,U形金属导轨水平部分光滑,倾角θ=37°的倾斜部分与金属棒间的动摩擦因数μ=0．5,金属导轨的水平部分与倾斜部分平滑连接。现用质量m=1．0 kg的小球(可视为质点)压缩紧靠OAC轨道的轻质弹簧至位置D后锁定弹簧,其中DA=2r=0．8 m。解除锁定后,小球将沿OAC轨道运动,小球运动到轨道最高点C(小球运动到A点前已经和弹簧分离)后沿水平方向滑上桌面,小球与金属棒发生弹性正碰。碰后小球再次沿水平方向进入OAC轨道并恰好能沿轨道运动,金属棒的速度方向与水平导轨平行,且金属棒沿导轨倾斜部分上升的最大位移大小x0=0．6 m,小球压缩弹簧后再次被锁定。已知U形金属导轨倾斜部分足够长,其上端电阻的阻值为2R,导轨电阻不计,匀强磁场仅分布在金属导轨的倾斜部分,方向垂直于导轨平面向上,磁感应强度大小B=2．0 T,重力加速度g=10m/s2,sin 37°=0．6,cos 37°=0．8。
(1)求解除锁定前,弹簧的弹性势能Ep。
(2)求金属棒在倾斜导轨上从底部运动至最高点的时间t0。
(3)若金属棒返回倾斜导轨底部前已经达到稳定状态,求在整个运动过程中,金属棒产生的焦耳热(结果保留三位有效数字)。
【参考答案】
1． D　
【解题分析】根据电荷数和质量数守恒可知,X是中子,故A、B项错误;该反应为核裂变反应,反应过程中会释放能量,故C项错误;该核裂变反应中Ba核比U核更稳定,所以U核的比结合能小于Ba核的比结合能,D项正确。
2． C　
【解题分析】由牛顿第三定律可知,行李箱对地面的压力等于地面对行李箱的支持力,故A项错误;对行李箱受力分析,如图甲,竖直方向有Fsin θ+FN1=mg,水平方向有Fcos θ=Ff1,故B项错误;对旅客受力分析,如图乙,竖直方向有Fsin θ+Mg=FN2,故C项正确;地面对旅客的摩擦力向前,D项错误。
甲
乙
3． D　
【解题分析】开始时篮球做斜抛运动,水平方向做匀速运动,在和篮板碰撞后,篮球速度反向,通过运动轨迹可以判断,碰撞后篮球的水平方向速度减小,故A、B项错误;在竖直方向,篮球先做匀减速运动,撞击篮板后做匀加速运动,碰撞前后篮球的加速度相等,故C项错误、D项正确。
4． B　
【解题分析】由题意可知,5条轨道中,飞船在轨道5上稳定运行时,其机械能最大,故A项错误;飞船在切点A、B、C、D处由低轨道变轨到高轨道,需喷气加速,飞船在切点E处由高轨道变轨到低轨道,需喷气减速,故B项正确;5条轨道中,飞船在轨道5上稳定运行时的半长轴最大,根据开普勒第三定律可知,飞船在轨道5上稳定运行时的周期最大,故C项错误;根据G=m可知,飞船在轨道1上稳定运行时的速度大于在轨道3上稳定运行时的速度,故D项错误。
5． D　
【解题分析】由于粉尘颗粒带负电,且在电场力作用下向集尘极迁移,则表明集尘极始终与电源正极连接,则高压电源一定为直流电源,且M端为电源的正极,故A项错误;放电极左侧电场方向向右,粉尘颗粒所受电场力向左,放电极右侧电场方向向左,粉尘颗粒所受电场力向右,则粉尘颗粒向集尘极运动过程中,电场力始终做正功,故B项错误;沿电场线方向电势降低,则φA<φB<φC,故C项错误;由于A、B间的电场强度大于B、C间的电场强度,根据U=Ed可知,UBA>UCB,故D项正确。
6． B　
【解题分析】减小转速,配重受到的合力变小,故A项错误;根据牛顿第二定律有mgtan θ=m(2πf)2(Lsin θ+r),解得f=·,故B项正确;根据ω=2πf=,可知若将配重减轻,仍保持转速不变,则配重转动的角速度不变,可知θ不变,C项错误;根据T==2π,当θ增大时,可知周期变小,故D项错误。
7． D　
【解题分析】随着居民用电器的增加,消耗的电功率增大,根据P=UI可知原线圈电流增大,电流表示数增大,与原线圈串联的电阻R分到的电压U=IR也增大,这导致原线圈分到的电压减小,根据=知副线圈的电压U2减小,电压表示数减小,A项错误;输电效率η=,因为U1减小,所以输电效率降低,B项错误;根据互感器原、副线圈的匝数比可知原线圈电流I1=100 A,副线圈电压U2=220 V,根据=可知,原线圈电流I2=I1,副线圈输出的电功率P=U2I2= W,C项错误、D项正确。
8． AC　
【解题分析】缓慢补水的过程可视为等温过程,由玻意耳定律得p1V1=pV,即p1x1=px,化简得p=,=,可知A、C项正确。
9． BD　
【解题分析】根据电压与匝数的关系有==,B项正确;若高铁加速,所需功率变大,则由副线圈上的电压不变,可知副线圈上的电流变大,原线圈上的电流也变大,D项正确。
10． AC　
