2022上海杨浦区高三期中考试（二模）物理试题含解析

2021学年度第二学期线上质量评估

物理学科

一、选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分；第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。）

1. 轿车的加速度变化影响乘客的舒适度，加速度变化率越小，乘坐轿车的人感到越舒适。加速度变化率是描述加速度随时间变化快慢的物理量，其单位为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】加速度变化率的表达式为，的单位是，时间的单位时，则加速度变化率的单位为，故C正确，ABD错误。

故选C。

2. 关于内能的表述正确的是（　　）

A. 物体内能变化时，其温度可以不变

B. 物体的内能等于物体的势能和动能的总和

C. 每个分子的内能等于它的势能和动能的总和

D. 同种物质，温度较高时的内能肯定比温度较低时的内能大

【答案】A

【解析】

【详解】A．零摄氏度的冰变成零摄氏度的水，需要吸热，内能增加，但温度保持不变，故物体的内能变化时，其温度可以不变，A正确；

B．物体的内能等于物体内所有分子的动能和势能之和，与物体的势能和动能无关，B错误；

C．势能是存在于系统之间的，对单个分子来说，没有势能的说法，C错误；

D．内能大小与温度，体积和质量有关，故温度较高时的内能不一定比温度较低时的内能大，D错误；

故选A。

3. 如图所示，、是两个相干光源，由它们发出的光在图中平面内产生干涉。下列表示相干结果相同点的轨迹的图线正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】相干结果相同点振动步调一致，与波源的路程差为0或半波长的偶数倍，P、Q连线的中垂线到P、Q的路程差为0，为振动加强点，与波源的路程差为半波长的偶数倍点的轨迹是中垂线上下两条曲线，根据该规律，知B正确，ACD错误。

故选B。

4. 目前，“冷冻电镜”已经能确定蛋白质分子结构中各原子的相对位置。据此推测，该电镜的测量精度至少约为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】因为原子大小的数量级为，故该电镜的测量精度至少约为。

故选B。

5. 下列现象中属于光的衍射现象的是（　　）

A. 在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹

B. 太阳光通过透明的装满水的金鱼缸后在地面上出现彩色光带

C. 通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环

D. 观察紧叠在一起的两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹

【答案】C

【解析】

【详解】A．在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹，这是光的折射造成的，选项A错误；

B．太阳光通过透明的装满水的金鱼缸后在地面上出现彩色光带，这是光的折射造成的，选项B错误；

C．通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环，这是光的衍射造成的，选项C正确；

D．观察紧叠在一起的两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹，这是光的干涉造成的，选项D错误。

故选C。

6. 水中漩涡对游泳的人很危险，若人恰好处于水面漩涡边缘时，为了更容易脱离危险，此人应（　　）

A. 沿漩涡的切线逆流加速游

B. 保持与漩涡中心相对静止

C. 沿漩涡的切线顺流加速游

D. 沿背离漩涡中心方向加速游

【答案】C

【解析】

【详解】相对于漩涡边沿，旋涡中心水的流速大、压强小，外侧流速小压强大，形成一个向旋涡中心的压力差，从而人被压入漩涡中，所以，假如你恰处于漩涡的边缘，为尽快摆脱危险，应该沿旋涡的切线顺漩流方向加速游，使所需要的向心力大于压力差，做离心运动，这样方能脱险，故C正确，ABD错误。

故选C。

7. 如图所示，撑杆跳全过程可分为四个阶段：阶段人加速助跑；阶段杆弯曲程度增大、人上升；阶段杆弯曲程度减小、人上升；阶段人过横杆后下落，为全过程的最高点。取地面为零势能面，空气阻力不计。则（　　）

A. 四个阶段中人的机械能都不守恒

B. 阶段人的重力势能增大，杆的弹性势能增大

C. 阶段杆对人做的功等于人机械能的变化量

D. 人落地时的动能等于人在点时的重力势能

【答案】C

【解析】

【详解】A．阶段人过横杆后下落，只有重力做功，机械能守恒，故A错误；

B．阶段人的高度升高，重力势能增大，B到C杆形变量变大，弹性势能变大，C到D杆的弹性势能减小，形变量减小，故B错误；

C．阶段除重力以外，只有杆对人做功所以杆对人做功等于人机械能的变化量，故C正确；

D．因为人在D点有动能，所以根据机械能守恒可知，人落地时的动能大于人在点时的重力势能，故D错误。

故选C。

8. 下列表示某种元素的各同位素间的质量数（）、质子数（）和中子数（）三者关系的图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】BC．各同位素间的质子数相同，为一定值，同位素的质量数不同，故B正确，C错误。

AD．同位素的质子数相同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有

且质子数不可能为零即为常数，中子数可能为零即，整理得

A-N和N-A图像应该与A轴有截距，故AD错误。

故选B。

9. 一物体放置在水平平台上，随平台一起在竖直方向做简谐运动而不脱离平台台面。以竖直向上为正方向，物体的振动图像如图所示，、、、为图像上的四个点。则（　　）

A. 处于状态时物体对平台的压力最小

B. 处于状态时物体的速度竖直向下

C 处于状态时物体处于超重状态

D. 处于状态时物体对平台的压力等于自身重力

【答案】D

【解析】

【详解】A．点对应的时刻物体的位移为负向最大，根据简谐运动的特征可知，其加速度为正向最大，即向上最大，根据牛顿第二定律可知，物体处于超重状态，物体对平台的压力最大，故A错误；

