2025年山西省高考物理模拟试卷（4月I卷）（含解析）

2025年山西省高考物理模拟试卷（4月I卷）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.图为一定质量的氧气分子在两种温度下的速率分布图像，图为两分子系统的势能与两分子间距离的关系图像，则下列说法正确的是( )
A. 图中，曲线与横轴围成的面积与曲线与横轴围成的面积一样大
B. 图中，曲线对应状态气体分子平均动能比曲线对应状态气体分子平均动能大
C. 由图分析可知，当时，分子力表现为引力
D. 由图分析可知，在由变到的过程中分子力做负功
2.如图为氢原子能级图，用波长为的光照射一群处于基态的氢原子，发出种频率的光；用波长为的光照射一群处于基态的氢原子，能发出种频率的光。则( )
A. 光的频率大于光的频率
B. 光、光同时照射一群基态氢原子能发出种频率的光
C. 光、光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，波长最短的是
D. 光、光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，光子能量差最大值为
3.如图所示为三颗卫星、、绕地球做匀速圆周运动的示意图，其中、是地球同步卫星，在半径为的轨道上，此时、恰好相距最近，已知地球质量为，半径为，地球自转的角速度为，引力常量为，则( )
A. 卫星加速一段时间后就可能追上卫星
B. 卫星的加速度比的加速度小
C. 到卫星和下一次相距最近，还需经过时间
D. 卫星的周期大于小时
4.一列水波由较深的水域传播到较浅的水域，波长与振幅均发生了改变．如图甲所示为水波在深水区的波动图象，图中的实线为时刻沿轴正方向传播的水波，经的时间波形第一次为虚线所示；水波某一时刻在浅水区的波形如图乙所示．则下列说法正确的是
A. 水波在深水区的振幅、波长均比浅水区的小
B. 水波在深水区和浅水区的周期均为
C. 水波在深水区的传播速度大小为
D. 水波在浅水区的传播速度大小为
5.如图所示，一抛物线形状的光滑导轨竖直放置，固定在点，为导轨的顶点，点离地面的高度为，在点正下方，，两点相距，轨道上套有一个小球，小球通过轻杆与光滑地面上的小球相连，两小球的质量均为，轻杆的长度为。现将小球从距地面高度为处由静止释放，下列说法正确的是( )
A. 小球即将落地时，它的速度大小为
B. 小球即将落地时，它的速度方向与水平面的夹角为
C. 从静止释放到小球即将落地，轻杆对小球做的功为
D. 若小球落地后不反弹，则地面对小球的作用力的冲量大小为
6.如图所示，真空中边长为的等边三角形、、的三个顶点处分别固定有电荷量为、和的点电荷，点为三角形的中心，过点作边的平行线分别交边、边于点、点。以无穷远处电势为零，已知真空中到点电荷的距离为的点的电势为为静电力常量，为点电荷的电荷量，为连线上靠近的一点。下列说法正确的是( )
A. 点的电势
B. 点和点的电势不相等
C. 点和点的场强相同
D. 将电子从点沿连线移动至点的过程中，其电势能一直减少
7.如图所示，为定值电阻，，，为三个相同的灯泡，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，若，，均正常发光，设流过的电流为，流过的电流为，流过的电流为，则下列关系式中正确的是( )
A. B. C. D. ：：
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.近年来市场上出现的一种静电耳机。其基本原理如图甲，、为两片平行固定金属薄板，是位于金属板之间的极薄带电振膜，将带有音频信号特征的电压加在金属板上，使带电振膜在静电力的作用下沿垂直金属板方向振动从而发出声音。若两金属板可看作间距为、电容为的平行板电容器，振膜质量为且均匀带有电荷，其面积与金属板相等，两板所加电压信号如图乙所示，周期为，在时刻振膜从两板正中间位置由静止开始运动，振膜不碰到金属板，不计振膜受到的重力和阻力，则( )
A. 当金属板充电至电荷量为时振膜的加速度为
B. 一个周期内振膜沿方向运动的时间为
C. 所加信号电压中的最大值为
D. 所加信号电压中的最大值为
9.用外力通过如图所示的装置把一个质量为的小球沿倾角为的光滑斜面匀速向上拉动。已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平杆之间的夹角从变为，斜面体与水平地面之间是粗糙的，并且斜面体一直静止在水平地面上。不计滑轮与绳子之间的摩擦。则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 地面对斜面体的静摩擦力始终为零
