2024屆上海市虹口區(qū)高三下學期二模（4月）物理試卷（含答案解析）

虹口區(qū)2023學年度第二學期期中學生學習能力診斷測試高三物理試卷考生注意：1.試卷滿分100分，考試時間60分鐘，共8頁。2.本考試分設(shè)試卷和答題紙。答題前，務(wù)必在答題紙上填寫姓名、學校、班級，并將條形碼貼在規(guī)定位置處。作答必須寫在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。3.標注“多選”的試題，每小題應(yīng)選兩個及以上的選項，但不可全選；未特別標注的選擇類試題，每小題只能選一個選項。標注“計算”、“簡答”的試題，在列式計算、邏輯推理以及回答問題的過程中，須給出必要的圖示、文字說明、公式、演算等。一、雷電雷電是大氣中的放電現(xiàn)象，多形成在積雨云中。通常下部的雷云因摩擦而帶負電，上部的雷云帶正電。當某處積聚的電荷密度很大，周圍產(chǎn)生強電場，就可擊穿空氣分子，形成雷電，釋放巨大能量。1.由于靜電感應(yīng)，會使雷云下方附近的地面積聚___________電荷，在云層和地面之間產(chǎn)生電場的大致方向：___________。2.為避免雷電造成損害，高大的建筑物會裝有避雷針。如圖，雷雨天，在避雷針附近產(chǎn)生電場，其等勢面的分布如虛線所示。（1）A、B、C三點中，場強最大的位置是___________。一帶電量為-2.0×10-7C的電荷q，由B運動到到C點，則其電勢能的變化量?Ep=___________J。（2）沿水平方向在某區(qū)域建立坐標軸Ox，軸上各點電勢分布如圖所示，b為圖線最高點，則（）A．b點場強為零B．b點場強豎直向上C．a(chǎn)、c兩點場強相同D．沿水平方向b點距離避雷針比c點更遠3.1752年6月的一天，富蘭克林在空曠地帶高舉裝有金屬桿的風箏，剛好一道閃電從風箏上掠過，他將風箏線上的電引入萊顧瓶中，回家進行了各種電學實驗，證明雷電與人工摩擦產(chǎn)生的電具有相同的性質(zhì)。已知萊頓瓶的電容C=1000pF，測出其兩端的電壓U=120V，則富蘭克林收集到雷電的電量Q=___________C．（1pF=10-12F）【答案】1.①.正②.向上2.①.A點②.-8.0×10-4③.A3.1.2×10-7【解析】【1題詳解】[1]根據(jù)題意，由于下部的雷云因摩擦而帶負電，根據(jù)靜電感應(yīng)的原理可知，會使雷云下方附近的地面積聚正電荷；[2]電場線的方向由正電荷指向負電荷，而電場線的方向即為電場的方向，則可知在云層和地面之間產(chǎn)生電場的大致方向向上。【2題詳解】（1）[1]等差等勢面越密集的地方電場強度越大，根據(jù)等勢面的分布可知A點處的等勢面最密集，因此A點處的場強最大；[2]負電荷q，由B運動到到C點，其電勢能的變化量（2）AB．在圖像中，圖線的斜率表示電場強度，b點為圖像中的最高點，則可知b點處的斜率為0，則b點處的場強為0，故A正確，B錯誤；C．在圖像中a、c兩點處的斜率大小不同方向也不同，則可知a、c兩點處的場強大小不同，方向也不同，故C錯誤；D．離避雷針越近電勢越高，b點處的電勢高于c點處的電勢，由此可知沿水平方向b點距離避雷針比c點更近，故D錯誤。故選A?！?題詳解】根據(jù)代入數(shù)據(jù)可得二、秋千蕩秋千是非常普遍的娛樂運動。4.如圖，蕩秋千的人連同座椅可看做質(zhì)點，僅在豎直面內(nèi)運動，不計阻力，A、C為左右兩側(cè)的最高點。（1）人在A處（）A．合力不為零B．向心力為零C．合力沿切線b的方向D．向心力沿d的方向（2）從A蕩到C點的過程中，其動能隨時間的變化關(guān)系圖像為（）A．B．C．D．5.小明同學蕩秋千時，發(fā)現(xiàn)秋千在運動過程中具有周期性，于是他在實驗室找到一些器材進行探究。（1）為了能夠滿足“單擺”的模型要求，應(yīng)（）A．