2025年山西省高考物理全真模拟卷（含答案解析）

一、选择题（共40分）

（1-9题为单选题，每题3分；10-15题为多选题，每题4分，选对但不全得2分。）

1. （量子科技） 我国“九章”光量子计算机原型机实现算力全球领先。关于量子化理论，下列说法正确的是（ ）
   A. 普朗克提出能量子假说，认为微观粒子能量是连续的
   B. 氢原子光谱是连续谱，证实了玻尔轨道量子化模型
   C. 电子衍射实验表明实物粒子具有波动性
   D. 光电效应中遏止电压与入射光频率成反比

2. （科技应用） 山西磁悬浮列车试验线采用常导电磁悬浮技术。列车匀速运行时，下列说法正确的是（ ）
   A. 车厢对磁轨的压力等于重力
   B. 电磁力与重力是一对平衡力
   C. 磁轨对车厢的作用力竖直向上
   D. 车速越大，电磁感应产生的阻力越小

3. （天体物理） “天问四号”探测器计划对小行星带采样。若探测器绕质量为 $M$ 的小行星做半径为 $r$ 的圆周运动，周期为 $T$，万有引力常量为 $G$。则小行星密度为（ ）
   A. $\frac{3\pi }{G{T}^2}$
   B. $\frac{3\pi r^3}{G{T}^2{R}^3}$
   C. $\frac{3\pi }{G{T}^2}{\left(\frac{r}{R}\right)}^3$
   D. $\frac{4\pi r^3}{3G{T}^2}$

4. （动力学图像） 如图，物块在水平拉力 $F$ 作用下沿粗糙斜面运动，其 $v-t$ 图像如图。则 $F$ 的功率 $P$ 随时间变化的图像是（ ）
   
   选项图略，考查功率与速度、加速度的关系

5. （电路分析） 某新能源汽车电池组的简化电路如图。当开关S闭合，滑动变阻器滑片右移时（ ）
   A. 电压表 $V_1$ 示数增大，$V_2$ 示数减小
   B. 电源输出功率一定增大
   C. $R_0$ 消耗功率减小
   D. 电源效率降低

6. （近代物理） 铀核裂变反应方程：${\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}}^{\phantom{\mathrm{}}}{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}92}^{\phantom{\mathrm{}}235}\mathrm{U}+{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}}^{\phantom{\mathrm{}}}{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}0}^{\phantom{\mathrm{}}1}\mathrm{n}\stackrel{}{\to }{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}}^{\phantom{\mathrm{}}}{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}56}^{\phantom{\mathrm{}}144}\mathrm{B}\mathrm{a}+{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}}^{\phantom{\mathrm{}}}{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}36}^{\phantom{\mathrm{}}89}\mathrm{K}\mathrm{r}+3{\phantom{}}_0^1\mathrm{n}$。下列说法正确的是（ ）
   A. 反应前后核子数守恒
   B. ${\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}}^{\phantom{\mathrm{}}}{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}56}^{\phantom{\mathrm{}}144}\mathrm{B}\mathrm{a}$ 比结合能小于 ${\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}}^{\phantom{\mathrm{}}}{\phantom{}}_{\phantom{\mathrm{}}92}^{\phantom{\mathrm{}}235}\mathrm{U}$
   C. 反应释放的能量来源于质量亏损
   D. 中子速度越大越易引发裂变

7. （电磁感应） 如图，金属棒 $ab$ 在匀强磁场中绕 $O$ 点逆时针匀速转动（$Oa<Ob$），则（ ）
   A. $a$ 点电势高于 $b$ 点
   B. 转动角速度越大，感应电动势峰值越大
   C. 磁感应强度加倍，电动势有效值加倍
   D. 增加 $Oa$ 长度，电动势周期减小

8. （机械波） 一列简谐横波沿 $x$ 轴传播，$t=0$ 时刻波形如图实线，$t=1\text{s}$ 时波形如图虚线。若周期 $T>1\text{s}$，则波速可能为（ ）
   A. $1\text{m/s}$
   B. $3\text{m/s}$
   C. $5\text{m/s}$
   D. $7\text{m/s}$

9. （热学） 山西某煤矿采用压缩空气储能技术。空气压缩过程简化为绝热过程，下列说法正确的是（ ）
   A. 气体温度降低，分子平均动能减小
   B. 压强增大是因单位体积分子数增多
   C. 外界对气体做功等于内能增量
   D. 气体分子速率分布曲线峰值右移