【解题分析】由题意知,灵敏电流表的指针向左偏转,说明电流从负极输入,故D端电势高于B端电势,A项正确。霍尔元件由半导体材料制成,其载流子为电子,B端聚集电子,由左手定则,可知该磁场的磁感应强度方向垂直霍尔元件的前平面向里,B项错误。设电子在霍尔元件中的定向运动速度大小为v,则有evB=e,根据电流微观表达式可得I=nevbc,联立解得B=,C项正确。由B=,可知U=,当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,回路中的电流I减小,故灵敏电流表的指针偏转程度减小,但指针偏转方向不变,故D项错误。
11． (1)正比　(2分)
(2)大　(2分)
(3)　(3分)
【解题分析】(1)根据向心力的大小Fn=mω2r可知,当转速不变,不断改变力传感器的位置,即改变运动半径时,向心力的大小与半径成正比。
(2)力传感器的位置不变,即控制半径不变,随着转速的提高,角速度ω增大,可知向心力变大。
(3)根据向心力公式有F=mrω2=mr(2πn)2,又由k=,可得小球的质量m=。
12． (1)1500　1　(每空2分)
(2)156　(2分)
(3)U1=　(2分)　变大　(2分)
【解题分析】(1)由于电源的电动势E=6 V,滑动变阻器采用分压接法,要使实验中改装后的电压表不超过量程,根据串联电路规律有R1+3 V=6 V,解得电阻R1=1500 Ω。要使开关K2闭合后,通过压敏电阻的最大电流为36 mA,则通过R2的最大电流为33 mA,由并联电路规律有33 mA×R2=3 mA×11 Ω,解得电阻R2=1 Ω。
(2)闭合K1和K2,移动滑动变阻器的滑片P至合适位置,若此时改装后的电压表的示数为改装后量程的,则压敏电阻两端的电压U=4 V,电流表的示数为其改装后量程的,则通过改装后电流表的电流I'=×36 mA=27 mA,电压表上通过的电流IV== mA,由欧姆定律可得,此时压敏电阻的实际阻值Rx==≈156 Ω。
(3)图(c)所示的压敏电阻的阻值Rx'与压力F的关系式为Rx'=400-2F,由串联电路规律可知U1=E'=,由此可知,随着压力F的增大,电压表的示数U1变大。
13．
【解题分析】(1)如图甲所示,光束在光学纤维端面的入射角θ0=30°,折射角为θ1
甲
由折射定律有sin θ0=nsin θ1
光在纤芯中的传播路程s=　(1分)
光在纤芯中的传播速度大小v=　(1分)
光在纤芯中的传播时间t=　(1分)
解得t=。　(1分)
乙
(2)如图乙所示,设光束在光学纤维端面的入射角为θ,折射角为α,折射光线射向侧面时的入射角为β,由折射定律有sin θ=nsin α　(1分)
由几何关系可知α+β=90°,sin α=cos β　(1分)
光束恰好发生全反射时,有sin C=　(1分)
由β≥C,则sin θ=nsin α=n≤n=　(1分)
故数值孔径NA=n0sin θm=。　(1分)
14． (1)万有引力提供向心力G＝m，
对地面质量为m′的物体有G＝m′g，
得v＝。
(2)①根据题意可知，导体绳所受安培力恰好克服环境阻力，则安培力方向与卫星运动方向相同，根据左手定则可知，电流方向由P1指向P2。
②由于电流方向由P1指向P2，根据闭合电路欧姆定律和右手定则有E－BLv＝Ir，
要求安培力与阻力平衡BIL＝f，
联立，解得E＝BL＋。
15．
【解题分析】(1)小球恰好能够再次沿水平方向进入OAC轨道并沿轨道运动,设小球与金属棒碰后小球的速度大小为v1,则有mg=m　(1分)
解得v1=2m/s　(1分)
设小球与金属棒碰撞前小球的速度大小为v0,碰后金属棒的速度大小为v2,根据动量守恒与机械能守恒有
mv0=m(-v1)+Mv2　(1分)
m=m+M　(1分)
解得v0=6 m/s,v2=4m/s　(1分)
小球从D运动到C的过程中,有Ep=mg×3r+m=30 J。　(1分)
(2)金属棒沿倾斜导轨向上运动过程中,根据动量定理有
-(Mgsin θ+μMgcos θ)t0-Bdt0=0-Mv2　(2分)
又因为q=t0==　(1分)
联立解得t0=0． 3 s。　(1分)
(3)设金属棒达到稳定状态时的速度大小为v3,则有Mgsin θ=μMgcos θ+　(2分)
对金属棒在磁场中的运动过程,根据能量守恒定律有Q=M-M-μMgcos θ×2x0 　(1分)
则在整个运动过程中,金属棒产生的焦耳热Q'=　(1分)
联立解得Q'=1． 65 J。　(1分)

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