選用1米左右的輕質(zhì)細線B．選用質(zhì)量較小的塑料球C．將線緊密纏繞在水平橫桿上D．擺角盡可能的?。?）測量擺長時，先用游標卡尺測量小球直徑，方法正確的是___________圖。（3）小明用拉力傳感器替代光電門傳感器，按圖（丙）所示安裝好。擺球在小角度擺動的過程中，啟動計算機軟件，得到圖（?。┧镜膱D像。則t=1.5s時擺球在___________位置，擺球的振動周期T=___________s?！敬鸢浮?.①.ABC②.A5.①.AD②.乙③.平衡（最低點）④.2【解析】【4題詳解】（1）[1]BD．將人和座椅看成一個整體，設(shè)其質(zhì)量為，在最高點時繩子與豎直方向的夾角為，對人和座椅在最高點A處受力分析，將人所受重力進行正交分解，如圖所示在最高點沿著繩子方向，由牛頓第二定律有由于在最高點速度為0，則可知其向心力為零，故BD正確；AC．根據(jù)受力分析可知，沿著繩子的方向合力為零，但垂直繩子的方向所受合力為由于可知人在最高點所受合力不為零，且其方向垂直繩子沿著切線b的方向，故AC正確。故選ABC。（2）[2]秋千的運動類似單擺的振動，而單擺從最大位移處開始振動，水平方向滿足則豎直方向滿足因此秋千從A蕩到C點的過程中，其動能隨時間的變化關(guān)系滿足式中A表示秋千能夠上升的最大高度，可知動能的變化滿足正弦變化。故選A。【5題詳解】（1）[1]能夠滿足“單擺”的模型要求，需要1m左右的輕質(zhì)細線，體積小密度大的鋼球，實驗過程中需要將擺線上端固定，不能出現(xiàn)松動，其次必須滿足擺角盡可能小，小于等于5°。故選AD。（2）[2]用游標卡尺測量小球的直徑時，應(yīng)將小球卡在外爪的刀口上。故選乙。（3）[3]根據(jù)圖丁可知，在時，拉力傳感器的示數(shù)達到最大值，則可知小球正處于平衡位置（最低點）；[4]一個周期內(nèi)小球經(jīng)過兩次最低點，根據(jù)圖丁可知小球的振動周期為三、跳跳球跳跳球的彈性很好，內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體，是有趣的兒童玩具。為方便討論，均不計空氣阻力，重力加速度g取9.8m/s2。6.接觸地面后，跳跳球在被擠壓過程中，不計內(nèi)能的變化。（1）關(guān)于能量的變化，下列說法正確的是（）A．動能一直減小B．動能一直增大C．彈性勢能一直增大D．人的機械能總量保持不變（2）為了能彈起更高，接觸地面后，人應(yīng)___________。7.如圖，跳跳球還可用來跳繩比賽。某同學1分鐘跳繩120次，離開地面后重心均升高h=10cm。若將人看做質(zhì)點，則一次跳躍過程中，球與地面接觸的時間t=___________s（保留2位有效數(shù)字）。8.夏天27℃時給跳跳球充氣，球內(nèi)氣體壓強為1.5atm。不計球的容積變化，在不漏氣的情況下，冬天-13℃時，球內(nèi)氣體分子熱運動的平均動能___________（填寫其變化情況），球內(nèi)氣體的壓強p′=___________atm。9.（簡答題）某同學購買的是無法充氣的質(zhì)地稍硬的跳跳球，玩耍時不慎撞成圖示的凹陷，檢查發(fā)現(xiàn)也沒漏氣。請你幫他設(shè)計一個易于操作的方法把球恢復原狀，并簡要說明其物理原理?！敬鸢浮?.①.C②.下蹲并用力向下蹬地面7.0.218.①.變?、?1.39.取一個大容器，向其中倒入足夠多的熱水，再把變形的跳跳球浸在熱水中（凹陷部分務(wù)必全部浸入），經(jīng)過一段時間，球就能自動恢復原貌。球浸入熱水后，內(nèi)部封閉氣體溫度升高，最初氣體體積幾乎不變，根據(jù)查理定律，氣體壓強增大，達到一定數(shù)值，就可以推動外殼恢復原狀?！窘馕觥俊?題詳解】（1）接觸地面后，跳跳球在被擠壓的過程中，速度一直為0，動能不變。形變量增大，所以彈性勢能一直增大。人要對跳跳球做功，機械能減少。故ABD錯誤，C正確。