2024屆上海市閔行區(qū)高三下學(xué)期二模物理試卷（解析版）

第1頁(yè)/共1頁(yè)2023學(xué)年第二學(xué)期高三年級(jí)學(xué)業(yè)質(zhì)量調(diào)研物理試卷考生注意：1．試卷滿分100分，考試時(shí)間60分鐘。2．本考試分設(shè)試卷和答題紙。作答必須寫(xiě)在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。3．本試卷標(biāo)注“多選”的試題，每小題應(yīng)選兩個(gè)及以上的選項(xiàng)，但不可全選；未特別標(biāo)注的選擇類試題，每小題只能選一個(gè)選項(xiàng)。4．本試卷標(biāo)注“計(jì)算”“簡(jiǎn)答”的試題，在列式計(jì)算、邏輯推理以及回答問(wèn)題過(guò)程中，須給出必要的圖示、文字說(shuō)明、公式、演算等。5．除特殊說(shuō)明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。1.高空綢吊高空綢吊是一種高難度雜技節(jié)目。雜技運(yùn)動(dòng)員借助長(zhǎng)長(zhǎng)的綢帶和身體控制技巧，在空中完成精彩的表演。（1）①如圖（a），運(yùn)動(dòng)員用兩根懸于同一點(diǎn)的綢帶擺出漂亮的一字馬造型，若兩根綢帶之間的夾角為，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m，單根綢帶的拉力大小為_(kāi)_____；②若減小兩綢帶夾角，則綢帶對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力大小______A.增大B.減小C.不變（2）有一段單人綢吊空中表演，運(yùn)動(dòng)員拉住一根長(zhǎng)綢帶在水平面內(nèi)做近似圓周運(yùn)動(dòng)，如圖（b）所示，若運(yùn)動(dòng)員重心到懸點(diǎn)距離不變，綢帶與豎直方向夾角為θ。①在圖（b）畫(huà)出運(yùn)動(dòng)員的受力示意圖______。②運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由______力提供。③若θ增大，其他條件不變，運(yùn)動(dòng)員的周期會(huì)______A.增大B.減小C.不變（3）（計(jì)算）雙人綢吊表演中，甲運(yùn)動(dòng)員從高處拉住長(zhǎng)綢帶在豎直平面內(nèi)由靜止下擺；乙運(yùn)動(dòng)員從地面豎直跳起；乙跳到最高點(diǎn)時(shí)恰被擺至最低點(diǎn)的甲牢牢抱起，隨后甲乙一起運(yùn)動(dòng)。如圖（c），已知綢帶長(zhǎng)為L(zhǎng)，綢帶初始時(shí)與豎直方向夾角為，甲、乙的質(zhì)量分別為m1和m2。求：甲乙一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，綢帶與豎直方向最大偏角2的余弦值。【答案】（1）①②.C（2）①.②.合外力或拉力沿水平方向的分力③.B（3）【解析】【小問(wèn)1詳解】[1]運(yùn)動(dòng)員靜止，根據(jù)平衡條件可得解得單根綢帶的拉力大小為[2]若減小兩綢帶的夾角，則綢帶對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力大小減小。故選C?！拘?wèn)2詳解】[1]運(yùn)動(dòng)員的受力示意圖如圖所示。[2]運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力由合外力或拉力沿水平方向的分力提供。[3]根據(jù)牛頓第二定律解得可知若θ增大，其他條件不變，運(yùn)動(dòng)員的周期會(huì)減小。故選B?！拘?wèn)3詳解】設(shè)甲運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速率為v1，以甲的最低點(diǎn)所在平面為零勢(shì)能面由機(jī)械能守恒定律解得設(shè)甲、乙共同運(yùn)動(dòng)的速度為，由動(dòng)量守恒定律解得由機(jī)械能守恒定律得解得2.“打水漂”“打水漂”是古老的游戲，將扁平的石子向水面快速拋出，若成功，石子會(huì)在水面上連續(xù)跳躍飛向遠(yuǎn)方，形成如圖所示的“水漂”效果。（1）以一定的高度水平扔出的石子和水面相撞后，在水面上彈跳前進(jìn)，形成“水漂”。假設(shè)水平方向速度沒(méi)有損失，豎直方向碰撞后速度變小，下圖有可能是石子“水漂”軌跡的是______A. B. C.（2）如圖為一人工湖堤壩的截面圖，堤壩斜面傾角為，B點(diǎn)為堤壩與水面的交界點(diǎn)。有一個(gè)“打水漂”機(jī)器，在A點(diǎn)向湖面水平拋出一扁平石子。若成功形成“水漂”的秘訣是石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面夾角不大于某個(gè)固定值θ0（不考石子旋轉(zhuǎn)等其他因素）。①（多選）下列說(shuō)法正確的是______A.