2025年北京市高三上学期学业水平测试物理试卷

高级名校物理试卷PAGEPAGE12025年北京市高三上学期学业水平测试物理试卷测试时间：2025年12月☆敬告考生☆欢迎参加北京市二〇二五学年度学业水平测试。请仔细阅读以下考试须知，并严格遵守。一、答题前，请先检查试卷有无缺页、漏印或字迹不清等问题。如有异常，请立即向监考员报告。二、请在试卷封面相应位置准确填写姓名与准考证号。三、所有答案须填写在答题卡指定区域，试卷上作答无效。选择题须使用2B铅笔填涂，非选择题须使用黑色字迹签字笔作答。四、考试过程中，严禁旁窥、抄袭、交换试卷等舞弊行为；考试结束后，不得将试卷、答题卡或草稿纸带出考场。（试卷共11页，100分。考试时长90分钟）第一部分本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的1.放射性核素锫通过电子俘获（ElectronCapture，EC）发生衰变，衰变方程为：，其中是不带电且质量极其微小的中微子，则X是（）A. B. C. D.【答案】B2.一杂技演员用4个相同的小球做单手抛接球表演，他从同一位置依次将各球略微偏离竖直方向向上抛出，当小球回到抛出点时，用手将小球接住，然后将小球从抛出点再抛出，小球间不发生碰撞，不计空气阻力。已知相邻两球之间的时间间隔相等，刚抛出第4个小球时，第1个小球和第3个小球在空中同一高度，则第3、4个小球间的距离与第1、2个小球间的距离之比为（）A.4 B.3 C.2 D.1【答案】B3.如图所示，小张同学左手抓起一只篮球，当篮球与手臂都静止时，下列说法正确的是（）A.手对篮球的作用力的大小等于篮球的重力B.手对篮球的作用力的大小大于篮球的重力C.手对篮球的作用力和篮球的重力是一对相互作用力D.手对篮球的作用力和篮球对手的作用力是一对平衡力【答案】A4.如图所示，在x轴上M点固定一点电荷+Q，x轴上M、N、O、P四点等距。测得N点场强大小为E=4N/C，若再将另一等量异种点电荷-Q放在x轴上的P点，则（）A.N点场强大小为3N/CB.O点场强大小为5N/CC.O点电势比N点电势高D.将一试探电荷从N点移到O点，电场力做正功，电势能减小【答案】B5.一列横波某时刻的图像如图1所示，图2表示介质中某质点从该时刻开始一段时间内的位移—时间图像。下面说法正确的是（）A.若波沿x轴的正方向传播，则图2可能为K点的振动图像B.若波沿x轴的正方向传播，则图2可能为M点的振动图像C.若图2为L点的振动图像，则波沿x轴的正方向传播D.若图2为N点的振动图像，则波沿x轴的正方向传播【答案】C6.为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，可以绘制出压力随时间变化的图线，某次实验获得的图线如图所示，a，b、c为图线上的三点，有关图线的说法可能正确的是（）A.a→b→c为一次“下蹲”过程 B.a→b→c为一次“站起”过程C.a→b为“下蹲”过程，b→c为“站起”过程 D.a→b为“站起”过程，b→c为“下蹲”过程【答案】A7.一个负电荷从电场中的A点由静止释放，只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度-时间图像如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的（）A. B.C. D.【答案】B8.2025年3月27日，中国科学院高能所正式宣布，国家重大科技基础设施“高能同步辐射光源（HEPS）”正式进入带光联调阶段。HEPS最重要的器件是多级直线加速器，如图甲，多级直线加速器由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，序号为奇数和偶数的圆筒分别与图乙所示交变电源两极相连。t＝0时，位于金属圆板（序号为0）中央的电子，由静止开始加速。若已知电子的质量为m、电荷量为－e、交流电周期为T，电子通过圆筒间隙的时间不计，忽略相对论效应，下列说法正确的是（）A.电子在圆筒内做匀加速直线运动 B.电子在第2个与第4个圆筒中的速度之比为1∶2C.电子在各圆筒中的运动时间均为T D.图甲中各圆筒的长度之比为……【答案】D9.图（a）为答题卡扫描仪，其内部结构如图（b）所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为，各答题卡间的动摩擦因数范围为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最大取值范围为（）A. B.C. D.【答案】A10.某同学自制了一台电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，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，此时调整电压表示数等于0。设变阻器总电阻为R，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，不计一切摩擦和其它阻力。则电压表示数U与所称物体质量m的关系式正确的是（）A. B.C. D.