故選C。（2）人下蹲并用力向下蹬地面，能使更多的重力勢能和人的化學能轉(zhuǎn)化成跳跳球的彈性勢能，跳跳球恢復形狀后，彈性勢能轉(zhuǎn)化成人的機械能，人能彈得更高?！?題詳解】由題意有人每次在空中運動時間為則一次跳躍過程中，所用時間為則一次跳躍過程中，球與地面接觸的時間【8題詳解】[1][2]溫度降低，球內(nèi)氣體分子熱運動的平均動能變小。氣體等容變化，由查理定律有其中得9題詳解】取一個大容器，向其中倒入足夠多的熱水，再把變形的跳跳球浸在熱水中（凹陷部分務(wù)必全部浸入），經(jīng)過一段時間，球就能自動恢復原貌。球浸入熱水后，內(nèi)部封閉氣體溫度升高，最初氣體體積幾乎不變，根據(jù)查理定律，氣體壓強增大，達到一定數(shù)值，就可以推動外殼恢復原狀。四、“隔空取物”的光學鑷子光具有能量，也有動量，光照射到物體表面時會產(chǎn)生壓力，稱為光壓。光鑷技術(shù)就是用一束高度匯聚的激光形成輻射壓力，在基本不影響周圍環(huán)境的情況下對捕獲物進行亞接觸、無損活體的操作，如同“隔空取物”的光學鑷子。10.科學家研究發(fā)現(xiàn)，光子的動量與光的傳播方向一致，其大小p=，h為普朗克常量，λ為光的波長。該公式表明：光具有的特性是___________。頻率為ν的光子垂直照射到平面鏡，在反射的過程中，動量改變量的大小Δp=___________，從而對平面鏡產(chǎn)生一定的壓力（光速取真空中的速度c）。11.光射達物質(zhì)界面時會發(fā)生折射，遵循折射定律，傳播方向發(fā)生變化會導致其動量改變，從而產(chǎn)生光壓。如圖，一束光線從真空中入射到均勻分布的微球的A點，兩次折射后從B點射出。（1）實驗中測出折射角β小于入射角α，則光線在微球內(nèi)的傳播速度___________真空中的光速c。從B點射出后的折射角θ=___________（用α、β表示）。（2）光束經(jīng)過微球的過程中，其動量變化量（）A．由A指向B，對微球產(chǎn)生的光壓指向BB．由A指向B，對微球產(chǎn)生的光壓指向AC．與AB垂直，對微球產(chǎn)生的光壓垂直AB向上D．與AB垂直，對微球產(chǎn)生的光壓垂直AB向下12.運用時，可以將兩束相同的光同時對稱的射入微球，相當于鑷子的兩個臂，產(chǎn)生對稱的壓力，從而穩(wěn)定捕捉微球。（1）如圖，對稱的入射光a、b射入微球甲，c、d射入微球乙，入射方向關(guān)于中心線對稱，則兩球所受合力的方向（）A．兩球所受合力均向上B．兩球所受合力均向下C．甲球受合力向下，乙球受合力向上D．甲球受合力向上，乙球受合力向下（2）已知微球偏離平衡位置微小位移x時，光線對微球總的作用力近似滿足F=-kx，則微球從平衡位置開始運動的位移x隨時間t變化的圖像為（）A．B．C．D．【答案】10①.波粒二象性②.11.①.小于②.α③.C12.①.D②.B【解析】【10題詳解】[1]光子動量公式，其中動量表示光具有粒子性，而波長表示光具有粒子性，因此通過光子動量公式表明光具有波粒二象性；[2]光被平面鏡反射后速度大小不變，取反射光的動量方向為正，則其動量的變化量而，可得【11題詳解】（1）[1]由于折射角β小于入射角α，根據(jù)折射定律可得微球的折射率則光在微球中的傳播速度可知光線在微球中的傳播速度小于真空中的光速。[2]根據(jù)幾何關(guān)系可知，三角形AOB為等腰三角形，可得而折射率由此可知從B點射出后的折射角。（2）[3]做出入射光動量方向、折射光動量方向以及折射后光線動量的變化量如圖所示可知光束經(jīng)過微球的過程中，其動量變化量與AB垂直，根據(jù)動量定理可知，微球?qū)馐饔昧Φ姆较蚺c動量變化量的方向相同，其方向垂直AB向下，而根據(jù)牛頓第三定律可知，光束對微球的作用力與微球?qū)馐淖饔昧Υ笮∠嗟?、方向相反，可知光束對微球的作用力垂直AB向上。