上海市黄浦区2022届高三上学期期终调研测试（一模）物理含解析

黄浦区2021学年度第一学期高三年级期终调研测试物理试卷

2021年12月23日10：40

（满分100分，考试时间60分钟）

考生注意：

1.答题前，考生先将自己的姓名、学校、准考证号填写清楚并将条形码粘贴在规定位置。

2.本考试分设试卷和答题纸。试卷包括三大部分，第一部分为单项选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。

3.作答必须涂或写在答题纸上相应的位置，在试卷上作答无效。

一、单项选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）

1. 下列物理量中属于矢量的是（　　）

A. 振幅 B. 电流强度 C. 电势 D. 磁感应强度

【答案】D

【解析】

【详解】振幅、电流强度和电势都属于标量，磁感应强度属于矢量，故选D。

2. 下列关于电场线和磁感线的说法不正确的是（　　）

A. 都是闭合曲线 B. 都是假想的线

C. 都不会相交 D. 都用疏密表示场的强弱

【答案】A

【解析】

【详解】A．磁感线是闭合曲线，电场线不是闭合曲线，故A错误；

B．电场线和磁感线都是为了描述场而假想的线，实际并不存在，故B正确；

C．由于磁感线和电场线或它们的切线方向分别表示磁感应强度和电场强度的方向，而某点磁感应强度或电场强度的方向是唯一的，所以磁感线和电场线都不会相交，故C正确；

D．磁感线和电场线都用疏密表示场的强弱，故D正确。

本题选错误的，故选A。

3. 有研究发现，轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度。若引入一个新物理量来表示加速度变化的快慢，则该物理量的单位应该是（　　）

A m/s3 B. m2/s2 C. m/s2 D. m2/s

【答案】A

【解析】

【详解】加速度变化的快慢表达式为 ，则单位等于

故选A。

4. 某质点的振动图像如图所示，该质点的速度方向始终沿x轴正方向的时间段为（　　）

A. t=0～2s B. t=1～3s C. t=2～4s D. t=3～5s

【答案】C

【解析】

【详解】A．0～2s内质点的速度方向始终沿x轴负方向，故A不符合题意；

B．1～3s内质点的速度方向先沿x轴负方向，后沿x轴正方向，故B不符合题意；

C．2～4s内质点的速度方向始终沿x轴正方向，故C符合题意；

D．3～5s内质点的速度方向先沿x轴正方向，后沿x轴负方向，故D不符合题意。

故选C。

5. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为0.4 m/s。t = 0时恰好传播到如图位置。则两列波相遇的时刻以及相遇位置质点的起始振动方向分别为（　　）

A. 1.5 s，沿y轴向下 B. 1.5 s，沿y轴向上 C. 0.75 s，沿y轴向上 D. 0.75 s，沿y轴向下

【答案】D

【解析】

【详解】两列简谐波的波前相距由

得

即两列波运动到0.5m处，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，可得，此处的质点振动方向均向下，即沿y轴向下。

故选D。

6. 如图，某飞行器在月球表面起飞后，一段时间内沿与月面夹角为θ的直线做加速运动。此段时间飞行器发动机的喷气方向可能沿（　　）

A. 方向① B. 方向② C. 方向③ D. 方向④

【答案】C

【解析】

【详解】上升器在起飞后的某段时间内的飞行方向与水平面成角，且速度在不断增大，说明飞船所受合外力的方向与速度同向，上升器受重力和喷气推力水平面作用，即重力与推力的合力与速度方向相同，上升器所受喷气的反冲力与喷气方向相反，由图可知只有推力在③的反方向时，合力才可能与速度v同向。故C正确，ABD错误。

故选B。

7. 如图为观察水波衍射的实验装置示意图。AC、BD是两块挡板，两板间有一狭缝AB，O是波源。图中已画出所在区域波的传播情况，为使衍射现象更明显可适当（　　）

A. 增大狭缝AB的宽度 B. 减小波源的频率

C. 减小波源与两块挡板的距离 D. 减小波源的振幅

【答案】B

【解析】

【详解】当障碍物、孔或缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，才能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件。当减小狭缝AB之间的距离时，衍射现象更明显；或者使波源频率减小，因为波速不变，根据

