北京市西城区高三下学期统一测试（一模）物理试卷

西城区高三统一测试试卷物理2025.4本试卷共9页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第一部分本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.氘核和氚核发生核反应的方程为，下列说法正确的是（）A.X是电子B.X是质子C.该反应是核聚变D.该反应是核裂变【答案】C【解析】【详解】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为1，电荷数为0，则X是中子，故AB错误；CD．该反应为两个轻原子核聚变为一个重原子核，为核聚变反应，故C正确，D错误。故选C。2.阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（）A.这是干涉现象B.这是衍射现象C.该现象说明光具有粒子性D.该现象说明光是横波【答案】A【解析】【详解】ABC．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这是干涉现象,说明光的波动性，故A正确，BC错误；D．光的偏振说明光是横波，光的干涉现象不能说明光是横波，故D错误。故选A。3.庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，忽略环境温度的变化，则球内气体（）A.压强不变B.对外界做功C.内能变大D.放出热量【答案】B【解析】【详解】A．气体温度不变，体积变大，根据玻意耳定律可知气体压强减小，故A错误；B．气体体积增大，则气体对外做功，故B错误；C．气体温度不变，则气体内能不变，故C错误；D．根据BC选项分析可知，外界对气体做负功，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，则气体吸收热量，故D错误。故选B。4.如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接R=22Ω的电阻。原、副线圈的匝数比为10：1，电压表为理想电表。下列说法正确的是（）A.交流电的频率为100HzB.电压表的示数约为31.1VC.原线圈电流的有效值为1AD.原线圈的输入功率为22W【答案】D【解析】【详解】A．交流电的频率为故A错误；B．电压表的读数为电压的有效值，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得副线圈的电压为所以电压表的读数为22V，故B错误；CD．根据欧姆定律可得副线圈的电流的大小为根据电流与匝数成反比可得原线圈电流的大小为由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为故C错误，D正确。故选D。5.如图是以质点P为波源的机械波在绳上刚传到质点Q时的波形。下列说法正确的是（）A.Q点即将开始向上振动B.P点从平衡位置刚开始振动时，运动方向向下C.若P点停止振动，绳上的波会立即消失D.当波传到Q点时，P点恰好振动了1个周期【答案】B【解析】【详解】A．根据波的传播方向可知，Q点即将开始向下振动，故A错误；B．波源的起振方向与波的最前沿的起振方向相同，所以P点从平衡位置刚开始振动时，运动方向向下，故B正确；C．若P点停止振动，绳上的波还会继续传播下去，并不会立即消失，故C错误；D．因P、Q两点平衡位置间的距离为个波长，所以当波传到Q点时，P点振动了个周期，故D错误。故选B。6.如图所示，光滑斜面高度一定，斜面倾角θ可调节。物体从斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑到斜面底端，下列物理量与斜面倾角无关的是（）A.物体受到支持力的大小B.物体加速度的大小C.合力对物体做的功D.物体重力的冲量【答案】C【解析】【详解】设斜面倾角为，斜面的高度为：A．垂直斜面方向，根据平衡条件可得物体受到支持力大小则物体受到支持力的大小与斜面倾角有关，故A错误；B．沿着斜面方向，根据牛顿第二定律可得则物体加速度的大小与斜面倾角有关，故B错误；C．物体下滑过程中只有重力做功，则合力对物体做的功都为，与斜面倾角无关，故C正确；D．沿着斜面方向，根据运动学公式解得物体重力的冲量与斜面倾角有关，故D错误。