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2021年上海市黄浦区高考物理二模试卷
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这是一份2021年上海市黄浦区高考物理二模试卷，共23页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，综合题注意等内容，欢迎下载使用。
2021年上海市黄浦区高考物理二模试卷
一、单项选择题（共40分，1至8题每题3分，9至12题每题4分。每小题只有一-个正确选项）
1．（3分）下列电磁波中，从原子核内部发射出来的是（ ）
A．红外线 B．无线电波 C．γ射线 D．X射线
2．（3分）有时我们靠近正在地面取食的小鸟时，它会毫不慌张，但当我们感觉能把它抓住时，它却总能立刻飞走，这是因为小鸟在起飞时具有较大的（ ）
A．加速度 B．初速度
C．速度的改变量 D．位移
3．（3分）下列实验能说明光具有波动性的是（ ）
A．阴极射线实验 B．α粒子轰击氮核实验
C．光电效应实验 D．杨氏双缝干涉实验
4．（3分）在图（a）所示的螺线管中通以如图（b）所示的电流，取电流沿图中箭头方向为正值、与图中箭头方向相反为负值；竖直向上为磁感应强度正方向，线圈中心的磁感应强度B随时间t的变化关系可能为（ ）
A． B．
C． D．
5．（3分）一列沿x轴传播的简谐横波在t＝2s时的波形如图（a），平衡位置在x＝4m的质点a的振动图像如图（b），则该波的传播方向和波速分别为（ ）
A．沿x轴负方向，2m/s B．沿x轴正方向，2m/s
C．沿x轴负方向，1m/s D．沿x轴正方向，1m/s
6．（3分）超市货架陈列着四个完全相同的篮球，不计摩擦，挡板均竖直，4个球中对圆弧面压力最小的是（ ）
A．球① B．球② C．球③ D．球④
7．（3分）所受重力大小为G的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移s与时间t的关系如图所示。乘客所受支持力大小为FN，速度大小为v，则（ ）
A．0～t1时间内，v增大，FN＞G
B．t1～t2时间内，v增大，FN＝G
C．t2～t3时间内，v减小，FN＞G
D．0～t3时间内，v增大，FN＞G
8．（3分）某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10（24V/200W）和10个相同的指示灯X1～X10（24V/2W），如图连接在220V交流电源上，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则（ ）
A．X1功率减小，L1功率增大
B．X1功率增大，L1功率增大
C．X2功率增大，其它指示灯的功率减小
D．X2功率减小，其它指示灯的功率增大
9．（4分）空间P、Q两点处固定电荷量相等的点电荷，已知Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则（ ）
A．a、c、d三点的电势高低为φa＞φd＞φc
B．a、b两点的电场强度相同
C．正电荷从a点移动到c点，电势能一定增大
D．负电荷从a点移动到c点，动能一定增大
10．（4分）如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（ ）
①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动
②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动
③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动
④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动
A．①②④ B．①②③④ C．②④ D．①③
11．（4分）如图，A、B两小朋友去滑雪，他们使用的滑雪板与雪面的动摩擦因数不同。两人用与斜面平行的轻质硬杆相连，沿足够长的斜面一起匀速下滑。下滑过程中轻杆突然断裂，两人仍各自继续沿斜面下滑，在之后的一段时间内（两人均未停止运动）（ ）
A．如果两人间距离逐渐增大，可确定A受到的摩擦力较大
B．A、B各自所受合力的大小可能不同
C．A、B各自的加速度方向可能相同
D．A、B各自所受合力做功的大小一定不相同
12．（4分）如图，两端封闭、上粗下细的导热玻璃管竖直放置，中间用一段水银柱封闭了A、B两部分气体。现环境温度略有上升，重新稳定后A、B两部分气体压强的增量分别为△pA、△pB，则（ ）
A．水银柱略向上移动，△pA＜△pB
B．水银柱略向上移动，△pA＞△pB
C．水银柱略向下移动，△pA＜△pB
D．水银柱略向下移动，△pA＞△pB
二、填空题（共20分，每个空格2分）
13．（4分）用单色光a照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数为m。现改用频率更大、强度较弱的单色光b照射该金属，则b光的光子能量 a光的光子能量，单位时间内飞出金属表面的光电子数 m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
14．（4分）火车在直道上行驶时，两侧的车轮以等大的轮半径分别在两边的轨道上滚动；若列车向左转弯，由于惯性，车体会偏向右侧，导致右侧车轮与轨道接触点处的车轮半径较大，如图所示（从车尾看）。此时两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度ω左 ω右、线速度v左 v右（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
15．（4分）如图，长度均为L的长直导体棒a、b平行置于光滑绝缘水平桌面，b棒固定，a棒与力传感器相连。当a、b中分别通以大小为Ia、Ib的恒定电流时，a棒静止，传感器受到a给它水平向左、大小为F的拉力。则a、b中的电流方向 （选填“相同”或“相反”），a中电流在b棒所在处产生的磁感应强度大小为 。
16．（4分）已知某无人机工作时的总功率约为360W，其使用的电池上有“额定容量为60W•h”的标识，则该无人机的工作续航时间最多为 min；若该无人机工作时电池的发热功率为100W，在20℃环境下的散热功率（单位时间耗散到环境中的热量，视为不变）约为95W，已知该电池每吸收60J热量时温度将升高1℃，其安全工作的最高温度为60℃，则在20℃环境下该无人机最多可连续飞行 min。
17．（4分）甲、乙两车在平直公路上同向行驶，两车的v﹣t图像如图所示。已知t＝6s时两车恰好并排行驶，则t＝0～6s时间内：两车两次并排行驶的位置之间的距离为 m，两车相距最远的距离为 m。
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．（12分）某同学通过图（a）所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。
（1）图（a）中的A是 传感器；
（2）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了 ；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了 。
（3）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为 （选填“V、”或“p、”）
（4）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图（b）所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗冰糖的体积为 。
19．（14分）水平面内有一电阻不计的光滑平行金属导轨，两导轨间距L＝0.4m，在导轨上MN左侧区域存在垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度大小B＝2.5T。两根电阻分别为R1＝1Ω、R2＝3Ω的金属棒AB、CD垂直导轨置于MN左侧的导轨上。开始时两棒均静止，现用一垂直于棒AB的水平向右外力拉动棒AB，使其向右运动：
（1）当AB棒在磁场中向右运动时，判断回路中的感应电流方向和CD棒的运动方向；
（2）设AB棒在磁场中向右运动一段距离过程中，安培力对AB棒做功为WAB，安培力对CD棒做功为WCD，试从功和能量转化关系的角度分析并比较WAB与WCD的大小；
（3）当AB棒运动到MN右侧后某时刻撤去外力（CD棒还在磁场中），此时AB棒速度大小v1＝5m/s，CD棒速度大小v2＝2m/s，求此时AB棒上的热功率PAB；
（4）在第（3）问情景中，请分析并描述此时刻之后AB、CD棒的运动情况。