B. 外力一直在增大
C. 某时刻绳子对水平杆上的滑轮的合力等于绳子的拉力
D. 绳子移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度大小
10.为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源，同时发出两种不同颜色的光和光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视如图乙所示环状区域只有光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是( )
A. 在水中光波速大于光
B. 光的频率大于光
C. 用同一套装置做双缝干涉实验，光条纹间距更小
D. 通过光观察到的光源的位置比实际位置浅一些
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.小萌同学在实验室利用手机、强磁铁、绝缘支架等器材测量当地的重力加速度，设计实验步骤如下：
用游标卡尺测量圆柱形强磁铁的高度，游标卡尺示数如图甲所示，强磁铁的高度 ；
取一条细线，一端用夹子夹住，固定在绝缘支架上，悬点为，另一端系一圆柱形强磁铁，组成一单摆。在点正下方的桌面上放置手机，装置如图乙所示；
用刻度尺测出从悬点到强磁铁底部的长度，则单摆摆长；
打开手机““软件的磁力计功能，将强磁铁拉起一小角度由静止释放，手机软件记录了磁感应强度随时间的变化图像如图丙所示，相邻两个峰值的时间间隔为，则该单摆的周期 ；
改变摆长，重复步骤；
根据实验数据作图线如图丁所示。测得图线的斜率为，则当地的重力加速度大小 结果用和表示。
12.某小组要测量微安表的内阻，选用的器材有：
待测微安表量程，内阻约几百欧；
微安表量程，内阻约几百欧；
电压表量程，内阻约为；
滑动变阻器阻值；
滑动变阻器阻值；
电阻箱阻值；
电源电动势，内阻不计；
导线和开关若干。要求尽可能减小实验误差，甲、乙、丙三位同学分别进行实验：
甲同学设计了如图的电路，利用伏安法测量表的内阻，该电路是 填“合理”或“不合理”的；
乙同学设计了如图的电路，滑动变阻器应选用 填“”或“”，主要实验步骤如下：
断开、接通，调节，使微安表指针指在处；
保持的滑片不动，再接通，调节，使电流表指针指在处，读出的阻值为，则微安表的内阻测量值为 ，与真实值相比 填“偏大”或“偏小”。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.如图所示，内壁光滑、横截面积不同的两个连在一起的圆柱形绝热汽缸水平放置，左右两部分横截面积之比为：，汽缸左侧有一导热活塞，汽缸右侧有一绝热活塞，活塞距左侧汽缸底及距两汽缸连接处的距离均为，活塞距两汽缸连接处的距离也为，汽缸右侧足够长且与大气连通，两活塞的厚度均可忽略不计。汽缸左侧和两活塞，之间各封闭一定质量的理想气体，初始时两汽缸内气体的温度均为，压强等于外界大气压现通过电热丝给汽缸左侧的气体缓慢加热。求：
(ⅰ)活塞刚好移动到汽缸连接处时气体的温度为；
(ⅱ)若汽缸左侧内的气体温度升到，已知活塞横截面积为求此时汽缸左侧气体的压强和汽缸右侧气体推动对活塞做的功。
14. 如图甲所示，固定光滑平行金属导轨、与水平面成倾斜放置，其电阻不计，导轨间距，导轨顶端与电阻相连。垂直导轨水平放置一根质量、电阻的导体棒，距导轨顶端，距导轨底端距离为未知。在装置所在区域加一个垂直导轨平面向上的匀强磁场，其磁感应强度和时间的函数关系如图乙所示。内，导体棒在外力作用下保持静止；后由静止释放导体棒，导体棒滑到导轨底部的过程，通过导体棒横截面的电荷量。导体棒始终与导轨垂直并接触良好，且导体棒滑到底部前已经做匀速运动，重力加速度，。求：
内通过导体棒的电流的大小和方向；
导体棒滑到底部前的最大速度；
导体棒由静止开始下滑到导轨底部的过程，电阻上产生的焦耳热。15. 如图所示，水平传送带以速度逆时针转动，其左端点和粗糙水平台面平滑对接平台足够长，右端点与一段光滑的圆弧轨道在点平滑连接，圆弧轨道的半径，圆心为，，传送带、两点间的距离。质量的小物块静止在水平轨道上的点，质量为的小物块静止在水平轨道的点。现给小物块一个水平向右的瞬时冲量，已知经过传送带与发生碰撞后以反弹。物块、与水平台面间的动摩擦因数均为，物块与传送带之间的动摩擦因数为，物块、均可视为质点，所有碰撞均为弹性碰撞，。
求物块与传送带之间的动摩擦因数；
若传送带速度，求物块从开始运动到最终停止所需要的总时间精确到小数点后两位，碰撞时间不计。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、图中，曲线与横轴围成的面积表示总分子数，所以曲线与横轴围成的面积与曲线与横轴围成的面积一样大，故A正确；
