2025年高三物理高考科学推理能力模拟试题

2025年高三物理高考科学推理能力模拟试题一、单项选择题（共5小题，每小题6分，共30分）1.力学动态平衡问题题目：如图1所示，无人机在水平方向做直线运动，悬挂的零件通过轻绳与机身连接，轻绳与竖直方向夹角θ保持不变。忽略空气阻力，下列判断正确的是（）A.无人机一定做匀速运动B.零件的加速度方向水平向右C.若θ增大，则无人机加速度一定增大D.零件所受拉力的竖直分量大于重力解析：模型简化：以零件为研究对象，受力分析包括竖直向下的重力(mg)和沿绳方向的拉力(T)，二力合力提供水平加速度。推理过程：竖直方向平衡：(T\cos\theta=mg)（式①）；水平方向合力：(T\sin\theta=ma)（式②）；联立①②得：(a=g\tan\theta)，方向与合力方向一致（水平向左或向右取决于θ的偏向）。选项分析：A错误：加速度(a=g\tan\theta)，θ不变则(a)不变，无人机做匀加速运动；B错误：若θ偏向左侧，加速度方向水平向左；C正确：(\tan\theta)随θ增大而增大，故(a)增大；D错误：竖直分量(T\cos\theta=mg)，与重力平衡。答案：C2.电磁感应中的能量转化题目：如图2所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，间距(L=0.5m)，电阻(R=2Ω)，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度(B=1T)。质量(m=0.1kg)的金属棒从静止释放，下滑过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知金属棒最终匀速运动的速度(v=4m/s)，重力加速度(g=10m/s²)，导轨倾角(\theta=30°)，则金属棒下滑过程中（）A.感应电流方向为顺时针（俯视）B.匀速时所受安培力大小为(0.5N)C.电阻(R)产生的焦耳热等于重力势能的减少量D.从静止到匀速，通过电阻的电荷量为(0.4C)解析：模型构建：金属棒切割磁感线产生感应电动势(E=BLv)，闭合回路电流(I=E/R)，安培力(F_A=BIL)。推理过程：匀速时受力平衡：(mg\sin\theta=F_A)，代入数据得(F_A=0.1×10×0.5=0.5N)（B正确）；电流方向：由右手定则，金属棒下滑时电流方向为逆时针（俯视）（A错误）；能量关系：重力势能减少量等于动能增加量与焦耳热之和（C错误）；电荷量计算：(q=\Delta\Phi/R=BLx/R)，匀速时(F_A=B²L²v/R=mg\sin\theta)，解得(x=mvR/(B²L²)=0.1×4×2/(1²×0.5²)=3.2m)，故(q=1×0.5×3.2/2=0.8C)（D错误）。答案：B3.热学中的气体实验定律题目：一定质量的理想气体经历如图3所示的(p-T)图像变化过程，其中(a→b)为等容过程，(b→c)为等压过程。已知(T_a=300K)，(p_a=1×10⁵Pa)，(p_b=2×10⁵Pa)，(V_c=0.6m³)，则气体在(a→c)过程中对外做功为（）A.(3×10⁴J)B.(6×10⁴J)C.(9×10⁴J)D.(1.2×10⁵J)解析：状态分析：(a→b)等容：(V_a=V_b)，由查理定律(p_a/T_a=p_b/T_b)，得(T_b=600K)；(b→c)等压：(p_b=p_c=2×10⁵Pa)，由盖-吕萨克定律(V_b/T_b=V_c/T_c)，得(V_b=V_a=0.3m³)。做功计算：等容过程(W_{ab}=0)；等压过程(W_{bc}=p\DeltaV=2×10⁵×(0.6-0.3)=6×10⁴J)；总功(W=W_{ab}+W_{bc}=6×10⁴J)。答案：B4.光学折射与全反射题目：如图4所示，直角三棱镜(ABC)中，(\angleA=90°)，(\angleB=30°)，折射率(n=\sqrt{3})。一束光线从(AB)边中点垂直入射，下列说法正确的是（）A.光线在(AC)边发生全反射B.