2025届山西省太原市高三下学期一模考试物理试题 （解析版）

这是一份2025届山西省太原市高三下学期一模考试物理试题 （解析版），共19页。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷相应的位置。
2．全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5mm黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4．考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。
一、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，只有一项最符合题目要求的。
1. 下列物理量中，由试探电荷与要研究的电场共同决定的是（ ）
A. 电场强度B. 电势C. 电势差D. 电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A．电场强度E是描述电场本身力的性质的物理量，电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关 ，故A错误；
B．电势φ是描述电场能的性质的物理量，电势由电场本身决定，与试探电荷无关。故B错误；
C．电势差是电场中两点电势的差值，由电场本身决定，与试探电荷无关。故C错误；
D．电势能等于试探电荷的电荷量与电势的乘积，它既与试探电荷的电荷量q有关，又与所在位置的电势φ（由电场决定）有关，所以电势能由试探电荷与要研究的电场共同决定。故D正确。
故选D。
2. 如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反
B. 可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率
C. 电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同
D. 电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为
【答案】B
【解析】
【详解】A．由楞次定律可知，电磁炉工作时，当线圈内的磁场增加时，锅体中的磁场方向与之相反，当线圈内的磁场减小时，锅体中的磁场方向与之相同，故A错误；
B．锅体中感应电动势与线圈中电流的变化率成正比，可通过改变线圈内交变电流的频率来改变锅体中感应电动势的大小，进而改变电磁炉的功率，故B正确；
C．由图可知，电磁炉的每匝线圈的面积不同，根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均不相同，故C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，若线圈中电流频率为f，则锅体中涡流的频率为f，故D错误。
故选B。
3. 关于霓形成的原理，可用一束可见光射入水珠表示，如图为水珠内的光路图，光线均在过球心的截面内。已知可见光在水中的临界角约为48.5°到49.3°，下列说法正确的是（ ）
A. 关于霓的形成，光线经历了两次折射和一次全反射
B. 关于霓的形成，光线经历了两次折射和两次全反射
C. 若有一束太阳光从A点射入，从D点附近射出后，从上到下出现的颜色依次为由蓝到红
D. 若有一束太阳光从A点射入，从D点附近射出后，从上到下出现的颜色依次为由红到紫
【答案】D
【解析】
【详解】AB．几何关系可知光在B、C、D三点的入射角均为，小于光在水中的临界角到，光线经历了四次折射，故AB错误；
CD．太阳光为复色光，其中红光折射率最小，紫光折射率最大。根据折射定律，当一束太阳光从A点射入，从 D点附近射出时，折射率小的光偏折程度小，折射率大的光偏折程度大。所以从上到下，偏折程度小的红光在上方，偏折程度大的紫光在下方，即从上到下出现的颜色依次为由红到紫，故C错误，D正确。
故选D。
4. 物体由静止从O点沿直线做匀加速运动，依次经过A、B两点，物体加速度的大小为a，若通过OA段所用的时间为，通过AB段走过位移的大小也为，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在A点速度的大小为
B. 若物体通过AB段所用的时间为，则的大小为
C. 若物体通过OA段走过位移的大小为，则的大小为
D. 物体通过OA段与AB段的平均速度之比为
【答案】A
【解析】
【详解】A．由题知，物体的初速度为零，物体通过OA段所用的时间为，根据
可得物体在A点速度大小为
故A正确；
B．若物体通过AB段所用的时间为，则物体通过OB段所用的时间为
根据
可得物体在B点速度的大小为
又物体通过AB段走过位移的大小为，则有
即
解得
故B错误；
C．若物体通过OA段走过位移的大小为，则有
解得
故C错误；
D．物体通过OA段的平均速度为
物体通过AB段，则有
则有
解得
则物体在AB段的平均速度为
故物体通过OA段与AB段的平均速度之比为
故D错误。
故选A。