20．（14分）如图，长L＝5m的细杆AB固定于竖直平面内，与水平方向夹角θ＝37°。一半径为R＝2.5m的光滑圆环与细杆相切连接于B点，C为圆环最高点。质量m＝1kg的小球穿在杆上，与细杆间的动摩擦因数μ＝0.5。小球开始时静止于A点，现用大小为20N、方向沿杆向上的恒力F拉动小球，经时间t后撤去F，此时小球尚未到达B点。（重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6）
（1）求力F作用时小球运动的加速度大小a1；
（2）为使小球能到达B点，求力F作用的最短时间tmin；
（3）小球到达B点时的速度大小vB与t的函数关系式；
（4）若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，求该情况下t的大小。
2021年上海市黄浦区高考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（共40分，1至8题每题3分，9至12题每题4分。每小题只有一-个正确选项）
1．（3分）下列电磁波中，从原子核内部发射出来的是（ ）
A．红外线 B．无线电波 C．γ射线 D．X射线
【分析】人类关于原子核内部的信息最早来自于天然放射现象，放射性元素向外发射出三种射线，分别为α射线β射线γ射线。
【解答】解：人类关于原子核内部的信息最早来自于天然放射现象，放射性元素向外发射出三种射线，分别为α射线β射线γ射线，故从原子核内部发射出来的是γ射线，无线电波是电磁震荡产生的，红外线是外层电子受激发产生的，x射线是内层电子受激发产生的，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题为基础题，学习过程中注意基础知识的积累。
2．（3分）有时我们靠近正在地面取食的小鸟时，它会毫不慌张，但当我们感觉能把它抓住时，它却总能立刻飞走，这是因为小鸟在起飞时具有较大的（ ）
A．加速度 B．初速度
C．速度的改变量 D．位移
【分析】根据小鸟运动状态变化的快慢，分析其在起飞时哪个物理量较大。
【解答】解：小鸟在起飞时总能立刻飞走，运动状态改变较快，即速度变化较快，加速度较大，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】解决本题的关键要掌握加速度的物理意义：加速度反映速度变化的快慢，即反映物体运动状态改变的快慢。
3．（3分）下列实验能说明光具有波动性的是（ ）
A．阴极射线实验 B．α粒子轰击氮核实验
C．光电效应实验 D．杨氏双缝干涉实验
【分析】干涉和衍射现象是波特有的现象。
【解答】解：干涉现象和衍射现象是波特有的现象，故D正确，ABC错误，
故选：D。
【点评】本题是基础题，考查知识掌握情况，注意平时的知识积累。
4．（3分）在图（a）所示的螺线管中通以如图（b）所示的电流，取电流沿图中箭头方向为正值、与图中箭头方向相反为负值；竖直向上为磁感应强度正方向，线圈中心的磁感应强度B随时间t的变化关系可能为（ ）
A． B．
C． D．
【分析】根据通电导线的缠绕特点，利用右手螺旋定则可以判断磁感应强度随时间的变化。
【解答】解：图中为同一直导线正反缠绕螺旋管，任一时刻螺旋管中两导线中电流方向相反，根据右手螺旋定则可知，
任一时刻两导线电流产生的磁场方向相反，大小相等，故任一时刻线圈中心的磁感应强度均为零，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】在判断通电导线在某点的磁感应强度时，要注意利用的是右手螺旋定则，再者要注意磁场也可以叠加。
5．（3分）一列沿x轴传播的简谐横波在t＝2s时的波形如图（a），平衡位置在x＝4m的质点a的振动图像如图（b），则该波的传播方向和波速分别为（ ）
A．沿x轴负方向，2m/s B．沿x轴正方向，2m/s
C．沿x轴负方向，1m/s D．沿x轴正方向，1m/s
【分析】由振动图象读出t＝2s时刻x＝4处的质点的振动方向，判断波的传播方向，由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，可求出波速。
【解答】解：由b图可知，a质点在2s时向下振动，利用同侧法，结合a图像可知波向x轴负方向传播。由a图可知波长是8m，由b图可知周期是4s，所以波速v＝＝m/s＝2m/s。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系，同时要分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。
6．（3分）超市货架陈列着四个完全相同的篮球，不计摩擦，挡板均竖直，4个球中对圆弧面压力最小的是（ ）
A．球① B．球② C．球③ D．球④
【分析】对其中的一个小球受力分析，受重力、挡板支持力和圆弧面的支持力，根据平衡条件列式求解出圆弧面支持力表达式进行分析即可．
【解答】解：对球受力分析，如图所示：
设圆弧面切线与水平方向的夹角为α，根据平衡条件，有：N＝
故α越小，N越小，故支持力最小的是④球，根据牛顿第三定律，压力最小的也是④球，故D正确、ABC错误。
故选：D。
【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
7．（3分）所受重力大小为G的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移s与时间t的关系如图所示。乘客所受支持力大小为FN，速度大小为v，则（ ）
A．0～t1时间内，v增大，FN＞G
B．t1～t2时间内，v增大，FN＝G
C．t2～t3时间内，v减小，FN＞G
D．0～t3时间内，v增大，FN＞G
【分析】由s﹣t图象的斜率表示速度，判断不同时间段物体的运动情况，根据牛顿第二定律求解乘客所受支持力的大小与重力的关系。
【解答】解：s﹣t图象的斜率表示速度
A、0～t1时间内，v增大，乘客加速向上运动，由牛顿第二定律：FN﹣G＝ma，FN＞G，故A正确；
B、t1～t2时间内，v不变，匀速上升，FN＝G，故B错误；
C、t2～t3时间内，v减小，减速上升，由牛顿第二定律：G﹣FN＝ma，FN＜G，故C错误；
D、0～t3时间内，速度先增大后匀速最后减速，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了s﹣t图象斜率的物理意义，要求会通过牛顿第二定律分析求解。
8．（3分）某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10（24V/200W）和10个相同的指示灯X1～X10（24V/2W），如图连接在220V交流电源上，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则（ ）
A．X1功率减小，L1功率增大
B．X1功率增大，L1功率增大
C．X2功率增大，其它指示灯的功率减小
D．X2功率减小，其它指示灯的功率增大
【分析】每一个强光灯与对应的指示灯并联之后在与其他灯串联，L2的灯丝烧断，电路中电阻增大，电流减小，每一部分分担的电压也减小，可求功率的变化。
【解答】解：ABCD、由图可知L1与X1并联、L2与X2并联⋯，然后它们再串联接在220V交流电源上，L2灯丝烧断，电路中总电阻变大，电路中电流变小，又L1与X1并联的电流分配关系不变，则L1与X1的电流都减小，电压也减小，由P＝I2R可知，除L2与X2外，各灯的功率都减小。由于电路电流减小，各并联部分的电压都减小，交流电源总电压220V不变，则X2上的电压增大，根据可知X2的功率变大，故ABD错误，C正确。
故选：C。
【点评】弄清电路图，分清串并联电路，明确复杂电路应用部分电路欧姆定律与闭合电路欧姆定律联立解决问题。
9．（4分）空间P、Q两点处固定电荷量相等的点电荷，已知Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则（ ）
A．a、c、d三点的电势高低为φa＞φd＞φc
B．a、b两点的电场强度相同
C．正电荷从a点移动到c点，电势能一定增大
D．负电荷从a点移动到c点，动能一定增大
【分析】根据Q带正电，再结合结合电场线始终跟等势面垂直，可以描绘出电荷周围的电场线分布情况，利用电场线的分布情况，可以判断电势的高低、电场强度的强弱，以及电势能的变化。
【解答】解：可以画出电荷Q到电荷P的电场线如图所示。
A、由图可知，Q、P为等量的异种电荷，PQ连线的中垂面为等势面，电势等于零，所以d点的电势等于零。c在正电荷附近，电势大于0，同理a点的电势小于0，则φa＜φd＜φc，故A错误；
B、在图中，a、b两点关于PQ对称两点电场强度大小相同，方向不同。故B错误；
C、正电荷从a点移动到c点，电势升高，根据Ep＝φq可知，电势能增加，故C正确。
D、负电荷从a点到c点，电势升高，根据Ep＝φq可知，电势能减小，因不知移动的负电荷具体受力和运动情况，所以无法判断动能变化情况，若只受电场力作用，动能一定增大，故D错误。
故选：C。
【点评】能熟记等量异种电荷间的电场线分布情况以及会画电场线，是解决本题的关键。
10．（4分）如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（ ）
①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动
