2025年山西省高考物理模拟试卷（4月II卷）（含解析）

2025年山西省高考物理模拟试卷（4月II卷）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.年月日，有“人造太阳”之称的中国全超导托卡马克核聚变实验装置，首次实现亿摄氏度秒的高约束模式等离子体运行。关于该实验中核聚变方程，下列说法正确的是( )
A. 带正电 B. 是
C. 核反应前后总质量不变 D. 的比结合能小于的比结合能
2.如图所示的平面内，光束经圆心射入半圆形玻璃砖，出射光为、两束单色光。下列说法正确的是( )
A. 在真空中光束的波长小于光束的波长
B. 在玻璃砖中光束的传播速度大于光束的传播速度
C. 玻璃砖对光束的折射率小于对光束的折射率
D. 、两束单色光由玻璃射入空气时光束发生全反射的临界角更大
3.如图所示，坐标系中，地球磁场沿轴正方向；环形金属线圈在平面内且以为中心；处平面内有一小磁针图中未画出，可绕轴在平面自由转动；当环形线圈中的电流为时，磁针与轴正方向的夹角为。已知线圈通有恒定电流时，环形电流在点产生磁场的磁感应强度大小和电流大小成正比，若要使小磁针与轴正方向的夹角变为，则线圈中的电流大小为( )
A. B. C. D.
4.如图甲的玩具吊车，其简化结构如图乙所示，杆固定于平台上且不可转动，其端固定一光滑定滑轮，轻杆用铰链连接于平台，可绕端自由转动，其端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为的重物，另一轻绳缠绕于电动机转轴上，通过电动机的牵引控制重物的起落。某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此时各段轻绳与杆之间的夹角如图乙所示，其中两杆处于同一竖直面内，绳沿竖直方向，，，重力加速度大小为，则( )
A. 一定等于
B. 杆受到绳子的作用力大小为
C. 杆受到绳子的作用力方向沿的角平分线方向，大小为
D. 当启动电动机使重物缓慢下降时，杆受到绳子的作用力将逐渐减小
5.如图所示为古代的水车，该水车周边均匀分布着个盛水的容器，容器到水车大圆转轴的距离为。在流水的冲力作用下，水车以转分的转速匀速转动，当装满水的容器到达最高处时将水全部倒入水槽中。设每个盛水容器装入水的质量均为，忽略容器装水给水增加的动能和水车浸入水的深度，不计一切摩擦。已知重力加速度为，则水车运水的功率为( )
A. B. C. D.
6.如图，地球半径为，卫星与探测器的组合体沿半径为的圆形轨道绕地球运动。某时刻，探测器在点沿运动方向以的速度射出后沿椭圆轨道Ⅰ运动，探测器射出瞬间卫星的速度大小为、方向仍沿原方向，之后卫星沿椭圆轨道Ⅱ运动，设探测器和卫星绕地球沿椭圆运动的周期分别为和。已知探测器和卫星的质量分别为和，轨道上的远地点和Ⅱ轨道上的近地点到地心的距离分别为和。以无穷远为引力势能零点，在距地心处的物体引力势能为，式中为地球质量，为物体质量，为引力常量。若以地心为参考系，不计飞船变轨前后质量的变化。则( )