5. 如图所示，不可伸长的轻绳两端拴接在固定水平直杆上的M、N两点，a、b、c为三个完全相同且质量为m的小环，a、b套在轻绳上，c穿过轻绳后套在直杆上。三个小环均处于静止状态且可看作质点，不计一切摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 直杆对小环c的弹力为3mg
B. 若将N点缓慢向左移动少许，轻绳的弹力将减小
C. 若将c环缓慢向右移动少许，夹角α将大于夹角γ
D. 若将小环a、b的质量都变为2m，轻绳对c环的弹力为mg
【答案】B
【解析】
【详解】AD．因不计摩擦，则细绳上任意一点的弹力都相等，对ab分析可知，细绳弹力的竖直分量为0.5mg，则对c分析可知，直杆对小环c的弹力FNc=mg+0.5mg+0.5mg=2mg
若将小环a、b的质量都变为2m，轻绳对c环的弹力为F＇Nc=mg+mg+mg=3mg
选项AD错误；
C．由于轻绳上各点的弹力都相等，且ab重力相等，根据
可知
则即使将c环缓慢向右移动少许，夹角α仍等于夹角γ，选项C错误；
B．若将N点缓慢向左移动少许，则轻绳与竖直方向的夹角减小，根据
可知轻绳的弹力将减小，选项B正确；
故选B。
6. 如图所示为一种测量磁场磁感应强度的金属导体霍尔元件，待霍尔电势差稳定后，下列说法正确的是（ ）
A. a端电势低于b端电势
B. 若要测量赤道附近的地磁场，工作面应平行于地面
C. 霍尔电势差的大小由单位体积中自由电子的个数和电子的热运动速率决定
D. 测量某匀强磁场时，若通过元件的电流I不变，元件的厚度d增加，则ab两端霍尔电势差减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题图知电流方向从右向左，则霍尔元件中电子从左向右定向移动，根据左手定则判断可知在洛伦兹力的作用下电子向b端偏转，故b端电势较低，故A错误；
B．由于赤道附近的地磁场平行于地面，若要测量赤道附近地磁场，工作面应该处于竖直状态，故B错误；
CD．设元件的前后距离为和厚度为，稳定后，定向移动的电子受到的电场力与洛伦兹力大小相等，则有
根据电流微观表达式有
又
联立解得
可知a、b两端电势差U与电子的热运动速率v无关；故在测量某匀强磁场时，若通过元件的电流I不变，元件的厚度d增加，则ab两端霍尔电势差减小，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。劲度系数为k的轻弹簧一端固定于竖直墙壁，另一端与质量为m、电荷量为+q的滑块连接，现压缩弹簧使滑块移至M点，滑块由静止释放并开始计时。滑块始终在同一光滑水平面上运动，且弹簧始终在弹性限度内，则滑块第一次回到M点所用的时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题知，滑块始终在同一光滑水平面上运动，受到重力、地面的支持力、弹簧的弹力和洛伦兹力共四个力作用， 在竖直方向上重力、地面的支持力、洛伦兹力三力时刻平衡，水平方向只有弹簧的弹力作用，则有
其中为弹簧的形变量，符合简谐运动的回复力特征，所以滑块在弹簧弹力作用下做简谐运动。对于弹簧振子的简谐运动，其周期公式为
滑块从M点由静止释放，第一次回到M点时，刚好完成一个完整的简谐运动，所用时间就是一个周期T，即
故选A。
二、多项选择题：本题包含3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 木卫二绕木星做匀速圆周运动，某同学收集到一些数据进行估算，下列运算公式正确的是（ ）
A. 木卫二做匀速圆周运动的周期为
B. 木星和木卫二表面的重力加速度之比为
C. 木星和木卫二的第一宇宙速度之比为
D. 太阳和木星质量之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由
解得
故A错误；
B．由
解得
则木星和木卫二表面的重力加速度之比为
故B正确；
C．由
解得
则木星和木卫二的第一宇宙速度之比为
故C正确；
D．由
解得
由于木星绕太阳公转的周期未知，所以太阳的质量无法求出，故D错误。
故选BC。
9. 一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（ ）
A. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为
B. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为
C. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为
D. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．当篮球内气体压强不变，根据盖 - 吕萨克定律有
解得
故A正确，B错误；
CD．温度不变时，设充入外界气体体积为，根据玻意耳定律
解得
故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，空间中有竖直向下的匀强电场，电场强度的大小。质量为m、电荷量为+q的小球，从斜面上的O点以大小为的初速度在纸面内沿不同方向抛出，使小球离开斜面，小球最后均落在斜面上。已知小球可看作质点，斜面倾角为，重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的是（ ）