②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动
③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动
④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动
A．①②④ B．①②③④ C．②④ D．①③
【分析】棒ab相当于电源，根据右手定则判断出ab棒的感应电流方向，根据左手定则判断出cd棒受到的磁场力。
【解答】解：①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动，根据右手定则，可得感应电流方向由b到a，则金属棒cd中的电流方向为由d到c，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动，根据右手定则，可得感应电流方向由a到b，则金属棒cd中的电流方向为由c到d，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动，根据右手定则，可得感应电流方向由a到b，则金属棒cd中的电流方向为由c到d，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动，根据右手定则，可得感应电流方向由b到a，则金属棒cd中的电流方向为由d到c，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
所以①②③④均正确，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题考查了右手定则和左手定则的应用，解决此题的关键是要理清左手定则和右手定则的适用条件。
11．（4分）如图，A、B两小朋友去滑雪，他们使用的滑雪板与雪面的动摩擦因数不同。两人用与斜面平行的轻质硬杆相连，沿足够长的斜面一起匀速下滑。下滑过程中轻杆突然断裂，两人仍各自继续沿斜面下滑，在之后的一段时间内（两人均未停止运动）（ ）
A．如果两人间距离逐渐增大，可确定A受到的摩擦力较大
B．A、B各自所受合力的大小可能不同
C．A、B各自的加速度方向可能相同
D．A、B各自所受合力做功的大小一定不相同
【分析】由平衡条件可知两小朋友作为整体的下滑分力和摩擦力的关系；隔离分析A、B各自所受合力的大小；根据合力判断加速度；根据A、B各自所受合力的大小和运动的位移判断A、B各自所受合力做功的大小。
【解答】解：A、开始时匀速运动，有FA+FB＝fA+fB，其中FA、FB为A、B的下滑分力，轻杆突然断裂两人间距增大，有FA＞fA，无法比较fA、fB，故A错误；
B、A所受合力为F1＝FA﹣fA，B所受合力为F2＝FB﹣fB，有F1＝﹣F2，故B错误；
C、A、B所受合力方向相反，故加速度方向一定相反，故C错误；
D、由于A、B与雪面动摩擦因数不同，则AB间距改变，所以xA≠xB，合力做功F1xA≠F2xB，故D正确。
故选：D。
【点评】本题要注意运用整体和隔离的方法对A、B进行受力分析，结合匀速运动的状态进行判断。
12．（4分）如图，两端封闭、上粗下细的导热玻璃管竖直放置，中间用一段水银柱封闭了A、B两部分气体。现环境温度略有上升，重新稳定后A、B两部分气体压强的增量分别为△pA、△pB，则（ ）
A．水银柱略向上移动，△pA＜△pB
B．水银柱略向上移动，△pA＞△pB
C．水银柱略向下移动，△pA＜△pB
D．水银柱略向下移动，△pA＞△pB
【分析】本题可采取假设法，假设气体的体积不变，根据等容变化判断出上下气体的压强变化量，从而判断出水银柱的移动方向．关于体积的变化量关系，可抓住总体积不变去分析．
【解答】解：假设加热过程水银柱不动，上下两部分气体均做等容变化，由查理定律得：＝
解得：p′＝p
气体压强的增加量：△p′＝p′﹣p＝p，
初状态气体压强：pB′＝pA′+ρgh＞pA′，
△T与T都相等，初状态压强p越大，气体压强的增加量越大，则△pB′＞△pA′，水银柱将向上运动。
水银柱向上移动，实际上气体发生的不是等容变化，水银柱向上移动一段距离重新平衡后，
由于细管的上部分的横截面积比较大，结合△V＝Sh，
所以细管的下部水银柱减小的长度大于细管上部的水银柱增大的长度，
则在水银柱向上移动一段后，水银柱的长度减小，即后来的总长度h′＜h，则pB′＝ρgh′+pA′①
初态时有 pB＝ρgh+pA ②
①﹣②可得：pB′﹣pB＝ρg（h′﹣h）+pA′﹣pA
实际上气体压强的变化量：△pB＝ρg（h′﹣h）+△pA
因 h′﹣h＜0，则△pA＞△pB，水银柱向上移动，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】解题时要注意假设法的应用，假设气体体积不变，然后应用查理定律分析解题。也可以通过作p﹣T图象分析。
二、填空题（共20分，每个空格2分）
13．（4分）用单色光a照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数为m。现改用频率更大、强度较弱的单色光b照射该金属，则b光的光子能量 大于 a光的光子能量，单位时间内飞出金属表面的光电子数 小于 m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
【分析】光子的能量与频率成正比；光电子的数目与入射光的强度成正相关。
【解答】解：由光子能量的表达式ɛ＝hν可知，入射光的频率越大，光子能量越大，所以b光的光子能量大于a光的光子能量；
单位时间内飞出的光电子的数目与入射光的强度有关，b光的光照强度弱，所以单位时间内飞出的光电子数目少。
故答案为：大于；小于
【点评】本题考查光电效应实验，需要理解并熟记实验规律。
14．（4分）火车在直道上行驶时，两侧的车轮以等大的轮半径分别在两边的轨道上滚动；若列车向左转弯，由于惯性，车体会偏向右侧，导致右侧车轮与轨道接触点处的车轮半径较大，如图所示（从车尾看）。此时两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度ω左 等于 ω右、线速度v左 小于 v右（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
【分析】内轮和外轮与轮轴一起转动，角速度相同，在角速度相同的情况下，线速度大小和半径成正比。
【解答】解：由题可知，火车在转弯时，内轮和外轮与轮轴一起转动，所以两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度ω左等于ω右；
根据公式v＝ωr，再结合r右＞r左可得，外轮与轨道接触点绕车轴转动的线速度大于内轮与轨道接触点绕车轴转动的线速度，即线速度v左小于v右；
故答案为：等于，小于。
【点评】本题以火车转弯为背景，考查了线速度和角速度的关系，注意明确火车转弯过程两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度相同。
15．（4分）如图，长度均为L的长直导体棒a、b平行置于光滑绝缘水平桌面，b棒固定，a棒与力传感器相连。当a、b中分别通以大小为Ia、Ib的恒定电流时，a棒静止，传感器受到a给它水平向左、大小为F的拉力。则a、b中的电流方向 相同 （选填“相同”或“相反”），a中电流在b棒所在处产生的磁感应强度大小为 。
【分析】根据同向电流相吸，异向电流相斥，并根据F＝BIL求出对应在的磁感应强度，从而即可求解。
【解答】解：根据同向电流相吸，异向电流相斥，传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力；
因此直导线a、b间存在相互吸引，则它们的电流方向相同；
a受到的安培力为F，根据牛顿第三定律，b受到的安培力也为F，电流为Ib，长度为L，则由磁感应强度的定义可知B0＝；
故答案为：相同；。
【点评】本题考查安培力的方向，掌握左手定则的内容，理解公式F＝BIL成立的条件。
16．（4分）已知某无人机工作时的总功率约为360W，其使用的电池上有“额定容量为60W•h”的标识，则该无人机的工作续航时间最多为 10 min；若该无人机工作时电池的发热功率为100W，在20℃环境下的散热功率（单位时间耗散到环境中的热量，视为不变）约为95W，已知该电池每吸收60J热量时温度将升高1℃，其安全工作的最高温度为60℃，则在20℃环境下该无人机最多可连续飞行 8 min。
【分析】电池容量与总功率的比值等于使用的时间。
求出升高到最高温度60℃时需要吸收的热量，用总的热量与用来给无人机发热的功率的比值为最多连续飞行的时间。
【解答】解：由功率有：t＝＝＝10min；
无人机升高至安全工作的最高温度为60℃需要吸收的能量为：
Q＝W＝（60℃﹣20℃）×60J/℃＝2400J，
由P＝得，
t＝＝＝480s＝8min。
故答案为：10；8。
【点评】正确运用功和功率的公式并明确题中物理量的含义是解决问题的关键。
17．（4分）甲、乙两车在平直公路上同向行驶，两车的v﹣t图像如图所示。已知t＝6s时两车恰好并排行驶，则t＝0～6s时间内：两车两次并排行驶的位置之间的距离为 80 m，两车相距最远的距离为 15 m。
