河南省郑州中学2025年高考物理模拟试卷（含解析）

这是一份河南省郑州中学2025年高考物理模拟试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，网兜的轻绳绕过光滑竖直墙壁上的光滑的钉子A，钉子很短。用手拉住绳端将足球缓慢向上拉。轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则在足球缓慢上移的过程中( )
A. FT增大，FN增大
B. FT增大，FN不变
C. FT减小，FN减小
D. FT增大，FN减小
2.某卫星发射后先在圆轨道1上做匀速圆周运动，经过两次变轨后在圆轨道2上做匀速圆周运动。已知卫星在轨道2上的线速度比在轨道1上的线速度小，卫星质量不变。下列说法正确的是( )
A. 轨道2的半径比轨道1的半径小
B. 卫星在轨道2上的机械能比在轨道1上的机械能大
C. 卫星两次变轨时发动机均做负功
D. 卫星第一次变轨时发动机做负功，第二次变轨时发动机做正功
3.某户家庭安装了一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为0.9m的圆面，风向与叶片转动的圆面垂直，假设这个风力发电机能将此圆内30%的空气动能转化为电能。已知空气的密度为1.2kg/m3，当风速是10m/s时，此发电机的功率约为( )
A. 4.5WB. 45WC. 450WD. 4500W
4.b、c两点各固定一个点电荷，以b、c的中点O为坐标原点，两点的连线在x轴上，x轴上各点的电势φ关于位置的分布规律如图所示，已知图像关于纵轴对称，O点处图像的切线平行于x轴，规定无穷远处的电势为0。下列说法正确的是( )
A. 坐标原点O处的电场强度大小为零
B. 关于O点对称的任意两点电场强度相同
C. b、c两点固定的点电荷均带负电，且所带电荷量相等
D. 电子在a点的电势能大于在d点的电势能
5.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为xP=1m和xQ=3m，从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正向传播
B. 此后P、Q两点速度大小始终相等
C. t=0.125s时，Q质点的位移为5 2cm
D. 若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为0.5Hz
6.水刀切割机在严禁烟火的场合，如海洋石油钻井平台、炼油厂、大型油罐、油气输送管路等处，能安全可靠地使用。某一水刀切割机在某一次切割中宝石喷嘴喷出水的速度为800m/s，水柱打在器件作用后的速度变为0。内孔直径约0.2mm，则下列说法正确的是( )
A. 单位时间喷出的水的质量约为0.25kg
B. 水刀对切割器件的平均冲力约为20N
C. 水刀切割机喷水功率约为16kW
D. 当嘴喷喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力加倍
7.如图所示，两块相互靠近的平行金属板M、N组成电容器，充电后与电源断开，M板带负电，N板带正电，且它们的电荷量保持不变。板间有一个用绝缘细线悬挂的带电小球(可视为质点)，小球静止时与竖直方向的夹角为θ，忽略带电小球所带电荷量对极板间匀强电场的影响，M、N板足够大，则( )
A. 若只将N板水平向右平移稍许，电容器的电容将变小，夹角θ将变大
B. 若只将N板竖直向上平移稍许，电容器的电容将变小，夹角θ将变小
C. 将细线烧断，小球的运动轨迹是抛物线
D. 若只将M板水平向左平移稍许，将细线烧断，小球到达N板的时间不变
8.一匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，其下边界如图中虚线所示，P、M、N、Q四点共线，∠MON为直角，OM=ON=MP=d。一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子，在纸面内从P点以不同的速率垂直于PM射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。则粒子在磁场中运动时间最长时的速率是( )
A. dqB2mB. 2dqB2mC. dqBmD. (2+ 2)dqB2m
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，在空间直角坐标系中，两条彼此绝缘的长直导线(视为无限长)分别与Ox、Oy轴重合，电流均沿坐标轴正方向，已知真空中距无限长通电直导线的距离为r处的磁感应强度B=kIr(k为常量)。若一闭合圆形金属线圈的圆心O'在xOy平面内从图示位置沿直线y=x向右上方运动，下列说法正确的是( )