故選C。【12題詳解】（1）[1]做出兩束對稱光束分別經(jīng)過微球甲乙后動量的變化量，以及根據(jù)平行四邊形定則做出動量變化量的合動量，如圖所示根據(jù)動量定理可知，微球甲對光束的合力豎直向下，微球乙對光束的合力豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律可知，光束對甲球的合力豎直向上，光束對乙球的合力豎直向下。故選D。（2）[2]根據(jù)題意，光線對微球總的作用力近似滿足F=-kx，則微球從平衡位置開始運動的位移x隨時間t變化的圖像滿足簡諧振動，其圖像為正弦函數(shù)的圖像。故選B。五、微觀粒子的碰撞通過對微觀粒子碰撞的研究，科學家發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中子和中微子等基本粒子，對微觀世界的認識不斷深入。13.下列粒子中，質(zhì)量最小的是（）A．電子B．質(zhì)子C．中子D．粒子14.圖為盧瑟福所做微觀粒子撞擊的實驗裝置圖。該裝置中，放射源R放出的粒子是___________。轉(zhuǎn)動顯微鏡，在熒光屏S上觀察到有個別粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，據(jù)此提出了原子的___________模型。15.查德威克用釙放出的α射線轟擊鈹，從而發(fā)現(xiàn)了中子。裝置圖中的粒子B為___________，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：+→___________+。16.（計算題）在核反應(yīng)堆中常用石墨做減速劑。已知碳核質(zhì)量是中子質(zhì)量的12倍，碰撞前中子的動能為Ek0，碳核均處于靜止狀態(tài)，中子與碳核相遇即發(fā)生彈性正碰。（1）與碳核發(fā)生一次碰撞，中子損失的動能ΔEk為多少？（2）一個中子至少與碳核發(fā)生幾次碰撞，其動能才可減小為原來的萬分之一？【答案】13.A14.①.粒子②.核式結(jié)構(gòu)15.①.質(zhì)子②.16.（1）；（2）28【解析】【13題詳解】電子、中子、質(zhì)子、粒子的質(zhì)量關(guān)系滿足粒子>中子>質(zhì)子>電子故選A。【14題詳解】[1][2]盧瑟福在實驗室用粒子放射源放出的粒子去轟擊金箔從而觀察到有個別粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，據(jù)此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型?！?5題詳解】[1]圖中A為中子流，中子流轟擊石蠟將氫中的質(zhì)子打出，可知圖中B為質(zhì)子。[2]根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為16題詳解】（1）根據(jù)動量守恒和能量守恒有解得，而解得可得與一個碳核碰撞后中子損失的動能為（2）設(shè)第二次碰撞后中子的速度大小為，同理可得第三次碰撞后中子的速度大小則第次碰撞后中子的速度大小可令即有由數(shù)學知識有解得六、發(fā)電機從發(fā)電廠、變電站引出的輸電線，將電能輸送到鄉(xiāng)村、工廠和千家萬戶，為我們的美好生活做出了巨大貢獻，而發(fā)電機則是功不可沒。17.圖示為交流發(fā)電的裝置簡圖，邊長為L、匝數(shù)為N的正方形線框abcd，在勻強磁場中以恒定的角速度ω繞OO′軸沿圖示方向轉(zhuǎn)動。（1）從圖示位置開始計時，e、f兩點間電勢差Uef隨時間t的變化關(guān)系圖像為（）A．B．C．D．（2）已知線框邊長L=0.1m，匝數(shù)N=200，線框總電阻r=4Ω，負載電阻R=16Ω。穿過線框的磁通量按圖示規(guī)律變化