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山西省太原市2026届高三下学期模拟考试（二）物理试卷
一、单选题
1．如图所示，轻弹簧上端固定，其下端悬挂着的小球在竖直方向上做简谐运动。下列说法正确的是( )
A.小球的机械能保持不变
B.小球的振幅越大，振动周期越长
C.小球的动能与其相对平衡位置位移的大小成反比
D.小球加速度的大小与其相对平衡位置位移的大小成正比
2．科学研究发现地球的自转周期逐渐变长。若地球可视为质量均匀分布的球体，其总质量、半径均不变，下列说法正确的是( )
A.地球的第一宇宙速度逐渐减小
B.地球同步卫星的轨道半径逐渐增大
C.距地球表面高度等于地球半径处的重力加速度逐渐增大
D.地球两极表面处的重力加速度保持不变，地球赤道表面处的重力加速度逐渐减小
3．某静止条形磁铁N极附近的磁感线分布示意图如下。磁铁中心线为x轴，xOy平面内有一闭合铝制细圆环，其圆心与坐标原点O重合。下列说法正确的是( )
A.磁感线上任一点的切线方向，是正电荷在磁场中的受力方向
B.圆环沿x轴水平移动，圆环内不产生感应电流
C.圆环绕x轴匀速转动，圆环内产生正弦交变电流
D.圆环绕y轴匀速转动，圆环内产生正弦交变电流
4．如图所示，重力为G的木块静止在倾角为θ的固定斜面上。现对木块施加水平向右的推力F，木块与斜面始终保持静止。关于木块所受摩擦力f与推力F的关系，下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5．国标要求电动自行车最高设计车速不超过25km/h，以最大速度在平直路面上行驶，制动距离不得超过7m。若将制动过程看作匀减速直线运动，国标要求电动自行车在制动过程中( )
A.最大加速度大小约为 B.最小加速度大小约为
C.最大加速度大小约为 D.最小加速度大小约为
6．完全相同的平行板电容器甲、乙串联后，与恒定电源E按图示连接，P点为甲的中心，试探电荷+q位于P点，乙下极板接地（电势为0）。现将乙撤去，甲下极板接电源正极并接地。下列说法正确的是( )
A.P点的电势变为原来的 B.P点的电场强度大小变为原来的
C.甲上极板的电荷量变为原来的4倍 D.+q在P点的电势能变为原来的
7．某种量子磁传感器的测量原理可简化如下：电子可在垂直于匀强磁场平面内的一系列分立圆轨道上做匀速圆周运动，电子的动能即为对应轨道的轨道能量，相邻轨道的能量差满足，k为常数，B为磁感应强度的大小。电子在相邻轨道间跃迁会辐射光子。已知最内层轨道1的半径为，电子电荷量为-e、质量为m，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A.电子的运动速度越大，其做圆周运动的周期越长
B.电子在相邻轨道间跃迁，辐射出的光子的频率为
C.轨道2的半径为
D.轨道3的能量为
二、多选题
8．斯特林发动机（外燃机）是一种高效热机，其工作物质是一定质量的封闭理想气体，一次理想工作循环a→b→c→d→a的图像如下。下列说法正确的是( )
A.a→b过程，外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量
B.b→c过程，单位时间内分子对器壁单位面积的碰撞次数增多
C.d→a过程，气体分子的速率分布曲线峰值向速率大的方向移动
D.a→b→c→d→a过程，气体的内能先减小后增大
9．某电动重卡超级充电站采用10kV高压交流供电，经理想变压器将电压降至800V，再经整流器将交流电转换为直流电，整流器的电能转换效率为96%。已知该充电站最大直流充电功率为4800kW，变压器原线圈匝数为2500匝。下列说法正确的是( )
A.变压器副线圈的匝数为200匝
B.当电站以最大充电功率工作时，变压器原线圈中的电流为480A
C.当电站以最大充电功率工作时，整流器损耗的功率约为192kW
D.电池能量均为800kW·h的十辆重卡，若在该电站同时从30%电量充电到80%，则理想状况下的最短充电时间约为50分钟
10．打铁花表演中，表演者将质量为m的铁水从距水平地面高h处由静止击出，击出时间极短，重力的冲量可忽略。若铁水获得的总动能为，并碎裂成n个质量相等、速率相同的液态小铁珠，小铁珠从击出点朝多个方向飞出。其中一个小铁珠P的初速度方向斜向上且与水平方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.小铁珠P在最高点速度的大小为