B、图中，曲线的峰偏左，温度低，所以曲线对应状态气体分子平均动能比曲线对应状态气体分子平均动能小，故B错误；
C、图中，当““时，分子势能最小，此时分子力为，则当，时，分子间的作用力表现为引力，当，时，分子间的作用力表现为斥力，故C错误；
D、在由变到的过程中，分子势能减小，分子力做正功，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】A.用波长为的光照射一群处于基态的氢原子，能发出种频率的光；说明此时处在能级；同理用波长为的光照射一群处于基态的氢原子，能发出种频率的光，说明此时处在能级，根据跃迁假设得出：，A错误；
B.根据跃迁假设，光、光同时照射一群基态氢原子能发出种频率的光，故 B错误；
C.根据跃迁假设，光、光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，频率最大的是到基态的跃迁，所以波长最短的是 ，故C错误；
D.光、光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，光子能量最大为，最小值为，光子能量差最大值为，，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】A、卫星加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星，故A错误；
B、根据万有引力提供向心力可知，，解得加速度：，卫星的轨道半径小，加速度大，即卫星的加速度比的加速度大，故B错误；
C、的角速度与地球自转角速度相等，根据万有引力提供向心力：，可得卫星的角速度：，可知半径越大角速度越小，卫星由相距最近至再次相距最近时，圆周运动转过的角度差为，则：，可得经历的时间，故C正确；
D、、为同步卫星，卫星的轨道半径小于同步卫星，根据开普勒第三定律可知，，轨道半径小的，周期小，则卫星的周期小于同步卫星的周期，小于，故D错误。
4.【答案】
【解析】A.由题图甲可得，水波在深水区的振幅为、波长为，由题图乙可知，水波在浅水区的振幅为、波长为，则水波的振幅在浅水区较大，波长在深水区较大；故A错误；
B.经的时间波形第一次为虚线，则解得水波由深水区传播到浅水区周期不变，即在浅水区水波的周期为，故B错误；
C.水波在深水区的传播速度大小为，代入数据解得故C正确；
D.水波在浅水区的传播速度为，故D错误；
故选C。
5.【答案】
【解析】B.小球即将落地时，它的速度方向与抛物线轨道相切，根据平抛运动知识可知，小球的速度方向与水平方向的夹角满足可得，故B错误；
设小球即将落地时，速度大小为，小球的速度大小为，根据系统机械能守恒有，，小球与小球沿杆方向的速度相等，有，解得，，根据动能定理可得，从静止释放到小球即将落地，轻杆对小球做的功为，故A错误，C正确
D.小球落地与地面相互作用的过程中，根据动量定理有，由于轨道、轻杆对小球有作用力，且小球有重力，沿杆切线方向动量定理分量式可知， ，故D错误。
6.【答案】
【解析】由题意可知，点的电势，其中，可得，A错误
由、点位置的对称性及点电荷位置和电性的对称性可知，点和点的电势相等，场强大小相同、方向不同，、C错误
电子从点的位置沿连线移动至点的过程中，、处点电荷对电子库仑力的合力始终小于处点电荷对电子的库仑力，库仑力的合力一直对电子做正功，则电子的电势能一直减少， D正确。
7.【答案】
【解析】A、、均正常发光，则，，根据理想变压器的变压原理，，电流关系，解得故A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】
【解析】由，可知金属板间的电压为，又因为，且，有，故A正确；
B.由金属板的电压随时间变化图，可知；
由图可知，在下一个时间内，电压大小为原来的倍，故，速度大小为：，解得末速度为，其速度减为的时间为；
由对称性可知，之后的速度随时间关系，满足对称性的特点，如下图所示：
由图可知，由一个周期内，振膜沿方向运动的时间为，故B错误；
由上分析可知，振膜向右的最大位移要小于等于，在第一个时间内，振膜做向右的匀加速运动，在之后的时间内，振膜做向右的匀减速运动；
振膜发生的位移有，得，故C正确，D错误。
故选：。
由电容的定义式，可计算金属板间的电压，对振膜在电场中受力分析，即可计算振膜的加速度；由振膜的受力，可得到其速度随时间的变化关系图，即可知其沿方向的运动时间；由振膜不会碰到金属板，可知在信号电压最大时，振膜的最大位移刚好为金属板的一半，即可计算的值。
本题考查带电体在电场力的作用下的运动，在分析振膜的运动状态时，注意周期性和对称性的应用。
9.【答案】
