山西大学附属中学2025-2026学年下学期开学考物理试卷（含答案）

山西大学附中 2025~2026 学年第二学期高三年级开学考试 物 理 试 题
考试时间:75 分钟 满分:100 分
一、单选题(共7小题，每小题 4 分，共 28 分)
1. 用阴极 为金属铷的光电管观测光电效应现象，实验装置如图甲所示。实验中测得铷的遏止电压 与入射光频率 之间的关系如图乙所示，纵轴与横轴交点的横坐标为 ， 图线与横轴交点的横坐标为 。已知普朗克常量为 ,电子的电荷量为 。则下列说法中正确的是( )
甲
A. 图乙中图线的斜率为
B. 金属铷的逸出功为
C. 欲测遏止电压, 电源左端应为正极
D. 当电源左端为正极时, 微安表示数随电压表示数的增大而持续增大
2. 某科技比赛中, 参赛者设计了一个轨道模型, 如图所示。模型放到 0.8m 高的水平桌子上,最高点距离水平地面 2m，右端出口水平。 现让小球由最高点静止释放，忽略阻力作用，为使小球飞得最远，右端出口距离桌面的高度应设计为( )
A. 0 B. C. D.
3. 如图为一种四颗星体组成的稳定系统,四颗质量均为 的星体位于边长为 的正方形四个顶点, 四颗星体在同一平面内围绕同一点做匀速圆周运动, 忽略其他星体对它们的作用，引力常量为 。下列说法中正确的是 ( )
A. 星体做匀速圆周运动的圆心不一定是正方形的中心
B. 每颗星体做匀速圆周运动的角速度均为
C. 若边长 和星体质量 均是原来的两倍，星体做匀速圆周运动的加速度大小是原来的两倍
D. 若边长 和星体质量 均是原来的两倍，星体做匀速圆周运动的线速度大小变为原来的 4 倍
4. 2021 年 6 月 17 日，我国神舟十二号载人飞船发射成功，3 名航天员进驻“天宫号”空间站的“天和号”核心舱，标志着我国空间站建设进入新阶段。如图所示，“天和号”核心舱垂直于运动方向的横截面面积约为 ,以第一宇宙速度 运行，核心舱经过某段宇宙尘埃区时尘埃会附着于舱体外表,已知每个尘埃 (初速度可忽略) 的质量为 , 为维持轨道高度不变，需要开启舱外发动机增加了170N的推力， 则该区域每立方米空间内的尘埃数大约为( )
A. 个 B. 16 个 C. 个 D. 2 个
5. 如图所示，竖直平面内有一圆心为 、半径为 的圆，水平直径的 、 两端点分别固定点电荷 ， 为竖直直径， 为 的中点，且 、 两点的电势差为 。一带电荷量为 、质量为 的小球以一定初速度从 点开始竖直向下运动,经过 点时加速度大小为 ,在 间运动时加速度大于 。忽略小球所带电荷对电场的影响,重力加速度为 , 取无穷远处为零电势点。则小球从 到 的过程中()
A. 经过 点时的速度最小 B. 经过 点时的加速度大于
C. 机械能先增大后减小
D. 初动能大于
6. 一圆柱形绝热汽缸水平固定，开口向右，底部透明，横截面积为 。汽缸内的两隔板 将汽缸分成 I 、II 两室，其中隔板 绝热，隔板 导热，隔板可在汽缸内无摩擦地移动。 的右侧与水平弹簧相连。初始时,弹簧处于拉伸状态,两室内均封闭有体积为 、 温度为 。的理想气体。现用红外线对 室底部进行照射,隔板缓慢移动。稳定后, 隔板向右移动了 。已知大气压强为 ，环境温度保持不变，照射前、后弹簧的弹力大小均为 ,弹簧始终处在弹性限度内。 则 隔板向右移动的距离 为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，纸面内有一“凹”字形单匝金属线框组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、 磁感应强度大小为 的匀强磁场中,线框的总电阻为 ,边长如图所示. 线框绕 轴做角速度为 的匀速圆周运动。则从图示位置()
A. 转动 时回路中电流方向发生改变
B. 转动 的过程中通过导线截面的电荷量为零
C. 转动 时回路中感应电动势大小为
D. 转动过程中电流的有效值为
二、多选题(共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分；在每小题给出的四个选项中有多个选项正确, 选对但不全得 3 分, 有错或不答得 0 分。)
8. 如图,质量为 和 的两个物块叠放在水平桌面上,轻绳绕过光滑的定滑轮 ,一端与 相连,另一端悬挂重物 。施一外力 缓慢拉结点 ,令 从竖直拉至水平方向,其中 方向与 夹角 大小恒定 ,此过程中 和 两物块及桌子始终保持静止，滑轮与 之间的轻绳与桌面平行，则下列说法中正确的是( )
