山西省太原市山西大学附中高三下学期一模考试新高考物理试题及答案解析

山西省太原市山西大学附中高三下学期一模考试新高考物理试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、如图所示，一闭合的金属圆环从静止开始下落，穿过一竖直悬挂的条形磁铁，磁铁的N极向上，在运动过程中，圆环的中心轴线始终与磁铁的中轴线保持重合，则下列说法中正确的是A．对于金属圆环来说，在AB段磁通量向下B．条形磁体的磁感线起于N极，终于S极，磁感线是不闭合的C．自上向下看，在AB段感应电流沿顺时针方向D．自上向下看，在AB段感应电流沿逆时针方向2、如图所示，在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于xOy平面向里。现有一质量为m、电量为q的带正电粒子，从x轴上的某点P沿着与x轴成角的方向射人磁场。不计重力影响，则可以确定的物理量是（）A．粒子在磁场中运动的时间 B．粒子运动的半径C．粒子从射入到射出的速度偏转角 D．粒子做圆周运动的周期3、如图所示为氢原子能级图，下列说法正确的是（）A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能减小，其核外电子的动能增大B．氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子能量为17eVC．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子频率最多有3种D．用能量为9eV和4.6eV的两种光子同时照射大量的氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离4、托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，结构如图所示．环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈．当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度．再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度．同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行．已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，下列说法正确的是A．托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的B．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体C．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变D．为了约束温度为T的等离子体，所需要的磁感应强度B必须正比于温度T5、如图所示，虚线表示某点电荷Q所激发电场的等势面，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在另一个等势面上．甲、乙两个带电粒子以相同的速率，沿不同的方向从同一点a射入电场，在电场中沿不同的轨迹adb曲线、acb曲线运动．则下列说法中正确的是A．两粒子电性相同B．甲粒子经过c点时的速率大于乙粒子经过d点时的速率C．两个粒子的电势能都是先减小后增大D．经过b点时，两粒子的动能一定相等6、下列说法正确的是（）A．中X为中子，核反应类型为衰变B．中Y为中子，核反应类型为人工核转变C．，其中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变D．，其中K为10个中子，核反应类型为重核裂变二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、如图（a）所示，在粗糙的水平地面上有两个大小相同但材质不同的甲、乙物块。t=0时刻，甲物块以速度v04m/s向右运动，经一段时间后与静止的乙物块发生正碰，碰撞前后两物块运动的v—t图像如图（b）中实线所示，其中甲物块碰撞前后的图线平行，已知甲物块质量为5kg，乙物块质量为4kg，则（）A．此碰撞过程为弹性碰撞B．碰后瞬间乙物块速度为2.5m/sC．碰后乙物块移动的距离为3.75mD．碰后甲、乙两物块所受摩擦力之比为6：58、梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波A．是横波B．不能在真空中传播C．只能沿着梳子摇动的方向传播D．在空气中的传播速度约为9、如图所示，一弹性轻绳（绳的弹力与其伸长量成正比）一端固定在A点，弹性绳自然长度等于AB，跨过由轻杆OB固定的定滑轮连接一个质量为m的绝缘带正电、电荷量为q的小球。空间中还存在着水平向右的匀强电场（图中未画出），且电场强度E=。初始时A、B、C在一条竖直线上，小球穿过水平固定的杆从C点由静止开始运动，滑到E点时速度恰好为零。已知C、E两点间距离为L，D为CE的中点，小球在C点时弹性绳的拉力为，小球与杆之间的动摩擦因数为0.5，弹性绳始终处在弹性限度内。下列说法正确的是A．小球在D点时速度最大B．若在E点给小球一个向左的速度v，小球恰好能回到C点，则v=C．弹性绳在小球从C到D阶段做的功等于在小球从D到E阶段做的功D．若保持电场强度不变，仅把小球电荷量变为2q，则小球到达E点时的速度大小v=10、如图所示为等离子体发电机的示意图。N、S为两个磁极，所夹空间可看作匀强磁场。一束含有正、负离子的等离子体垂直于磁场方向喷入磁场中，另有两块相距为d的平行金属板P、Q。每块金属板的宽度为a、长度为b。P、Q板外接电阻R。