石子在空中的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為平拋運(yùn)動(dòng)B.石子在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與拋出的速度無(wú)關(guān)C.石子拋出的速度越大，機(jī)器對(duì)石子做功越多D.石子拋出的速度越大，越有可能觀察到“水漂”現(xiàn)象②石子拋出點(diǎn)到水面的高度為h，想要打出“水漂”效果，拋出石子速度大小至少為_(kāi)_____，如果凡是落到水面上的石子都能形成“水漂”效果，tanα最大值為_(kāi)_____。（3）若“打水漂”機(jī)器向平靜的湖面拋出的石子恰好砸中湖面一個(gè)安全警戒浮漂，浮漂之后的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為豎直方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，距浮漂1.6m的水面有一片小樹(shù)葉。①受浮漂振動(dòng)形成水波的影響，小樹(shù)葉______逐漸遠(yuǎn)離浮漂。（選涂：A.能B.不能）②若浮漂在4.0s內(nèi)全振動(dòng)了8次，當(dāng)它開(kāi)始第9次振動(dòng)時(shí)，小樹(shù)葉剛好開(kāi)始振動(dòng)，則此水波的周期為_(kāi)_____s，此水波的傳播速度為_(kāi)_____m/s。（4）“嫦娥五號(hào)”月球探測(cè)器返回艙為了安全帶回樣品，采用了類似“打水漂”多段多次減速技術(shù)。如圖所示，用虛線球面表示地球大氣層邊界，邊界外側(cè)沒(méi)有大氣。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的返回艙從a點(diǎn)滑入大氣層，然后經(jīng)b點(diǎn)從c點(diǎn)“跳出”，經(jīng)d點(diǎn)后再?gòu)膃點(diǎn)“躍入”。d點(diǎn)為軌跡最高點(diǎn)，距離地面高度為h，已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R。①下列選項(xiàng)正確的是______A.va>vc>veB.va=vc=veC.va>vc=ve②下列關(guān)于返回艙在b、d兩點(diǎn)的狀態(tài)判斷正確的是______A.超重失重B.失重超重C.超重超重③返回艙在d點(diǎn)的加速度大小為_(kāi)_____。④返回艙在d點(diǎn)時(shí)的角速度______。（選涂：A.大于B.等于C.小于）【答案】（1）C（2）①.ACD②.0，③.0（3）①.B②.0.5③.0.4（4）①.C②.A③.④.C【解析】【小問(wèn)1詳解】石子和水面相撞后，水平方向速度沒(méi)有損失，豎直方向碰撞后速度變小，可知豎直方向上的高度逐漸間隙，根據(jù)可知石子在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間逐漸減小，根據(jù)可知石子在水平方向的位移逐漸減小。故選C?！拘?wèn)2詳解】①A．石子在空中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，只受重力作用，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，故石子在空中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程可簡(jiǎn)化為平拋運(yùn)動(dòng)，故A正確；B．當(dāng)石子的拋出速度較小時(shí)，石子將落在斜面上，此時(shí)有可得故此時(shí)石子在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與拋出的速度有關(guān)。故B錯(cuò)誤；C．機(jī)器對(duì)石子做功全部轉(zhuǎn)化為石子拋出時(shí)的動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能定理有石子拋出的速度越大，機(jī)器對(duì)石子做功越多。故C正確；D．石子能落到水面，則石子第一次在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直方向上的高度h為定值，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，接觸水面瞬間石子豎直方向速度為則故石子拋出的速度越大，石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面夾角越小，越有可能觀察到“水漂”現(xiàn)象，故D正確。故選ACD。②[1]當(dāng)石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面夾角恰好等于固定值θ0時(shí)，石子恰好打出“水漂”效果。