2025年北京市西城区4月高三学业水平考试物理试题试卷含解析

2025年北京市西城区4月高三学业水平考试物理试题试卷考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。3．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，在真空云室中的矩形ABCD区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，静止放置在O点的铀238原子核发生衰变，放出射线后变成某种新的原子核，两段曲线是反冲核（新核）和射线的径迹，曲线OP为圆弧，x轴过O点且平行于AB边。下列说法正确的是（）A．铀238原子核发生的是β衰变，放出的射线是高速电子流B．曲线OP是射线的径迹，曲线OQ是反冲核的径迹C．改变磁感应强度的大小，反冲核和射线圆周运动的半径关系随之改变D．曲线OQ是α射线的径迹，其圆心在x轴上，半径是曲线OP半径的45倍2、如图所示，实线为两个点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线，虚线为正电荷从A点运动到B点的运动轨迹，则下列判断正确的是（）A．A点的场强小于B点的场强B．Q1的电荷量大于Q2的电荷量C．正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能D．正电荷在A点的速度小于在B点的速度3、在如图所示的理想变压器供电线路中，原线圈接在有效值恒定的交流电源上，副线圈接有两个灯泡，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（）A．A1的示数增大，A2的示数增大B．A1的示数不变，A2的示数增大C．V1的示数减小，V2的示数减小。D．V1的示数不变，V2的示数减小4、一个小球以一定的水平速度抛出，经过t0时间，小球和抛出点的连线与水平方向夹角为37°，再经过t时间，小球和抛出点的连线与水平方向的夹角为53°，不计空气阻力，下列说法正确的是A． B． C． D．5、如图，劲度系数为400N/m的轻弹簧一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块的顶端O处，另一端拴一质量为m=kg的小球。当楔形滑块以大小为a=3g的加速度水平向右运动时，弹簧的伸长量为（取g=10m/s2）（）A．cm B．cm C．1.25cm D．2.5cm6、M、N、P三点共线且为电场中同一电场线上的三点，P为MN的中点，M、N两点处电势分别为20V、12V。下列说法正确的是A．场强方向是N指向MB．一正电荷在P点时受到的电场力大于在M点时受到的电场力C．该电场在P点处的电势一定为16VD．一负电荷在P点时具有的电势能大于在M点时具有的电势能。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、如图甲，间距L=lm且足够长的光滑平行金属导轨cd、ef固定在水平面（纸面）上，右侧cf间接有R=2Ω的电阻．垂直于导轨跨接一根长l=2m、质量m=0.8kg的金属杆，金属杆每米长度的电阻为2Ω．t=0时刻，宽度a=1.5m的匀强磁场左边界紧邻金属杆，磁场方向竖直向下、磁感应强度大小B=2T．从t=0时刻起，金属杆（在方向平行于导轨的水平外力F作用下）和磁场向左运动的速度一时间图像分别如图乙中的①和②．若金属杆与导轨接触良好，不计导轨电阻，则）（）A．t=0时刻，R两端的电压为B．t=0.5s时刻，金属杆所受安培力的大小为1N、方向水平向左C．t=l.5s时刻，金属杆所受外力F做功的功率为4.8WD．金属杆和磁场分离前的过程中，从c到f通过电阻R的电荷量为0.5C8、将一个小球竖直向上抛出，碰到高处的天花板后反弹，并竖直向下运动回到抛出点，若反弹的速度大小是碰撞前速度大小的0.65倍，小球上升的时间为1s，下落的时间为1.2s，重力加速度取，不计空气阻力和小球与天花板的碰撞时间，则下列说法正确的是A．小球与天花板碰撞前的速度大小为B．小球与天花板碰撞前的速度大小为C．抛出点到天花板的高度为D．抛出点到天花板的高度为9、如图所示，A、B、C三点组成一边长为l的等边三角形。该空间存在平行于ABC平面的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的粒子仅受电场力作用依次通过A、B、C三点，通过A、C两点的速率均为v0，通过B点时的速率为，则该匀强电场场强E的大小和方向分别是A．E= B．E=C．方向垂直AC斜向上 D．方向垂直AC斜向下10、倾角为的传送带在电动机带动下始终以的速度匀速上行。相等质量的甲、乙两种不同材料的滑块（可视为质点）分别无初速放在传送带底端，发现甲滑块上升高度处恰好与传送带保持相对静止，乙滑块上升高度处恰与传送带保持相对静止。现比较甲、乙两滑块均从静止开始上升高度的过程中（）A．甲滑块与传送带间的动摩擦因数大于乙滑块与传送带间的动摩擦因数B．甲、乙两滑块机械能变化量相同C．甲运动时电动机对皮带所做的功大于乙运动时电动机对皮带所做的功D．甲滑块与传送带间摩擦产生的热量等于乙滑块与传送带间摩擦产生的热量三、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）用图所示实验装置验证机械能守恒定律．通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出AB之间的距离h．实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束．(1)为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量_____．A．A点与地面间的距离HB．小铁球的质量mC．小铁球从A到B的下落时间tABD．小铁球的直径d(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v=_____，若下落过程中机械能守恒，则与h的关系式为=_____．12．（12分）把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满偏电流Ig为200μA，内阻估计在400~600Ω之间。(1)按图测定电流表G的内阻Rg，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下：A．滑动变阻器（阻值范围0~200Ω）B．滑动变阻器（阻值范围0~175Ω）C．电阻箱（阻值范围0~999Ω）D．电阻箱（阻值范围0~99999Ω）E.电源（电动势6V，内阻0.3Ω）F.电源（电动势12V，内阻0.6Ω）按实验要求，R最好选用__________，R′最好选用___________，E最好选用___________(填入选用器材的字母代号)。(2)根据以上实验测得的电流表内阻值比真实值________________（选填“大”或“小”）。(3)假定由上述步骤已测出电流表内阻Rg=500Ω，现在通过串联一个24.5kΩ的电阻把它改装成为一个电压表，此电压表的量程为_____________________。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1所示，在直角坐标系xOy中，MN垂直x轴于N点，第二象限中存在方向沿y轴负方向的匀强电场，Oy与MN间（包括Oy、MN）存在均匀分布的磁场，取垂直纸面向里为磁场的正方向，其感应强度随时间变化的规律如图2所示。一比荷的带正电粒子（不计重力）从O点沿纸面以大小v0=、方向与Oy夹角θ＝60°的速度射入第一象限中，已知场强大小E=(1+)，ON=L(1)若粒子在t=t0时刻从O点射入，求粒子在磁场中运动的时间t1；(2)若粒子在0~t0之间的某时刻从O点射入，恰好垂直y轴进入电场，之后从P点离开电场，求从O点射入的时刻t2以及P点的横坐标xP；(3)若粒子在0~t0之间的某时刻从O点射入，求粒子在Oy与MN间运动的最大路程s。14．（16分）在某次学校组织的趣味运动会上，某科技小组为大家展示了一个装置，如图所示，将一质量为0.1kg的钢球放在O点，用弹射器装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道OA和AB运动，BC段为一段长为L＝2.0m的粗糙平面，DEFG为接球槽。圆弧OA和AB的半径分别为r＝0.2m，R＝0.4m，小球与BC段的动摩擦因数为μ＝0.5，C点离接球槽的高度为h＝1.25m，水平距离为x＝0.5m，接球槽足够大，g取10m/s2，求：(1)钢球恰好不脱离圆弧轨道，钢球在A点的速度vA多大；(2)满足(1)时，钢球在圆轨道最低点B对轨道的压力；(3)要使钢球最终能落入槽中，弹射速度至少多大。15．（12分）如图所示，有一磁感应强度大小为B的水平匀强磁场，其上下水平边界的间距为H；磁场的正上方有一长方形导线框，其长和宽分别为L、，质量为m，电阻为。现将线框从其下边缘与磁场上边界间的距离为h处由静止释放，测得线框进入磁场的过程所用的时间为。线框平面始终与磁场方向垂直，线框上下边始终保持水平，重力加速度为。求：(1)线框下边缘刚进入磁场时线框中感应电流的大小和方向；(2)线框的上边缘刚进磁场时线框的速率；(3)线框下边缘刚进入磁场到下边缘刚离开磁场的全过程中产生的总焦耳热Q。