A. B.
C. D.
7.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比：：，原线圈的电压，副线圈中接有、、可变电阻，所用电表均为理想电表。断开开关，在增大的过程中，电流表、电压表、电压表示数的变化量分别为、、。下列说法正确的是( )
A. 小于
B. 与均不变
C. 闭合开关，调为，变压器的输入电流为
D. 闭合开关，保证电容器不损坏，电容器的耐压值至少为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.一个波源在绳的左端发出一个凸起，频率为，振幅为；同时另一波源在绳的右端发出一个凸起，频率为，振幅为，且，为两波源连线的中点，如图所示，已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法中正确的是( )
A. 两列波同时到达波源连线的中点
B. 两列波相遇时，点的波峰值可达
C. 两列波相遇时，绳上波峰值可达的点只有一个，此点在点左侧
D. 两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播
9.多选某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是( )
A. 图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B. 遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C. 照射两条狭缝时，增加，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D. 照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上点的路程差为半波长的奇数倍，点处一定是暗条纹
10.足够大的光滑水平面上，一根不可伸长的细绳一端连接着质量为的物块，另一端连接质量为的木板，绳子开始是松弛的．质量为的物块放在长木板的右端，与木板间的滑动摩擦力的大小等于最大静摩擦力大小．现在给物块水平向左的瞬时初速度，物块立即在长木板上运动．已知绳子绷紧前，、已经达到共同速度；绳子绷紧后，、总是具有相同的速度；物块始终未从长木板上滑落．下列说法正确的是( )
A. 绳子绷紧前，、达到的共同速度大小为
B. 绳子刚绷紧后的瞬间，、的速度大小均为
C. 绳子刚绷紧后的瞬间，、的速度大小均为
D. 最终、、三者将以大小为的共同速度一直运动下去
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“用研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积和压强的测量值，并通过计算机拟合得到如图所示两组图线。
实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的 不发生变化，为检验气体的压强与体积是否成反比例关系，可作 图线选填：“”、“”。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 ，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致、两组数据差异的原因可能是 。
A.某组实验中活塞移动太快
B.两组封闭气体的质量不同
C.某组器材的气密性不佳
某小组进行实验时缓慢推活塞压缩气体得到了数据图像，验证了玻意耳定律。在这个过程中，理想气体 选填“吸热”、“放热”或“无热交换”。
12.有一量程为的电压表，其内阻约为，要准确测量其内阻，实验室有以下器材：
A.待测电压表
B.电流表量程为，内阻未知
C.电流表量程为，内阻未知
D.电阻箱阻值范围为
E.滑动变阻器总阻值为，额定电流为
F.滑动变阻器总阻值为，额定电流为
G.电源内阻不计，电动势为
H.电源内阻不计，电动势为
Ⅰ开关及导线若干
要准确测量电压表的内阻，并使电表指针在较大范围内偏转，电流表应选_________，滑动变阻器应选_________，电源应选_________。填器材前的字母序号
在虚线框内画出测量电压表内阻的电路图，并标明所选器材的符号。
按照电路图在实物图上正确连线。
实验中电阻箱应调到合适的阻值，下列阻值中最合适的是_________。
A.
根据所选器材和电路图，写出电压表的内阻的测量值表达式________________________________________________________________说明各符号表示的物理量。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.一列简谐横波沿轴传播，如图所示，实线为时刻的波形图，虚线为时刻的波形图。
若已知处的质点在内运动的路程为，求处的质点的振动方程用正弦函数形式表达；
若波沿轴正向传播，求波的传播速度大小。