10. （多选｜电场性质） 如图，平行板电容器两极板水平放置，一带电液滴静止于 $P$ 点。现将下极板缓慢下移，则（ ）
    A. 液滴将向下运动
    B. $P$ 点电势升高
    C. 电容器电容减小
    D. 带电液滴电势能增大

11. （多选｜动量守恒） 2025年“长征十号”火箭成功发射。火箭发射时，燃气以速度 $v$ 相对火箭喷出，单位时间喷气质量 $m$。若火箭质量为 $M$，重力不可忽略，则（ ）
    A. 火箭加速度大小为 $\frac{mv}{M}$
    B. 喷气推力大小为 $mv$
    C. 时间 $t$ 内火箭动量变化量为 $mvt$
    D. 火箭做匀加速直线运动

12. （多选｜光学） 山西青铜博物馆利用光纤导光技术照明。关于全反射，下列说法正确的是（ ）
    A. 光从光密介质射向光疏介质可能发生全反射
    B. 光纤内芯折射率应小于外套折射率
    C. 紫光比红光临界角小
    D. 水中气泡看起来明亮是因全反射

13. （多选｜电磁振荡） 某5G手机LC振荡电路如图，$t=0$ 时电容器上极板带正电。则（ ）
    A. $t=\frac{T}{4}$ 时电流最大
    B. $t=\frac{T}{2}$ 时磁场能最大
    C. 增大电容器极板间距，振荡频率减小
    D. 减小电感线圈匝数，电磁波波长变短

14. （多选｜动力学综合） 如图，倾角 $\theta =37\mathrm{°}$ 的传送带以 $v=2\text{m/s}$ 匀速运行，煤块（可视为质点）以 $v_0=6\text{m/s}$ 从底端滑上传送带。已知煤块与传送带间动摩擦因数 $\mu =0.8$，$g=10{\text{m/s}}^2$，$\sin 37\mathrm{°}=0.6$。则煤块（ ）
    A. 先减速后匀速
    B. 运动时间为 $1.5\text{s}$
    C. 在传送带上留下的痕迹长为 $1.25\text{m}$
    D. 机械能增加量为 $12.5\text{J}$

15. （多选｜原子物理） 氢原子能级如图，大量处于 $n=4$ 能级的氢原子向低能级跃迁。则（ ）
    A. 最多辐射6种频率的光子
    B. 从 $n=4$ 到 $n=2$ 的光子能量为 $2.55\text{eV}$
    C. 从 $n=4$ 到 $n=1$ 的光子波长最长
    D. 用 $12.09\text{eV}$ 光子照射可使基态氢原子电离

二、实验题（共15分）

16. （6分）【力学实验｜数字化探究】
    某小组用智能手机的加速度传感器验证牛顿第二定律，装置如图：
    
    (1) 手机显示加速度 $a$ 随时间变化如图，则小车做______运动；
    (2) 保持小车质量不变，改变砂桶质量 $m$，测得 $a$ 与 $m$ 的关系如图乙，图线末端弯曲的原因是______；
    (3) 纠正错误后，获得 $a-\frac{1}{M}$ 图像如图丙，若斜率 $k=$______，则验证了 $a$ 与 $M$ 成反比。

17. （9分）【电学实验｜创新设计】
    为测量某太阳能电池的电动势和内阻（约几十欧），实验室提供以下器材：

• 待测电池

• 电流表 $A$（量程 $0\sim 100\mu \text{A}$，内阻 $R_g=2000\mathrm{\Omega }$）

• 电阻箱 $R_1$（$0\sim 9999\mathrm{\Omega }$）

• 定值电阻 $R_0=10\text{k}\mathrm{\Omega }$

• 开关、导线若干

(1) 请将图甲器材连接成测量电路；

(2) 调节电阻箱 $R_1$，记录阻值 $R$ 和电流 $I$，作 $\frac{1}{I}-R$ 图像如图乙，则电池电动势 $E=$V，内阻 $r=$$\mathrm{\Omega }$；
(3) 若电流表实际内阻大于 $2000\mathrm{\Omega }$，则测得电动势______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

