2025届高考物理模拟测试题（含解析）模拟卷03（北京专用）（解析版）

这是一份2025届高考物理模拟测试题（含解析）模拟卷03（北京专用）（解析版），共21页。试卷主要包含了四个相同的带负电小球等内容，欢迎下载使用。
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：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．科学家采用放射性材料制造核电池为火星车供电。中的Pu元素是，其发生的核反应为，是（ ）
A．电子B．质子C．中子D．α粒子
【答案】D
【解析】根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X的质量数位4，电荷数为2，则X是α粒子。
故选D。
2．如图所示，半圆形玻璃砖水平放置，一束复色光从其上表面左侧射入玻璃砖，分成a、b两束。随着入射角增加，下列说法正确的是（ ）
A．a的折射角增大，b折射角减小
B．a的折射角减小，b折射角增大
C．a、b折射角都增大
D．a、b折射角都减小
【答案】C
【解析】根据可知，对于任何颜色的光，随着入射角增加，折射角都增大。
故选C。
3．在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示，甲图对应的温度为，乙图对应的温度为。则（ ）
A．
B．甲、乙两图中的分子都在做热运动
C．甲图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
D．乙图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
【答案】B
【解析】A．液晶在低温时会凝固成结晶态，当温度升高时，晶体中分子热运动增加，转化为液晶态，则有
故A错误；
B．分子的热运动是永不停息的，则甲、乙两图中的分子都在做热运动，故B正确；
CD．液晶是一种介于晶体固体和各向同性液体之间的中间相，其分子结构具有各向异性，这意味着液晶分子的排列和取向在不同方向上会有所不同，因此，液晶在不同的形态下，沿不同方向单位长度上的分子数是不相同的，故CD错误。
故选B。
4．某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的变化曲线如图所示，EF、MN段可视为两段直线，其方程分别为和。无人机及其载物的总质量为2kg，取竖直向上为正方向。则（ ）
A．EF段无人机的速度大小为2m/s
B．FM段无人机做曲线运动
C．FM段无人机的货物处于失重状态
D．图像的面积表示无人机的位移
【答案】C
【解析】A．根据EF段方程为可知，该段无人机速度大小为
故A错误；
BC．根据图像的切线斜率表示无人机的速度，可知FM段无人机先向上做减速运动，后向下做加速运动，加速度方向一直向下，则无人机的货物处于失重状态，故B错误，C正确；
D．无人机飞行高度y即无人机的位移为纵坐标对应的数值，故D错误。
故选C。
5．如图所示，甲图表示S1和S2两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5 cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是1 m/s和0.5 m，B是A、C连线的中点；乙图为一波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。甲图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是（ ）
A．甲图中A、B两点的竖直高度差为10 cm
B．从甲图所示时刻开始经0.25 s，B点通过的路程为10 cm
C．乙图所表示的是波的衍射现象
D．在E点观察到的频率比在F点观察到的频率低
【答案】A
【解析】A．甲图中A、B都是振动加强点，其中A在波峰，B在平衡位置，则A、B两点的竖直高度差为2A = 10 cm，故A正确；
B．波的周期为
从甲图所示时刻开始经0.25 s = 0.5T，B点通过的路程为
故B错误；
C．乙图所表示的是波的多普勒效应，故C错误；
D．在E点单位时间内接收到的波面比F点多，则在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高，故D错误。
故选A。
6．我国以“一箭双星”方式发射16颗中轨道MEO北斗卫星和1颗静止轨道GEO北斗卫星，构成“16+1”的北斗全球导航星座基本构型，为全世界提供北斗导航信号。中轨道MEO是位于低地球轨道（2000千米）和地球静止轨道（35786千米）之间的人造卫星运行轨道。静止轨道GEO是指垂直于地球赤道上方的地球同步轨道。下列说法正确的是（ ）
A．MEO卫星的周期小于GEO卫星的周期
B．MEO卫星的加速度小于GEO卫星的加速度
C．MEO卫星的角速度小于地球自转的角速度
