2025届北京市西城区第四中学高三第四次模拟考试物理试卷含解析

2025届北京市西城区第四中学高三第四次模拟考试物理试卷考生须知：1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。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、在轴上固定两个点电荷、，其静电场中轴上各点的电势如图所示，下列说法正确的是（）A．和为同种电荷，且均在的区域内B．和为同种电荷，和两点在两电荷之间C．和为异种电荷，且均在的区域内D．和为异种电荷，且均在的区域内2、质量为m的箱子静止在光滑水平面上，箱子内侧的两壁间距为l，另一质量也为m且可视为质点的物体从箱子中央以v0=的速度开始运动（g为当地重力加速度），如图所示。已知物体与箱壁共发生5次完全弹性碰撞。则物体与箱底的动摩擦因数的取值范围是（）A． B．C． D．3、如图甲所示的理想变压器，原线圈接一定值电阻R0，副线圈与一额定电流较大的滑动变阻器R相连接，现在M、N间加如图乙所示的交变电压。已知变压器原、副线圈的匝数比为，定值电阻的额定电流为2.0A，阻值为R=10Ω。为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的电阻值至少为（）A．1Ω B．ΩC．10Ω D．102Ω4、如图所示，一个质量为的物块在恒力的作用下，紧靠在一个水平的上表面上保持静止，物块与上表面间静摩擦因数为，取。与水平面的夹角为，则角的最小值为（）A． B．C． D．5、下列描述中符合物理学史实的是（）A．第谷通过长期的天文观测，积累了大量的天文资料，并总结出了行星运动的三个规律B．开普勒通过“月地检验”证实了地球对物体的吸引力与天体间的吸引力遵守相同的规律C．伽利略对牛顿第一定律的建立做出了贡献D．万有引力定律和牛顿运动定律都是自然界普遍适用的规律6、我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）“墨子号”发射升空。已知引力常量为G，地球半径为R，“墨子号”距地面高度为h，线速度为，地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为，下列说法正确的是A． B．卫星距离地面的高度h可用来表示C．地球的质量可表示为 D．此卫星角速度大于二、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、如图所示，分别在M、N两点固定放置带电荷量分别为+Q和-q（Q>q）的点电荷，以MN连线的中点O为圆心的圆周上有A、B、C、D四点。以下判断正确的是（）A．A点的电场强度小于B点的电场强度B．C点的电场强度方向跟D点的电场强度方向相同C．A、C两点间的电势差等于A、D两点间的电势差D．试探电荷+q在A点的电势能大于在B点的电势能8、传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图，观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化，表征该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L，测量范围为≤x≤。下列说法正确的是（）A．电容器的电容变大，物体向-x方向运动B．电容器的电容变大，物体向+x方向运动C．电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高D．电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高9、如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放炮弹。炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。内阻为r可控电源提供的强大恒定电流从一根导轨流入，经过炮弹，再从另一导轨流回电源，炮弹被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为磁感应强度为B的垂直平行轨道匀强磁场。已知两导轨内侧间距L，炮弹的质量m，炮弹在导轨间的电阻为R，若炮弹滑行s后获得的发射速度为v。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．a为电源负极B．电磁炮受到的安培力大小为C．可控电源的电动势是D．这一过程中系统消耗的总能量是10、如图所示，水平面内有A、B、C、D、E、F六个点，它们均匀分布在半径为R＝2cm的同一圆周上，空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。已知A、C、E三点的电势分别为、φC＝2V、，下列判断正确的是（）A．电场强度的方向由E指向AB．电场强度的大小为1V/mC．该圆周上的点电势最高为4VD．将电子从D点沿DEF移到F点，静电力做正功三、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）小明在实验室找到一个可调内阻的电池，想自己动手探究电池内、外电压的关系。可调内阻电池由电池槽，正、负极板，探针，气室，打气筒等构成，如图甲所示。电池槽中间有一条电解质溶液通道，缓慢推动打气筒活塞，向电池内打气，可改变通道内液面的高度，从而改变电池的内阻，液面越低，电池内阻越大。电压表V1与正、负极板连接，电压表V2与探针连接。小明将三个相同的小灯泡并联接在两端，每个支路由独立的开关控制，如图乙所示。（1）断开开关，两个电压表的示数分别如图丙中的A、B所示，则_____（填“A”或“B”）为的读数，其读数为_______，若不计电压表内阻的影响，则此数值等于该电源的________。（2）逐步闭合开关，小明将看到的示数_____________（填“增大”“减小”或“不变”），的示数___________（填“增大”“减小”或“不变”），同时会发现两电压表的示数还会满足________的关系。若读得的示数为，的示数为，的示数为，则此时电池的内阻_________（用所给物理量符号表示）。（3）保持闭合，用打气筒向电池内打气，同时记录的示数和的示数，利用多组数据画出图象，若灯泡电阻恒定，则下列图象正确的是___________。A．B．C．D．12．（12分）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图（甲）所示(1)将开关S接通1，电容器的__________（填“上”或“下”）极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向__________（填“左”或“右”）。(2)若电源电动势为10V，实验中所使用的电容器如图（乙）所示，充满电后电容器正极板带电量为__________C（结果保留两位有效数字）。(3)下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系；所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是__________。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，质量为M=2kg的长木板甲放在光滑的水平桌面上，在长木板右端l=2m处有一竖直固定的弹性挡板，质量为m=1kg可视为质点的滑块乙从长木板的左端冲上，滑块与长木板之间的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度g=10m/s2，假设长木板与弹性挡板发生碰撞时没有机械能的损失。(1)滑块乙的初速度大小为v0=3m/s时，滑块乙不会离开长木板甲，则整个过程中系统产生的内能应为多少？(2)如果滑块乙的初速度大小为v0=11m/s，则长木板甲至少多长时，才能保证滑块乙不会离开长木板甲？14．（16分）2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯，因而开启了人类探索月球的新篇章。（1）为了尽可能减小着陆过程中月球对飞船的冲击力，探测器在距月面非常近的距离h处才关闭发动机，此时速度相对月球表面竖直向下，大小为v，然后仅在月球重力作用下竖直下落，接触月面时通过其上的“四条腿”缓冲，平稳地停在月面，缓冲时间为t，如图1所示。已知月球表面附近的力加速度为，探测器质量为，求：①探测器与月面接触前瞬间相对月球表面的速度v´的大小。②月球对探测器的平均冲击力F的大小。（2）探测器在月球背面着陆的难度要比在月球正面着陆大很多，其主要的原因在于：由于月球的遮挡，着陆前探测器将无法和地球之间实现通讯。2018年5月，我国发射了一颗名为“鹊桥”的中继卫星，在地球和月球背面的探测器之间搭了一个“桥”，从而有效地解决了通讯的问题。为了实现通讯和节约能量，“鹊桥”的理想位置就是固绕“地一月”系统的一个拉格朗日点运动，如图2所示。所谓“地一月”系统的拉格朗日点是指空间中的某个点，在该点放置一个质量很小的天体，该天体仅在地球和月球的万有引力作用下保持与地球和月球敏相对位置不变。①设地球质量为M，月球质量为m，地球中心和月球中心间的距离为L，月球绕地心运动，图2中所示的拉格朗日点到月球球心的距离为r。推导并写出r与M、m和L之间的关系式。②地球和太阳组成的“日一地”系统同样存在拉格朗日点，图3为“日一地”系统示意图，请在图中太阳和地球所在直线上用符号“*”标记出几个可能拉格朗日点的大概位置。15．（12分）如图，在xOy平而内，x=0与x=3L两直线之间存在两匀强磁场，磁感应强度大小相同，方向均垂直于xOy平面，x轴为两磁场的分界线；在第I象限内存在沿y轴负方向、场强大小为E的匀强电场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从x轴上的A点以某一初速度射入电场，一段时间后，该粒子运动到y轴上的P（0，）点，以速度v0垂直于y轴方向进入磁场。不计粒子的重力。（1）求A点的坐标；（2）若粒子能从磁场右边界离开，求磁感应强度的取值范围；（3）若粒子能从O'（3L，0）点离开，求磁感应强度的可能取值。