A. 小球飞行的最长时间为
B. 小球距O点的最大高度为
C. 小球与斜面的最大距离为
D. 小球在斜面上落点区域的长度为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．根据题意可知，小球抛出后受重力和电场力，电场力方向竖直向下，由牛顿第二定律可得，小球的加速度为
小球的运动可分解为沿斜面方向的匀变速直线运动和垂直于斜面方向的匀变速直线运动，其中垂直于斜面方向的匀变速直线运动时间即为小球飞行时间，又因为垂直于斜面方向的加速度恒为
因此，当初速度方向与斜面垂直时，飞行时间最长，为
故A正确；
B．根据题意可知，当初速度方向竖直向上时，小球距O点高度最大，则有
可得
故B正确；
C．根据题意可知，初速度方向与斜面垂直时，小球与斜面的距离最大，则有
解得
故C错误；
D．当小球的初速度方向与沿斜面向下方向的夹角为时，将小球的初速度和加速度分解如下图
可得，，，
垂直于斜面方向有
则沿着斜面方向有
可得
当小球的初速度方向与沿斜面向上方向的夹角为 时，将小球的初速度和加速度分解如下图
可得，
垂直于斜面方向有
则沿着斜面方向有
可得
故小球在斜面上落点区域的长度为
故D正确。
故选ABD。
三、实验题：本题包含2小题，共15分。请将正确答案填在题中横线上或按要求作答。
11. 某小组为探究向心力的大小，设计了如下实验。粗糙圆形水平桌面可匀速转动，不可伸长的细绳一端连接固定在桌面圆心O处的拉力传感器，另一端连接物块P，P与O的距离为r，P与桌面间的动摩擦因数为。力传感器可测得绳上的拉力F，初始时刻F示数为0，细绳始终处于伸直状态。若P与桌面始终相对静止，P与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳质量不计，重力加速度为g，请回答下列问题：
（1）控制桌面转动的角速度不变，改变P的质量多次实验，记录数据后绘出图像，下列选项中最符合的是__________；
A. B. C.
（2）控制P的质量不变，改变桌面转动的角速度多次实验，绘出的图像为一条直线，直线的斜率为k，截距为，则滑块的质量可表示为__________，动摩擦因数可表示为__________。（用题中所给的字母表示）
【答案】（1）A （2） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
根据题意，由牛顿第二定律有
又有
联立解得
由于、、、不变，可知，即图像过原点直线。
故选A。
【小问2详解】
[1][2]结合小问（1）分析，整理可得
则有，
解得，
12. 某实验小组用如图甲所示电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量之间的关系。阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。请回答以下问题∶
（1）该实验中，滑动变阻器采用的是______接法（选填“分压式”或“限流式”）；
（2）断开开关，当人射光的频率增大到某一数值时，电流表示数瞬间不为0，被称为______频率；
（3）闭合开关后，在光照条件不变的情况下，当滑片P置于图甲中______区间（选填“Oa”或“Ob”），随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值；
（4）测量遏止电压时，滑片P应置于图甲中______区间（选填“Oa”或“Ob”）。经多次实验，测得如下数据∶
在图乙坐标纸中绘制关系图像______，请描绘剩余的两个点并作出最佳拟合直线，计算得图像的斜率k=______V/Hz（保留两位有效数字），已知电子电荷量为e，则普朗克常量h=______（用字母k、e表示）；
（5）若换用逸出功更大的阴极材料，该图线将向_______移动（选填“左”或“右”）。
【答案】（1）分压式 （2）截止（或极限）
（3）Oa （4） ①. Ob ②. 见解析 ③. ④.
（5）右
【解析】
【小问1详解】
根据图甲可知，滑动变阻器采用的是分压式接法。
【小问2详解】
断开开关，即阴极K和阳极A之间没有电场，当入射光的频率增大到某一数值时，电流表示数瞬间不为0，被称为截止（或极限）频率。
【小问3详解】
为了使光电流趋于一个饱和值，即达到饱和电流，阴极K和阳极A之间的电场应为加速电场，即电子向左加速，电子所受电场力方向向左，电场强度方向向右，阳极A的电势比阴极K的电势高，可知，当滑片P置于图甲中“Oa”，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。
【小问4详解】
[1]测量遏止电压时，阴极K和阳极A之间的电场应为减速电场，即电子向左减速，电子所受电场力方向向右，电场强度方向向左，阳极A的电势比阴极K的电势低，可知，滑片P应置于图甲中的Ob区间。
[2]根据表格中的数据描点，用直线将点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示