【分析】由图象可知，2～6s内甲、乙两车的位移相等，在t＝6s时两车并排行驶，所以两车在t＝2s时也并排行驶，根据v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移求两车两次并排行驶的位置之间的距离，并求两车相距最远的距离。
【解答】解：根据v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移，可知，2～6s内甲、乙两车的位移相等，在t＝6s时两车并排行驶，所以两车在t＝2s时也并排行驶。t＝2s时，乙车的速度为15m/s，t＝6s时乙车的速度为25m/s，两车两次并排行驶的位置之间的距离等于2～6s内乙车的位移大小，即为s＝×4m＝80m
两车在t＝2s时第一次并排行驶，由图可知，0﹣2s内乙车的位移比甲车大，且△x＝×2m＝15m，则t＝0时甲、乙两车相距15m。
2﹣4s内乙车与甲车的位移之差为△x′＝m＝5m，可知，两车相距最远的距离为15m。
故答案为：80，15。
【点评】本题考查v﹣t图像的应用，要知道v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移，能利用图像的“面积”来求两车的位移，结合图像的对称性分析位移关系。
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．（12分）某同学通过图（a）所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。
（1）图（a）中的A是 压强 传感器；
（2）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了 保持气体温度不变 ；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了 保持气体质量不变 。
（3）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为 V、 （选填“V、”或“p、”）
（4）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图（b）所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗冰糖的体积为 b+V0 。
【分析】一定量的气体在温度不变时气体压强与体积成反比，根据玻意耳定律需要满足的实验条件，应用玻意耳定律分析答题。
【解答】解：（1）实验需要测量气体的体积与压强，气体体积可以由注射器上的刻度直接读出，因此传感器A是压强传感器。
（2）实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持气体温度不变；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持气体质量不变。
（3）由玻意耳定律：pV＝C可知：V＝C，V与成正比，为方便实验数据处理，应取y轴、x轴分别为V、。
（4）以注射器内气体与传感器和注射器连接处的软管内气体为研究对象，气体总体积：V气＝V+V0﹣V冰糖，
由玻意耳定律得：pV气＝C，则V气＝C，V气＝V+V0﹣V冰糖＝C，则：V＝C﹣V0+V冰糖，
＝0时：V＝﹣V0+V冰糖＝b，则冰糖的体积V冰糖＝b+V0；
故答案为：（1）压强；（2）保持气体温度不变；保持气体质量不变；（3）V、；（4）b+V0。
【点评】掌握玻意耳定律、知道气体发生等温变化需要满足的条件是解题的前提与关键，根据题意应用玻意耳定律即可解题。
19．（14分）水平面内有一电阻不计的光滑平行金属导轨，两导轨间距L＝0.4m，在导轨上MN左侧区域存在垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度大小B＝2.5T。两根电阻分别为R1＝1Ω、R2＝3Ω的金属棒AB、CD垂直导轨置于MN左侧的导轨上。开始时两棒均静止，现用一垂直于棒AB的水平向右外力拉动棒AB，使其向右运动：
（1）当AB棒在磁场中向右运动时，判断回路中的感应电流方向和CD棒的运动方向；
（2）设AB棒在磁场中向右运动一段距离过程中，安培力对AB棒做功为WAB，安培力对CD棒做功为WCD，试从功和能量转化关系的角度分析并比较WAB与WCD的大小；
（3）当AB棒运动到MN右侧后某时刻撤去外力（CD棒还在磁场中），此时AB棒速度大小v1＝5m/s，CD棒速度大小v2＝2m/s，求此时AB棒上的热功率PAB；
（4）在第（3）问情景中，请分析并描述此时刻之后AB、CD棒的运动情况。
【分析】（1）根据右手定则可知回路中的感应电流方向，根据左手定则可得CD棒的运动方向；
（2）AB棒在磁场中运动过程中相对于电源，而CD棒是在安培力作用下向右运动，相对于“电动机”，根据能量的转化情况进行分析；
（3）根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路的欧姆定律求解回路中的感应电流，根据电功率的计算公式求解AB棒上的热功率；
（4）根据受力情况分析AB和CD棒的运动情况。
【解答】解：（1）当AB棒在磁场中向右运动时，根据右手定则可知回路中的感应电流方向为逆时针；
通过CD棒的电流为C→D，根据左手定则可得CD棒受到的安培力方向向右，所以CD棒向右运动；
（2）AB棒在磁场中运动过程中相对于电源，而CD棒是在安培力作用下向右运动，相对于“电动机”，安培力对AB棒做功WAB一部分转化为CD棒的动能，一部分转化为系统的焦耳热，而安培力对CD棒做功为WCD等于CD棒动能的变化，所以有：WAB＝WCD+Q，即WAB＞WCD；
（3）当AB棒运动到MN右侧后不再切割磁感应线，此时只有CD切割磁感应线，根据法拉第电磁感应定律可得：
E＝BLv2＝2.5×0.4×2V＝2V
回路中的感应电流为：I＝＝A＝0.5A
此时AB棒上的热功率PAB＝I2R1＝0.52×1W＝0.25W；
（4）当AB棒运动到MN右侧后不再受到安培力，撤去外力后AB棒做匀速直线运动；
CD棒在磁场中切割磁感应线运动时产生的感应电流方向为D→C，根据左手定则可知CD棒受到的安培力方向向左，导体棒CD做减速运动，减速运动的加速度大小为：a＝＝，由于速度减小，所以加速度减小，则CD棒做加速度减小的减速运动。
答：（1）当AB棒在磁场中向右运动时，回路中的感应电流方向为逆时针，和CD棒向右运动；
（2）安培力对AB棒做功大于安培力对CD棒做功；
（3）此时AB棒上的热功率为0.25W；
（4）AB棒做匀速直线运动，CD棒做加速度减小的减速运动。
【点评】本题主要是考查电磁感应现象的应用，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，根据能量转化情况以及功能关系等进行分析。
20．（14分）如图，长L＝5m的细杆AB固定于竖直平面内，与水平方向夹角θ＝37°。一半径为R＝2.5m的光滑圆环与细杆相切连接于B点，C为圆环最高点。质量m＝1kg的小球穿在杆上，与细杆间的动摩擦因数μ＝0.5。小球开始时静止于A点，现用大小为20N、方向沿杆向上的恒力F拉动小球，经时间t后撤去F，此时小球尚未到达B点。（重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6）
（1）求力F作用时小球运动的加速度大小a1；
（2）为使小球能到达B点，求力F作用的最短时间tmin；
（3）小球到达B点时的速度大小vB与t的函数关系式；
（4）若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，求该情况下t的大小。
【分析】利用牛顿第二定律，对小球受力分析列出方程就可以求出加速度。结合动能定理可以分析力F作用小球的最短时间。求得小球速度与时间的关系等问题。
【解答】解：（1）对小球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律有F﹣f﹣mgsinθ＝ma，f＝μFN，代入数据联立解得，a1＝10m/s2。
（2）若小球恰能到B点，即B点速度为0，F作用时间最短；在F作用时，小球做匀加速直线运动，F作用下的位移x＝a，应用动能定理Fx﹣fL﹣mgLsinθ＝0，代入数据解得tmin＝s。
（3）设B点速度是vB，F作用时间为t，由动能定理有F•at2﹣fL﹣mgLsinθ＝m，则vB＝，
（4）在C点时无弹力，则重力提供向心力，mg＝m，则vC＝＝m/s＝5m/s。
从B到C应用动能定理，﹣mgR（1﹣cosθ）＝m，解出，v＝35m2/s2，代入（3）问中，解得t＝0.82s。
答：（1）力F作用时小球运动的加速度大小a1是10m/s2；
（2）为使小球能到达B点，力F作用的最短时间tmin是s；
（3）小球到达B点时的速度大小vB与t的函数关系式为vB＝；
（4）若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，该情况下t是0.82s。