A. 绳子 的拉力先增大后减小
B. 对 的摩擦力先增大后减小
C. 桌面对 的摩擦力先减小后增大
D. 地面对桌子的摩擦力先增大后减小
9. 一列简谐横波沿直线传播， 和 两点是沿传播方向上两点，波由 传向 ， 、 两点平衡位置相距 ,从 0 时刻起 点的振动图像如图中的甲所示，B 点的振动图像如图中的乙所示，则下列说法正确的是( )
A. 该波的波长可能为
B. 该波的波长可能为
C. 该机械波的最大传播速度为
D. 该波遇到 的孔,一定能发生明显的衍射
10. 如图所示，在水平边界 上方有磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向外的匀强磁场, 距离为 是一足够长的挡板, 延长线与 的夹角为 ,粒子打在挡板上均被吸收。在 之间有大量质量、电荷量和速度都相同的粒子,速度方向均垂直于边界 ,且在纸面内。其中从 中点射入的粒子恰能垂直打在挡板上(不计粒子重力及其相互作用)。则下列说法正确的是( )
A. 当 时, 上被粒子打中区域的长度为
B. 当 时, 上被粒子打中区域的长度为
C. 当 时, 上被粒子打中区域的长度为
D. 当 时, 上被粒子打中区域的长度为
三、实验题(共 16 分)
11. 某同学在家中利用一个挂钟表盘探究“力的平行四边形定则”。
实验器材有橡皮筋、重 的小铁块、轻弹簧、细线、直尺、挂钟表盘。实验步骤如下: ①在轻弹簧下挂小铁块，平衡时弹簧伸长 6.0cm。
②如图 1 所示，将表盘竖直固定，橡皮筋上端固定在表盘的“12”处，下端拴上两根细线套 ,先用弹簧竖直向下拉线套 ,使橡皮筋下端至表盘中心 点处,此时弹簧伸长了10.0cm，将此时拉橡皮筋的力记为 。该同学取弹簧伸长 为单位力长度，在表盘上过 点作出了力 的图示。
图1
图2
图3
③如图 2 所示，再将小铁块挂在线套 上，并将其搭在表盘“4”处的光滑钉子上，用弹簧拉线套 ，调整弹簧拉力的大小和方向，使橡皮筋下端到达 点时，线套 正好经过“7” 处，此时弹簧伸长了 ，将弹簧的拉力记为 ，铁块的拉力记为 。 请回答下列问题:
(1)弹簧的劲度系数为_____N/m。(计算结果取两位有效数字)
(2)实验中两次拉橡皮筋时都使其下端到达 点的目的是_____。
A. 让橡皮筋伸长适当长度
B. 防止超过橡皮筋的弹性限度
C. 保证两次拉橡皮筋的力效果相同
(3)该同学在图 2 中画出 和 的力的图示，如图 3 所示。
(4)随后该同学采用两种方案来分析实验数据。
方案一:在表盘上，分别将 、 两个力的图示的箭头与 的力的图示的箭头连成一个四边形，观察这个四边形，若四边形非常接近_____，则猜想求两个力合力的方法可以采用平行四边形定则；
方案二: 在表盘上,以 两力为邻边作出平行四边形,如图 3 所示,若其对角线对应的力 与 的偏差在误差允许范围内,则该同学验证了力的平行四边形定则,其中是 两力的合力的理论值。
12. 某些固体材料受到外力作用后，除了产生形变，其电阻率也会发生变化，这种现象称为“压阻效应”。已知某压敏电阻 的阻值变化范围约为 ,某实验小组在室温下用伏安法探究该电阻阻值 随压力 变化的规律，实验室提供了如下器材可供选择:
A. 压敏电阻,无压力时阻值为 ; B. 直流电源,电动势 ,内阻不计;
C. 电压表 ,量程为 ,内阻为 ;
D. 电流表 ,量程为 ,内阻忽略不计;
E. 电流表 ，量程为 ，内阻忽略不计； F. 定值电阻 ;
G. 定值电阻 ；H.滑动变阻器 ，最大电阻值约为 ；I.开关与导线若干。
图甲
图乙
图丙
(1)某同学设计了如图甲所示的实验电路原理图，其中电流表应选择_____，定值电阻应选择_____。(选填实验器材前序号)。
(2)请在图乙中将实物连线补充完整_____。
(3)某次压力测试，在电阻 上施加力 ，闭合开关 ，测得两个电表的读数分别为 和 ,则压敏电阻阻值 _____ 。(计算结果保留 3 位有效数字) (4)改变 的大小，测得不同的 值，绘成图像如图丙所示。按图甲实验电路进行实验， 调节滑动变阻器使电压表保持满偏，在电阻 上施加力 ，当电流表满偏时，压力 为_____N。(计算结果保留 3 位有效数字)
四、解答题
13. (8 分)某种材料制成的横截面如图为一四边形 玻璃体, 面竖直, 面水平, 面水平, 面和竖直线夹角 。现有一束单色激光,与 成 射入玻璃体,光线经 面反射后达到 面,恰好在 面上无光线射出, 求玻璃体对该单色光的折射率。