故选C。7.如图所示，P和Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，其电阻小于灯泡的电阻，两灯泡在以下操作中不会被烧坏。下列说法正确的是（）A.开关S闭合时，P灯先亮，Q灯后亮B.开关S闭合一段时间后，两灯的亮度相同C.开关S断开前后通过P灯的电流方向改变D.开关S由闭合变为断开时，Q灯闪亮后熄灭【答案】C【解析】【详解】A．开关S闭合时，由于线圈自感作用，线圈相当于断路，则P灯、Q灯同时亮，故A错误；B．线圈的电阻小于灯泡，则线圈与灯泡P并联的电阻小于灯泡Q的电阻，则开关闭合一段时间后，线圈与灯泡P并联的电压小于灯泡Q的电压，所以灯泡Q比灯泡P亮，故B错误；C．开关断开，通过灯泡P的电流从左向右，开关断开后瞬间，由于线圈自感作用产生感应电流阻碍其电流减小，与灯泡P组成闭合回路，流过灯泡P的电流从右向左，即开关S断开前后通过P灯的电流方向改变，故C正确；D．开关S由闭合变为断开时，灯泡Q立即熄灭，故D错误。故选C。8.北斗卫星导航系统中包含地球静止卫星，即相对地面静止的卫星。静止卫星的（）A.周期大于地球自转的周期B.线速度大于地球的第一宇宙速度C.向心加速度大于地球表面的重力加速度D.向心加速度大于地球表面物体随地球自转的向心加速度【答案】D【解析】【详解】A．相对地面静止的卫星的周期与地球自转的周期相等，故A错误；B．根据万有引力提供向心力可得第一宇宙速度是在地球表面运动的卫星的速度，相对地面静止的卫星的轨道半径大于在地球表面运动的卫星，即静止卫星的线速度小于地球的第一宇宙速度，故B错误；C．根据牛顿第二定律可得可知向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C错误；D．根据可知向心加速度大于地球表面物体随地球自转的向心加速度，故D正确。故选D。9.如图所示，质量为m的足球在地面的1位置由静止被踢出后落到水平地面的3位置，运动轨迹为虚线所示。足球在空中达到的最高点2的高度为h，速度为v。已知1、2位置间的水平距离大于2、3位置间的水平距离。足球可视为质点，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.足球在空中运动过程机械能守恒B.人对足球做的功大于C.足球在位置2时的加速度等于gD.足球从位置2到位置3，动能的增加量等于mgh【答案】B【解析】【详解】A．若足球运动过程中不受空气阻力作用，则物体运动轨迹应关于过最高点与水平面的垂线对称，根据题意1、2位置间的水平距离大于2、3位置间的水平距离可知足球受到空气阻力作用，则空气阻力对足球做负功，足球在空中运动过程机械能减少，故A错误；B．设地面为零势能面，人对足球做的功等于人在最高点的机械能（）加上足球克服空气阻力做的功，即人对足球做的功大于，故B正确；C．足球在位置2时竖直方向的加速度为g，水平方向速度不为零，即水平方向受到空气阻力，水平方向加速度不为零，根据矢量的合成可知足球在位置2时的加速度大于，故C错误；D．足球从位置2到位置3，根据动能定理可知动能的增加量等于重力做的功（）减去克服空气阻力做的功，即足球从位置2到位置3，动能的增加量小于mgh，故D错误。故选B。10.如图所示，正点电荷Q周围的两个等势面是同心圆，两个带正电的试探电荷和分别置于M、N两点，将两个试探电荷移动到无穷远的过程中静电力做的功相等，取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是（）A.M点电势比N点电势低B.在M点的电势能大于在N点的电势能C.的电荷量大于的电荷量D.若Q的电荷量变为原来的2倍，则M、N两点的电势差变为原来的2倍【答案】D【解析】【详解】A．因M点距离正电荷较近，可知M点电势比N点电势高，选项A错误；B．电场力做功等于电势能的变化量，因将两个试探电荷移动到无穷远的过程中静电力做的功相等，可知在M点的电势能等于在N点的电势能，选项B错误；C．由题意可知因可得即的电荷量小于的电荷量，选项C错误；D．根据可得若Q的电荷量变为原来的2倍，则M、N两点的电势差变为原来的2倍，选项D正确。故选D。11.某同学自制电子秤的原理示意图如图所示。托盘与金属弹簧相连，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0.