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、D【解析】

AD．衰变过程中动量守恒，因初动量为零，故衰变后两粒子动量大小相等，方向相反，由图像可知，原子核发生的是α衰变，粒子做圆周运动向心力等于洛伦兹力得由于反冲核的电荷量比α射线大，则半径更小，即曲线OQ是射线的径迹，曲线OP是反冲核的径迹，由于曲线OP为圆弧，则其圆心在x轴上，射线初速度与x轴重直，新核初速度与x轴垂直，所以新核做圆周运动的圆心在x轴上由质量数守恒和电荷数守恒可知反冲核的电荷量是α粒子的45倍，由半径公式可知，轨道半径之比等于电荷量的反比，则曲线OQ半径是曲线OP半径的45倍，故A错误，D正确。BC．由动量守恒可知粒子做圆周运动向心力等于洛伦兹力得由于反冲核的电荷量比α射线大，则半径更小，即曲线OQ是射线的径迹，曲线OP是反冲核的径迹，反冲核的半径与射线的半径之比等于电荷量的反比，由于电荷量之比不变，则改变磁感应强度的大小，反冲核和射线圆周运动的半径关系不变，故BC错误。故选D。2、C【解析】

A．根据“电场线的密疏表示场强的大小”可知A点的场强比B点的场强大，故A错误；B．根据电场线分布情况可知Q1、Q2是同种电荷。由点电荷周围电场线较密可知点电荷带电荷量较多，即Q1<Q2，故B错误；C．正电荷做曲线运动，受到的合力方向指向曲线的凹处，并且和电场线在一条直线上，所以正电荷电场力方向指向Q2，由于正电荷从A点运动到B点的过程中，电场力方向与速度方向的夹角总是大于90°，电场力做负功，电势能增大，即正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能，故C正确；D．正电荷从A点运动到B点，电场力做负功，电势能增大，动能减小，故正电荷在A点的速度大于在B点的速度，故D错误。故选C。3、A【解析】