光线从(BC)边射出时的折射角为(60°)C.若增大入射角，出射光线将向(BC)边上方偏折D.该棱镜对该光线的临界角为(45°)解析：光路分析：光线垂直(AB)入射，方向不变，到达(AC)边时入射角(i=30°)（与(AC)边法线夹角）；临界角(C=\arcsin(1/n)=\arcsin(1/\sqrt{3})≈35.26°)，因(i=30°<C)，不发生全反射（A错误，D错误）；折射角(r)：由(n\sini=\sinr)，得(\sinr=\sqrt{3}×\sin30°=\sqrt{3}/2)，(r=60°)（B正确）；增大入射角时，(AC)边入射角增大，若超过临界角，光线在(AC)边反射后从(BC)边下方射出（C错误）。答案：B5.近代物理中的光电效应题目：用频率为(\nu)的单色光照射金属钾，测得遏止电压为(U_c)。已知普朗克常量(h)，电子电荷量(e)，光速(c)，则下列说法正确的是（）A.若增大入射光强度，遏止电压增大B.金属钾的逸出功为(W_0=h\nu-eU_c)C.若改用频率为(2\nu)的光照射，光电子最大初动能为(2h\nu-W_0)D.入射光的波长为(\lambda=c/\nu)解析：爱因斯坦光电效应方程：(E_k=h\nu-W_0=eU_c)，故(W_0=h\nu-eU_c)（B正确）；选项分析：A错误：遏止电压与频率有关，与强度无关；C错误：最大初动能(E_k'=h(2\nu)-W_0=2h\nu-(h\nu-eU_c)=h\nu+eU_c)；D正确：波长(\lambda=c/\nu)。答案：BD二、非选择题（共3小题，共70分）6.力学综合题（20分）题目：如图5所示，质量(M=2kg)的木板静止在光滑水平面上，木板左端固定一轻弹簧，弹簧右端与质量(m=1kg)的物块接触但不连接。现给物块水平向右的初速度(v_0=6m/s)，已知物块与木板间动摩擦因数(\mu=0.2)，弹簧劲度系数(k=100N/m)，重力加速度(g=10m/s²)。求：（1）物块与木板共速时的速度大小；（2）弹簧的最大压缩量；（3）整个过程中系统产生的热量。解析：（1）动量守恒：系统水平方向动量守恒，(mv_0=(M+m)v)，解得(v=(1×6)/(2+1)=2m/s)；（2）能量守恒：从开始到共速，动能损失转化为弹簧弹性势能和摩擦热，即：[\frac{1}{2}mv_0²=\frac{1}{2}(M+m)v²+\mumgx+\frac{1}{2}kx²]代入数据：(\frac{1}{2}×1×36=\frac{1}{2}×3×4+0.2×1×10x+\frac{1}{2}×100x²)，化简得(50x²+2x-12=0)，解得(x=0.4m)（舍去负根）；（3）摩擦生热：相对位移(x)，(Q=\mumgx=0.2×1×10×0.4=0.8J)。答案：（1）2m/s；（2）0.4m；（3）0.8J7.电磁学综合题（25分）题目：如图6所示，在(xOy)平面内，第一象限存在沿(y)轴正方向的匀强电场，场强(E=2×10³V/m)；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=2×10^{-10}kg)、电荷量(q=+1×10^{-6}C)的粒子从原点(O)以速度(v_0=2×10³m/s)沿(x)轴正方向射入电场。不计粒子重力，求：（1）粒子离开电场时的位置坐标；（2）粒子在磁场中做圆周运动的半径；（3）粒子从进入磁场到第一次回到(x)轴所用的时间。解析：（1）类平抛运动：水平方向：(x=v_0t)；竖直方向：(y=\frac{1}{2}at²)，(a=qE/m=(1×10^{-6}×2×10³)/(2×10^{-10})=1×10⁷m/s²)；离开电场时竖直速度(v_y=at=1×10⁷t)，粒子进入磁场时速度方向与(x)轴夹角(\theta)满足(\tan\theta=v_y/v_0=(1×10⁷t)/(2×10³)=5×10³t)；因粒子从电场进入磁场的边界为(y)轴，当粒子离开电场时，(x)方向位移由运动时间决定，设粒子在电场中运动时间为(t)，则(x=2×10³t)，(y=0.5×1×10⁷t²=5×10⁶t²)。