设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g。忽略弹簧的电阻、托盘与弹簧的质量及一切阻力，电压表示数未超过量程。下列说法正确的是（）A.该电子秤能够称量的物体最大质量为B.电压表的示数能够达到的最大值为C.电压表示数为U时，物体的质量为D.电压表示数为U时，物体的质量为【答案】C【解析】【详解】A．当指针指到R的最下端时所称的质量最大，则解得该电子秤能够称量的物体最大质量为选项A错误；B．当指针指到R的最下端时电压表的示数能够达到的最大值，则选项B错误；CD．电压表示数为U时，指针到R上端电阻为R1，则弹簧压缩量则解得物体的质量为选项C正确，D错误。故选C。12.如图所示，一个质量为m的小球，用轻绳悬挂于O点，初始时刻小球静止于P点。第一次小球在水平拉力F1的作用下，从P点缓慢地移动到Q点，此时轻绳与竖直方向夹角为θ；第二次小球在水平恒力F2的作用下，从P点开始运动恰好能到达Q点。不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.第二次水平恒力的大小为B.第二次到达Q点时绳的拉力比第一次小C.第二次水平力做的功比第一次多D.两个过程中绳的拉力均逐渐增大【答案】B【解析】【详解】AB．第一次小球缓慢移动，小球处于平衡状态，解得绳中张力随着的逐渐增大，力F、T逐渐增大，当时，有，在第二次运动过程中，根据动能定理有解得故第一个过程中，拉力F在逐渐变大，且最大值一定大于F′，选项B正确，A错误；C．第一次小球缓慢上升，可认为速度为零；第二次在水平恒力F′作用下，从P点开始运动并恰好能到达Q点，此过程中，小球恰能到达Q点，说明vQ=0，即两次拉力做功都等于小球重力势能的增加量，选项C错误；D．在第二次运动过程中，根据平行四边形定则可知，重力与水平拉力的合力为，恒定不变，方向与竖直方向成角，整个过程中小球先加速后减速，当小球运动至轻绳与竖直方向成角时，速度最大，根据牛顿第二定律和向心力公式可得可知此时轻绳中的拉力亦最大，即第二种情况下轻绳的拉力先增加后减小，选项D错误。故选B。13.如图所示，一根无限长的通电直导线固定在光滑水平面上，一质量为m的导体圆环在该平面内运动，其初速度大小为v0，方向与导线的夹角为30°。已知距离导线越远，磁场的磁感应强度越小，则导体圆环（）A.做速度逐渐减小的直线运动B.距导线的距离先增大后减小C.产生的电能最多为D.受到安培力的冲量最大为【答案】D【解析】【详解】AB．一无限长通电直导线产生的磁场是非匀强磁场，最初导体圆环的运动方向与直导线成30°角，可将初速度沿平行于直导线和垂直于直导线的方向分解，沿导线方向做匀速直线运动，由于电磁感应，导体圆环中产生感应电流，安培力的方向与导体圆环垂直于导线的运动方向相反，最终沿平行直导线的方向匀速运动，这个方向上速度减小，则导体圆环感应电流减小，则所受安培力减小，这个方向做加速度减小的减速运动，根据运动的合成可知导体圆环做速度逐渐减小的曲线运动，距导线的距离一直增大，故AB错误；C．沿着导线方向的分速度由能量守恒定律得导体圆环产生的电能为解得故C错误；D．垂直导线方向的分速度垂直导线方向，根据动量定理联立可得导体圆环受到安培力的冲量最大为故D正确。故选D。14.光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为（h为普朗克常量，λ为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列说法正确的是（）A.光从真空垂直介质表面射入介质，光子的动量不变B.光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关C.光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束有关D.介质微粒所受光学牵引力的方向与光束动量变化量的方向相同【答案】C【解析】【详解】A．光进入介质后，速度减小，波长变短。光子动量，因此动量变为，动量增大，故A错误；B．光子动量变化是矢量变化，与入射角度有关。例如，斜入射时折射或反射的动量方向改变更复杂，垂直入射时动量方向完全反向，故动量变化量与入射角度相关，故B错误；C．