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】

由题目图，结合电势与位置图象的斜率表示电场强度，可知，在处的电场强度大小为零，因两点电荷的具体位置不确定，则点电荷的电性也无法确定，因此可能是同种电荷，也可能是异种电荷；AB．若和为同种电荷，则电场强度为零的点在两电荷连线上的线段上的某一点，即处于两个点电荷之间，故AB错误；CD．若和为异种电荷，则电场强度为零的点在两电荷连线的线段之外的某一点，由电势为零，且到电势逐渐升高可知，和均在的区域内，且靠近的点电荷为负点电荷，远离的点电荷为正电荷，且正电荷电量的绝对值大于负电荷电量的绝对值；故C正确，D错误。故选C。2、C【解析】

小物块与箱子组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得解得对小物块和箱子组成的系统，由能量守恒定律得解得由题意可知，小物块与箱子发生5次碰撞，则物体相对于木箱运动的总路程，小物块受到摩擦力为对系统，利用产热等于摩擦力乘以相对路程，得故，即，故C正确，ABD错误。故选C。3、A【解析】

由题意可知，定值电阻R0在额定电流情况下分得的电压为：则原线圈输入电压：U1=220V－20V=200V由变压器的工作原理：可知：允许电流最大时原线圈的输入功率为：P1=U1I=200×2W=400W由变压器输出功率等于输入功率可得：P2=P1=400W又由公式可知可得：故A正确，BCD错误。4、D【解析】