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，接觸水面瞬間石子豎直方向速度為則解得[2]由于石子拋出的速度越大，石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面夾角越小，越有可能觀察到“水漂”現(xiàn)象。故要使落到水面上的石子都能形成“水漂”效果在，則當(dāng)恰好落到B點(diǎn)的石子能形成“水漂”現(xiàn)象時(shí)，所有石子均能形成“水漂”現(xiàn)象。故根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)石子恰好落到B點(diǎn)時(shí)有結(jié)合題意可得tanα的最大值為【小問(wèn)3詳解】①浮漂沿豎直方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，由于質(zhì)點(diǎn)不能隨波遷移，受浮漂振動(dòng)形成水波的影響，距浮漂1.6m的水面有一片小樹(shù)葉只會(huì)在豎直方向上下振動(dòng)，小樹(shù)葉不能逐漸遠(yuǎn)離浮漂，故選B。②[1]浮漂在4.0s內(nèi)全振動(dòng)了8次，故水波的周期為[2]當(dāng)它開(kāi)始第9次振動(dòng)時(shí)，小樹(shù)葉剛好開(kāi)始振動(dòng)，即水波在8次全振動(dòng)時(shí)間內(nèi)恰好傳播了1.6m，故水波的傳播速度為【小問(wèn)4詳解】①返回艙從a點(diǎn)滑入大氣層經(jīng)b點(diǎn)到達(dá)c點(diǎn)的過(guò)程，由于有空氣阻力做負(fù)功，返回艙的動(dòng)能減小，故有從c點(diǎn)經(jīng)d點(diǎn)后達(dá)到e點(diǎn)的過(guò)程，不受空氣阻力作用，返回艙在該過(guò)程機(jī)械能守恒。而c點(diǎn)和e點(diǎn)高度相等，返回艙在兩點(diǎn)的重力勢(shì)能相等，故有整理有故選C。②返回艙在b點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng)，加速度向上，返回艙處于超重狀態(tài)。返回艙在d點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng)，加速度向下，返回艙處于失重狀態(tài)。故選A。③返回艙在d點(diǎn)距離地面高度為h，此時(shí)返回艙只受萬(wàn)有引力作用，根據(jù)萬(wàn)有引力定律及牛頓第二定律有在地球表面的物體，其所受重力等于萬(wàn)有引力，故有聯(lián)立解得④當(dāng)返回艙以d點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng)，即其所受萬(wàn)有引力大于其做圓周運(yùn)動(dòng)向心力，故根據(jù)牛頓第二定律有解得故選C。3.孔明燈孔明燈是我國(guó)古老的手工藝品，曾用于軍事通信、節(jié)日祈福。其原理和熱氣球類似，都是通過(guò)加熱氣體獲得向上的動(dòng)力。有一孔明燈，燈體（包括燃料）的質(zhì)量為m=0.2kg，體積為V0=1m3；若點(diǎn)燈時(shí)附近大氣環(huán)境溫度恒為t0=27℃，大氣密度ρ0=1.2kg/m3，氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。（1）若點(diǎn)燈前孔明燈內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率分布曲線I如圖所示，在圖中大致畫(huà)出點(diǎn)燈后氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率分布曲線II______。（2）（計(jì)算）晴朗無(wú)風(fēng)的夜晚，一人托住燈底，一人點(diǎn)燃燈芯，當(dāng)雙手感到孔明燈有上升之勢(shì)，即可慢慢放開(kāi)雙手，燈會(huì)徐徐升起。試估算，放手時(shí)，燈內(nèi)氣體的溫度至少為多少攝氏度？【答案】（1）（2）【解析】【詳解】（1）點(diǎn)燈后，溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)更劇烈，速率大的分子所占的比例較大，如圖（2）以放手時(shí)孔明燈和燈內(nèi)氣體為研究對(duì)象，受力平衡解得以放手時(shí)孔明燈內(nèi)氣體為研究對(duì)象，這部分氣體在點(diǎn)燈前體積研究對(duì)象的壓強(qiáng)不變，據(jù)蓋呂薩克定律解得4.測(cè)定金屬的逸出功。金屬逸出功是材料科學(xué)、電子工程等領(lǐng)域研究和應(yīng)用的重要參數(shù)之一，對(duì)現(xiàn)代科技和生活產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。（1）用圖（a）所示裝置得到圖（b），選擇有效區(qū)域后得到圖中的間距ΔX，已知雙縫間距為d，雙縫到光強(qiáng)分布傳感器的距離為D，則激光器中的單色光波長(zhǎng)為_(kāi)_____。