【答案】C11.如图甲，光滑圆轨道固定在竖直面内，小球沿轨道始终做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N，动能为Ek。改变小球在最低点的动能，小球对轨道压力N的大小随之改变。小球的图线如图乙，其左端点坐标为（[1]，[2]），其延长线与坐标轴的交点分别为（0，a）、（-b，0）。重力加速度为g。则（）A.小球的质量为 B.圆轨道的半径为C.图乙[1]处应为3b D.图乙[2]处应为6a【答案】D12.球心为O，半径为R的半球形光滑绝缘碗固定于水平地面上，带电量分别为和的小球甲、乙刚好静止于碗内壁A、B两点，过O、A、B的截面如图所示，C、D均为圆弧上的点，OC沿竖直方向，，，A、B两点间距离为，E、F为AB连线的三等分点。下列说法正确的是（）A.甲的质量小于乙的质量 B.C点电势高于D点电势C.E、F两点电场强度大小相等，方向相同 D.沿直线从O点到D点，电势先升高后降低【答案】BD13.合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域，人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示，该浮桶由内、外两密封圆筒构成，浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上，内置N=100的线圈。线圈与阻值R=14的灯泡相连，随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中；，其运动速度（m/s）。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小B=0.2T。线圈周长L=1.5m，总电阻r=1，圆形线所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是（）A.线圈中感应电动势为B.灯泡中流过电流的最大值为4AC.灯泡的电功率为240WD.1分钟内小灯泡消耗的电能为13440J【答案】D14.一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为“电子偶素”的新粒子．电子偶素中的正电子与负电子都以速率v绕它们连线的中点做圆周运动．假定玻尔关于氢原子的理论可用于电子偶素，电子的质量m、速率v和正、负电子间的距离r的乘积也满足量子化条件，即，式中n称为量子数，可取整数值1、2、3、，h为普朗克常量．已知静电力常量为k，电子质量为m、电荷量为e，当它们之间的距离为r时，电子偶素的电势能，则关于电子偶素处在基态时的能量，下列说法中正确的是（）A. B. C. D.【答案】C第二部分本部分共6题，共58分。15.用图1所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。（1）组装单摆时，应该选用。（用器材前的字母表示）A.长度为1m左右的细线B.长度为30cm左右的细线C.直径约为1.8cm的塑料球D.直径约为1.8cm的钢球（2）甲同学测量了6组数据，在坐标纸上描点作图得到了如图2所示的图像，其中T表示单摆的周期，L表示单摆的摆长。用g表示当地的重力加速度，图线的数学表达式可以写为T2=___________（用题目所给的字母表示）。由图像可计算出当地的重力加速度g=___________m/s2（取3.14，计算结果保留两位有效数字）（3）乙同学在实验中操作不当，使得摆球没有在一个竖直平面内摆动。他认为这种情况不会影响测量结果，所以他仍然利用所测得的运动周期根据单摆周期公式计算重力加速度。若将小球的实际运动看作是在水平面内的圆周运动，请通过推导，分析乙同学计算出的重力加速度与真实值相比是还是_________（选填“偏大”或“偏小”或“不变”）。【答案】（1）AD（2）①.②.9.9（3）偏大16.(1)如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源、②是滤光片、③是单缝、④是双缝、⑤是光屏．下列操作能增大光屏上相邻两亮条纹之间距离的是_______A．增大③和④之间的距离B．增大④和⑤之间的距离C．将绿色滤光片改成红色滤光片D．增大双缝之间的距离(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(填数字代号)．(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读出手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读出手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm(结果保留三位有效数字)．(4)在(3)前提下，如果已经量得双缝的间距是0.30mm，双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是________m．