副线圈输出电压由原线圈的输入电压和原、副线圈匝数比决定，原线圈输入电压和原、副线圈匝数比不变，则副线圈输出电压不变，电压表V1的示数不变，电压表V2的示数不变，开关S闭合后，总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈输出电流增大，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，即电流表A1的示数增大，电流表A2的示数增大，故A正确，BCD错误。故选A。4、C【解析】

设平抛初速度大小为v0，经过时间t0，有：再经过时间t，有：所以解得：A.与计算结果不符，故A错误。B.与计算结果不符，故B错误。C.与计算结果相符，故C正确。D.与计算结果不符，故D错误。5、D【解析】

当小球和斜面间的弹力为零时，设此时的加速度大小为a0，则由牛顿第二定律，有代入数据得a0=g故当滑块以a=3g的加速度水平向右运动时，由a＞a0，知小球此时离开斜面，根据受力分析，结合力的合成与分解，可得根据胡克定律有F=kx联立代入数据得x=2.5×10-2m=2.5cm故ABC错误，D正确；

故选D。6、D【解析】

A．，根据电场线与电势关系，沿电场线方向电势降低，场强方向是M指向N，故A错误；BC．由于无法确定该电场是否为匀强电场，所以无法确定M、N、P三点处场强的大小关系及P点处的电势，故BC错误；D．由得，负电荷在P点时具有的电势能大于在M点时具有的电势能，故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、BD【解析】

A、t=0时刻，棒的速度为零，磁场向左运动的速度为2m/s，等效为棒切割的速度为2m/s，，棒的内阻为，故电阻R的电压为：，故A错误；B、t=0.5s时，棒的切割速度为2-1=1m/s，方向向右，，，方向由左手定则可知水平向左，故B正确；C、金属杆做匀加速直线运动，故，由图象可知，金属杆所受安培力的大小为：，可得，则金属杆做功的功率为：，故C错误．D、金属杆和磁场分离前的过程中，在0-1s内，金属杆相对于磁场向右运动，产生的感应电流由c到f。在0-1s内，金属杆相对于磁场通过的位移大小为：，从c到f通过电阻R的电荷量为：，故D正确。故选BD。8、AC【解析】

AB.由题意可知,解得，故A正确，B错误；CD.抛出点到天花板的高度为故C正确，D错误。9、BC【解析】

AB.据题意可知AC为该匀强电场的等势线，因从A到B电场力对粒子做负功，且粒子带正电，可知电场方向垂直AC斜向上，据动能定理可得解得，故A错误B正确。CD.据题意可知AC为该匀强电场的等势线，因从A到B电场力对粒子做负功，且粒子带正电，可知电场方向垂直AC斜向上，故C正确D错误。10、BC【解析】

A．相等质量的甲，乙两种不同材料的滑块分别无初速放在传送带底端，最终都与传送带速度相等，动能增加量相同，但甲的速度增加的慢，说明甲受到的摩擦力小，故甲滑块与皮带的动摩擦因数小于乙滑块与皮带的动摩擦因数，故A错误；B．由于动能增加量相同，重力势能增加也相同，故甲、乙两滑块机械能变化量相同，故B正确；CD．动能增加量相同，即得相对位移滑块与皮带间摩擦生热为等于系统内能的增加量，根据知甲滑块与皮带摩擦产生的热量大于乙滑块与皮带摩擦产生的热量，电动机对皮带做的功等于系统摩擦产生的内能和滑块机械能的增加量，由于滑块机械能增加相同，则甲运动时电动机对皮带所做的功大于乙运动时电动机对皮带所做的功，故C正确，D错误。故选BC。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【解析】

(1)[1]A．根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门的距离，故A错误；B．根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故B错误；C．利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；D．利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D正确．故选D．(2)[2][3]利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故根据机械能守恒的表达式有即12、DCF小5V【解析】

(1)[1][2][3]图中电路为经典的半偏法测电流表内阻，采用半偏法测量电流表内阻时，电源电动势越大，越有利于减小误差，所以电动势应选择较大的F，为了保证电流表能够满偏，根据闭合电路欧姆定律粗算全电路总电阻大小：所以电阻箱选用阻值较大的D，电阻箱用来和电流表分流，所以二者电阻相差不多，所以选择C；(2)[4]实验原理可以简述为：闭合，断开，调节使电流表满偏，保持和不变，闭合开关，调节使电流表半偏，此时的电阻即为电流表的内阻。事实上，当接入时，整个电路的总电阻减小，总电流变大，电流表正常半偏，分流为断开时总电流的一半，而通过的电流大于断开时总电流的一半，根据欧姆定律可知的电阻示数小于电流表真实的内阻；(3)[5]根据串联分压规律：解得改装后电压表的量程：。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)；(2)，；(3)(5+)L【解析】

(1)若粒子在t0时刻从O点射入，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