【点评】本题属于应用牛顿第二定律和动能定理结合的问题，应用动能定理可以求得多过程及极值问题。
2021年上海市黄浦区高考物理二模试卷
一、单项选择题（共40分，1至8题每题3分，9至12题每题4分。每小题只有一-个正确选项）
1．（3分）下列电磁波中，从原子核内部发射出来的是（ ）
A．红外线 B．无线电波 C．γ射线 D．X射线
2．（3分）有时我们靠近正在地面取食的小鸟时，它会毫不慌张，但当我们感觉能把它抓住时，它却总能立刻飞走，这是因为小鸟在起飞时具有较大的（ ）
A．加速度 B．初速度
C．速度的改变量 D．位移
3．（3分）下列实验能说明光具有波动性的是（ ）
A．阴极射线实验 B．α粒子轰击氮核实验
C．光电效应实验 D．杨氏双缝干涉实验
4．（3分）在图（a）所示的螺线管中通以如图（b）所示的电流，取电流沿图中箭头方向为正值、与图中箭头方向相反为负值；竖直向上为磁感应强度正方向，线圈中心的磁感应强度B随时间t的变化关系可能为（ ）
A． B．
C． D．
5．（3分）一列沿x轴传播的简谐横波在t＝2s时的波形如图（a），平衡位置在x＝4m的质点a的振动图像如图（b），则该波的传播方向和波速分别为（ ）
A．沿x轴负方向，2m/s B．沿x轴正方向，2m/s
C．沿x轴负方向，1m/s D．沿x轴正方向，1m/s
6．（3分）超市货架陈列着四个完全相同的篮球，不计摩擦，挡板均竖直，4个球中对圆弧面压力最小的是（ ）
A．球① B．球② C．球③ D．球④
7．（3分）所受重力大小为G的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移s与时间t的关系如图所示。乘客所受支持力大小为FN，速度大小为v，则（ ）
A．0～t1时间内，v增大，FN＞G
B．t1～t2时间内，v增大，FN＝G
C．t2～t3时间内，v减小，FN＞G
D．0～t3时间内，v增大，FN＞G
8．（3分）某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10（24V/200W）和10个相同的指示灯X1～X10（24V/2W），如图连接在220V交流电源上，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则（ ）
A．X1功率减小，L1功率增大
B．X1功率增大，L1功率增大
C．X2功率增大，其它指示灯的功率减小
D．X2功率减小，其它指示灯的功率增大
9．（4分）空间P、Q两点处固定电荷量相等的点电荷，已知Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则（ ）
A．a、c、d三点的电势高低为φa＞φd＞φc
B．a、b两点的电场强度相同
C．正电荷从a点移动到c点，电势能一定增大
D．负电荷从a点移动到c点，动能一定增大
10．（4分）如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（ ）
①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动
②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动
③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动
④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动
A．①②④ B．①②③④ C．②④ D．①③
11．（4分）如图，A、B两小朋友去滑雪，他们使用的滑雪板与雪面的动摩擦因数不同。两人用与斜面平行的轻质硬杆相连，沿足够长的斜面一起匀速下滑。下滑过程中轻杆突然断裂，两人仍各自继续沿斜面下滑，在之后的一段时间内（两人均未停止运动）（ ）
A．如果两人间距离逐渐增大，可确定A受到的摩擦力较大
B．A、B各自所受合力的大小可能不同
C．A、B各自的加速度方向可能相同
D．A、B各自所受合力做功的大小一定不相同
12．（4分）如图，两端封闭、上粗下细的导热玻璃管竖直放置，中间用一段水银柱封闭了A、B两部分气体。现环境温度略有上升，重新稳定后A、B两部分气体压强的增量分别为△pA、△pB，则（ ）
A．水银柱略向上移动，△pA＜△pB
B．水银柱略向上移动，△pA＞△pB
C．水银柱略向下移动，△pA＜△pB
D．水银柱略向下移动，△pA＞△pB
二、填空题（共20分，每个空格2分）
13．（4分）用单色光a照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数为m。现改用频率更大、强度较弱的单色光b照射该金属，则b光的光子能量 a光的光子能量，单位时间内飞出金属表面的光电子数 m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
14．（4分）火车在直道上行驶时，两侧的车轮以等大的轮半径分别在两边的轨道上滚动；若列车向左转弯，由于惯性，车体会偏向右侧，导致右侧车轮与轨道接触点处的车轮半径较大，如图所示（从车尾看）。此时两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度ω左 ω右、线速度v左 v右（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
15．（4分）如图，长度均为L的长直导体棒a、b平行置于光滑绝缘水平桌面，b棒固定，a棒与力传感器相连。当a、b中分别通以大小为Ia、Ib的恒定电流时，a棒静止，传感器受到a给它水平向左、大小为F的拉力。则a、b中的电流方向 （选填“相同”或“相反”），a中电流在b棒所在处产生的磁感应强度大小为 。
16．（4分）已知某无人机工作时的总功率约为360W，其使用的电池上有“额定容量为60W•h”的标识，则该无人机的工作续航时间最多为 min；若该无人机工作时电池的发热功率为100W，在20℃环境下的散热功率（单位时间耗散到环境中的热量，视为不变）约为95W，已知该电池每吸收60J热量时温度将升高1℃，其安全工作的最高温度为60℃，则在20℃环境下该无人机最多可连续飞行 min。
17．（4分）甲、乙两车在平直公路上同向行驶，两车的v﹣t图像如图所示。已知t＝6s时两车恰好并排行驶，则t＝0～6s时间内：两车两次并排行驶的位置之间的距离为 m，两车相距最远的距离为 m。
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．（12分）某同学通过图（a）所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。
（1）图（a）中的A是 传感器；
（2）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了 ；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了 。
（3）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为 （选填“V、”或“p、”）
（4）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图（b）所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗冰糖的体积为 。
19．（14分）水平面内有一电阻不计的光滑平行金属导轨，两导轨间距L＝0.4m，在导轨上MN左侧区域存在垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度大小B＝2.5T。两根电阻分别为R1＝1Ω、R2＝3Ω的金属棒AB、CD垂直导轨置于MN左侧的导轨上。开始时两棒均静止，现用一垂直于棒AB的水平向右外力拉动棒AB，使其向右运动：
（1）当AB棒在磁场中向右运动时，判断回路中的感应电流方向和CD棒的运动方向；
（2）设AB棒在磁场中向右运动一段距离过程中，安培力对AB棒做功为WAB，安培力对CD棒做功为WCD，试从功和能量转化关系的角度分析并比较WAB与WCD的大小；
（3）当AB棒运动到MN右侧后某时刻撤去外力（CD棒还在磁场中），此时AB棒速度大小v1＝5m/s，CD棒速度大小v2＝2m/s，求此时AB棒上的热功率PAB；
（4）在第（3）问情景中，请分析并描述此时刻之后AB、CD棒的运动情况。
20．（14分）如图，长L＝5m的细杆AB固定于竖直平面内，与水平方向夹角θ＝37°。一半径为R＝2.5m的光滑圆环与细杆相切连接于B点，C为圆环最高点。质量m＝1kg的小球穿在杆上，与细杆间的动摩擦因数μ＝0.5。小球开始时静止于A点，现用大小为20N、方向沿杆向上的恒力F拉动小球，经时间t后撤去F，此时小球尚未到达B点。（重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6）
（1）求力F作用时小球运动的加速度大小a1；
（2）为使小球能到达B点，求力F作用的最短时间tmin；
