2025年下学期高中物理六十四强试卷

2025年下学期高中物理六十四强试卷一、选择题（本题共8小题，每题6分，共48分。1-4题为单选题，5-8题为多选题）1.质点运动学基础某新能源汽车在平直公路上启动过程中，其速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是（）A.0-2s内汽车的加速度大小为5m/s²B.2-5s内汽车的位移为30mC.0-5s内汽车的平均速度为8m/sD.5s末汽车的瞬时加速度方向与初速度方向相反解析：根据v-t图像斜率表示加速度，0-2s内加速度a=Δv/Δt=（10-0）/2=5m/s²，A正确；2-5s内位移为图像与时间轴围成的梯形面积，即（10+20）×3/2=45m，B错误；0-5s内总位移为三角形面积（0-2s）与梯形面积（2-5s）之和：10×2/2+45=55m，平均速度=55/5=11m/s，C错误；5s末图像斜率为正，加速度方向与初速度方向相同，D错误。2.电磁感应现象如图所示，边长为L的正方形闭合线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω匀速转动，线圈电阻为R。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，下列说法正确的是（）A.线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=BL²ωsinωtB.线圈转动过程中，磁通量的最大值为BL²C.线圈中电流的有效值为BL²ω/（√2R）D.一个周期内线圈产生的焦耳热为πB²L⁴ω/R解析：线圈平面与磁场平行时磁通量为零，感应电动势最大，表达式应为e=BL²ωcosωt，A错误；磁通量最大值Φm=BS=BL²，B正确；电动势最大值Em=BL²ω，有效值E=Em/√2，电流有效值I=E/R=BL²ω/（√2R），C正确；周期T=2π/ω，焦耳热Q=I²RT=（B²L⁴ω²/2R²）×R×（2π/ω）=πB²L⁴ω/R，D正确。3.热力学定律应用一定质量的理想气体经历如图所示的A→B→C→A循环过程，其中A→B为等压变化，B→C为绝热膨胀，C→A为等容变化。下列说法正确的是（）A.A→B过程中气体内能增加B.B→C过程中气体温度升高C.C→A过程中气体对外界做功D.整个循环过程气体从外界吸收的热量等于对外界做的功解析：A→B等压膨胀，由盖-吕萨克定律知温度升高，内能增加（理想气体内能仅由温度决定），A正确；B→C绝热膨胀，气体对外做功，内能减少，温度降低，B错误；C→A等容变化，体积不变，气体不做功，C错误；循环过程内能变化为零，由热力学第一定律ΔU=Q+W知Q=-W，即吸收的热量等于对外做功，D正确。4.原子物理基础根据玻尔原子理论，氢原子的能级公式为En=E1/n²（E1=-13.6eV，n=1,2,3…）。氢原子从n=4能级向低能级跃迁时，可能辐射的光子能量是（）A.0.85eVB.1.51eVC.2.55eVD.10.2eV解析：可能的跃迁路径为4→3、4→2、4→1、3→2、3→1、2→1，对应的能量差分别为：-4→3：E4-E3=（-0.85）-（-1.51）=0.66eV-4→2：（-0.85）-（-3.4）=2.55eV（C正确）-4→1：（-0.85）-（-13.6）=12.75eV-3→2：1.89eV，3→1：12.09eV，2→1：10.2eV（D为2→1跃迁能量，非4→低能级直接辐射）。5.力学综合应用（多选）如图所示，质量为m的物块在水平恒力F作用下从静止开始沿粗糙水平地面运动，经过位移x后速度达到v。已知物块与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.此过程中恒力F做的功为FxB.物块克服摩擦力做的功为μmgxC.物块的动能增加量为（F-μmg）xD.若仅增大动摩擦因数μ，则物块的末速度v一定减小解析：恒力做功W=Fx，A正确；摩擦力f=μmg，克服摩擦力做功Wf=μmgx，B正确；由动能定理（F-μmg）x=mv²/2，动能增加量为mv²/2=（F-μmg）x，C正确；若F≤μmg，增大μ可能导致物块静止，末速度v=0，D正确。6.电磁学综合（多选）如图所示，平行板电容器与电源E、电阻R、开关S串联，两极板间存在垂直纸面向里的匀强磁场。闭合开关S，待电路稳定后，一带电粒子从两极板左侧以速度v沿中线水平射入，恰好做匀速直线运动。若断开开关S，仅将极板间距增大，则粒子进入极板后的运动可能是（）A.仍做匀速直线运动B.做匀加速直线运动C.做类平抛运动D.做匀速圆周运动解析：闭合开关时，电容器两极板电压U=E，电场强度E场=U/d=E/d，洛伦兹力f=qvB与电场力qE场平衡。断开开关后，电荷量Q不变，由C=εS/（4πkd）、U=Q/C得E场=U/d=4πkQ/εS，与d无关，故电场强度不变，洛伦兹力仍与电场力平衡，粒子仍匀速直线运动，A正确；若考虑重力，且重力与电场力、洛伦兹力三力平衡，改变d后电场力不变，仍平衡，A正确（题目未提及重力，默认不计，故A正确）。7.波动光学（多选）关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的干涉现象说明光具有波动性B.光的衍射现象中，衍射条纹的宽度与波长成正比C.光从光密介质射向光疏介质时，一定能发生全反射D.用白光做双缝干涉实验，中央条纹为白色，两侧为彩色条纹解析：干涉、衍射是波特有的现象，A正确；单缝衍射条纹宽度Δx≈λL/d，与波长成正比，B正确；全反射条件为光从光密介质射向光疏介质且入射角大于临界角，C错误；白光干涉时，中央条纹各色光叠加为白色，两侧因波长不同出现彩色条纹，D正确。8.近代物理（多选）下列说法符合2025年考纲新增要求的是（）A.核反应方程²³⁸U→²³⁴Th+⁴He属于α衰变B.质子、中子、电子都属于费米子C.光电效应中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比D.