D．MEO卫星的线速度小于GEO卫星的线速度
【答案】A
【解析】A．根据开普勒第三定律可知
因MEO卫星的轨道半径小于GEO卫星的轨道半径，可知MEO卫星的周期小于GEO卫星的周期，选项A正确；
B．根据
可知，因MEO卫星的轨道半径小于GEO卫星的轨道半径，可知MEO卫星的加速度大于GEO卫星的加速度，选项B错误；
C．根据
可得
可知，MEO卫星的角速度大于地球同步卫星的角速度，则也大于地球自转的角速度，选项C错误；
D．根据
可得
则MEO卫星的线速度大于GEO卫星的线速度，选项D错误。
故选A。
7．分子间作用力F、分子势能与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能）。下列说法正确的是（ ）
A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B．当时，随距离增大，分子间作用力做正功
C．当时，分子间作用力表现为引力
D．随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远，分子间作用力先减小后增大
【答案】C
【解析】A．取无穷远处分子势能
Ep=0
在r=r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故A错误；
BC．当时，分子间作用力表现为引力，随距离增大，分子间作用力做负功，故B错误，C正确；
D．当时，分子间作用力为0，随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远，分子间作用力先减小后增大再减小，故D错误。
故选C。
8．如图所示，一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈两端a、b接正弦式交流电源。在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Ω”的保险丝，与原线圈并联的电压表的示数稳定为220V，电压表为理想电表，若电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是（ ）
A．通过电阻R的最大瞬时电流为2AB．变压器的输出功率最大值为442W
C．保证保险丝不断的电阻R的最小值为11ΩD．电阻R增大时，流经保险丝的电流也增大
【答案】C
【解析】A．根据题意，熔断电流为0.2A，知原线圈电流为。由
解得
瞬时最大值为
故A错误；
D．由于原线圈电压决定副线圈电压，所以原线圈电压不变时，副线圈电压也不变，当电阻R增大时，由欧姆定律
知副线圈电流减小，则原线圈电流也减小，故D错误；
BC．由A选项中知副线圈电流最大值为，由电压与匝数关系式
解得
保证保险丝不断的电阻R的最小值为
理想变压器的输出功率为
故B错误，C正确。
故选C。
9．四个相同的带负电小球（均视为质点）分别从同一高度处以相同的初速度水平向右抛出，最终落到同一水平地面上。图甲中既没有电场，也没有磁场；图乙中有水平向里的匀强磁场；图丙中有方向竖直向下的匀强电场；图丁中有方向竖直向上的匀强电场。不计空气阻力。若小球在图甲、图乙、图丙、图丁四种情形中落在水平地面前瞬间的速度大小分别为，则（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】小球抛出时的速度大小为，对题图甲情形中的小球，根据动能定理有
题图乙情形中的小球受到的洛伦兹力不做功，根据动能定理有
题图丙情形中的小球受到的电场力方向竖直向上，电场力做的功
根据动能定理有
题图丁情形中的小球受到的电场力方向竖直向下，电场力做的功
0
根据动能定理有
比较以上各式可知
故选C。
10．如图所示，一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来，重物Q的质量M=6m，把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等，已知OA与水平面的夹角θ=53°，OB长为L，与AB垂直，不计滑轮的摩擦力，重力加速度为g，sin53°=0.8 cs53°=0.6，滑块P从A到B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．对于滑块Q，其重力的功率一直减小
B．P与Q的机械能之和先增加后减小
C．轻绳对滑块P做功为3mgL
D．滑块P运动到位置B处速度达到最大，且大小为
【答案】B
【解析】A．重物Q释放瞬间的速度为零，当滑块P运动至B点时，根据运动的合成与分解，可知重物Q的速度也为零，所以P从A点运动至B点的过程中，重物Q的速度先增加后减小，重物Q的重力的功率先增加后减小，故A错误；
B．对于P、Q系统，竖直杆不做功，系统的机械能变化只与弹簧对P的做功有关，由题知，P经过A、B两点时弹簧弹力大小相等，则P在A处时弹簧被压缩，P在B处时弹簧被拉伸，故P从A到B的过程中，弹簧对P先做正功，后做负功，所以系统的机械能先增加后减小，故B正确；