【解析】
、设连接小球的绳子与水平方向的夹角为；对小球沿斜面方向，由平衡条件有：，则当角从 变为的过程中，绳子的拉力变大，因，则外力一直在增大，故B正确；
A、对小球和斜面的整体，地面对斜面体的静摩擦力等于绳子拉力的水平分量，则地面对斜面体的静摩擦力，可知，随角的增加，地面对斜面的静摩擦力是变化的，只有当时，地面对斜面体的静摩擦力才等于零，故A错误；
C、当 时，滑轮两边绳子的夹角为，根据几何关系和平行四边形定则可知：此时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力，故C正确；
D、将小球的速度分解可知，绳子的速度，则知绳子移动的速度大小小于小球沿斜面运动的速度的大小，故D错误；
故选：。
10.【答案】
【解析】解：做出光路图，如图所示
在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于光照射的面积较小，则知光的临界角较小，根据，可知光的折射率较大，光的频率大于光，由可知光在水中的传播速度比光小，故A错误，B正确；
C.由可知光波长短，又由双缝干涉条纹间距公式，可知用同一套装置做双缝干涉实验，光条纹间距更小，故C错误；
D.当观察者从上面看水中的光源时，从光源射来的光线进入观察者的眼睛，人眼逆着光线看，就看到了此时的光源，所以观察者会感到光源的位置比实际位置浅一些，故D正确；故选：
11.【答案】
【解析】游标卡尺的精确度为，图中高度；
根据图丙记录的数据可知，单摆的周期为；
根据单摆的周期公式，得，则有，故重力加速度。
故答案为：；；。
12.【答案】不合理 偏小
【解析】通过待测微安表的最大电流为，而待测微安表的内阻只有几百欧，可知待测微安表两端最大电压只有左右，甲同学设计了如图的电路中，电压表的读数太小，使得实验误差很大，故该电路是不合理的；
乙同学设计了如图的电路，由于待测微安表的量程很小，说明电路的总电阻很大，故滑动变阻器应选用阻值比较大的；
断开、接通，调节，使微安表指针指在处，此时电路总电流为，保持的滑片不动，再接通，调节，使电流表指针指在处，读出的阻值为，可认为电路总电流保持不变，则有，解得微安表的内阻测量值为；
保持的滑片不动，再接通，调节，使电流表指针指在处，读出的阻值为，由于并联了，使得电路总电阻减小，电路总电流增大，即，则有，解得微安表的内阻真实值为，即测量值与真实值相比偏小。
13.【解析】初始状态汽缸左侧的气体温度为，设左右两部分横截面积分别为和，当活塞刚好移动到汽缸连接处时气体的温度为，移动过程中气体的压强保持不变，根据盖一吕萨克定律有：
代入数据解得：。
(ⅱ)当汽缸左侧内的气体温度为之前，活塞已经移动到了两汽缸的连接处，之后体积不再变化，对汽缸左侧内的气体，根据理想气体状态方程有：
代入数据解得：
因活塞导热，两活塞之间的气体温度也升高，在变化过程中压强始终等于，根据盖一吕萨克定律得：
代入数据解得
活塞移动的距离：
汽缸右侧气体推动对活塞做的功为：。
答：(ⅰ)活塞刚好移动到汽缸连接处时气体的温度为；
(ⅱ)若汽缸左侧内的气体温度升到，则此时汽缸左侧气体的压强为，汽缸右侧气体推动对活塞做的功为。
14. 【解析】由法拉第电磁感应定律可得前产生的感应电动势 ，
由闭合电路欧姆定律 ，
解得 ，根据楞次定律可知感应电流的方向为到；
当导体棒达到最大速度后匀速下滑，由导体棒受力平衡有 ，
又，，
其中 ，
解得 ；
根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律以及电流的定义式可得，
导体棒下滑到底端过程中 ，可得 ，
设下滑过程中系统产生的热量，则 ，
代入数据得 ，
电阻产生的热量为 。

15. 【解析】设小物块在点的速度为，取向右为正方向，根据动量定理
物块在传送带上向右做匀减速运动，加速度为
物块从点到点，根据动力学公式有
、发生弹性碰撞，取向右为正方向，根据动量守恒可得
根据能量守恒得
解得
，，
圆弧轨道半径较大，小物块在轨道上的运动可看成单摆运动，小物块在轨道上运动的时间为
假设物块返回时在传送带上一直做加速度为的匀加速运动，则有
解得
物块划出传送带时还未与传送带共速；
物块返回到点划上传送带后，做加速度为
的匀加速运动，设经过位移与传输带共速，由
得
则物块在传送带上运动的时间为
物块、在水平台面上均做加速度
的匀减速直线运动
由
得
由
得
取向右为正方向，由动量守恒与能量守恒得
解得
，
则
则物块从开始运动到最终停止所需要的总时间
解得
答：物块与传送带之间的动摩擦因数；
物块从开始运动到最终停止所需要的总时间。
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