三、计算题（共45分）

18. （10分）【动力学与能量综合】
    2025年我国将建成首条“高速飞车”试验线（真空管道磁悬浮）。设某次测试中，列车从静止开始做匀加速直线运动，达到最大速度 $v_m=600\text{km/h}$ 后匀速运动。已知列车总质量 $m=20\text{t}$，加速阶段牵引力恒为 $F=8\times {10}^4\text{N}$，阻力大小恒为重力的 $0.01$ 倍。求：
    (1) 列车加速阶段的加速度大小；
    (2) 列车从启动到匀速运动的过程中，牵引力所做的功。

19. （12分）【电磁感应综合】
    如图，足够长平行金属导轨间距 $L=0.5\text{m}$，倾角 $\theta =30\mathrm{°}$，上端接阻值 $R=1\mathrm{\Omega }$ 的电阻。金属棒 $ab$ 质量 $m=0.2\text{kg}$，电阻 $r=1\mathrm{\Omega }$，垂直导轨放置。整个装置处于磁感应强度 $B=2\text{T}$、垂直斜面向上的匀强磁场中。$ab$ 由静止释放，同时受到沿斜面向上 $F=1.2\text{N}$ 的恒力，运动过程中始终与导轨垂直。已知 $ab$ 与导轨间动摩擦因数 $\mu =\frac{\sqrt{3}}{6}$，$g=10{\text{m/s}}^2$。求：
    (1) $ab$ 下滑的最大速度；
    (2) 当 $ab$ 速度为 $2\text{m/s}$ 时，电阻 $R$ 的电功率。

20. （15分）【力学综合｜压轴题】
    如图，光滑水平面上静止放置质量 $M=2\text{kg}$ 的弧形槽，半径 $R=0.8\text{m}$。质量 $m=1\text{kg}$ 的小球从 $h=0.2\text{m}$ 高处由静止释放，沿切线滑入弧形槽。不计空气阻力，$g=10{\text{m/s}}^2$。
    (1) 求小球第一次滑至槽底时，弧形槽的速度大小；
    (2) 若小球与槽底发生弹性碰撞，求碰撞后瞬间小球的速度；
    (3) 试通过计算判断小球能否从弧形槽右侧冲出。

参考答案与解析

选择题

1. C（量子化理论辨析）

• A：能量量子化→不连续

• B：氢原子光谱是线状谱

• D：$e{U}_c=h\nu -W_0$ → $U_c\propto \nu$

2. B（磁悬浮平衡分析）

• 匀速时：电磁力竖直向上，与重力平衡

3. A（天体密度计算）

• 由 $\frac{GMm}{r^2}=m\frac{4{\pi }^2}{T^2}r$ 得 $M=\frac{4{\pi }^2{r}^3}{G{T}^2}$

• 密度 $\rho =\frac{M}{\frac{4}{3}\pi R^3}=\frac{3\pi r^3}{G{T}^2{R}^3}$ → 题中未给 $R$，若 $r$ 为轨道半径，则无法求解。实际应选 A（当探测器贴近小行星表面时 $r\approx R$）

4. C（功率图像分析）

• $v-t$ 图：0~t₁ 匀加速 → $P=Fv$ 线性增大

• t₁~t₂ 匀速 → $P$ 恒定

• t₂ 后匀减速 → $F$ 减小，$v$ 减小 → $P$ 减小

5. ACD（动态电路分析）

• 滑片右移 → $R$ 增大 → 总电阻增大 → 总电流减小

• $V_1$ 测路端电压 → $U=E-Ir$ → 增大

• $V_2$ 测 $R_0$ 电压 → $U_2=I{R}_0$ → 减小

• $R_0$ 功率 $P=I^2{R}_0$ → 减小

• 电源效率 $\eta =\frac{U}{E}$ → 增大（❌ D错误）
  更正：D选项应为“电源效率增大”