14.如图所示，两垂直纸面向里的匀强磁场以为边界，边界上方磁场的磁感应强度大小大于下方磁场的磁感应强度大小未知有一长为的绝缘平直挡板与重合，一个质量为，电量为的带正电粒子，从挡板的中点处沿垂直挡板方向以速度为偶数进入上方磁场中，假设粒子与挡板发生碰撞并反弹过程没有能量损失，且粒子在下方磁场中运动时不会与挡板发生碰撞，粒子最终能回到出发点，不计粒子重力．若，则粒子从挡板边缘进入下方磁场中．求：
若，粒子在边界上方磁场中运动的轨迹半径．
试画出时粒子的运动轨迹．
求两磁场的磁感应强度大小的比值．
15.如图所示，木板左端有一大小可忽略的锁定装置，可将木板锁定在地面，锁定装置与水平轻质弹簧相连弹簧自然长度小于木板长度，当弹簧中弹力达到某一值时，锁定装置会瞬间解除锁定。木板右端上表面与固定在水平地面上、带有竖直平面内半径为的半圆形轨道相切于点，木板右端与半圆形轨道不粘连，不计所有接触面的摩擦，弹簧始终在弹性限度内。若将物块可视为质点从轨道上的点由静止释放，物块撞击弹簧后刚好能解除锁定装置。已知木板质量为，物块质量也为，轻质弹簧劲度系数为，，当地的重力加速度为。已知形变量为时，弹簧弹性势能
求物块滑至半圆形轨道最低点时对轨道的压力。
求刚好解除锁定时弹簧的形变量。
若只改变物块质量为，仍将物块从轨道上的点由静止释放，要使物块在木板上运动过程中速度方向不变，求系数的取值范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A、是中子，质量数为，电荷数为，不带电，故 A错误；
B、根据核反应前后，质量数守恒及电荷数守恒可知，的质量数为，的电荷数为，故是，故B正确；
C、核聚变是放出能量的核反应，故反应后的总质量小于的反应前的总质量，故C错误；
D、的比结合能是，的比结合能是，故的比结合能大于的比结合能，故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】C.由图可知，玻璃砖对光束的折射程度较大，则，玻璃砖对光束的折射率大于对光束的折射率，故C错误；
B.根据可知在玻璃砖中光束的传播速度小于光束的传播速度，故B错误；
A.折射率越大，则光的频率越大，根据可知在真空中光束的波长小于光束的波长，故A正确；
D.根据可知、两束单色光由玻璃射入空气时光束发生全反射的临界角更小，故D错误。
故选A。
3.【答案】
【解析】由题意可知，电流为时，环形电流在点的磁感应强度与地磁场磁感应强度等大，环形电流在点产生磁场的磁感应强度大小和电流大小成正比，则可得
可得，故ABC错误，D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】、当杆垂直与地面的时候，，所以不一定等于。故A错误。
B、杆受到的力沿着绳的方向，大小都等于，，所以。故B正确。
C、因为点是由两条绳连接，那么绳和绳的力不一样，杆为可旋转杆所以杆收到的力沿着杆方向，且，所以。故C错误。
D、当重物缓慢放下时，减小，减小，杆受到的力增大。故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】水车的转速转分
则水车的角速度
水车转动的周期：
由功能关系可知水车转动一圈做的功：
则水车运水的功率：
代入数据可得：，故A正确，BCD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】、由图可知探测器和卫星分离后，探测器做离心运动，卫星做近心运动，所以分离时探测器的速度大于卫星的速度，即，故A错误；
B、根据开普勒第三定律有，解得，故B错误；
C、设探测器在远地点的速度为，根据开普勒第二定律有，解得，探测器在近地点和远地点根据机械能守恒定律有，解得，故C错误；
D、设卫星和探测器在圆形轨道上运动时的速度为，则，解得，规定原来的运动方向为正方向，在探测器射出时根据动量守恒定律有，，联立解得，故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】、增大，副线圈两端电压不变，电压表、电压表示数之和不变，可得：，故A错误；
B、由欧姆定律可得：，可知不变；
由选项可知：，则有：，保持不变，故B正确；
C、假设断开开关，将调为。原线圈电压，根据：，可得副线圈电压
副线圈的电流为，解得：，根据：，可得变压器的输入电流
因为电容器通交流，故闭合开关原副线圈的电流均增大，变压器的输入电流大于，故C错误；
D、副线圈电压的最大值为，保证电容器不损坏，电容器的耐压值至少为，故D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】两列波同时传到点，使点开始振动，但并非波峰同时传播到点，如图所示，
因波速相同，而两列波的波长不同，所以当两列波同时传播到点时，两波峰距点的距离并不相同，所以波长较小的波的波峰先到达点，而两波峰同时到达的位置在该时刻两波峰的中间图中的点，相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播，故B错误，ACD正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】A.由图可知，图乙中间部分为等间距条纹，而丙仅为两条条纹，故推测图乙是光的双缝干涉图样，丙为衍射图样；干涉实验中，当光通过狭缝时，同时也会发生衍射，故A正确；