对物块受力分析：物块受重力、恒力静摩擦力弹力。正交分解后，竖直方向平衡有最大静摩擦力水平方向有（临界点）解得题意有结合数学知识，联立方程解得ABC错误，D正确。故选D。5、C【解析】

A．第谷进行了长期的天文观测，积累了丰富的资料。以此为基础，之后的开普勒进一步研究总结出了太阳系行星运动的三个规律。所以A错误；B．牛顿通过“月地检验”证实了地球对物体的吸引力与天体间的吸引力遵守相同的规律，不是开普勒。所以B错误；C．伽利略对牛顿第一定律的建立做出了贡献，符合物理学史实。所以C正确；D．万有引力定律和牛顿运动定律都有一定适用范围，不适用于高速微观世界。所以D错误。故选C。6、C【解析】

A．由万有引力提供向心力，有，联立得选项A错误；B．对量子卫星有得代入，得，选项B错误；C．对量子卫星有得选项C正确；D．对量子卫星有代入，得此卫星角速度为<选项D错误。故选C。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、CD【解析】

A．由于，A点处电场线比B点处电场线密，A点的电场强度大于B点的电场强度，A错误；B．电场线从Q出发到q终止，关于MN对称，C、D两点电场线疏密程度相同，但方向不同，B错误；C．由于C点电势等于D点电势，则A、C两点间的电势差等于A、D两点间的电势差，C正确；D．A点的电势高于B点的电势，+q在A点的电势能大于在B点的电势能，D正确。故选CD。8、AC【解析】

AB．根据电容公式可知，电容器的电容变大，两板间电介质部分增多，物体向-x方向运动，故A正确，B错误；C．电介质的介电常数越大，当物体沿左右方向运动，移动相同距离时，电容器的变化量变大，即传感器的灵敏度变大，故C正确；D．电容器的电容和板间电压无关，电容器的板间电压变大，电容器的变化量不变，即传感器的灵敏度不变，故D错误。故选AC。9、AD【解析】

A．若电源a、b分别为负极、正极，根据左手定则可知，受到的安培力向右，则导体滑块可在磁场中向右加速；故A正确；B．因安培力F=BIL，根据动能定理所以选项B错误；C．由匀加速运动公式由安培力公式和牛顿第二定律，有F=BIL=ma根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律联立以上三式解得选项C错误；D．因这一过程中的时间为所以系统产生的内能为Q=I2（R+r）t联立解得炮弹的动能为由能的转化与守恒定律得这一过程中系统消耗的总能量为所以D正确。故选AD。10、AC【解析】

A．设AE中点为G，如图所示，则根据匀强电场的性质可解得该点的电势为则所以GC连线是一个等势线；电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，所以电场强度的方向由E指向A，故A正确；B．EA两点间的电势差为EA两点间的距离再根据电场强度公式可得故B错误；C．沿着电场线方向电势逐渐降低，因此H点电势最高，则而解得故C正确；D．电子从D沿着圆周移到F点，电势先升高后降低，电子带负电，电势能先减小后增加，静电力先做正功后做负功，故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、B2.70（2.68～2.72）电动势减小增大两电压表示数之和保持不变（或）AD【解析】

（1）[1][2][3]断开开关外电路断开，电源输出电流为零，内电阻电压为零，即两探针之间电压为零，题图丙中的为电压表的读数。根据电压表读数规则，其读数为2.70V。电源两极之间的开路电压等于电源电动势，若不计电压表内阻的影响，则此数值等于电源的电动势。（2）[4][5][6][7]逐步闭合开关，根据闭合电路欧姆定律可判断出电源输出电流逐渐增大，由可知逐渐减小，小明将看到的示数逐渐减小。电压表测量的是电源内阻的电压，即，电压表的示数逐渐增大。由，可知两电压表的示数之和保持不变。由可得电池的内阻。（3）[8]AB．保持开关闭合，用打气筒向电池内打气，电解质溶液液面下降，电池内阻增大，外电阻不变，由可知，A正确，B错误；CD．由可知D正确，C错误。故选AD。12、上左A【解析】

(1)[1]开关S接通1，电容器充电，根据电源的正负极可知电容器上极板带正电。[2]开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左。(2)[3]充满电后电容器所带电荷量(3)[4]AB．电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增大，电流减小的越来越慢，电容器充电结束后，电流减为0，A正确，B错误；CD．电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式可知，电荷量与电压成正比，所以图线应为过原点直线，CD错误。故选A。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)【解析】

(1)设甲、乙与挡板碰前先达共同速度，则由动量守恒定律得解得v1=1m/s设此时甲的位移x1，则得x1=0.5m<l假设正确甲与弹性挡板碰后立即反向运动，向左共速时速度为v2，则解得整个过程中系统产生的内能(2)甲、乙的加速度大小分别为，设甲一直加速，则甲撞击弹性挡板时的速度为加速时间此时乙的速度显然甲撞击墙壁时甲、乙两物体未达共速，甲撞弹性挡板后甲、