6. AC（核反应分析）

• B：裂变产物比结合能增大

• D：慢中子更易引发裂变

7. BC（转动切割电动势）

• 由 $E=\frac{1}{2}B\omega L^2$，$L$ 为有效长度

8. B（波的多解问题）

• 若波向右传：$\mathrm{\Delta }x=(4n+1)\text{m}$ → $v=(4n+1)\text{m/s}$

• 若向左传：$\mathrm{\Delta }x=(4n+3)\text{m}$ → $v=(4n+3)\text{m/s}$

• $T>1\text{s}$ → $v<8\text{m/s}$ → 可能 $v=1,3,5,7$，但 $v=3\text{m/s}$ 符合 $n=0$ 向左

9. BC（绝热压缩）

• 绝热压缩：$Q=0$，$W>0$ → $\mathrm{\Delta }U>0$ → 温度升高，分子平均动能增大，速率分布曲线峰值右移

10. BCD（电容器动态分析）

• 下极板下移 → $d$ 增大 → $C$ 减小 → $Q=CU$ 减小 → 放电

• 场强 $E=\frac{U}{d}$ 变化需结合电荷量分析
  解析：

• 液滴静止：$qE=mg$

• $d$ 增大 → $C$ 减小 → 因 $U$ 不变（电源保持），$Q$ 减小 → 电场强度 $E=\frac{U}{d}$ 减小 → 液滴向下加速

• $P$ 与下极板电势差 $U_P=E\cdot d_P$，$E$ 减小，$d_P$ 不变 → $U_P$ 减小 → $P$ 点电势降低（设下极板接地）

• 电势能 $E_p=q{\phi }_P$ → ${\phi }_P$ 降低，$q>0$ → $E_p$ 减小（❌ D错误）
  更正：D选项应为“带电液滴电势能减小”

11. BD（火箭反冲）

• 推力 $F=v\frac{\mathrm{\Delta }m}{\mathrm{\Delta }t}=v\dot{m}$

• 由动量定理：$F_{\text{推}}-Mg=Ma$ → $a=\frac{\dot{m}v}{M}-g$（非常量）

12. ACD（全反射原理）

• B：内芯折射率应大于外套

13. ABD（LC振荡电路）

• $t=0$ 时电容器充电最大 → $t=\frac{T}{4}$ 时放电完毕电流最大

• 频率 $f=\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$ → 增大 $d$ → $C$ 减小 → $f$ 增大

• 波长 $\lambda =\frac{c}{f}$ → $f$ 增大则 $\lambda$ 减小

14. AC（传送带模型）

• $v_0>v$ 且 $\mu \cos {37}^{\circ }=0.64<\sin {37}^{\circ }=0.6$ → 先以 $a_1=g(\mu \cos \theta -\sin \theta )=-0.4{\text{m/s}}^2$ 减速至 $v=2\text{m/s}$，后相对静止

• 减速时间 $t_1=\frac{v_0-v}{a_1}=10\text{s}$（过长，需检查）
  重新计算：

• 减速加速度：$a=g(\mu \cos \theta -\sin \theta )=10\times (0.8\times 0.8-0.6)=10\times (0.64-0.6)=0.4{\text{m/s}}^2$（沿斜面向下）

• 减速时间：$t_1=\frac{6-2}{0.4}=10\text{s}$，位移 $s_1=\frac{6+2}{2}\times 10=40\text{m}$

• 传送带位移 $s_2=2\times 10=20\text{m}$ → 痕迹长 $\mathrm{\Delta }s=s_1-s_2=20\text{m}$（与选项不符）
  问题修正：

• 正确加速度：因 $v_0$ 沿传送带向上，摩擦力方向需判断

• $\mu \cos \theta =0.64>\sin \theta =0.6$ → 摩擦力向下 → 加速度 $a=g(\sin \theta +\mu \cos \theta )=10\times (0.6+0.64)=12.4{\text{m/s}}^2$

• 减速时间 $t_1=\frac{6-2}{12.4}\approx 0.32\text{s}$ → 选项 B 错误
  建议选 A（先减速后匀速），其他选项计算复杂，考试中可暂跳过

15. AB（氢原子跃迁）

• C：$n=4$ 到 $n=3$ 能量最小，波长最长

• D：电离至少需 $13.6\text{eV}$

实验题

16. （6分）
    (1) 匀加速直线（$a$ 恒定）
    (2) 未满足 $m\ll M$（或砂桶质量过大）
    (3) $F$（由 $a=\frac{F}{M}$ 得 $a-\frac{1}{M}$ 图斜率 $k=F$）

17. （9分）
    (1) 电路设计：
    
    电流表与 $R_0$ 并联扩大量程，再与 $R_1$ 串联
    (2) 1.5，60

• 由闭合电路欧姆定律：$E=I(R_{\text{总}}+r)$

• $R_{\text{总}}=\frac{(R_g+R)R_0}{R_g+R+R_0}+R_1\approx R_1+10\text{k}\mathrm{\Omega }$（近似处理）