知，波长会增大，衍射现象更明显，故B正确，ACD错误。

故选B。

8. 如图，质量为m金属杆ab垂直放在水平导轨上，处在匀强磁场中，磁场方向与水平面成θ角斜向上。开关闭合后金属杆保持静止，正确表示金属杆受力示意图的是（从a端看）（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由左手定则知金属杆所受安培力垂直与磁场方向向左上方，金属杆保持静止，由平衡条件可知，金属杆一定受到向右的摩擦力，金属杆也一定受到轨道的支持力，以及重力，受力示意图如图

故B正确，ACD错误。

故选B。

9. 如图，汽车以10m/s的速度沿直线匀速驶向路口，当行驶至距路口的停车线20m处时，绿灯还有3s熄灭。而该车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处，则这3s内汽车运动的v-t图像可能是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．该图像表示汽车在3s内行驶的距离为

故A不可能；

B．设汽车以10m/s匀速行驶的时间为t秒，则汽车在3s内行驶的距离为

故B不可能；

C．该图像表示汽车在3s内行驶的距离为

故C不可能；

D．该图像表示汽车在3s内行驶距离为

故D可能。

故选D。

10. 如图所示，虚线表示某电场的等势面，一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹如图中实线所示，粒子在A、B点的加速度分别为aA、aB，电势能分别为EA、EB，下列判断正确的是（　　）

A. aA＞aB，EA＞EB B. aA＞aB，EA＜EB

C. aA＜aB，EA＞EB D. aA＜aB，EA＜EB

【答案】D

【解析】

【详解】根据粒子轨迹的弯曲方向可知带电粒子受到的是静电斥力，根据U=Ed知，等差等势面越密的位置场强越大，B处等差等势面较密集，则场强大，带电粒子所受的电场力大，加速度也大，即

aA＜aB

根据沿着电场线方向，电势是降低的，结合运动轨迹，可知，粒子带负电，当从A到B，电场线对带负电粒子做负功，电势能增加，则知B点电势能大，即

EA＜EB

故选D。

11. 如图，质量为m的物块在平行于斜面的拉力F作用下沿倾角为θ的斜面做匀速直线运动。物块与斜面间的动摩擦因数μ = tanθ，重力加速度为g，则拉力F的大小不可能为（　　）

A. mgsinθ B.  C. 2mgsinθ D.

【答案】B

【解析】

【详解】当物块所受重力沿斜面向下的分力与物块所受滑动摩擦力方向相同时，F有最大值为

当物块所受重力沿斜面向下的分力与物块所受滑动摩擦力方向相反时，F有最小值0。

故ACD可能，B不可能。

故选B。

12. 如图，电源电动势与内阻恒定，R1为定值电阻，两电表均为理想电表。闭合开关后，将滑动变阻器R2的滑片向a端移动，则（　　）

A. 两个电表示数都变大 B. 两个电表示数都变小

C. 电压表示数变大，电流表示数变小 D. 电压表示数变小，电流表示数变大

【答案】C

【解析】

【详解】设滑片向a端移动后，滑片左侧电阻R2左的减少量为，则滑片右侧电阻R2右的增加量也为。滑片左侧电阻R2左与R1并联后的等效电阻R并的减少量为

而开始时，电路外电阻为

滑片向a端移动后，电路外电阻为

即电路外电阻增大，总电流减小，电流表示数减小，电源内电压减小，路端增大，而R并两端电压减小，所以R2右两端电压增大，电压表示数增大，综上所述可知ABD错误，C正确。

故选C。

二、填空题（共20分，每个空格2分）

13. 直导线ab内通有稳恒电流，产生磁场方向如图，导线中的电流方向为_________（选填“从a到b”或“从b到a”）；一线框从M处沿ab所在竖直平面向下移动到N处，线框内的磁通量变化情况是________。

【答案】    ①. 从b到a    ②. 先增大后减小再增大再减小

【解析】

【详解】[1]由安培定可知导线中的电流方向为从b到a；

[2]通电导线附近，越靠近导线磁感应强度越大，线框下边刚刚到ab所在平面，线框的磁通量最大，当线框中点到达ab所在平面，磁通量减小到0，当线框上边刚到ab所在平面时磁通量反向增加到最大，再继续向下，磁通量减小，所以线框内的磁通量变化情况是先增大后减小再增大再减小。