（2）分別用兩束單色光a、b在圖（c）中研究光電效應(yīng)，得到光電流和電壓的關(guān)系如圖（d）所示。①判斷單色光a、b的光強(qiáng)I和頻率ν的大小關(guān)系______A．頻率νa>νb，光強(qiáng)Ia>IbB．頻率νa=νb，光強(qiáng)Ia>IbC．頻率νa>νb，光強(qiáng)Ia=Ib②已知元電荷e，光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)_____。（3）若第（2）題中的光束來(lái)自第（1）題中的激光器，則圖（c）中金屬板K的逸出功W=______。（已知普朗克常量為h，光速為c）【答案】（1）（2）①.B②.eUc（3）【解析】【小問(wèn)1詳解】由圖（b）可知，雙縫干涉相鄰明條紋的間距為根據(jù)解得【小問(wèn)2詳解】[1]由圖（d）可知，單色光a、b的遏止電壓相同，根據(jù)可知二者頻率相同，單色光a的飽和電流較大，所以單色光a的光強(qiáng)較大。故選B。[2]光電子的最大初動(dòng)能為【小問(wèn)3詳解】根據(jù)聯(lián)立解得5.電磁發(fā)射2023年9月7日，中國(guó)航天科工三院完成了商業(yè)航天電磁發(fā)射高溫超導(dǎo)電動(dòng)懸浮航行試驗(yàn)，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)高溫超導(dǎo)電動(dòng)懸浮最高航行速度記錄?。?）如圖為電磁發(fā)射器的原理簡(jiǎn)化圖，一個(gè)可以產(chǎn)生恒定電流I0的電源、兩根間距為L(zhǎng)的光滑水平金屬導(dǎo)軌和電阻為R的金屬炮彈組成閉合回路（其余電阻忽略不計(jì)）。兩金屬導(dǎo)軌中的電流會(huì)在炮彈處產(chǎn)生_______方向的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=kI0（k為比例系數(shù)）該磁場(chǎng)會(huì)對(duì)炮彈產(chǎn)生一個(gè)大小為_(kāi)______的安培力，從而推動(dòng)炮彈加速。（2）如圖（a），實(shí)際情況中常使用低壓交流電源和升壓變壓器給電磁炮供電。圖（b）為交流電源的原理示意圖，其結(jié)構(gòu)為一個(gè)匝數(shù)為N的線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO'軸以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)。①關(guān)于圖（b）中的線圈，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是______A.線圈abcd此時(shí)恰垂直于中性面B.線圈abcd垂直于中性面時(shí)磁通量的變化率最大C.線圈abcd產(chǎn)生交流電的周期為②若通過(guò)導(dǎo)軌的電流正方向如圖（a），電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖（c）所示。炮彈所受安培力F（水平向右為正方向），隨時(shí)間變化情況為_(kāi)_____A.B.C.③理想變壓器的原線圈和副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，那么為了通過(guò)金屬炮彈電流強(qiáng)度有效值達(dá)到I0，交流電源的電流最大值需要調(diào)節(jié)到_______。（忽略回路自感效應(yīng)）（3）以脈動(dòng)電流為電磁發(fā)射器供電，如圖所示，電容器電容為C，炮彈電阻為R，其余電阻不計(jì)。當(dāng)電鍵S打到1時(shí)直流電源對(duì)電容器充電，當(dāng)電鍵S打到2時(shí)，電容器放電產(chǎn)生脈沖電流，從而推動(dòng)炮彈前進(jìn)。①若裝置的安全限制電流為I0，則電容器至多儲(chǔ)存電量為_(kāi)______。②電容器放電過(guò)程中的電壓表示數(shù)隨時(shí)間變化的u—t圖可能為下圖中的_______A.B.C.③在圖（d）中做出炮彈速率隨時(shí)間變化的v—t圖_______?！敬鸢浮浚?）①.垂直于導(dǎo)軌平面向下②.（2）①.A②.B③.（3）①.②.A③.【解析】【小問(wèn)1詳解】[1]根據(jù)左手定則可知電磁炮處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面向下[2]根據(jù)安培力公式，可得【小問(wèn)2詳解】[1]A．線圈abcd此時(shí)磁通量最大，恰好位于中性面，故A錯(cuò)誤；B．線圈abcd垂直于中性面時(shí)磁通量的變化率最大，故B正確；C．線圈abcd產(chǎn)生交流電的周期為故C正確。本題選不正確的，故選A。[2]根據(jù)左手定則和安培力大小公式當(dāng)電流反向時(shí)，磁場(chǎng)方向也反向，故安培力方向不變，可得電磁炮安培力隨時(shí)間變化的規(guī)律圖如圖所示故選B。