C．设P从A到B过程中，轻绳拉力对Q做功为W，P到达B点时Q的速度为0，对Q利用动能定理得
解得
则轻绳对P做功为
故C错误；
D．由于滑块P在A、B两点处弹簧的弹力大小相等，所以滑块P在A点时受到弹簧向上的弹力，运动至B点时受到弹簧向下的弹力，对P受力分析可知，滑块P运动到B点时所受合力竖直向下，则加速度竖直向下，所以滑块P从A到B过程中，开始时加速最后减速，即在A、B间某位置速度最大，故D错误。
故选B。
11．如图为自行车气嘴灯及其内部结构示意图，弹簧一端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，触点M、N接触，从而接通电路，LED灯就会发光。下列说法正确的是（ ）
A．气嘴灯的A端靠近轮毂
B．自行车匀速行驶时，若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光
C．自行车匀速行驶时，重物做匀速圆周运动
D．增大弹簧劲度系数可使LED灯在较低转速下也能发光
【答案】B
【解析】A．当车轮高速旋转时，要使触点M、N接触，重物要远离A端做离心运动，因此气嘴灯的A端靠近圆心，B端靠近轮毂，A错误；
B．由气嘴灯的工作原理可知，弹簧拉伸越长，触点M、N越容易接触，因此自行车匀速行驶时，由于重物重力的作用，若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光，B正确；
C．自行车匀速行驶时，在最高点时则有
在最低点时则有
由以上两式可知，气嘴灯在不同位置时，弹簧的形变量不同，则有重物的位置不同，即重物转动的半径不同，由于自行车匀速行驶，则角速度不变，由可知，则重物的线速度随转动的位置而变化，不是匀速圆周运动，C错误；
D．由以上解析可知，若增大弹簧劲度系数，只有在较高转速下，重物做较大离心运动，可有使触点M、N接触，因此增大弹簧劲度系数LED灯在较低转速下，重物会做较小的离心运动，触点M、N不会接触，LED灯不能发光，D错误。
故选B。
12．静电场方向平行于轴，其电势随的分布可简化为如图所示的图线，图中和为已知量，一个带电粒子由静止释放，沿轴方向由＝处运动至＝处，已知该粒子质量为、电量为，忽略重力，则以下说法错误的是（ ）
A．该粒子带正电
B．粒子的电势能变化为
C．间的电势差为
D．粒子所受电场力的大小为
【答案】B
【解析】A．沿着电场线方向，电势逐渐降低，则静电场方向平行于轴向右，带电粒子由静止释放，沿轴方向由＝处运动至＝处，则粒子带正电，故A正确；
B．该过程中，电势能变化为
故B错误；
C．由图可知间的电势差为
故C正确；
D．根据电势差与电场强度的关系有
则电场力为
故D正确；
本题选择错误选项，故选B。
13．如图甲，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成。如图乙为提水设施工作原理简化图，某次需从井中汲取的水，辘轳绕绳轮轴半径为，水斗的质量为0.5kg，井足够深且井绳的质量忽略不计。时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动，其角速度随时间变化规律如题图丙所示，g取，则（ ）
A．水斗速度随时间变化规律为
B．井绳拉力瞬时功率随时间变化规律为
C．0~10s内水斗上升的高度为12m
D．0~10s内井绳拉力所做的功为520J
【答案】D
【解析】A．根据图乙有
由于
解得
故A错误；
B．结合上述可知，水斗向上做匀加速直线运动，加速度
根据
，
解得
故B错误；
C．0~10s内水斗上升的高度
故C错误；
D．0~10s内井绳拉力所做的功为
结合上述解得
W=520J
故D正确。
故选D。
14．如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中（图中未画出），相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时，纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是（ ）
A．匀强磁场的方向平行于PQ向右
B．P的电流在a点处磁场的磁感应强度大小为
C．将P中的电流方向反向，PQ连线中点磁场方向垂直PQ向上
D．将Q中的电流方向反向时，b点的磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】AB．对 a 点的磁场分析如图甲所示
设P 和Q在a点产生的磁场的磁感应强度大小均为B，当P和Q中的电流都垂直于纸面向里时，根据安培定则可知，P在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏上30°，由矢量的平行四边形法则可知两者在a点产生的合磁场的磁感应强度大小为