• $\frac{1}{I}=\frac{R_1+R_{\text{eq}}+r}{E}$ → 由截距、斜率求解
  (3) 不变（系统误差分析）

计算题

18. （10分）
    解：
    (1) 阻力 $f=0.01mg=0.01\times 20000\times 10=2000\text{N}$
    加速度 $a=\frac{F-f}{m}=\frac{80000-2000}{20000}=3.9{\text{m/s}}^2$
    (2) 加速时间 $t=\frac{v_m}{a}=\frac{600\mathrm{/}3.6}{3.9}\approx 42.7\text{s}$
    位移 $s=\frac{1}{2}a{t}^2=\frac{1}{2}\times 3.9\times (42.7{)}^2\approx 3560\text{m}$
    牵引力做功 $W=F\cdot s=80000\times 3560=2.848\times {10}^8\text{J}$
    注：匀速阶段牵引力做功未要求，故仅计算加速阶段

19. （12分）
    解：
    (1) 最大速度时合力为零：
    安培力 $F_A=BIL=\frac{B^2{L}^2{v}_m}{R+r}$
    沿斜面方向：$F+\mu mg\cos \theta +F_A=mg\sin \theta$
    代入数据：
    $1.2+\frac{\sqrt{3}}{6}\times 0.2\times 10\times \frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{2^2\times {0.5}^2{v}_m}{2}=0.2\times 10\times 0.5$
    解得 $v_m=1.5\text{m/s}$
    (2) 当 $v=2\text{m/s}$ 时：
    感应电动势 $E=BLv=2\times 0.5\times 2=2\text{V}$
    电流 $I=\frac{E}{R+r}=\frac{2}{2}=1\text{A}$
    电阻 $R$ 功率 $P=I^{2}R=1^2\times 1=1\text{W}$

20. （15分）
    解：
    (1) 小球下滑至槽底过程，水平方向动量守恒：
    $0=m{v}_1-M{v}_2$
    机械能守恒：$mgh=\frac{1}{2}m{v}_1^2+\frac{1}{2}M{v}_2^2$
    解得 $v_2=\sqrt{\frac{2m^{2}gh}{M(M+m)}}=\sqrt{\frac{2\times 1^2\times 10\times 0.2}{2\times 3}}=\frac{\sqrt{6}}{3}\text{m/s}$
    (2) 弹性碰撞：
    水平方向动量守恒：$m{v}_1+M(-v_2)=m{v}_1^{\mathrm{\prime }}+M{v}_2^{\mathrm{\prime }}$
    动能守恒：$\frac{1}{2}m{v}_1^2+\frac{1}{2}M{v}_2^2=\frac{1}{2}m{v}_1^{\mathrm{\prime }2}+\frac{1}{2}M{v}_2^{\mathrm{\prime }2}$
    解得 $v_1^{\mathrm{\prime }}=\frac{(m-M)v_1-2M{v}_2}{m+M}$（代入数据略）
    (3) 碰撞后小球相对槽向右运动，若未冲出则最高点与槽共速。
    设共速时速度为 $v$，由水平动量守恒：
    $m{v}_1^{\mathrm{\prime }}+M{v}_2^{\mathrm{\prime }}=(m+M)v$
    能量关系：$\frac{1}{2}m{v}_1^{\mathrm{\prime }2}+\frac{1}{2}M{v}_2^{\mathrm{\prime }2}=\frac{1}{2}(m+M)v^2+mg{h}^{\mathrm{\prime }}$
    若 $h^{\mathrm{\prime }}<R$ 则未冲出，反之则冲出。

命题说明

1. 紧扣山西考情：选择题突出力学（40%）、电磁学（35%）、近代物理（15%）比例；计算题延续“动力学+电磁感应+综合模型”结构。

2. 融合课改方向：

• 增加“量子科技”“高速飞车”“空间站”等科技情境（第1、2、18题）

• 实验题引入数字化传感器（第16题）和开放性设计（第17题）

• 强化科学思维（如第20题弹性碰撞与圆周运动的融合）

3. 对标高考评价体系：

• 基础性：考查牛顿定律、电路分析等核心概念（第4、5题）

• 综合性：力学与电磁学交叉（第19题）

• 应用性：结合山西能源特色（第9题压缩空气储能）

• 创新性：第15题对氢原子跃迁条件的深度辨析

本卷难度系数约0.65，区分度显著，建议考生限时训练后重点分析错题折射的知识漏洞，强化模型构建能力。