A. 若2I1=I2，则圆心O'处的磁感应强度沿z轴正方向
B. 若I1=2I2，则圆心O'处的磁感应强度沿z轴正方向
C. 若I1=I2，则金属线圈中有感应电流产生
D. 若2I1=I2，则金属线圈中有感应电流产生
10.如图所示，在竖直平面直角坐标系xOy中，在t=0时，质量m=0.5kg的小球从坐标原点O处，以初速度v0= 3m/s斜向右上方抛出，同时受到F风=5N的作用(虚线箭头为风力方向与v0的夹角为30°，且与x轴正方向的夹角也为30°)，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 小球的加速度先增大后减小
B. 小球在t=0.6s时再次经过x轴
C. 小球的重力势能一直减小
D. 小球的动能一直增大
11.如图所示，甲、乙两个完全相同的线圈，在距地面同一高度处同时由静止开始释放，A、B是面积、磁感应强度的大小和方向均完全相同的匀强磁场区域，只是A区域比B区域离地面高，两线圈下落时始终保持线圈平面与磁场垂直，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 两线圈穿过磁场的过程中产生的热量相等
B. 两线圈穿过磁场的过程中通过线圈横截面的电荷量相等
C. 两线圈落地时甲的速度较大
D. 甲线圈运动时间较短，甲线圈先落地
12.如图所示是小齐同学设计的一个能够测量电流的装置，其上部是一根粗细均匀横截面积为S的竖直细管，下部是一截面为正方形(边长为L)的容器。该容器左右两壁为导体，其他各面是绝缘的，其底部与大气相通。容器内有一个正方形的金属活塞，其边长也为L，可在容器内无摩擦滑动。活塞下面有一轻质弹簧支撑着，已知弹簧的劲度系数为k，活塞上部充有密度为ρ的绝缘油(测量过程中细管内始终有绝缘油)。容器的左右两壁与一电路连接，整个装置放在水平向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。电键K闭合前，活塞处于静止状态，重力加速度为g，弹簧始终处于弹性限度内，则( )
A. 闭合电键K后，竖直细管中油柱的上表面会向上移动
B. 闭合电键K后，竖直细管中油柱的上表面会向下移动
C. 若油柱稳定后上表面变化的高度为x，则回路中的电流为I=kS+ρgL2(L2-S)BL3x
D. 若油柱稳定后上表面变化的高度为x，则回路中的电流为I=kS-ρgL2(L2-S)BL3x
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物体所受合力做功与动能变化的关系”，物理小组同学们采用如图所示实验装置进行探究。实验要求小车受到的合外力为绳的拉力的合力。实验中同学们研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动能增量。忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。

(1)本实验______(填“需要”或者“不需要”)满足m远小于M的条件。
(2)实验前测出砂和砂桶的总质量m，已知重力加速度为g。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数T，通过纸带得出起始点O(初速度为零的点)到某点A的位移L，并通过纸带算出A点的速度v。实验过程中______(填“需要”或者“不需要”)平衡小车M所受的摩擦力。
(3)对m研究，所需验证的动能定理的表达式为______。
A.(mg-T)L=mv2
B.2(mg-T)L=mv2
C.(mg-T)L=2mv2
D.(mg-2T)L=2mv2
(4)通过纸带测出了起始点O到不同点A、B、C、D…的位移及A、B、C、D…的速度，并做出了v2-L图中所示的实线。那么在保证小车质量不变的情况下增加砂的质量，重复实验，将会得到如v2-L图中虚线______(填“甲”或者“乙”)所示的图线。
14.新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，某校学生实验小组通过网络查找了某种知名的电池铭牌，电池采用的是“刀片电池”技术。现将一块电芯拆解出来，测得长为960mm，宽为90mm，然后测量其电动势E和内阻r。所提供的器材有：
A.电压表V1(量程3V)
B.电压表V2(量程15V)
C.电流表A1(量程0.6A)
D.电流表A2(量程3A)
E.滑动变阻器R1(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)
F.滑动变阻器R2(阻值范围0～1000Ω，额定电流0.2A)
G.保护电阻R0=6Ω