光学牵引力的大小取决于介质微粒的折射率（影响光在微粒内的传播和动量传递）及激光束的特性（如波长、强度、模式等），故C正确；D．根据动量定理可知光受到微粒的力与光的动量变化量的方向相同，根据牛顿第三定律可知微粒所受的力方向应与光束的动量变化方向相反，例如，若光束动量减少（方向改变），微粒获得的动量方向与光束动量变化相反，故牵引力方向与光束动量变化方向相反，故D错误。故选C。第二部分本部分共6题，共58分。15.某实验小组用图所示的实验装置“探究气体等温变化的规律”。实验操作的过程中，需要保持不变的是气体的（）A.质量 B.温度 C.体积 D.压强【答案】AB【解析】【详解】题目要求探究气体等温变化规律，需要使得气体的质量不变，温度不变，从而研究气体的压强与体积之间的关系。故选AB。16.用如图所示的装置探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的半径之比为。某同学实验时，将两个等质量的小球放在A、C位置，皮带套在第二层塔轮上，该层左、右塔轮的半径之比为。该同学此次实验是为了探究小球的向心力大小与___________（选填“质量”、“角速度”或“半径”）的关系。若匀速转动手柄，左右标尺露出长度的比值应等于___________。【答案】①.角速度②.【解析】【详解】[1]根据题意将两个等质量的小球放在A、C位置，即两个小球的转动半径相等，皮带套在第二层塔轮上，根据可知两个小球转动的角速度不同，即该同学此次实验是为了探究小球的向心力大小与角速度。[2]根据可知两个小球转动的角速度之比为，根据可知左右标尺露出长度的比值应等于。17.某同学利用单摆测量重力加速度的大小。测得多组摆长L及对应的周期T，作出图像如图所示，利用图线的斜率计算重力加速度，计算结果在误差允许的范围内与当地的重力加速度相等，图线没有过原点的原因可能是（）A.测周期时多数了一个周期B.测周期时少数了一个周期C.直接将摆线长作为摆长D.将摆线长加上摆球直径作为摆长【答案】C【解析】【详解】单摆的周期整理变形可得但是实验所得没过原点，测得重力加速度与当地结果相符，则斜率仍为；则根据可知实验可能是测量是直接将摆线的长度作为摆长了。故选C。18.某同学通过实验测量阻值约为5Ω、粗细均匀的金属丝的电阻率。（1）该同学采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。现有电源（电动势为3.0V，内阻不计），电压表（量程0~3V，内阻约3k），开关和导线若干，以及下列器材：A.电流表（量程0~3A，内阻约0.025）B.电流表（量程0~0.6A，内阻约0.125）C.滑动变阻器（0~5，3A）D.滑动变阻器（0~1000，0.5A）为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。（选填实验器材前的字母）（2）电压表应连接___________点（选填“M”或“N”）。闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应处在___________（选填“左端”或“右端”）。（3）测得金属丝的直径为d，长度为L，电阻为R，则该金属丝电阻率测量值的表达式___________。仅考虑电表内阻引起的误差，电阻率的测量值___________真实值（选填“大于”或“小于”）。（4）材料的电阻率随温度t变化的规律为，其中是材料在t=0℃时的电阻率，为电阻温度系数，在一定的温度范围内是与温度无关的常量。不同材料的可能为正数也可能为负数。该同学设想利用两种材料制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。若在0℃时，A材料的电阻率为，电阻温度系数为，B材料的电阻率为，电阻温度系数为。用A、B两种材料制成横截面积为S，长度分别为L1和L2的导线，将两段导线串联成一个导体，S、L1、L2均不随温度变化。当L1、L2满足_________________关系时，导体的电阻在0℃附近不随温度变化，若使该导体的电阻等于R，则L1、L2与R的关系式为___________。【答案】（1）①.B②.C（2）①.M②.左端（3）①.②.小于（4）①.②.【解析】【小问1详解】[1]根据题中信息可得流过电阻的最大电流约为为了减小误差，电流表选择B；[2]由题图可知滑动变阻器采用分压式连接，为了方便操作，选用最大阻值较小的C。