若磁场的磁感应强度为B，等离子体的速度为v，系统稳定时等离子体导电的电阻率为。则下列说法正确的是（）A．Q板为发电机的正极 B．Q板为发电机的负极C．电路中电流为 D．电路中电流为三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，其优点是体积小、质量轻、耗电量低、使用寿命长、亮度高、热量低、绿色环保、安全可靠，我国已经在大力推行使用LED灯具了。某小组同学找到了几个图甲所示的LED灯泡，准备描绘LED灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下：A．LED灯泡：额定功率0.1W；B．电压表V：量程0~5V，内阻约为100kΩC．电流表A：量程0~300mA，内阻约为10ΩD．锂离子电池：电动势3.8V、内阻很小；E.滑动变阻器R：0—50Ω，2A；F.开关、导线若干。（1）考虑到描绘LED灯泡的伏安特性时，灯泡两端电压应从零开始，同时又要尽量减小实验误差。下列电路中最恰当的一个是_________。A．B．C．D．（2）选择好正确的电路进行实验，根据实验所测得的电压和电流，描绘出该LED灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图线可知，LED灯泡两端电压在2.3V以下时几乎处于_________（选填“短路”或“断路”）状态，选LED灯泡的电阻随其两端电压的升高而_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。（3）由该LED灯泡的伏安特性曲线可知，若将该LED灯泡与题中所给电源和一阻值约为的电阻串联，则该LED灯泡的耗电功率为___________W（保留两位有效数字）。12．（12分）如图甲为物理兴趣小组设计的多用电表的电路原理图。他们选用内阻Rg＝10Ω、满偏电流Ig＝10mA的电流表、标识不清电源，以及由定值电阻、导线、滑动变阻器等组装好的多用电表。当选择开关接“3”时为量程250V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度线对应数值还没有及时标出。(1)其中电阻R2=_____Ω。(2)选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，其读数为________mA。(3)兴趣小组在实验室找到了一个电阻箱，利用组装好的多用电表设计了如下从“校”到“测”的实验：①将选择开关接“2”，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在电表刻度盘中央C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度线的标注值应为____。③用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，表盘指针依旧指在图乙所示位置，则计算可知待测电阻约为Rx＝____Ω。(保留三位有效数字)④小组成员拿来一块电压表，将两表笔分别触碰电压表的两接线柱，其中______表笔(填“红”或“黑”)接电压表的正接线柱，该电压表示数为1.45V，可以推知该电压表的内阻为________Ω。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示为一种研究高能粒子在不同位置对撞的装置。在关于y轴对称间距为2d的MN、PQ边界之间存在两个有界匀强磁场，其中K（K在x轴上方）下方I区域磁场垂直纸面向外，JK上方Ⅱ区域磁场垂直纸面向里，其磁感应强度均为B．直线加速器1与直线加速器2关于O点轴对称，其中心轴在位于x轴上，且末端刚好与MN、PQ的边界对齐；质量为m、电荷量为e的正、负电子通过直线加速器加速后同时以相同速率垂直MN、PQ边界进入磁场。为实现正、负电子在Ⅱ区域的y轴上实现对心碰撞（速度方向刚好相反），根据入射速度的变化，可调节边界与x轴之间的距离h，不计粒子间的相互作用，不计正、负电子的重力，求：（1）哪个直线加速器加速的是正电子；（2）正、负电子同时以相同速度ν1进入磁场，仅经过边界一次，然后在Ⅱ区域发生对心碰撞，试通过计算求出v1的最小值。（3）正、负电子同时以v2速度进入磁场，求正、负电子在Ⅱ区域y轴上发生对心碰撞的位置离O点的距离。14．（16分）如图所示，在直角坐标系xOy的第一、四象限内，在边界MN与y轴之间有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，边界MN右侧有沿x轴正向的匀强电场，电场强度大小为E，MN上P点的坐标为（a，0），MN与x轴正向的夹角θ=45°，一个质量为m，电荷量为q的带负电的粒子从坐标原点沿y轴正向射入磁场，不计粒子的重力，，求：(1)要使粒子不进入电场，粒子进入磁场的最大速度为多少；(2)若粒子从P点进入电场，则粒子在电场中运动的时间为多少；(3)若粒子刚好垂直MN进入电场，且将电场反向，则粒子在电场中运动时经过x轴的位置坐标。15．（12分）如图所示是个游乐场地，半径为的光滑四分之一圆弧轨道与长度为的水平传送带平滑连接，传送带沿顺时针方向匀速运动，速度大小为，传送带端靠近倾角为30°的足够长斜面的底端，二者间通过一小段光滑圆弧（图中未画出）平滑连接，滑板与传送带和斜面间相对运动时的阻力分别为正压力的和。某少年踩着滑板从点沿圆弧轨道由静止滑下，到达点时立即向前跳出。该少年离开滑板后，滑板以的速度返回，少年落到前方传送带上随传送带一起匀速运动的相同滑板上，然后一起向前运动，此时滑板与点的距离为。已知少年的质量是滑板质量的9倍，不计滑板的长度以及人和滑板间的作用时间，重力加速度，求：(1)少年跳离滑板时的速度大小；(2)少年与滑板到达传送带最右侧端的速度大小；(3)少年落到滑板上后至第一次到达斜面最高点所用的时间（结果保留两位小数）。