方向水平向右，所以匀强磁场的方向为水平向左；因a点的磁感应强度大小为零，故
解得
故AB错误；
C．将P中的电流方向反向，P、Q在PQ连线中点产生的磁场大小相等，方向垂直PQ向上，匀强磁场水平向左，所以PQ连线中点磁场方向为斜左上方，故C错误；
D．将Q中的电流方向反向时，P在b点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向左偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°，如下图所示。
根据平行四边形定则得b点的磁感应强度为
故D正确。
故选D。
二、非选择题：共6题，共58分。
15．（8分）为了探究平抛运动的特点，某同学进行了如下实验。
(1)为了探究平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图甲所示装置进行实验。用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。关于该实验，下列操作中必要的是__________。
A．所用两球的质量必须相等
B．需要改变小球下落的高度进行多次实验
C．每次实验中要保证小锤击打弹性金属片的力度相同
(2)为了在图甲实验结论的基础上进一步研究平抛运动水平分运动的特点，该同学用图乙所示装置继续进行实验。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球会在白纸上挤压出一个印迹。移动挡板，重复上述操作，白纸上将留下一系列印迹。在正确操作的情况下，如图丙所示，该同学以小球抛出点为坐标原点O，建立水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系，描绘出小球做平抛运动的轨迹。该同学在曲线上取三个点，让它们在方向上到点的距离之比为 ，再测量三个点在方向上到点的距离，若小球在水平方向上是匀速直线运动，则 。
【答案】(1)B；(2) 1:4:9；1:2:3
【解析】（1）A．小球的质量对实验无影响，所用两球的质量无需相等。故A错误；
BC．需要改变小球下落的高度进行多次实验，确保实验结论的准确性，打击金属片的力度可以不相同。故B正确；C错误。
故选B。
（2）[1]若小球在水平方向上是匀速直线运动，则连续相等时间内的水平位移是相同的，所以在曲线上取连续相等时间内的几段位移来进行验证，即
由
可知三点，在方向上到点的距离为
，，
可得
[2]由
可得
，，
则
16．（10分）某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按如图连接电路，实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关掷向2端，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的图线、图线。
（1）由如图可知，传感器2应为 传感器（选填“电流”或“电压”）；
（2）计算机屏幕上显示的图线可能为如图中的 ，图线可能为如图中的 ；
A．B．C．D．
（3）结合屏幕显示的图线、图线信息，可以估算出 。
A．电容器的电容 B．电容器储存的电荷量
【答案】电压；B；D ；AB/BA
【解析】（1）[1]传感器2与电阻R并联，应为电压传感器。
（2）[2][3]随着电容器放电，电容器电荷量减小，由
可知电容器两端电压减小，电阻R保持不变，故放电流传感器、电压传感器示数均减小，故图像选B，图像选D。
（3）[4]根据图像的面积可以估算出电量，根据电容定义式
可以算出电容，故选AB。
17．（7分）如图所示，倾角、长度的斜面与水平面平滑连接。小木块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停止。已知小木块的质量，它与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度。，。求：
(1)小木块在斜面上运动时的加速度大小a；
(2)小木块滑至斜面底端时的速度大小v；
(3)小木块到达斜面底端时重力的瞬时功率P。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】（1）小木块在斜面上运动时，由牛顿第二定律可知
解得加速度大小
（2）根据运动学规律
可得小木块滑至斜面底端时的速度大小
（3）根据瞬时功率的定义，小木块到达斜面底端时重力的瞬时功率
18．（9分）如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为l=0.20m的绝缘轻线把质量为m=0.10kg、带有正电荷的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角为θ=37°。现将小球拉至位置A，使轻线水平张紧后由静止释放，g取10m/s2，sin37°=0.60，cs37°=0.80。求：