某同学采用了图甲所示的电路图，在进行了正确操作后，得到了图乙所示的U-I图像。
(1)实验中，电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选______；(填器材前的字母代号)
(2)根据图乙所示，则该电池的电动势E= ______V，内阻r= ______Ω；(结果保留到小数点后一位)。
(3)为了能准确地测量一块电芯的电动势E和内阻r，该同学设计了一个可以排除电流表A和电压表V内阻影响的实验方案，如图丙所示，记录了单刀双掷开关S2分别接1、2对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验记录的数据绘制如图丁中所示的A、B两条U-I图线，综合A、B两条图线，此电芯的电动势E= ______；内阻r= ______(用图中EA、EB、IA、IB表示)。
四、简答题：本大题共1小题，共12分。
15.某科研小组设计了如下实验，研究油滴在匀强电场中的运动。实验装置的原理示意图，如图所示，两个水平放置、相距为d的金属极板，上极板中央有一小孔，两金属极板与恒压源(可以提供恒定电压U)、定值电阻R、电阻箱R'(最大阻值为R)、开关串联组成的电路。用喷雾器将细小的油滴喷人密闭空间，这些油滴由于摩擦而带了负电。油滴通过上极板的小孔进入到观察室中，油滴可视为半径为r的球体，油滴的密度为ρ，重力加速度为g，油滴受到的空气阻力大小为f=6πnrv，其中η为空气的粘滞系数(已知)，v为油滴运动的速率，不计空气浮力。
(1)开关断开时，观察到油滴A运动到两极板中心处开始匀速下落，之后经过时间t油滴A下落到下极板处，请推导油滴A的半径y的表达式(用η、d、t、ρ和g表示)。
(2)若将图中密闭空间的空气抽出，使油滴运动所受的空气阻力可忽略。闭合开关：
①调整电阻箱的阻值为R2，观察到半径为r0的油滴B可做匀速直线运动，求油滴B所带的电荷量；
②调整电阻箱的阻值为R，观察到比荷为k、处于下极板的油滴C由静止开始向上加速运动，求油滴C运动到上极板的时间。
五、计算题：本大题共3小题，共24分。
16.蜘蛛不仅能“乘风滑水”，最新研究还表明：蜘蛛能通过大气电位梯度“御电而行”。大气电位梯度就是大气中的电场强度，大气中电场方向竖直向下。假设在睛朗无风环境，平地上方1km以下，可近似认为大气电位梯度E=E0-kH，其中E0=150V/m为地面的电位梯度，常量k=0.1V/m2，H为距地面高度。晴朗无风时，一质量m=0.6g的蜘蛛(可视为质点)由静止从地表开始“御电而行”，蜘蛛先伸出腿感应电位梯度，然后向上喷出带电的蛛丝(蜘蛛其他部分不显电性)，带着身体飞起来。忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。
(1)该蜘蛛要想飞起来，求蛛丝所带电荷电性，蜘蛛所带的电荷量大小的范围？
(2)若蛛丝所带电荷量大小为q=5×10-5C，求蜘蛛上升速度最大时的高度？
(3)若蛛丝所带电荷量大小为q=5×10-5C，求蜘蛛能到达的最大高度？
17.如图直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限内存在场强为E，沿x轴负方向的匀强电场，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子，从P(l,l)处由静止开始运动，第1次通过x轴时沿y轴负方向。不计粒子重力。
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)粒子第3次经过y轴时的纵坐标。
18.如图，在竖直平面内有一固定光滑轨道ABC，BC段是R=0.5m的半圆，AB段足够长，小球Q静止于小球P的左侧，质量m1=50g的小球P与轻弹簧一端连接，以速度v=4m/s沿水平地面向左运动。与小球P连接的轻弹簧从接触小球Q到弹簧被压缩到最短的过程中，小球Q运动的距离d=0.4m，经历的时间t=0.25s。在此后的运动中，Q与弹簧分离后，滑上轨道BC，恰能经过最高点C。小球P、Q均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)小球Q在C点的速度大小vC；
(2)小球Q的质量m2；
(3)弹簧的最大压缩量Δx。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】小球受到重力、拉力和墙壁对小球的支持力处于平衡状态，设拉力与竖直方向的夹角为θ，如图所示。
根据共点力平衡条件可得拉力大小为FT=mgcsθ，墙壁对小球的支持力大小为FN=mgtan，用手拉住绳端将足球缓慢向上拉过程中，θ增大，csθ逐渐减小，则拉力FT逐渐增大；tanθ逐渐增大，则墙壁对小球的弹力FN逐渐增大，故A正确，BCD错误。