[3]根据上述所描绘的关系图像有
[4]根据光电效应方程有
根据动能定理有
解得
结合关系图像有
解得
【小问5详解】
结合上述有
可知，若换用逸出功更大的阴极材料，图像斜率不变，纵轴截距的绝对值增大，则该图线将向右移动。
四、计算题∶本题包含3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示，电阻不计且足够长的平行导轨abcd-a'b'c'd'由四部分组成，ab、a'b'部分是半径为R的四分之一竖直圆弧，bc-b'c'、cd-c'd'、d'a-d'a'部分在同一水平面上，bc-b'c'宽2L，cd-c'd'宽L。导轨区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。质量为m、电阻为r、长度为2L的完全相同的金属棒M、N两端套在导轨上，N在d'a-d'a'上静止并锁定。现将M从圆心O等高处a-a'由静止释放，M到达最低点b-b'时对轨道的压力为2mg，并在此刻同时解除对N的锁定。M下落后续始终在bc-b'c'上运动，N始终在cd-c'd'上运动，不计一切摩擦，重力加速度为g，经过足够长的时间，求∶
（1）M在下滑过程中，N产生的焦耳热QN；
（2）M、N最终速度的大小vM、vN。
【答案】（1）
（2），
【解析】
【小问1详解】
设到达时速度为，由牛顿第二定律有
因为
解得
从到，依能量守恒
因为
联立解得
【小问2详解】
到达时，解除锁定，减速，加速，最后二者分别做匀速运动。产生的电动势大小相等，切割磁感线的有效长度为，则有
对减速过程，依动量定理，以右为正，有
对加速过程，所受安培力的平行导轨分量为合外力，依动量定理，以右为正，有
联立解得，
14. 正、负电子以速率绕二者连线中点做匀速圆周运动，形成叫做电子偶素的新粒子。若玻尔理论可用于解释电子偶素的特征谱线，电子质量、速率、电子间距满足量子化的条件（为正整数，为普朗克常量）。已知电子电荷量为，静电常量为，正、负电子间的电势能。求：
（1）请证明电子偶素量子化电子间距的表达式为；
（2）电子偶素的能级为正、负电子的动能和势能之和，请写出其表达式（用表示）；
（3）电子偶素由第一激发态跃迁到基态时，放出的光子的频率。
【答案】（1）见解析 （2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
电子在间距为的轨道上运动时，库仑力提供向心力，则
由题意可知
解得，
得证。
【小问2详解】
电子偶素中电子的总动能、势能分别为，，
根据
可得
【小问3详解】
电子偶素由第一激发态跃迁到基态时，放出光子的频率为，则
其中，
解得
15. 如图所示为三级火箭示意图，运载物的质量为，每一级燃料的质量均为m，燃料燃烧后喷出炽热高速气体。火箭从地面由静止发射，若不考虑空气阻力、重力的影响，燃料外壳质量不计。求：
（1）假如火箭在点火加速阶段，尚未离开地面，在时间内，相对于地面以速度喷出质量为的气体，火箭在此阶段获得的平均推力的大小；
（2）假如一次性把三级燃料燃烧后瞬间全部喷出，喷出的气体相对对于地面的速度为，运载物可获得速度的大小；
（3）假如依次把每一级火箭的燃料燃烧后瞬间全部喷出，喷出的气体相对火箭的速度为，运载物可获得速度的大小为。根据的表达式，若把燃料总质量分为份（为正整数），依次把的燃料燃烧后瞬间喷出，喷出的气体相对火箭的速度为，若取到无穷大，则火箭最终可获得的理想最大速度为多大。
（已知：，为正的常数，为正整数，当时，则）
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
方法一：火箭在点火预热阶段喷出气体，火箭对气体的平均作用力为，依动量定理，以下为正
解得
根据牛顿第三定律可知火箭在此阶段获得的平均推力的大小
方法二：火箭在点火预热阶段喷出气体，火箭对气体的平均作用力为F，有
因为
联立解得火箭获得的平均推力
小问2详解】
运载物、燃料在喷出气体的过程中动量守恒，以上为正
解得
【小问3详解】
方法一：以地面为参考系，以上为正，第一级燃料燃烧后，运载物获得的速度大小为，依动量守恒定律有
第二级燃料燃烧后，运载物获得的速度大小为，则有
第三级燃料燃烧后，运载物获得的速度大小为，则有
解得，，
方法二：
以火箭为参考系，以上为正，第一级燃料燃烧后，运载物获得的速度增量为，第二级燃 料燃烧后，运载物获得的速度增量为 ，第三级燃料燃烧后，运载物获得的速度增量为 ， 依动量守恒定律有，，
联立解得，，
因为
同理，若把质量为 3m 的燃料分成n份，运载物最终获得的速度为，则有物理量
木星
木卫二
质量M
M1=1.9×1027kg
M2=4.8×1022kg
天体半径R
R1=71×107m
R2=1.6×106m
轨道半径r
r1= 7.8×1011 m
r2=6.7×108m
自转周期T
T1=10h
T2 = 85 h
引力常量G
6.67×10-1l N·m²/kg2
入射光频率（×1014Hz）
5.64
5.89
6.10
6.30
6.50
遏止电压Uc（V）
0.54
0.66
0.71
0.81
0.88