B.根据衍射规律可知，狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；
C.根据条纹间距公式可知照射两条狭缝时，增加，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；
D.照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上点的路程差为半波长的奇数倍，点处一定是暗条纹，故D正确。
故选ACD
10.【答案】
【解析】、绳子绷紧前，在上滑动过程，两者组成的系统合外力为零，系统动量守恒，取向左为正方向，由动量守恒定律得：
，解得、达到的共同速度大小：，故A正确；
、绳子刚绷紧瞬间，与组成的系统动量守恒，取向左为正方向，由动量守恒定律得：
，解得绳子刚绷紧后的瞬间、的速度大小：，故B错误，C正确；
D、设最终、、三者的共同速度为。对整个过程，取向左为正方向，由、、组成的系统动量守恒得：
，解得，即最终、、三者将以大小为的共同速度一直运动下去，故D正确。
故选：。
11.【答案】温度 过原点的倾斜直线 放热
【解析】 实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的温度不发生变化；
根据玻意耳定律可得，
可得，
为检验气体的压强与体积是否成反比例关系，可作图线 ；
对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比；
若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，某组器材的气密性不佳在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故AC错误；
B.根据，若两组封闭气体的质量不同，则两组封闭气体的摩尔数 不同，两组注射器内气体的与的乘积不相等，可知对于同一值所对应的值不同，故B正确。
故选B；
缓慢推活塞压缩气体，气体体积减小，外界对气体做功，而温度保持不变则气体内能不变，根据热力学第一定律可知，在这个过程中，理想气体放热。
12.【答案】，，；
如图所示
；
如图所示
；
；
，为电压表的示数，为电流表的示数，为电阻箱的阻值
【解析】通过电压表的最大电流约为：，所以电流表应选择；为方便实验操作，滑动变阻器应选择；电压表量程为，电源应选择；
滑动变阻器最大阻值较小，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，电压表与电阻箱并联，电流表采用外接法，实验电路图如图所示：
根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
当电压表满偏时，根据并联分流原理知：，解得，故D正确，ABC错误。
故选D。
电压表内阻：，其中：为电压表示数，为电流表示数，为电阻箱阻值。
故答案为：；；；
如图所示；
如图所示；
；
，为电压表的示数，为电流表的示数，为电阻箱的阻值。
13.【解析】设处质点的振动方程为，
由图知，振幅为：，
由题知，该质点在时刻向轴负向运动，则：，
若已知处的质点在内运动的路程为，
则：，
且：，
联立可得：，
所以处质点的振动方程为：；
由图知，波长为：，
若波沿轴正向传播，则由题意及题图可知：，
则波速为：，
解得：，；
答：若已知处的质点在内运动的路程为，处的质点的振动方程为：；
若波沿轴正向传播，波的传播速度大小为：，。
14.【【解析】粒子在边界上方磁场中运动时，粒子只受洛伦兹力，所以有，洛伦兹力作为向心力，即有：，
所以，粒子在边界上方磁场中做圆周运动的半径为：；
由可知，粒子在边界上方磁场中做圆周运动的半径为：；
挡板点左端长，所以，粒子与挡板碰撞两次后进入下方，进入下方磁场的入射点距离挡板左端；
粒子在下方磁场中运动时不会与挡板发生碰撞，所以在下方磁场粒子运动半径有：；
因为粒子最终能回到出发点，所以有：，
所以粒子的运动轨迹如图所示，
由，且为偶数，根据粒子的运动轨迹可知，分两种情况
当为的倍数时，粒子从挡板边缘进入下方磁场，此时，所以；
当不是的倍数时，粒子从距挡板边缘处进入下方磁场，此时，所以．
答：若，粒子在边界上方磁场中运动的轨迹半径为；
当为的倍数时，两磁场的磁感应强度大小的比值为；当不是的倍数时，两磁场的磁感应强度大小的比值为．
15.【解析】设物块第一次滑至点时的速度为，半圆轨道对物块的支持力为，
由到的过程有，
物块在点有，
解得，
由牛顿第三定律得，滑至点时物块对轨道的压力大小，方向竖直向下；
刚好解除锁定时，物块的速度为，设此时弹簧的弹性势能，
由能量守恒定律有，
联立解得；
由题意，时，不会解除锁定，木板保持静止，物块向左运动压缩弹簧后必将反向运动。时，物块向左运动将弹簧压缩后锁定解除，设此时物块速度大小为，由能量守恒定律得
，
此后在弹簧弹力作用下物块做减速运动。设弹簧恢复原长时物块速度恰好减为零，此时木板的速度为，以向左为正方向，由动量守恒定律得
，
由能量守恒定律得
，
解得，
所以为保证物块在木板上运动过程中速度方向不发生变化，应满足的条件为。
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