（1）小球所受电场力的大小；
（2）小球通过最低点C时的速度大小；
（3）小球通过最低点C时轻线对小球的拉力大小。
【答案】（1）0.75N；（2）1m/s；（3）1.5N
【解析】（1）小球在B点时，根据平衡条件有
解得
（2）对小球从A到C的过程，由动能定理得
解得
（3）小球在C点时，根据牛顿第二定律有
解得
19．（10分）相距d=0.1m水平放置的平行金属板a和b，且中央有孔，为其提供电压的电路如图所示，且已知电源的电动势为E=24V，内阻为r=5Ω，分压电阻为R2=100Ω，现闭合电键K，当电流达到稳定后，将带电荷量为q=1.0×10-7C、质量为m=6.0×10-7kg的液滴从小孔正上方h=0.1m高处无初速滴下，为使液滴刚好不落在b板上。g=10m/s2，求：
(1)ab两板间的电压；
(2)此时滑动变阻器R1的阻值；
(3)闭合开关后，若R2断路，液滴仍从原位置无初速滴下，能否到达b板？若能，则速度为多少？若不能，则距离a板的最大距离是多少？
【答案】(1)12V
(2)95Ω
(3)不能，
【解析】（1）液滴从开始运动到刚好到b板附近，根据动能定理可得
解得ab两板电压为
（2）根据闭合电路欧姆定律可得
联立解得
（3）闭合开关后，若R2断路，则电容器两极板电压等于电源电动势，液滴仍从原位置无初速滴下，不能到达b板，设距离a板的最大距离为dʹ，则
解得
20．（14分）“势阱”是量子力学中的常见概念，在经典力学中也有体现。当粒子在某力场中运动，其势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，粒子很难跑出来。各种形式的势能函数只要具有这种特点，我们都可以称它为势阱，比如重力势阱、引力势阱、弹力势阱等。
(1)如图甲所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内形成一重力势阱，两侧高分别为kH和H。一可视为质点的质量为m的小球，静置于水平轨道b处。已知重力加速度为g；
①以a处所在平面为重力势能面，写出该小球在b处机械能的表达式；
②使小球由b处开始运动，从右侧处脱离该重力势阱，至少需要给小球提供多少动能？
(2)我国首个火星探测器命名为“天问一号”。为了简化问题，可以认为地球和火星在同一平面上绕匀速圆周运动，火星轨道半径约为地球轨道半径的1.5倍。从地球表面向火星发射火星探测器，简单又比较节省能量的发射过程可简化为：先在地球表面使探测器加速并获得足够的动能，从而摆脱地球引力势阱的束缚，经过一系列调整使探测器成为一颗沿地球公转轨道近似为圆形运行的人造卫星；然后使探测器在适当的位置加速，经过椭圆轨道（霍曼转移轨道）到达火星；
①已知取无限远处为引力势能零点，间距为r、质量分别为m1和m2的两质点组成的系统具有的引力势能可表示为Ep=-，式中G为引力常量且大小已知。已知地球质量为M、半径为R，在如图乙所示的坐标系中，纵轴表示引力势能，横轴表示质量为m的探测器到地心的距离r（r≥R）。请在该坐标系中定性画出地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线。静置于地面处的该探测器，至少需要获得多大速度（相对于地心，不考虑地球的自转和空气阻力及其他天体的影响），才能摆脱地球引力势阱的束缚；
②由开普勒定律可知：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；所有行星的轨道的半长轴的三次方距它的公转周期的二次方的比值都相等。如图丙所示，请经过计算，判断当火星运行到哪个位置（A、B、C、D、E、F、G）附近时，在地球公转轨道上H点的探测器开始发射（即瞬间加速，加速时间可忽略），此后探测器仅在太阳引力作用下，可经过霍曼转移轨道在I点到达火星。（可能需要用到的数据：，。
【答案】(1)①E=-kmgH；②Ek=mgH；(2) ①引力势能函数曲线见解析；v=；②E点
【解析】(1)①小球在b处的机械能
E=-kmgH
②要使小球b从c点脱离，则根据机械能守恒得
-kmgH+Ek=-mg(kH-H)
解得Ek=mgH。
(2)①地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线如图所示
当r=R时，引力势能大小
Ep=
随着r的增大，引力势能的绝对值逐渐减小，引力势能逐渐增大，设静置于地面处的探测器，至少需要速度v才能摆脱地球引力势阱的束缚，由机械能守恒得
+mv2=0
解得
v=
②设地球的公转半径为R，则火星的公转半径为1.5R，探测器的半长轴为
=1．25R
对于地球和探测器而言，根据开普勒第三定律
故T探=1.40T地
对于地球和火星而言，根据开普勒第三定律
故T火=1.84T地
故
T探=T火=0.76T火≈T火
所以当探测器从H点飞行到I点时的时间为探测器的半个周期，即
t=T探=T火
即当火星运行到E点附近时，可以使探测器与火星在I点相遇。