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、C【解析】

A．在圆环还没有套上磁铁之前，圆环中磁通量方向向上。故A错误。B．磁感线是闭合的。故B错误。CD．根据楞次定律，AB段感应电流是顺时针方向。故C正确，D错误。2、D【解析】

AC．粒子在磁场中做圆周运动，由于P点位置不确定，粒子从x轴上离开磁场或粒子运动轨迹与y轴相切时，粒子在磁场中转过的圆心角最大，为粒子在磁场中的最长运动时间粒子最小的圆心角为P点与坐标原点重合，最小圆心角粒子在磁场中的最短运动时间粒子在磁场中运动所经历的时间为说明无法确定粒子在磁场中运动的时间和粒子的偏转角，故AC错误；B．粒子在磁场中做圆周运动，由于P点位置不确定，粒子的偏转角不确定，则无法确定粒子的运动半径，故B错误；D．粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则且则得说明可确定粒子做圆周运动的周期，故D正确。故选D。3、A【解析】

A．当氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，轨道半径变小，其核外电子的动能将增大，又此过程中电场力做正功，其电势能减小，A项正确；B．处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时，辐射出的光子的能量为（-4eV）-（-13.6eV)=10.2eV，B项错误；C．根据C=6可知，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子频率最多有6种，C项错误；D．处于基态的氢原子要发生电离，吸收的光子能量必须大于等于13.6eV，D项错误。故选A。4、C【解析】

A、目前核电站中核反应的原理是核裂变，原理不同，故A错误；B、极向场线圈、环向场线圈主要作用是将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行，故B错误；C、欧姆线圈中通以恒定的电流时，产生恒定的磁场，恒定的磁场无法激发电场，则在托卡马克的内部无法产生电场，等离子体无法被加速，因而不能发生核聚变，故C正确．D、带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，则，由洛伦兹力提供向心力，则，则有，故D错误．5、B【解析】根据曲线运动时质点所受的合力指向轨迹的内侧可知，甲受到引力，乙受到斥力，则甲与Q是异种电荷，而乙与Q是同种电荷，故两粒子所带的电荷为异种电荷．故A错误．甲粒子从a到c过程，电场力做正功，动能增加，而乙从a到d过程，电场力做负功，动能减小，两初速度相等，则知甲粒子经过c点时的速度大于乙粒子经过d点时的速度．故B正确．甲粒子从a到b过程，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大；电场力对乙粒子先做负功后做正功，电势能先增大后减小．故C错误．a到b时，电场力对两粒子的做的功都是0，两个粒子的速率再次相等，由于不知道质量的关系，所以不能判定两个粒子的动能是否相等．故D错误．故选B．6、D【解析】