[3]交流的的峰值為根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系有解得【小問(wèn)3詳解】[1]若裝置的安全限制電流為I0，則電容器至多儲(chǔ)存電量為[2]電容器放電過(guò)程中，導(dǎo)體棒在安培力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)阻礙放電，導(dǎo)致電流減小，導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至電流減為0，當(dāng)電容器的電壓時(shí)，放電完畢，而電壓表測(cè)的是路端電壓，所以電壓表示數(shù)逐漸增大，直到穩(wěn)定。故選A。[3]電容器放電過(guò)程中，導(dǎo)體棒在安培力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)阻礙放電，導(dǎo)致電流減小，安培力減小，導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至電流減為0，速度達(dá)到最大，炮彈速率隨時(shí)間變化的v—t圖如圖所示6.“稱”出電子的質(zhì)量1897年真空管陰極射線實(shí)驗(yàn)證明了電子的存在。電子的發(fā)現(xiàn)，和X射線、放射性一起，成為十九世紀(jì)末物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。通過(guò)測(cè)量電子的比荷（帶電粒子電荷量與質(zhì)量的比）和電荷量大小，人類第一次“稱”出了電子的質(zhì)量。（1）如圖所示為陰極射線管，電子經(jīng)過(guò)電壓為U1的直流高壓電源加速后，進(jìn)入長(zhǎng)度為L(zhǎng)、間距為d、垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了α。①磁場(chǎng)的方向?yàn)開(kāi)______；②（計(jì)算）求電子的比荷。（2）1903年威爾遜想到一種測(cè)量電子電量的方法。如圖，一個(gè)大玻璃筒內(nèi)有過(guò)飽和蒸汽，當(dāng)帶電微粒通過(guò)時(shí)，就會(huì)形成以帶電微粒為核心液滴。實(shí)驗(yàn)可觀察到某液滴在重力和粘滯阻力f作用下最終以v0勻速運(yùn)動(dòng)。已知該球形液滴密度為ρ，在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的粘滯阻力f與液滴的半徑r、液滴的速度成正比，即，粘滯系數(shù)η已知。求：①該帶電液滴的體積為_(kāi)______；②威爾遜改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)，給云室施加場(chǎng)強(qiáng)為E的豎直方向電場(chǎng)，使得該液滴能懸停在空中，那么帶電微粒的電荷量為_(kāi)______；③（簡(jiǎn)答）在威爾遜云室實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析物理學(xué)家最后是如何得到電子電荷量的_______?！敬鸢浮浚?）[1]垂直紙面向里；[2]（2）①.②.③.見(jiàn)解析【解析】【小問(wèn)1詳解】[1]由圖，電子向下偏轉(zhuǎn)，即電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，所受洛倫茲力豎直向下，由左手定則，磁場(chǎng)垂直紙面向里。[2]電子通過(guò)加速電場(chǎng)電子在磁場(chǎng)中由幾何關(guān)系由洛倫茲力提供向心力則電子的比荷【小問(wèn)2詳解】[1]帶電液滴勻速運(yùn)動(dòng)球的體積解得[2]液滴懸停解得帶電微粒的電荷量為代入解得[3]通過(guò)威爾遜云室實(shí)驗(yàn)可得到液滴的帶電量，后來(lái)物理學(xué)家密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量都是某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小的電荷量就是電子所帶的由荷量。7.新能源電動(dòng)汽車新能源汽車指采用非常規(guī)車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源的新型汽車。比如純電動(dòng)汽車以電池模組和電動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿ρb置，有節(jié)能減排、低噪音、高效率等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。（1）18650型鋰電池是目前電動(dòng)汽車電池模組主流單體電芯。某同學(xué)使用如圖（a）所示的電路測(cè)量一節(jié)18650型鋰電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，得到數(shù)據(jù)如