B.小铁珠P从抛出到落地过程中，重力冲量的大小为
C.竖直平面内所有的小铁珠落地前，同一时刻的位置在一个圆上
D.击出铁水的过程中，铁水所受平均作用力的大小约为
三、实验题
11．某观点认为：“两辆完全相同的汽车，均以60km/h的速率相对地面相向行驶，二者相对速率为120km/h，两辆车正面碰撞的破坏效果，与一辆汽车以120km/h的速率正面撞击固定墙面完全等效”。为验证其科学性，某实验小组利用气垫导轨、弹簧、高速摄像机等器材设计实验，用弹簧的最大压缩量反映碰撞的破坏效果。实验步骤如下：
①调试装置，使小车可在气垫导轨上做匀速直线运动；
②将弹簧水平固定在小车A前端，A与弹簧的总质量和小车B的质量相同。两车均以大小为v的初速度沿导轨相向运动并发生正碰，由摄像机测得弹簧的最大压缩量；
③撤去小车B，在导轨中间固定一挡板。A以大小为2v的初速度正对挡板运动并与挡板发生正碰，由摄像机测得弹簧的最大压缩量。
回答下列问题：
(1)下列说法正确的是____________；
A.实验②中，两车与弹簧组成的系统动量守恒、机械能守恒
B.实验③中，小车与挡板组成的系统动量守恒、机械能守恒
(2)小组成员进行理论分析，实验②中，两车相向碰撞，弹簧压缩至最大时，两车的共同速度为____________。实验②、③中，与的比值为____________；
(3)若换用质量相同、劲度系数不同的弹簧重复上述实验，其他操作均正确，与的比值将____________（选填“改变”或“不变”）。
12．某实验小组利用多用电表欧姆挡、螺旋测微器和毫米刻度尺粗略测量一匀质柱状材料的电阻率，材料总长度约70cm、总电阻约150Ω。
回答下列问题：
(1)用螺旋测微器测量该材料的直径d，示数如图，其读数为d＝________mm；
(2)用多用电表欧姆挡测电阻，下列实验操作正确的是____________；
A.无需进行欧姆调零即可测量
B.该材料必须与其他外接电路断开
C.改变材料的测量长度，若变换挡位后测电阻，需重新进行欧姆调零
(3)将该材料无拉伸平直绝缘固定，测量不同长度L与所对应的电阻R，得到数据如下：
L/cm 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
R/Ω 18 41 59 82 101 119
①以L为横坐标、R为纵坐标，在下图补全数据点并作出图像________________；
②由图像可得所作图线的斜率大小________________；
(4)由电阻定律，代入数据计算，则该材料的电阻率约为________Ω·m（保留1位有效数字）。
四、计算题
13．如图所示为某种透明材料制成的正方体，其横截面ABCD是边长为d的正方形。一单色光平行于横截面从AD边的中点O射入该材料，当入射角α为60°时，其折射光线和反射光线恰好垂直。已知真空中的光速为c，求：
(1)此种材料对该单色光的折射率n；
(2)该单色光从O点到第一次射出此材料的过程中，所用的时间t。
14．如图所示，竖直虚线左侧区域内存在水平向右的匀强电场，电场强度，虚线及其右侧区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。固定的光滑绝缘圆弧轨道在磁场中，圆心为O、半径为R。可视为质点的带电小球P从M点由静止释放，从轨道最低点N水平向左飞入电场。已知P的质量为m、带电量为+q，OM与ON的夹角，重力加速度为g。不计空气阻力，求：
(1)P经过N点时对轨道的压力F；
(2)P第一次在电场中运动，减速过程电场力做的功加速过程重力做的功。
15．如图所示为健身房常用的下拉式力量训练器结构示意图。竖直平面内固定间距为d的平行光滑金属导轨，质量为M的金属柱状配重块P垂直跨接在导轨上，可沿导轨无摩擦滑动。不可伸长的轻质钢丝绳一端固定在P的中点，另一端跨过光滑定滑轮与质量为m的训练握把Q相连，初始时，P静止在导轨底部的底座上。某次健身者从静止开始竖直向下拉动Q，使P以恒定加速度a沿导轨匀加速上升，当P上升高度为h时，钢丝绳瞬间断裂。一段时间后，P与底座发生碰撞，碰撞的时间为，P以碰撞前速度大小的60%反弹。已知P始终未与上方的滑轮接触，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
(1)钢丝绳断裂前，健身者对Q做的功W；
(2)P与底座碰撞过程中，底座对P的冲量I；