14. 如图，绝缘轻杆两端固定带电小球A和B，处于水平向右的匀强电场中。开始杆与电场线垂直，向右移动并转至杆与电场线平行后，发现两球电势能之和不变。根据图中给出的位置关系，可以确定A、B两球一定带有___________种电荷（选填“同”或“异”），A、B两球的带电量之比为___________。

【答案】    ①. 异    ②. 2∶1

【解析】

【详解】[1]两小球电势能之和不变，说明电场力对两小球做功的代数和为零，又因为两小球都存在水平向右的位移，所以A、B两球一定带有异种电荷。

[2]由题图可得

解得A、B两球的带电量之比为

15. 国际空间站的轨道距地面319.6～346.9 km，中国天宫空间站的轨道距地面约400 km，若将这两个轨道近似视为圆轨道。设国际空间站和天宫空间站运行的周期分别为T1、T2，运行速率分别为v1、v2，则T1________T2、v1___________v2（均选填“大于”或“小于”）。

【答案】    ①. 小于    ②. 大于

【解析】

【详解】[1][2]由万有引力提供向心力

得

因为国际空间站比天宫空间站轨道半径

所以

16. 质量为0.1 kg的小球从高处由静止落下，最初4s内小球动能Ek随时间的二次方t2变化的图像如图所示，g取10 m/s2.；根据图像可确定小球下落的运动______自由落体运动（选填“是”或“不是”），理由是_______。

【答案】    ①. 不是    ②. 根据图像可求得小球下落的加速度大小为8 m/s2，不是重力加速度。

【解析】

【详解】[1][2]根据

由图像可知

解得

a=8m/s2

则小球下落的运动不是自由落体运动，理由是小球下落的加速度大小为8 m/s2，不是重力加速度。

17. 如图，电源电动势为12 V、内阻为 1 Ω，定值电阻R1、R2的阻值分别为1 Ω、6 Ω，开关闭合后，电动机M恰好正常工作。已知电动机额定电压U 为 6 V，电阻RM 为 0.5 Ω，则电动机正常工作时产生机械功的功率为___________W，此时电源的效率为___________。

【答案】    ①. 10    ②. 75%

【解析】

【详解】[1]设干路电流为，根据闭合电路欧姆定律得

解得

设流过的电流为，则有

则流过的电流为

电动机的输入功率为

电动机的热功率为

电动机机械功的功率

[2]路端电压为

则电源的效率

三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。

18. 如图，在“研究共点力的合成”的实验中：

①下列操作对减小实验误差有益的是________。

A．拉橡皮筋的细绳尽量长些

B．两细绳取等长

C．拉橡皮筋时，弹簧测力计、细绳、橡皮筋都与木板平行

D．两个弹簧测力计同时拉时，两测力计的拉力大小尽量相差得大些

E．标记同一细绳方向的两点尽量远些

②实验中若用两根橡皮筋代替两根细绳套，将_______（选填“仍能”或“不能”）按原方案完成实验。

③甲、乙两同学用两个量程均为0~5N弹簧测力计操作实验。他们从实验器材篮里拿出测力计，用两个测力计互成锐角地把橡皮筋与细绳的连结点拉到某位置，乙同学在结点正下方标记O点，并记录下两个测力计读数分别为3.8N和4.2N，之后便将橡皮筋释放。

请指出甲、乙两同学以上操作中存在的问题：________。

【答案】    ①. ACE    ②. 仍能    ③. 在使用前未对弹簧测力计进行调零操作；未记录两测力计拉力方向；两拉力合力大于5N，用一个测力计拉橡皮筋结点到O点时会超出量程

【解析】

【详解】①[1]ABE．拉橡皮筋的细绳尽量长些，标记同一细绳方向的两点尽量远些，这些措施都有益于减小力方向的测量误差，但两细绳没必要取等长，故AE符合题意，B不符合题意；

C．拉橡皮筋时，弹簧测力计、细绳、橡皮筋都与木板平行，从而避免因摩擦而造成的误差，故C符合题意；

D．两个弹簧测力计同时拉时，两测力计的拉力大小尽量相差得大些，这样势必会造成一个弹簧测力计的示数较小，不利于减小测量力大小的相对误差，故D不符合题意。

故选ACE。

②[2]实验中细绳套用于反映拉力方向，用两根橡皮筋代替两根细绳套依然可以达到这一目的，所以仍能按原方案完成实验。

③[3]甲、乙两同学在操作中存在的问题：在使用前未对弹簧测力计进行调零操作；未记录两测力计拉力方向；两拉力合力大于5N，用一个测力计拉橡皮筋结点到O点时会超出量程。