故选：A。
2.【答案】B
【解析】A.由GMmr2=mv2r，可知v= GMr，故轨道2的半径比轨道1的半径大，故A错误；
B.轨道半径越大，发射卫星时对卫星做的功越多，则卫星的机械能越大，故B正确；
CD.卫星每次变轨时发动机均做正功，使卫星做离心运动，抬高轨道，故CD错误。
故选：B。
3.【答案】C
【解析】在Δt时间内吹到风叶叶片上的空气质量为
Δm=ρV=vΔtSρ
根据功能关系可知，在Δt时间内吹到风叶叶片上的空气对叶片做的功为
W=12Δmv2
发电机的功率
P=η⋅12Δmv2Δt=12ηρSv3=12πr2ηρv3
代入数据可知P=12×3.14×0.92×30%×1.2×103W=457W，故C正确，ABD错误；
故选：C。
4.【答案】A
【解析】A.φ-x图像的斜率表示场强，则由图可知，坐标原点O处的电场强度大小为零，故A正确；
B.φ-x图像的斜率表示场强，则由图可知，关于O点对称的任意两点电场强度大小相等、方向相反，故B错误；
C.由于φ-x图像的电势均为正，且离点电荷越近电势越高，结合对称性可知b、c两点固定的点电荷均带正电，且所带电荷量相等，故C错误；
D.由图可知，a点的电势大于d点的电势，因为Ep=qφ，且电子带负电，所以电子在a点的电势能小于在d点的电势能，故D错误；
故选：A。
5.【答案】B
【解析】A.由P质点的振动图像可知，t=0时刻质点P向下振动，根据“上下坡”法由图甲可知，该波沿x轴负向传播，故A错误；
B.由于P、Q两点间距离等于半个波长，所以两质点速度大小始终相等，振动步调相反，故B正确；
C.由P质点的振动图像可知，周期为0.2s，所以0.125s时Q质点的位移为
yQ=10sin(2πTt)cm=10sin(2π0.2×0.125)cm=-5 2cm
故C错误；
D.若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则两列波频率相同，则所遇到的波的频率为
f=1T,解得f=5Hz
故D错误。
故选：B。
6.【答案】B
【解析】A.由题意可知，单位时间喷出的水的质量为：m=ρ⋅V=ρ⋅Sv=ρ⋅πr2⋅v=1.0×103×3.14×(0.2×0.5×10-3)2×800kg=0.02512kg，故A错误；
B.设切割器件对水刀的平均冲力大小为F，以该力的方向为正方向，
由动量定理可得：FΔt=0-mΔt(-v)，
解得：F=mv=0.02512×800N=20.096N≈20N，
则由牛顿第三定律可知，水刀对切割器件的平均冲力约为20N，故B正确；
C.结合前面分析，由功能关系可知，
水刀切割机喷水功率为：P=Ekt=12Mv2t=12⋅mt⋅v2t=12mv2=12×0.02512×8002W=8038.4W≈8kW，故C错误；
D.由AB分析可知，当嘴喷喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力大小变为：F'=m'⋅v'=2m⋅2v=4mv=4F，即平均冲力增大到原来的4倍，故D错误；
故选：B。
7.【答案】D
【解析】A.只将N板水平向右平移稍许，由公式
C=εrS4πkd
可知，电容器的电容将变小，而又由
C=QUE=Ud
可知，两板间的电场强度
E=4πkQϵrS
将不变，电场力不变，故夹角θ将不变，故A错误；
B.只将N板竖直向上平移稍许，由公式
C=εrS4πkd
可知，电容器的电容将变小，而又由
C=QUE=Ud
可知，两板间的电场强度
E=4πkQϵrS
将变大，电场力变大，故夹角θ将变大，故B错误；
C.若将细线烧断，小球受电场力和重力都为恒力，则小球将沿绳的方向斜向下做初速度为零的匀加速直线运动，故C错误；
D.只将M板水平向左平移稍许，由公式
C=εrS4πkd
可知，电容器的电容将变小，而又由
C=QUE=Ud
可知，两板间的电场强度
E=4πkQϵrS
将不变，电场力不变，将细线烧断，小球与C选项情景中运动位移、加速度均不变，到达N板的时间不变，故D正确。
故选：D。
8.【答案】C
【解析】粒子在磁场中运动时间最长时轨迹对应的圆心角最大，则粒子从O点射出时运动时间最长，如图所示：
根据几何关系可得圆心在M点，轨迹半径为：R=PM=MO=d
根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB=mv2R
解得：v=dqBm，故C正确、ABD错误。
故选：C。
9.【答案】BD
【解析】AB、由安培定则可知长直导线I1在圆心O'处产生的磁感应强度沿z轴正方向，长直导线I2在圆心O'处产生的磁感应强度沿z轴负方向，根据B=kIr和2I1=I2，则B1Q甲；根据能量守恒定律得知乙线框落地时的速度较小，即v乙