(结果保留三位有效数字)【答案】①.BC②.②③③.1.61④.17.2025年2月第九届亚洲冬季运动会在哈尔滨成功举办，跳台滑雪是极具观赏性的项目之一。某滑道示意图如图所示，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高为10m，C是半径为20m圆弧的最低点。质量为60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，BC段的阻力忽略不计。AB长为100m，运动员到达B点时速度大小为30m/s，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）在AB段运动过程中，运动员加速度的大小a。（2）运动员经过C点时的动能Ek。（3）运动员经过C点时所受支持力的大小FN。【答案】（1）4.5m/s2（2）3.3×104J（3）3900N18.如图所示，电阻不计足够长的光滑平行金属导轨与水平面夹角，导轨间距，所在平面的正方形区域内存在有界匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直斜面向上。甲、乙金属杆质量均为、电阻相同，甲金属杆处在磁场的上边界，乙金属杆距甲也为，其中。同时无初速释放两金属杆，此刻在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力，保持甲金属杆在运动过程中始终与乙金属杆未进入磁场时的加速度相同，乙金属杆刚进入磁场后做匀速运动。（取）（1）以刚释放时，写出从开始到甲金属杆离开磁场，外力随时间的变化关系，并说明的方向。（2）若从开始释放到乙金属杆离开磁场，乙金属杆中共产生热量，试求此过程中外力对甲做的功。【答案】（1），方向沿导轨向下（2）19.2025年1月20日，我国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），首次完成1亿摄氏度1066秒“高质量燃烧”。对人类加快实现聚变发电具有重要意义。EAST通过高速运动的中性粒子束加热等离子体，需要利用将带电离子从混合粒子束中剥离出来。已知所有离子带正电，电荷量均为q，质量均为m。所有粒子的重力及粒子间的相互作用均可忽略不计。（1）“偏转系统”的原理简图如图1所示，包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域，混合粒子进入电场时速度方向与极板平行，离子在电场区域发生偏转，中性粒子继续沿原方向运动。已知两极板间电压为U，间距为d，若所有离子速度均为v，且都被下极板吞噬，求偏转极板的最短长度L。（2）“偏转系统”还可以利用磁偏转进行带电离子的剥离，如图2所示。吞噬板MN的长度为2d，混合粒子束宽度为d，垂直于吞噬板射入匀强磁场，磁感应强度大小为B，且范围足够大。a.要使所有离子都打到吞噬板上，求带电离子速度大小的范围：b.以吞噬板上端点为坐标原点，竖直向下为y轴正方向建立坐标系，如图2所示。单位时间内通过y轴单位长度进入磁场的离子数为n。假设不同速度的离子在混合粒子束中都是均匀分布的，则落在吞噬板上的数量分布呈现一定的规律。设单位时间内落在吞噬板y位置附近单位长度上的离子数量为ny，写出ny随y变化规律的表达式（不要求推导过程），并在图3中作出ny-y图像。【答案】（1）（2）a.；b.见解析20.构建物理模型是一种研究物理问题的科学思维方法。（1）如图甲所示，一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s。若球棒与垒球的作用时间为0.002s，求球棒对垒球的平均作用力大小F。（2）我们一般认为，飞船在远离星球的宇宙深处航行时，其他星体对飞船的万有引力作用很微弱，可忽略不计。此时飞船将不受外力作用而做匀速直线运动。设想有一质量为M的宇宙飞船，正以速度在宇宙中飞行。如图乙所示，飞船可视为横截面积为S的圆柱体。某时刻飞船监测到前面有一片尘埃云，已知尘埃云分布均匀，密度为。a、假设尘埃碰到飞船时，立即吸附在飞船表面，若不采取任何措施，飞船将不断减速。求飞船的速度由减小1%的过程中发生的位移大小x。b、假设尘埃与飞船发生的是弹性碰撞，且不考虑尘埃间的相互作用。为了保证飞船能以速度匀速穿过尘埃云，在刚进入尘埃云时，飞船立即开启内置的离子加速器。已知该离子加速器是利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速（远大于飞船速度）粒子流，从而对飞行器产生推力。喷射粒子过程中，飞船的加速度很小，可视为惯性系。若发射的是一价阳离子，每个阳离子的质量为m，加速电压为U，元电荷为e。在加速过程中飞行器质量的变化可忽略，求单位时间内射出的阳离子数N。【答案】（1）6300N（2），21.类比法经常用到科学研究中。科学家在探索未知领域的规律时，常常将在未知新领域实验中得到的测量结果和实验现象与已知的物理规律作类比，从而推测出未知领域可能存在的规律。然后再通过实验进行检验，以确定类比得到的结论是否正确。经典物理告诉我们，若规定相距无穷远时引力势能为0，则两个质点间引力势能