（3）小球到达B点时的速度大小vB与t的函数关系式；
（4）若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，求该情况下t的大小。
2021年上海市黄浦区高考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（共40分，1至8题每题3分，9至12题每题4分。每小题只有一-个正确选项）
1．（3分）下列电磁波中，从原子核内部发射出来的是（ ）
A．红外线 B．无线电波 C．γ射线 D．X射线
【分析】人类关于原子核内部的信息最早来自于天然放射现象，放射性元素向外发射出三种射线，分别为α射线β射线γ射线。
【解答】解：人类关于原子核内部的信息最早来自于天然放射现象，放射性元素向外发射出三种射线，分别为α射线β射线γ射线，故从原子核内部发射出来的是γ射线，无线电波是电磁震荡产生的，红外线是外层电子受激发产生的，x射线是内层电子受激发产生的，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题为基础题，学习过程中注意基础知识的积累。
2．（3分）有时我们靠近正在地面取食的小鸟时，它会毫不慌张，但当我们感觉能把它抓住时，它却总能立刻飞走，这是因为小鸟在起飞时具有较大的（ ）
A．加速度 B．初速度
C．速度的改变量 D．位移
【分析】根据小鸟运动状态变化的快慢，分析其在起飞时哪个物理量较大。
【解答】解：小鸟在起飞时总能立刻飞走，运动状态改变较快，即速度变化较快，加速度较大，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】解决本题的关键要掌握加速度的物理意义：加速度反映速度变化的快慢，即反映物体运动状态改变的快慢。
3．（3分）下列实验能说明光具有波动性的是（ ）
A．阴极射线实验 B．α粒子轰击氮核实验
C．光电效应实验 D．杨氏双缝干涉实验
【分析】干涉和衍射现象是波特有的现象。
【解答】解：干涉现象和衍射现象是波特有的现象，故D正确，ABC错误，
故选：D。
【点评】本题是基础题，考查知识掌握情况，注意平时的知识积累。
4．（3分）在图（a）所示的螺线管中通以如图（b）所示的电流，取电流沿图中箭头方向为正值、与图中箭头方向相反为负值；竖直向上为磁感应强度正方向，线圈中心的磁感应强度B随时间t的变化关系可能为（ ）
A． B．
C． D．
【分析】根据通电导线的缠绕特点，利用右手螺旋定则可以判断磁感应强度随时间的变化。
【解答】解：图中为同一直导线正反缠绕螺旋管，任一时刻螺旋管中两导线中电流方向相反，根据右手螺旋定则可知，
任一时刻两导线电流产生的磁场方向相反，大小相等，故任一时刻线圈中心的磁感应强度均为零，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】在判断通电导线在某点的磁感应强度时，要注意利用的是右手螺旋定则，再者要注意磁场也可以叠加。
5．（3分）一列沿x轴传播的简谐横波在t＝2s时的波形如图（a），平衡位置在x＝4m的质点a的振动图像如图（b），则该波的传播方向和波速分别为（ ）
A．沿x轴负方向，2m/s B．沿x轴正方向，2m/s
C．沿x轴负方向，1m/s D．沿x轴正方向，1m/s
【分析】由振动图象读出t＝2s时刻x＝4处的质点的振动方向，判断波的传播方向，由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，可求出波速。
【解答】解：由b图可知，a质点在2s时向下振动，利用同侧法，结合a图像可知波向x轴负方向传播。由a图可知波长是8m，由b图可知周期是4s，所以波速v＝＝m/s＝2m/s。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系，同时要分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。
6．（3分）超市货架陈列着四个完全相同的篮球，不计摩擦，挡板均竖直，4个球中对圆弧面压力最小的是（ ）
A．球① B．球② C．球③ D．球④
【分析】对其中的一个小球受力分析，受重力、挡板支持力和圆弧面的支持力，根据平衡条件列式求解出圆弧面支持力表达式进行分析即可．
【解答】解：对球受力分析，如图所示：
设圆弧面切线与水平方向的夹角为α，根据平衡条件，有：N＝
故α越小，N越小，故支持力最小的是④球，根据牛顿第三定律，压力最小的也是④球，故D正确、ABC错误。
故选：D。
【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
7．（3分）所受重力大小为G的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移s与时间t的关系如图所示。乘客所受支持力大小为FN，速度大小为v，则（ ）
A．0～t1时间内，v增大，FN＞G
B．t1～t2时间内，v增大，FN＝G
C．t2～t3时间内，v减小，FN＞G
D．0～t3时间内，v增大，FN＞G
【分析】由s﹣t图象的斜率表示速度，判断不同时间段物体的运动情况，根据牛顿第二定律求解乘客所受支持力的大小与重力的关系。
【解答】解：s﹣t图象的斜率表示速度
A、0～t1时间内，v增大，乘客加速向上运动，由牛顿第二定律：FN﹣G＝ma，FN＞G，故A正确；
B、t1～t2时间内，v不变，匀速上升，FN＝G，故B错误；
C、t2～t3时间内，v减小，减速上升，由牛顿第二定律：G﹣FN＝ma，FN＜G，故C错误；
D、0～t3时间内，速度先增大后匀速最后减速，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了s﹣t图象斜率的物理意义，要求会通过牛顿第二定律分析求解。
8．（3分）某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10（24V/200W）和10个相同的指示灯X1～X10（24V/2W），如图连接在220V交流电源上，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则（ ）
A．X1功率减小，L1功率增大
B．X1功率增大，L1功率增大
C．X2功率增大，其它指示灯的功率减小
D．X2功率减小，其它指示灯的功率增大
【分析】每一个强光灯与对应的指示灯并联之后在与其他灯串联，L2的灯丝烧断，电路中电阻增大，电流减小，每一部分分担的电压也减小，可求功率的变化。
【解答】解：ABCD、由图可知L1与X1并联、L2与X2并联⋯，然后它们再串联接在220V交流电源上，L2灯丝烧断，电路中总电阻变大，电路中电流变小，又L1与X1并联的电流分配关系不变，则L1与X1的电流都减小，电压也减小，由P＝I2R可知，除L2与X2外，各灯的功率都减小。由于电路电流减小，各并联部分的电压都减小，交流电源总电压220V不变，则X2上的电压增大，根据可知X2的功率变大，故ABD错误，C正确。
故选：C。
【点评】弄清电路图，分清串并联电路，明确复杂电路应用部分电路欧姆定律与闭合电路欧姆定律联立解决问题。
9．（4分）空间P、Q两点处固定电荷量相等的点电荷，已知Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则（ ）
A．a、c、d三点的电势高低为φa＞φd＞φc
B．a、b两点的电场强度相同
C．正电荷从a点移动到c点，电势能一定增大
D．负电荷从a点移动到c点，动能一定增大
【分析】根据Q带正电，再结合结合电场线始终跟等势面垂直，可以描绘出电荷周围的电场线分布情况，利用电场线的分布情况，可以判断电势的高低、电场强度的强弱，以及电势能的变化。
【解答】解：可以画出电荷Q到电荷P的电场线如图所示。
A、由图可知，Q、P为等量的异种电荷，PQ连线的中垂面为等势面，电势等于零，所以d点的电势等于零。c在正电荷附近，电势大于0，同理a点的电势小于0，则φa＜φd＜φc，故A错误；
B、在图中，a、b两点关于PQ对称两点电场强度大小相同，方向不同。故B错误；
C、正电荷从a点移动到c点，电势升高，根据Ep＝φq可知，电势能增加，故C正确。
D、负电荷从a点到c点，电势升高，根据Ep＝φq可知，电势能减小，因不知移动的负电荷具体受力和运动情况，所以无法判断动能变化情况，若只受电场力作用，动能一定增大，故D错误。
故选：C。
【点评】能熟记等量异种电荷间的电场线分布情况以及会画电场线，是解决本题的关键。
10．（4分）如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（ ）
①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动
②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动
③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动
④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动