(3)若设计一种保护装置：在垂直导轨平面的区域内充满匀强磁场，磁感应强度的大小为B；导轨下端与底座绝缘，导轨上端接有电感为L的电感线圈，初始时开关S断开；不计一切电阻，导轨足够长。钢丝绳断裂瞬间触发警报，开关随即闭合。若P始终未与底座接触，不考虑电磁辐射造成的能量损失，则h的最小值为多少。（已知电感线圈产生的自感电动势为）。
参考答案
1．答案：D
解析：A.小球运动过程中，弹簧弹力对小球做功，因此小球自身的机械能不守恒，只有小球和弹簧组成的系统机械能守恒，A错误；
B.弹簧振子做简谐运动的周期为固有周期，满足公式
所以周期大小与振幅无关，B错误；
C.根据简谐运动的能量关系，小球动能满足
故动能与位移大小并非反比关系，C错误；
D.小球做简谐运动满足回复力规律
由牛顿第二定律得
因此加速度大小与相对平衡位置位移的大小成正比，D正确。
故选D。
2．答案：B
解析：A.第一宇宙速度是近地卫星环绕速度，满足
推导得
因G、M、R均不变，故v不变，A错误；
B.同步卫星周期等于地球自转周期，由万有引力提供向心力得
推导得
T增大，则r增大，即同步卫星轨道半径逐渐增大，B正确；
C.距地面高度为R处，万有引力等于重力，即
得
因G、M、R均不变，故不变，C错误；
D.地球两极无自转向心力，万有引力等于重力，
故保持不变；赤道处万有引力一部分提供自转向心力，即
推导得
T增大，则减小，故逐渐增大，D错误。
故选B。
3．答案：B
解析：A.磁感线上任一点的切线方向，是该点磁感应强度的方向，不是正电荷在磁场中的受力方向，故A错误；
B.圆环沿x轴水平移动，穿过圆环的磁通量始终为零，不变，故圆环内不产生感应电流，故B正确；
CD.若圆环在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，则圆环内产生正弦交变电流。圆环绕x轴匀速转动，磁通量不变，不会产生感应电流。圆环绕y轴匀速转动，不满足正弦式交变电流的产生条件，故圆环内不会产生正弦交变电流，故CD错误。
故选B。
4．答案：D
解析：设木块所受摩擦力f方向沿斜面向上，以沿斜面向上为正方向，根据平衡条件可得
可得
可知图像是一条纵轴截距为，斜率为的倾斜直线。
故选D。
5．答案：B
解析：最高车速
制动末速度，制动过程为匀减速直线运动，由速度位移公式
国标要求制动距离，由表达式可知：x越大，a越小，当x取最大值7m时，a取得最小值。代入数值计算
故选B。
6．答案：D
解析：B.设单个电容器电容为C，板间距为d，电源电动势E，甲、乙串联时，每个电容器分得电压
乙下极板接地，电势为，可得甲下极板电势
甲内部电场强度
是甲的中心，距离甲下极板，因此点电势
甲的带电荷量
撤去乙后，甲直接接在电源两端，两端总电压
甲下极板接地，电势为，甲内部电场强度
故P点的电场强度变为原来的倍，B错误；
A.P点电势
所以
故P点的电势变为原来的，A错误；
C.甲的带电荷量
所以电荷量变为原来的倍，C错误；
D.正电荷电势能
因此
所以+q在P点的电势能变为原来的，D正确。
故选D。
7．答案：C
解析：A.电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
可得
动能
周期
故电子的运动速度越大，其做圆周运动的周期不变，故A错误；
B.跃迁时辐射光子能量等于相邻轨道能量差
解得光子频率，故B错误；
C.轨道1能量为
轨道2能量为
又因为
联立可得
整理得轨道2的半径为，故C正确；
D.第n个轨道的能量为
当时，，故D错误。
故选C。
8．答案：AB
解析：A.是等温过程，理想气体内能仅与温度有关，因此内能变化
压缩过程外界对气体做功，。根据热力学第一定律
可得，即气体放出热量，放出热量的大小等于外界对气体做的功，A正确；
B.体积不变，压强p增大，由
知温度T升高，V不变，则单位体积分子数不变，温度升高使分子平均速率增大，因此单位时间内分子对器壁单位面积的碰撞次数增多，B正确；
C.d→a体积不变，压强降低，温度降低，气体分子平均速率减小，速率分布曲线的峰值向速率小的方向移动，C错误；
D.全过程内能变化：温度不变、内能不变，温度升高、内能增大，温度不变、内能不变，温度降低、内能减小，因此内能是先增后减，D错误。
故选AB。
9．答案：AD
解析：A.根据理想变压器电压与匝数的关系
可得，A正确；
B.最大充电功率时，整流器输入功率