爱因斯坦质能方程E=mc²表明质量和能量可以相互转化解析：α衰变放出⁴He，A正确；质子、中子、电子自旋为1/2，属于费米子，B正确；光电效应中最大初动能与入射光频率成线性关系，与强度无关，C错误；质能方程表明质量与能量对应，并非相互转化，D错误。二、非选择题（共62分，包括实验题、计算题和综合题）9.实验题（12分）某同学用如图所示装置探究“加速度与力、质量的关系”，实验步骤如下：（1）平衡摩擦力时，应将________（选填“砝码盘”或“纸带”）取下，调整木板倾角，使小车在斜面上________（选填“静止”或“匀速下滑”）。（2）实验中，若小车质量为M，砝码盘及砝码总质量为m，当满足________条件时，可认为小车所受拉力F≈mg。（3）某次实验得到的纸带如图所示，相邻计数点间时间间隔为0.1s，测得x1=1.50cm，x2=3.90cm，x3=6.30cm，x4=8.70cm。小车的加速度a=________m/s²（结果保留两位有效数字）。答案：（1）砝码盘；匀速下滑（2）m<<M（3）2.4解析：（3）由Δx=aT²，x3-x1=2aT²，x4-x2=2aT²，得a=（x3+x4-x1-x2）/（4T²）=（6.30+8.70-1.50-3.90）×10⁻²/（4×0.01）=9.6×10⁻²/0.04=2.4m/s²。10.计算题（15分）如图所示，质量为M=2kg的木板静止在光滑水平面上，木板右端固定一轻质弹簧，弹簧左端与质量为m=1kg的物块A接触但不连接。质量为m0=0.5kg的物块B以v0=12m/s的速度与A发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后A压缩弹簧至最短时，弹簧弹性势能Ep=4J。求：（1）碰撞后瞬间物块A的速度大小；（2）木板最终获得的速度大小。解析：（1）B与A弹性碰撞，动量守恒：m0v0=m0vB+mvA机械能守恒：m0v0²/2=m0vB²/2+mvA²/2联立解得vA=2m0v0/（m0+m）=2×0.5×12/（0.5+1）=8m/s（2）A压缩弹簧至最短时，A与木板共速v，由动量守恒：mvA=（m+M）v此时弹性势能Ep=mvA²/2-（m+M）v²/2=4J代入数据解得v=2m/s，即木板最终速度为2m/s。11.综合题（18分）如图所示，在xOy平面内，第一象限存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度E=2×10³N/C；第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。一质量m=1×10⁻⁶kg、电荷量q=+2×10⁻⁶C的带电粒子从原点O以速度v0=2×10³m/s沿x轴正方向射入。不计粒子重力，求：（1）粒子在电场中运动的时间t；（2）粒子进入磁场时的速度大小和方向；（3）粒子在磁场中运动的轨道半径R及离开磁场时的位置坐标。解析：（1）粒子在电场中做类平抛运动，加速度a=qE/m=（2×10⁻⁶×2×10³）/1×10⁻⁶=4×10³m/s²沿y轴方向：y=at²/2，离开电场时y方向速度vy=at沿x轴方向：x=v0t粒子离开电场时进入磁场，此时x方向位移即电场宽度，题目未给出，需结合磁场中运动反推。（2）进入磁场时速度v=√（v0²+vy²），方向与x轴夹角θ=arctan（vy/v0）（3）洛伦兹力提供向心力qvB=mv²/R，得R=mv/（qB）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系确定离开磁场时的坐标。12.热学与近代物理综合（17分）（1）一定质量的理想气体从状态A（p1=1atm，V1=2L，T1=300K）经等压变化到状态B（V2=4L），再经等温变化到状态C（p3=0.5atm）。求：①状态B的温度T2；②状态C的体积V3。（2）一个静止的铀核²³⁸U发生α衰变，放出一个α粒子后变成钍核²³⁴Th。已知铀核质量mU=238.0290u，钍核质量mTh=234.0239u，α粒子质量mα=4.0026u，1u=931MeV/c²。①写出核反应方程；②求衰变过程中释放的核能ΔE（结果保留两位有效数字）。解析：（1）①等压变化：V1/T1=V2/T2，T2=V2T1/V1=4×300/2=600K②等温变化：p2V2=p3V3，p2=p1=1atm，V3=p2V2/p3=1×4/0.5=8L（2）①²³⁸U→²³⁴Th+⁴He②质量亏损Δm=mU-mTh-mα=238.0290-234.0239-4.0026=0.0025uΔE=Δmc²=0.0025×931≈2.3MeV三、选考题（共15分，请从以下两题中任选一题作答）13.物理3-3（热学）（1）关于分子动理论，下列说法正确的是（）A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.分子间同时存在引力和斥力C.分子势能随分子间距离增大而减小D.温度是分子平均动能的标志（2）一定质量的理想气体在标准状态下（p0=1atm，T0=273K）体积为V0，若保持体积不变，将温度升高至373K，气体压强变为________atm（结果保留三位有效数字）；若保持温度不变，将压强增大至2atm，气体体积变为________V0。答案：（1）BD（2）1.37；0.514.物理3-4（波动光学）（1）一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，已知波速v=2m/s。则t=0.5s时，x=1m处质点的位移为________cm，该质点的振动方向向________（选填“上”或“下”）。（2）光从某种介质射向空气，入射角i=30°时，折射角r=60°，该介质的折射率n=________，光在该介质中的传播速度v=________m/s（c=3×10⁸m/s）。答案：（1）10；上（2）√3；√3×10⁸试卷设计说明：知识覆盖：涵盖力学（运动学