由于题目未明确电场边界，默认粒子从第一象限进入第四象限，即当竖直方向速度达到一定值时离开电场，此处需补充条件：粒子在电场中运动到(x=0.4m)处离开（假设边界(x=0.4m)），则(t=x/v_0=0.4/(2×10³)=2×10^{-4}s)，(y=5×10⁶×(2×10^{-4})²=0.2m)，位置坐标((0.4m,0.2m))；（2）磁场中半径：进入磁场时速度(v=\sqrt{v_0²+v_y²}=\sqrt{(2×10³)²+(1×10⁷×2×10^{-4})²}=\sqrt{4×10⁶+4×10⁶}=2\sqrt{2}×10³m/s)；半径(r=mv/(qB)=(2×10^{-10}×2\sqrt{2}×10³)/(1×10^{-6}×0.5)=1.13m)；（3）运动时间：周期(T=2\pim/(qB)=2\pi×2×10^{-10}/(1×10^{-6}×0.5)=2.51×10^{-3}s)；粒子在磁场中偏转角为(270°)（从第四象限回到(x)轴），时间(t=3T/4=1.88×10^{-3}s)。答案：（1）(0.4m,0.2m)；（2）1.13m；（3）1.88×10^{-3}s8.热学实验题（25分）题目：某同学用如图7所示装置探究“一定质量理想气体的等压变化规律”，步骤如下：①组装仪器，封闭一定质量的气体在注射器内，初始体积(V_1=20mL)，温度(T_1=300K)；②缓慢加热气体，记录不同温度(T)对应的体积(V)，数据如下表：次数12345(T/K)300320340360380(V/mL)20.021.322.724.025.3（1）在坐标纸上作出(V-T)图像（略），由图像得出结论：；（2）计算该气体在标准状态下（(T_0=273K)，(p_0=1×10⁵Pa)）的体积(V_0)；（3）若实验中未考虑注射器活塞重力，会导致测得的体积偏（填“大”或“小”），原因是______。解析：（1）结论：等压变化中，(V)与(T)成正比（图像为过原点的直线）；（2）盖-吕萨克定律：(V_1/T_1=V_0/T_0)，得(V_0=V_1T_0/T_1=20×273/300=18.2mL)；（3）误差分析：未考虑活塞重力时，实际气体压强(p=p_0+mg/S)（大于外界大气压），根据(pV/T=C)，压强测量值偏小，导致体积测量值偏大。答案：（1）一定质量的气体，在压强不变时，体积与热力学温度成正比；（2）18.2mL；（3）大，未考虑活塞重力导致压强测量值偏小，体积计算值偏大。三、选考题（共15分，任选一题作答）9.物理选修3-3（15分）题目：一定质量的理想气体经历如图8所示的循环过程，其中(a→b)为等容过程，(b→c)为等压过程，(c→a)为等温过程。已知(T_a=300K)，(V_a=1L)，(p_a=1×10⁵Pa)，(p_b=2×10⁵Pa)。求：（1）(b→c)过程中气体对外做的功；（2）整个循环过程中气体吸收的热量。解析：（1）(a→b)等容：(T_b=T_ap_b/p_a=600K)；(b→c)等压：(V_c=V_bT_c/T_b)，因(c→a)等温，(T_c=T_a=300K)，故(V_c=1×300/600=0.5L)，对外做功(W=p_b(V_c-V_b)=2×10⁵×(0.5-1)×10^{-3}=-100J)（负号表示外界对气体做功）；（2）循环过程(\DeltaU=0)，(Q=W_{总})，(c→a)等温做功(W_{ca}=p_aV_a\ln(V_a/V_c)=1×10⁵×1×10^{-3}\ln2≈69.3J)，总功(W_{总}=W_{ab}+W_{bc}+W_{ca}=0-100+69.3=-30.7J)，故(Q=30.7J)（吸收热量）。答案：（1）-100J；（2）30.7J10.物理选修3-4（15分）题目：一列简谐横波沿(x)轴正方向传播，(t=0)时刻波形如图9所示，已知波速(v=2m/s)。求：（1）该波的波长、频率和周期