19. 某小组同学用图（a）所示的实验电路测量一电池的电动势E和内阻r。

①图中A、B分别为___________传感器和___________传感器。闭合开关前，滑动变阻器的滑动头P应置于___________端（选填“a”或“b”）。

②闭合开关后，调节滑动变阻器，测得两个电表的多组数据，作出的图像如图（b）所示。根据图像可求出该电池的电动势E = ___________V，内阻r = ___________Ω。（结果均保留2位小数）

【答案】    ①. 电流    ②. 电压    ③. a    ④. 1.48    ⑤. 1.29

【解析】

【详解】①[1][2]测量一电池的电动势E和内阻r需要测路段电压和电流，电流传感器应串联接入电路，电压传感器应并联接入电路，由电路图可知图中A、B分别为电流传感器和电压传感器。

[3]滑动变阻器采用限流接法，为了保护电路，闭合开关前滑片P置于阻值最大处，由图可知，滑片P应置于a处；

②[4][5]由闭合电路欧姆定律

可知图像的纵轴截距表示电源电动势为

斜率的绝对值为电源内阻为

20. 某次实验中测得一质量为6.64×10-27 kg的带电粒子，在500 N/C的匀强电场中，仅在电场力作用下由静止加速。移动16cm时，速度达到8.40×104 m/s。推算该带电粒子：

（1）在这一过程中电势能的变化量；

（2）受到电场力大小；

（3）带电量的大小。

（已知元电荷e=1.6×10-19C，计算结果用科学计数法表示，前2问保留3位有效数字）

【答案】（1）− 2.34×10−17 J；（2）1.46×10−16 N；（3）3.2×10−19 C

【解析】

【详解】（1）根据能量守恒定律可知，该带电粒子在这一过程电势能变化量等于动能变化量的相反数，即

（2）设带电粒子受到的电场力大小为F，根据动能定理有

解得

（3）根据电场强度的定义式变形可得该带电粒子所带电量的大小的计算值为

考虑到实验中所测数据有一定的误差，q应取与e的整数倍最接近的值，即3.2×10−19C。

21. 研究发现在无风状态下汽车在行驶时受到的空气阻力f主要与汽车正面投影面积A和行驶速度v有关。一研究团队以某品牌汽车为对象开展研究，通过在风洞实验室模拟实验得到右表数据：

（1）说明如何利用表格中的数据，验证汽车行驶时受到的空气阻力f与汽车行驶速度v的平方成正比？

（2）实验可获得结论：汽车在行驶时受到的空气阻力f与汽车正面投影面积A、行驶速度v的关系表达式为f = kAv2.请任意选用表格中三组数据估算k（结果保留2位小数）；

（3）一辆该品牌小汽车质量m = 1200 kg，正面投影面积A = 3.0 m2，在平直地面上行驶时受到的地面阻力f0恒为1000 N。若该车以加速度a = 2 m/s2做匀加速直线运动。求：

①速度大小为v1 = 20 m/s时汽车受到的牵引力F1的大小；

②速度从v1 = 20 m/s增大至v2 = 30 m/s的过程中，汽车所受牵引力做的功W。（结果用科学计数法表示，保留2位小数）

【答案】（1）见解析所示；（2）0.25 kg/m3；（3）①3700 N；②4.86×105 J

【解析】

【详解】（1）

（2）选取三组数据

f1 = 2.0×102N、A1=2.0m2、v1=20m/s

f2 = 11.9×102 N、A2 = 3.0 m2、v2 = 40 m/s

f3 = 35.9×102 N、A3 = 4.0 m2、v3 = 60 m/s

分别代入

可求得

k1 = 0.250 kg/m3

k2 = 0.248 kg/m3

k3 = 0.249 kg/m3

则

（3）①v1 = 20 m/s时，汽车受空气阻力f1 = 300 N，根据

可得

②v2 = 30 m/s时，汽车受空气阻力f2 = 680 N，根据

可得

汽车的位移

根据

可知牵引力F与v2为线性关系，又因为匀加速直线运动中位移s与v2为线性关系，因此牵引力F与位移s也为线性关系

这一过程中牵引力做功