A．①②④ B．①②③④ C．②④ D．①③
【分析】棒ab相当于电源，根据右手定则判断出ab棒的感应电流方向，根据左手定则判断出cd棒受到的磁场力。
【解答】解：①磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向左运动，根据右手定则，可得感应电流方向由b到a，则金属棒cd中的电流方向为由d到c，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
②磁极Ⅰ为S极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向右运动，根据右手定则，可得感应电流方向由a到b，则金属棒cd中的电流方向为由c到d，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
③磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为N极，ab棒向左运动，根据右手定则，可得感应电流方向由a到b，则金属棒cd中的电流方向为由c到d，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
④磁极Ⅰ为N极，磁极Ⅲ为S极，ab棒向右运动，根据右手定则，可得感应电流方向由b到a，则金属棒cd中的电流方向为由d到c，根据左手定则，可得cd棒受到向下磁场力；
所以①②③④均正确，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题考查了右手定则和左手定则的应用，解决此题的关键是要理清左手定则和右手定则的适用条件。
11．（4分）如图，A、B两小朋友去滑雪，他们使用的滑雪板与雪面的动摩擦因数不同。两人用与斜面平行的轻质硬杆相连，沿足够长的斜面一起匀速下滑。下滑过程中轻杆突然断裂，两人仍各自继续沿斜面下滑，在之后的一段时间内（两人均未停止运动）（ ）
A．如果两人间距离逐渐增大，可确定A受到的摩擦力较大
B．A、B各自所受合力的大小可能不同
C．A、B各自的加速度方向可能相同
D．A、B各自所受合力做功的大小一定不相同
【分析】由平衡条件可知两小朋友作为整体的下滑分力和摩擦力的关系；隔离分析A、B各自所受合力的大小；根据合力判断加速度；根据A、B各自所受合力的大小和运动的位移判断A、B各自所受合力做功的大小。
【解答】解：A、开始时匀速运动，有FA+FB＝fA+fB，其中FA、FB为A、B的下滑分力，轻杆突然断裂两人间距增大，有FA＞fA，无法比较fA、fB，故A错误；
B、A所受合力为F1＝FA﹣fA，B所受合力为F2＝FB﹣fB，有F1＝﹣F2，故B错误；
C、A、B所受合力方向相反，故加速度方向一定相反，故C错误；
D、由于A、B与雪面动摩擦因数不同，则AB间距改变，所以xA≠xB，合力做功F1xA≠F2xB，故D正确。
故选：D。
【点评】本题要注意运用整体和隔离的方法对A、B进行受力分析，结合匀速运动的状态进行判断。
12．（4分）如图，两端封闭、上粗下细的导热玻璃管竖直放置，中间用一段水银柱封闭了A、B两部分气体。现环境温度略有上升，重新稳定后A、B两部分气体压强的增量分别为△pA、△pB，则（ ）
A．水银柱略向上移动，△pA＜△pB
B．水银柱略向上移动，△pA＞△pB
C．水银柱略向下移动，△pA＜△pB
D．水银柱略向下移动，△pA＞△pB
【分析】本题可采取假设法，假设气体的体积不变，根据等容变化判断出上下气体的压强变化量，从而判断出水银柱的移动方向．关于体积的变化量关系，可抓住总体积不变去分析．
【解答】解：假设加热过程水银柱不动，上下两部分气体均做等容变化，由查理定律得：＝
解得：p′＝p
气体压强的增加量：△p′＝p′﹣p＝p，
初状态气体压强：pB′＝pA′+ρgh＞pA′，
△T与T都相等，初状态压强p越大，气体压强的增加量越大，则△pB′＞△pA′，水银柱将向上运动。
水银柱向上移动，实际上气体发生的不是等容变化，水银柱向上移动一段距离重新平衡后，
由于细管的上部分的横截面积比较大，结合△V＝Sh，
所以细管的下部水银柱减小的长度大于细管上部的水银柱增大的长度，
则在水银柱向上移动一段后，水银柱的长度减小，即后来的总长度h′＜h，则pB′＝ρgh′+pA′①
初态时有 pB＝ρgh+pA ②
①﹣②可得：pB′﹣pB＝ρg（h′﹣h）+pA′﹣pA
实际上气体压强的变化量：△pB＝ρg（h′﹣h）+△pA
因 h′﹣h＜0，则△pA＞△pB，水银柱向上移动，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】解题时要注意假设法的应用，假设气体体积不变，然后应用查理定律分析解题。也可以通过作p﹣T图象分析。
二、填空题（共20分，每个空格2分）
13．（4分）用单色光a照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数为m。现改用频率更大、强度较弱的单色光b照射该金属，则b光的光子能量 大于 a光的光子能量，单位时间内飞出金属表面的光电子数 小于 m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
【分析】光子的能量与频率成正比；光电子的数目与入射光的强度成正相关。
【解答】解：由光子能量的表达式ɛ＝hν可知，入射光的频率越大，光子能量越大，所以b光的光子能量大于a光的光子能量；
单位时间内飞出的光电子的数目与入射光的强度有关，b光的光照强度弱，所以单位时间内飞出的光电子数目少。
故答案为：大于；小于
【点评】本题考查光电效应实验，需要理解并熟记实验规律。
14．（4分）火车在直道上行驶时，两侧的车轮以等大的轮半径分别在两边的轨道上滚动；若列车向左转弯，由于惯性，车体会偏向右侧，导致右侧车轮与轨道接触点处的车轮半径较大，如图所示（从车尾看）。此时两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度ω左 等于 ω右、线速度v左 小于 v右（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
【分析】内轮和外轮与轮轴一起转动，角速度相同，在角速度相同的情况下，线速度大小和半径成正比。
【解答】解：由题可知，火车在转弯时，内轮和外轮与轮轴一起转动，所以两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度ω左等于ω右；
根据公式v＝ωr，再结合r右＞r左可得，外轮与轨道接触点绕车轴转动的线速度大于内轮与轨道接触点绕车轴转动的线速度，即线速度v左小于v右；
故答案为：等于，小于。
【点评】本题以火车转弯为背景，考查了线速度和角速度的关系，注意明确火车转弯过程两轮与轨道接触点相对于轮轴的角速度相同。
15．（4分）如图，长度均为L的长直导体棒a、b平行置于光滑绝缘水平桌面，b棒固定，a棒与力传感器相连。当a、b中分别通以大小为Ia、Ib的恒定电流时，a棒静止，传感器受到a给它水平向左、大小为F的拉力。则a、b中的电流方向 相同 （选填“相同”或“相反”），a中电流在b棒所在处产生的磁感应强度大小为 。
【分析】根据同向电流相吸，异向电流相斥，并根据F＝BIL求出对应在的磁感应强度，从而即可求解。
【解答】解：根据同向电流相吸，异向电流相斥，传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力；
因此直导线a、b间存在相互吸引，则它们的电流方向相同；
a受到的安培力为F，根据牛顿第三定律，b受到的安培力也为F，电流为Ib，长度为L，则由磁感应强度的定义可知B0＝；
故答案为：相同；。
【点评】本题考查安培力的方向，掌握左手定则的内容，理解公式F＝BIL成立的条件。
16．（4分）已知某无人机工作时的总功率约为360W，其使用的电池上有“额定容量为60W•h”的标识，则该无人机的工作续航时间最多为 10 min；若该无人机工作时电池的发热功率为100W，在20℃环境下的散热功率（单位时间耗散到环境中的热量，视为不变）约为95W，已知该电池每吸收60J热量时温度将升高1℃，其安全工作的最高温度为60℃，则在20℃环境下该无人机最多可连续飞行 8 min。
【分析】电池容量与总功率的比值等于使用的时间。
求出升高到最高温度60℃时需要吸收的热量，用总的热量与用来给无人机发热的功率的比值为最多连续飞行的时间。
【解答】解：由功率有：t＝＝＝10min；
无人机升高至安全工作的最高温度为60℃需要吸收的能量为：
Q＝W＝（60℃﹣20℃）×60J/℃＝2400J，
由P＝得，
t＝＝＝480s＝8min。
故答案为：10；8。
【点评】正确运用功和功率的公式并明确题中物理量的含义是解决问题的关键。
17．（4分）甲、乙两车在平直公路上同向行驶，两车的v﹣t图像如图所示。已知t＝6s时两车恰好并排行驶，则t＝0～6s时间内：两车两次并排行驶的位置之间的距离为 80 m，两车相距最远的距离为 15 m。