【小问2详解】[1]通过计算可得出为了减小误差，电压表应连接M点；[2]为了保护电路，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应处在使测量电路部分电压为零的左端。【小问3详解】[1]根据电阻定律又联立可得[2]根据（2）中分析可知，电流表采用外接法，则电流的测量值大于流过电阻的真实值，根据欧姆定律可知电阻的测量值小于真实值，则电阻率的测量值小于真实值。【小问4详解】[1]要使得两段导线串联成的个导体电阻不随温度发生变化，即两段导线电阻之和不变，即两段导线电阻随温度的变化率互为相反数，根据电阻定律得求导可得导线电阻随温度的变化率即需要满足整理可得[2]根据电阻定律可得结合联立可得19.半径为R的光滑半圆轨道处于竖直平面内，轨道与水平地面相切于轨道的端点A。一质量为m的小球从A点冲上半圆轨道，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上，重力加速度为g。若恰好能实现上述运动，求：（1）小球在B点时速度的大小vB；（2）小球落地点与A点间的距离x；（3）小球刚进入圆弧轨道时，轨道对小球弹力的大小FA。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1详解】小球恰经过B点时，根据牛顿第二定律有得【小问2详解】小球从B点飞出后做平抛运动，在竖直方向上有得小球落地点与A点间距离得【小问3详解】设小球在A点速度的大小为，在小球从A点运动到B点的过程中根据动能定理有得小球刚进入圆弧轨道时根据牛顿第二定律有得20.如图为某种“电磁弹射”装置的简化原理图。在竖直向下的匀强磁场中，两根光滑的平行长直导轨水平放置，一根导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好。已知磁场的磁感应强度大小为B，导轨间距为L，导体棒的质量为m，电阻为R。开关S接1，导轨与恒流源相连，回路中的电流恒定为I，导体棒由静止开始做匀加速运动，一段时间后速度增大为v。此时，将开关S接2，导轨与定值电阻R0相连，导体棒开始做减速运动直至停止。不计导轨电阻及空气阻力。（1）开关S接1后，求导体棒受到安培力的大小FA及其加速运动的时间t；（2）开关S接2后，求导体棒速度为0.5v时加速度的大小a；（3）求导体棒在加速运动阶段及减速运动阶段产生的焦耳热Q1和Q2.【答案】（1），（2）（3），【解析】【小问1详解】开关S接1后，导体棒受到安培力的大小根据牛顿第二定律有得导体棒做匀加速直线运动的时间得【小问2详解】开关S接2后，当导体棒速度为0.5v时，导体棒的感应电动势回路中的感应电流导体棒受到的安培力根据牛顿第二定律，导体棒加速度的大小【小问3详解】开关S接1后，导体棒产生的焦耳热开关S接2后，电路产生的焦耳热其中导体棒产生的焦耳热21.火箭的飞行应用了反冲原理，借助喷出燃气的反冲作用获得推力。已知某火箭与其所载燃料的初始总质量为M，在时刻，火箭由静止出发，竖直向上运动，如图1所示。火箭持续均匀向下喷射燃气，在任意的极短时间Δt内，喷射燃气的质量均为Δm，喷出的燃气相对火箭的速度恒为u。在极短时间内，火箭喷出的燃气的重力远小于火箭的推力，火箭速度的变化量远小于燃气速度的变化量。不计空气阻力，重力加速度的大小g视为不变。（1）求火箭速度大小为v的瞬间受到燃气推力的大小F，据此判断火箭在竖直上升阶段受到燃气的推力是否变化。（2）若火箭在竖直上升阶段，可使用的燃料质量为m，求该阶段火箭可获得的最大加速度的大小am。（3）测得火箭在竖直上升阶段，随时间t变化的图像是一条直线，如图2所示，a为火箭加速度的大小。已知直线的纵截距为b，斜率的绝对值为k，为明确其物理意义，请推导b、k的表达式。【答案】（1），不变（2）（3），【解析】【小问1详解】在火箭速度大小为v的瞬间，以极短时间∆t内喷射出的燃气为研究对象设燃气受到火箭对其作用力的大小为F'，规定竖直向下为正方向，根据动量定理有得根据牛顿第三定律，此时火箭受到推力的大小F=F'=可知推力F的大小不变，火箭受到推力的方向竖直向上，则火箭在竖直上升阶段，受到燃气的推力不变。【小问2详解】质量为m的燃料燃尽时，火箭的加速度最大，根据牛顿第二定律【小问3详解】在t时刻，火箭及火箭内剩余燃料的质量根据牛顿第二定律有得则，22.