理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率，原线圈电流，B错误；
C.整流器损耗功率，C错误；
D.十辆重卡总充电能量
以最大直流功率充电时时间最短，D正确。
故选AD。
10．答案：AC
解析：A.设铁水被击出后的初速度为，则
得
斜抛运动中水平方向不受力，水平分速度保持不变，最高点竖直分速度减为零，速度等于水平分速度。故小铁珠P在最高点速度的大小为，故A正确；
B.规定竖直向下为正方向，由
解得运动时间
小铁珠P从抛出到落地过程中，重力冲量的大小为，故B错误；
C.以抛出点为原点，设任意小铁珠初速度方向与水平方向夹角为，t时刻坐标满足
，（y轴向下）
整理得，这是圆的标准方程，说明同一时刻所有小铁珠都在同一个圆上，故C正确；
D.根据动量定理，击打过程平均作用力满足
是所有小铁珠的总动量（矢量和）。总动能是各小铁珠动能的标量和，由不等式
由于小铁珠朝多个方向飞出，动量矢量抵消，
因此铁水所受平均作用力的大小，故D错误。
故选AC。
11．答案：(1)A
(2)0；
(3)不变
解析：（1）A.小车可在气垫导轨上做匀速直线运动，则摩擦力为零，实验②中，两车与弹簧组成的系统在水平方向不受外力，动量守恒，碰撞过程只有弹簧的弹力做功，机械能守恒，故A正确；
B.实验③中，挡板受到导轨的作用力，小车与挡板组成的系统水平方向合外力不为零，小车与挡板组成的系统动量不守恒，碰撞过程有能量损失，机械能不守恒，故B错误。
故选A。
（2）A与弹簧的总质量和小车B的质量相同，根据动量守恒有
可知弹簧压缩至最大时，两车的共同速度为0。
实验②中，有
实验③中，有
联立可得
（3）若换用质量相同、劲度系数不同的弹簧重复上述实验，其他操作均正确，根据上述推导可知，与、的比值将不变。
12．答案：(1)5.544/5.545/5.546
(2)BC
(3)；200Ω/m
(4)
解析：（1）用螺旋测微器测量该材料的直径。
（2）A.测量前必须进行欧姆调零即可测量，A错误；
B.根据欧姆表使用规则，该材料必须与其他外接电路断开，B正确；
C.改变材料的测量长度，若变换挡位后测电阻，需重新进行欧姆调零，C正确。
故选BC。
（3）①以L为横坐标、R为纵坐标，补全数据点并作出图像如图
②由图像可得所作图线的斜率大小；
（4）根据，，
可得
13．答案：(1)
(2)
解析：（1）入射角等于反射角，由几何关系得
则光在AD面的折射角
根据折射定律有
（2）光在材料中发生全反射的临界角为C，有
所以临界角C小于，由几何关系可知，光在AB面上发生全反射，光在BC面不发生全反射，光从BC面射出，如图所示
由几何关系可知，光在该材料中传播的路程
光在材料中的传播速度
光在材料中的传播时间
14．答案：(1)，方向竖直向下
(2)，
解析：（1）小球沿圆弧轨道下滑过程，由动能定理
小球在最低点N处，小球受到轨道的支持力向上，重力mg、洛伦兹力向下，根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力
解得，方向竖直向下
（2）小球离开轨道后的初速度
小球离开轨道后受到水平向右的电场力qE、竖直向下的重力mg，且
等效合重力加速度，方向斜向右下，与水平方向的夹角为45°。
小球减速过程，其速度沿等效重力方向的分速度减为0，时间为，则
若将小球的运动沿水平方向与竖直方向分解，小球水平方向的加速度大小为g，由运动学公式
解得
电场力做功
解得
小球在电场中下落的总时间为，小球在水平方向上的运动先减速再反向加速，则
解得
加速过程，重力做的功
可得
15．答案：(1)
(2)，方向竖直向上
(3)
解析：（1）对m、M组成的整体，由牛顿第二定律有
拉力的位移为h，则
（2）以竖直向上为正方向，绳断裂瞬间，设P的初速度大小为，则根据运动学公式有
P上升之后又继续下落，位移大小为h，设其碰撞底座前速度大小为，则根据运动学公式有
可得方向向下，大小为
碰撞过程，由动量定理得
解得，方向竖直向上。
（3）依题意，一切电阻不计，初始位置线圈的自感电动势与P的动生电动势相等。但阻碍而非阻止，P还是要向线圈供电，P的机械能逐渐转化为线圈的磁场能。则
两边同乘，且
可得
故电路中电流的大小与P相对于出发点位置位移的大小关系为
P所受安培力大小
依题意，P从释放点到最低点，由能量守恒
且
由
可得
则h的最小值为

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