14. (14分)如图所示，有两条不计电阻的平行光滑金属导轨 、 ，导轨间距 ,其中 段倾斜放置,倾斜角 段水平放置, 两段之间通过一小段 (大小可忽略) 光滑圆弧绝缘材料平滑相连, 在倾斜导轨左端连接一电容 的电容器,在 和 两端与电阻器 相连,在倾斜导轨 、 区域内加有垂直于倾斜导轨平面向下的匀强磁场 ,在水平导轨的 区域内加有垂直水平导轨平面向上的匀强磁场 均与导轨垂直， 且 ，cdef是质量为 、各边长度均为 的开口向左的 形金属框， 已知其 边电阻为 ,其余各段电阻可忽略不计,开始时紧挨导轨静置于 左侧外,一不计电阻的质量为 的金属棒 紧贴 从静止释放,使其向下滑行，越过 后与 形金属框发生碰撞，碰后粘在一起形成一个正方形导体框沿导轨穿过磁场 区域。已知 ，不计一切摩擦，取重力加速度 ，求:
(1)金属棒 在倾斜导轨下滑的加速度大小(提示: )；
(2)de 边刚进入磁场 区域时的速度大小；
(3)整个过程中电阻器 上产生的焦耳热。
15.(16 分)如图所示，坐标系 平面在纸面内，在 的区域存在垂直纸面向外的匀强磁场, 的区域 和 的区域 的磁感应强度大小分别为 和 。大量质量为 、电荷量为 的带正电的粒子,同时从原点 射入磁场,粒子射入的速度大小相等,在坐标平面内与 正方向成 角。沿 轴正方向射入的粒子在 点垂直两磁场的边界射入区域 II 。不计粒子的重力和粒子间的相互作用。
(1)求粒子从原点 射入磁场时的速度大小；
(2)求不能进入区域 II 内的粒子，在区域 I 内运动的最长时间;
(3)若粒子在区域 II 中受到与速度大小成正比、方向相反的阻
力，比例系数为 ，观察发现沿 轴正方向射入的粒子，射入区域 II 后粒子轨迹呈螺旋状并与两磁场的边界相切于 点 (未画出),求:
①该粒子由 点运动到 点的时间；
②该粒子在区域 II 中运动轨迹的长度。
山西大学附中 2025~2026 学年第二学期高三年级开学考试物理试题参考答案及评分标准
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C B D D D C ABD BC AC
三、实验题
11. (每空 2 分, 共 8 分)
【答案】 平行四边形
12. (前两空各 1 分, 其他每小题 2 分, 共 8 分)
【答案】(1) (各 1 分,共 2 分)
(2)
(2 分)
(3)100(2 分)
(4)189(2 分)
四、解答题
13. ( 8 分)
【答案】
作出光路图, 如图
光线在 面刚好发生全反射,由几何关系可得,光线在 面反射与 面夹角为
(2 分)
有几何关系及折射定律可得
(2 分)
又由
(2 分)
联立求得
14. (14分)
【答案】(1)2m/s ；(2)1m/s；(3)0.48J
(1)金属棒 与电容器组成电路,金属棒 向下滑行过程中,电容器的电压 始终等于金属棒 切割磁感线产生感应电动势 ,则有
电容的电量
电路中的电流
(1 分)
对金属棒 ,由牛顿第二定律得
可得
解得
(2)金属棒 匀加速下滑，设金属棒 到达倾斜导轨底端 时的速度大小为 ，由运动学公式得
(1 分)
解得
金属棒 越过 后与 形金属框发生完全非弹性碰撞,以水平向右为正方向,由动量守恒定律得
解得
(3)在 边进入磁场的过程， 边左侧被导轨和金属棒 短路(即电阻 中无电流)， 回路中只有 边的电阻 ,设 边达到 时的速度为 ,以水平向右为正方向,此过程由动量定理得
解得
在金属棒 进入磁场 的过程, 边与电阻 并联,电路总电阻 ,设金属棒 达到 时的速度为 ,同理,由动量定理得
(1 分)
(1 分)
解得
(1 分)
此过程中产生的焦耳热为 ,由能量守恒定律得
整个过程中电阻器 上产生的焦耳热
(1 分)
15.(16 分)
【答案】 ; ②
(1)由题意知, 粒子做圆周运动的半径
(1 分)
由
(1 分)
解得
(1 分)
(2)由旋转圆模型知,粒子沿 轴正向进入 I 区域的时间最长,即
(2 分)
(3)①该粒子在区域 II 中的运动轨速如图所示
(2 分)
洛伦兹力提供向心力
可得
(1 分)
即角速度为一定值,又可知粒子与边界相切时转过的弧度为 ,时间
(1 分)
解得
(1 分)
②粒子在区域 II 中做螺旋线运动, 由于阻力最后停下来, 在切线方向上, 牛顿第二定律
(2 分)
则
(2 分)
有
(1 分)
解得
(1 分)