A．，核反应类型为衰变，选项A错误；B．，核反应类型为轻核聚变，选项B错误；C．，核反应类型为人工转变，选项C错误；D．，核反应类型为重核裂变，选项D正确。故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BC【解析】

AB．由图知，碰前瞬间甲物块的速度为碰后瞬间甲物块的速度为设乙物块碰后瞬间的速度为v2，取碰前甲物块的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得解得碰撞前后系统动能之差为解得所以此碰撞过程为非弹性碰撞，故A错误，B正确；C．设碰后乙物块经过ts时间停止运动。根据三角形相似法知解得碰后乙物块移动的距离为故C正确；D．对碰后乙物块滑行过程，根据动量定理得解得甲物块滑行的加速度大小为甲物块所受摩擦力大小为则有故D错误。故选BC。8、AD【解析】摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，选项A正确；电磁波能在真空中传播，选项B错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，选项C错误；电磁波在空气中传播的速度约为光速，选项D正确．9、ABD【解析】

A.对小球分析可知，在竖直方向由与，故支持力为恒力，即，故摩擦力也为恒力大小为从C到E，由动能定理可得由几何关系可知，代入上式可得在D点时，由牛顿第二定律可得由，将可得，D点时小球的加速度为故小球在D点时的速度最大，A正确；B.从E到C，由动能定理可得解得故B正确；C.由于弹力的水平分力为，和均越来越大，故弹力水平分力越来越大，故弹性绳在小球从C到D阶段做的功小于在小球从D到E阶段做的功，C错误；D.将小球电荷量变为，由动能定理可得解得故D正确；故选ABD。10、AC【解析】

AB．等离子体进入板间受洛伦兹力而发生偏转，由左手定则知：正电荷受到的洛伦兹力方向向下，负电荷受到的洛伦兹力方向向上。则Q板为电源的正极。故A正确，B错误；CD．离子在运动过程中同时受电场力和洛伦兹力，二力平衡时有又有则流过R的电流为内电阻为其中解得故C正确，D错误。故选AC。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、D断路减小0.024（0.023—0.025均给分）【解析】

（1）要求电流电压从零开始，所以电路应该用分压电路，且由于电压表的内阻远远大于待测电阻的阻值，所以应该用电流表外接法，所以电路结构选D；（2）在2.3V以下时电路中电流为零，可以认为电路断路，从图像上可以看出LED灯泡的电阻随其两端电压的升高而减小。（3）将该LED灯泡与题中所给电源和一阻值约为的电阻串联，设灯泡两端的电压为U，流过灯泡的电流为I，根据闭合电路欧姆定律可知，整理得：，在I-U图像上画出此函数，如图所示：图像的交点即为灯泡的工作电压和电流，此时的电压为3.05V，电流为8mA，所以LED灯泡的耗电功率为12、249906.9150Ω67.4黑4350【解析】

(1)[1]．根据闭合电路欧姆定律得(2)[2]．由图甲所示电路图可知，选择开关接1时电表测量电流，其量程为10mA，由图示表盘可知，其分度值为0.2mA，示数为6.9mA；

(3)②[3]．由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为：0×1000Ω+1×100Ω+5×10Ω+0×1Ω=150Ω，此时指针指在中央，此为中值电阻等于欧姆表内阻都等于此时电阻箱阻值，即RΩ=150Ω；

③[4]．根据闭合电路欧姆定律有满偏电流时当电流表示数为联立解得E=1.5VRx=67.4Ω④[5][6]．根据电流方向“黑出红进”的规律知，黑表笔接电压表正接线柱，根据闭合电路欧姆定律得电压表的示数解得电压表内阻四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、（1）直线加速器2（2）；（3）△y＝2[]，n＝1，3，5，7…2k﹣1。【解析】

（1）正负电子进入磁场后要在Ⅱ区域相遇，因此正负电子出加速器以后都向上偏转，根据左手定则可知直线加速器2加速得为正电子（2）如图所示：d＝2Rsinθ，R（1﹣cosθ）＝h或直接得：整理得：R即当，即h时，Rmin根据ev1B＝m，求得：v1（3）当v，则R，距离总是满足：△y