【分析】由图象可知，2～6s内甲、乙两车的位移相等，在t＝6s时两车并排行驶，所以两车在t＝2s时也并排行驶，根据v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移求两车两次并排行驶的位置之间的距离，并求两车相距最远的距离。
【解答】解：根据v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移，可知，2～6s内甲、乙两车的位移相等，在t＝6s时两车并排行驶，所以两车在t＝2s时也并排行驶。t＝2s时，乙车的速度为15m/s，t＝6s时乙车的速度为25m/s，两车两次并排行驶的位置之间的距离等于2～6s内乙车的位移大小，即为s＝×4m＝80m
两车在t＝2s时第一次并排行驶，由图可知，0﹣2s内乙车的位移比甲车大，且△x＝×2m＝15m，则t＝0时甲、乙两车相距15m。
2﹣4s内乙车与甲车的位移之差为△x′＝m＝5m，可知，两车相距最远的距离为15m。
故答案为：80，15。
【点评】本题考查v﹣t图像的应用，要知道v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移，能利用图像的“面积”来求两车的位移，结合图像的对称性分析位移关系。
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．（12分）某同学通过图（a）所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。
（1）图（a）中的A是 压强 传感器；
（2）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了 保持气体温度不变 ；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了 保持气体质量不变 。
（3）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为 V、 （选填“V、”或“p、”）
（4）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图（b）所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗冰糖的体积为 b+V0 。
【分析】一定量的气体在温度不变时气体压强与体积成反比，根据玻意耳定律需要满足的实验条件，应用玻意耳定律分析答题。
【解答】解：（1）实验需要测量气体的体积与压强，气体体积可以由注射器上的刻度直接读出，因此传感器A是压强传感器。
（2）实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持气体温度不变；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持气体质量不变。
（3）由玻意耳定律：pV＝C可知：V＝C，V与成正比，为方便实验数据处理，应取y轴、x轴分别为V、。
（4）以注射器内气体与传感器和注射器连接处的软管内气体为研究对象，气体总体积：V气＝V+V0﹣V冰糖，
由玻意耳定律得：pV气＝C，则V气＝C，V气＝V+V0﹣V冰糖＝C，则：V＝C﹣V0+V冰糖，
＝0时：V＝﹣V0+V冰糖＝b，则冰糖的体积V冰糖＝b+V0；
故答案为：（1）压强；（2）保持气体温度不变；保持气体质量不变；（3）V、；（4）b+V0。
【点评】掌握玻意耳定律、知道气体发生等温变化需要满足的条件是解题的前提与关键，根据题意应用玻意耳定律即可解题。
19．（14分）水平面内有一电阻不计的光滑平行金属导轨，两导轨间距L＝0.4m，在导轨上MN左侧区域存在垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度大小B＝2.5T。两根电阻分别为R1＝1Ω、R2＝3Ω的金属棒AB、CD垂直导轨置于MN左侧的导轨上。开始时两棒均静止，现用一垂直于棒AB的水平向右外力拉动棒AB，使其向右运动：
（1）当AB棒在磁场中向右运动时，判断回路中的感应电流方向和CD棒的运动方向；
（2）设AB棒在磁场中向右运动一段距离过程中，安培力对AB棒做功为WAB，安培力对CD棒做功为WCD，试从功和能量转化关系的角度分析并比较WAB与WCD的大小；
（3）当AB棒运动到MN右侧后某时刻撤去外力（CD棒还在磁场中），此时AB棒速度大小v1＝5m/s，CD棒速度大小v2＝2m/s，求此时AB棒上的热功率PAB；
（4）在第（3）问情景中，请分析并描述此时刻之后AB、CD棒的运动情况。
【分析】（1）根据右手定则可知回路中的感应电流方向，根据左手定则可得CD棒的运动方向；
（2）AB棒在磁场中运动过程中相对于电源，而CD棒是在安培力作用下向右运动，相对于“电动机”，根据能量的转化情况进行分析；
（3）根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路的欧姆定律求解回路中的感应电流，根据电功率的计算公式求解AB棒上的热功率；
（4）根据受力情况分析AB和CD棒的运动情况。
【解答】解：（1）当AB棒在磁场中向右运动时，根据右手定则可知回路中的感应电流方向为逆时针；
通过CD棒的电流为C→D，根据左手定则可得CD棒受到的安培力方向向右，所以CD棒向右运动；
（2）AB棒在磁场中运动过程中相对于电源，而CD棒是在安培力作用下向右运动，相对于“电动机”，安培力对AB棒做功WAB一部分转化为CD棒的动能，一部分转化为系统的焦耳热，而安培力对CD棒做功为WCD等于CD棒动能的变化，所以有：WAB＝WCD+Q，即WAB＞WCD；
（3）当AB棒运动到MN右侧后不再切割磁感应线，此时只有CD切割磁感应线，根据法拉第电磁感应定律可得：
E＝BLv2＝2.5×0.4×2V＝2V
回路中的感应电流为：I＝＝A＝0.5A
此时AB棒上的热功率PAB＝I2R1＝0.52×1W＝0.25W；
（4）当AB棒运动到MN右侧后不再受到安培力，撤去外力后AB棒做匀速直线运动；
CD棒在磁场中切割磁感应线运动时产生的感应电流方向为D→C，根据左手定则可知CD棒受到的安培力方向向左，导体棒CD做减速运动，减速运动的加速度大小为：a＝＝，由于速度减小，所以加速度减小，则CD棒做加速度减小的减速运动。
答：（1）当AB棒在磁场中向右运动时，回路中的感应电流方向为逆时针，和CD棒向右运动；
（2）安培力对AB棒做功大于安培力对CD棒做功；
（3）此时AB棒上的热功率为0.25W；
（4）AB棒做匀速直线运动，CD棒做加速度减小的减速运动。
【点评】本题主要是考查电磁感应现象的应用，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，根据能量转化情况以及功能关系等进行分析。
20．（14分）如图，长L＝5m的细杆AB固定于竖直平面内，与水平方向夹角θ＝37°。一半径为R＝2.5m的光滑圆环与细杆相切连接于B点，C为圆环最高点。质量m＝1kg的小球穿在杆上，与细杆间的动摩擦因数μ＝0.5。小球开始时静止于A点，现用大小为20N、方向沿杆向上的恒力F拉动小球，经时间t后撤去F，此时小球尚未到达B点。（重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6）
（1）求力F作用时小球运动的加速度大小a1；
（2）为使小球能到达B点，求力F作用的最短时间tmin；
（3）小球到达B点时的速度大小vB与t的函数关系式；
（4）若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，求该情况下t的大小。
【分析】利用牛顿第二定律，对小球受力分析列出方程就可以求出加速度。结合动能定理可以分析力F作用小球的最短时间。求得小球速度与时间的关系等问题。
【解答】解：（1）对小球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律有F﹣f﹣mgsinθ＝ma，f＝μFN，代入数据联立解得，a1＝10m/s2。
（2）若小球恰能到B点，即B点速度为0，F作用时间最短；在F作用时，小球做匀加速直线运动，F作用下的位移x＝a，应用动能定理Fx﹣fL﹣mgLsinθ＝0，代入数据解得tmin＝s。
（3）设B点速度是vB，F作用时间为t，由动能定理有F•at2﹣fL﹣mgLsinθ＝m，则vB＝，
（4）在C点时无弹力，则重力提供向心力，mg＝m，则vC＝＝m/s＝5m/s。
从B到C应用动能定理，﹣mgR（1﹣cosθ）＝m，解出，v＝35m2/s2，代入（3）问中，解得t＝0.82s。
答：（1）力F作用时小球运动的加速度大小a1是10m/s2；
（2）为使小球能到达B点，力F作用的最短时间tmin是s；
（3）小球到达B点时的速度大小vB与t的函数关系式为vB＝；
（4）若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，该情况下t是0.82s。
【点评】本题属于应用牛顿第二定律和动能定理结合的问题，应用动能定理可以求得多过程及极值问题。
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