B．根据图象斜率表示速度可知处于状态时物体的速度竖直向上，故B错误；

C．处于状态时物体的位移为正向最大，根据简谐运动的特征可知，其加速度为负向最大，加速度向下，处于失重状态，故C错误；

D．处于状态时，在平衡位置，加速度为零，物体为平衡状态，物体对平台的压力等于自身重力，故D正确。

故选D。

10. 宇宙中半径均为两颗恒星、，相距无限远。若干行星分别环绕恒星、运动的公转周期平方与公转半径立方的规律如图所示。不考虑两恒星的自转。则（　　）

A. 的质量小于的质量

B. 的密度等于的密度

C. 表面的环绕速度大于表面的环绕速度

D. 表面的重力加速度小于表面的重力加速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据万有引力提供向心力得出

得

根据图象可知的比较大，所以行星S1的质量大于行星S2的质量，故A正确；

B．由图可知，两星球的半径相等，则体积相等，根据可得的密度大于的密度，故B错误；

C．根据

可得

可知表面的环绕速度大于表面的环绕速度，故C正确；

D．根据

可得

可知表面的重力加速度大于表面的重力加速度，故D错误。

故选C。

11. 如图所示，小球A、B由不可伸长的轻绳串连悬挂于O点，A质量为，B质量为，在外力F作用下处于平衡状态。重力加速度为。为使悬线OA与竖直方向的夹角保持，F的大小（　　）

A. 可能为 B. 可能为

C. 可能为 D. 可能为

【答案】A

【解析】

【详解】对AB的整体，当F最小时，F的方向与OA垂直，则此时

则F可能是。

故选A。

12. 在一次科学晚会上，某老师表演了一个“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开，如图所示。当两边的人各增加到5人时，才把碗拉开。已知碗口的直径为，环境温度为，大气压强为。实验过程中碗不变形，也不漏气，设每人平均用力为。下列说法中正确的是（　　）

A. 浇水过程中不锈钢碗里的气体压强逐渐增大

B. 浇水过程中不锈钢碗里气体分子的平均速度逐渐变小

C. 碗快要被拉开时，碗内封闭气体压强约为

D. 不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度约为

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度，温度降低，体积不变

则压强减小，分子平均动能减小，平均速度减小，故B正确A错误；

C．每人平均用力为，则快要被拉开时，对单边半个球受力分析

解得

故C错误；

D．对球内气体分析，气体做等容变化

（T=288K）

解得

故D正确。

故选BD。

二、填空题（共20分）

13. 科学家用放射性材料——作为发电能源为火星车供电。（钚）核发生衰变后生成的新核的中子数为_________。的半衰期是88年，当的原子核发生衰变，大约要经过__________年。

【答案】    ①. 142    ②. 264

【解析】

【详解】[1][2] 原子核经过一次α衰变质量数减少4，核电荷数减少2，则新核的质量数为

A=238-4=234

核电荷数

Z=94-2=92

中子数

N=A-Z=234-92=142个

当的原子核发生衰变，即还未发生衰变，经过了3个半衰期

年

14. 如图所示，是光滑的直角金属导轨，沿竖直方向，沿水平方向。为靠在导轨上的一根金属直棒，端较端更靠近点。金属直棒从静止开始在重力作用下运动，运动过程中端始终在上，端始终在上，直到金属直棒完全落在上。整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。金属直棒在运动过程中感应电流的方向为___________，金属直棒所受磁场力的方向为__________。

【答案】    ①. 先逆时针后顺时针    ②. 先斜向左下后斜向右上

【解析】

【详解】[1][2]当ab棒从图示位置滑到与水平面成角前，闭合电路的磁通在变大，则由楞次定律得闭合电路中的电流是逆时针方向，而此时棒受到的安培力的方向垂直ab棒斜向左下；当越过与水平面成角时，闭合电路的磁通开始变小，则由楞次定律得闭合电路中的电流是顺时针方向，此时棒受到的安培力的方向垂直ab棒斜向右上。

15. 某种测温装置如图所示，玻璃泡内封有一定质量的气体，与相连的管子插在水银槽中，管内外水银面高度差即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由管上的刻度直接读出。分析可知，将中封闭气体近似为____________变化时，可认为随的变化而均匀变化。满足这一近似的条件是__________。

【答案】    ①. 等容    ②. 玻璃管内气体的体积相对玻璃泡忽略不计

【解析】

【详解】[1][2]A中气体压强为

根据

可知如果A中气体的体积不变，则与温度成线性关系，可认为随的变化而均匀变化。满足这一近似的条件是玻璃管内气体的体积相对玻璃泡忽略不计。

16. 如图所示，A、B是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量为的试探电荷从无穷远移到A点，静电力做功为；把为的试探电荷从无穷远移到B点，静电力做功为。取无穷远处电势为零。A、B两点的电势差为__________，场源电荷为__________电荷（选填“正”或“负”）。

【答案】    ①. 30    ②. 正

【解析】

【详解】[1]由题意知，试探电荷q1在A点具有的电势能为

EpA＝5×10−7J

试探电荷q2在B点具有的电势能为

EpB＝-6×10−8J

则A、B两点的电势分别为

[2]无穷远处电势为零，又φA>φB>0，所以场源电荷为正电荷，电场线方向是从高电势指向低电势，所以电场线方向是从A指向B的，则场电荷的位置在A的左边。

17. 某高速公路自动测速装置如图（甲）所示，雷达向匀速行驶的汽车驶来的方向发射脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的电磁波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波，显示屏如图（乙）所示。根据图（乙）中、和，可推算出汽车第一次反射电磁波时至雷达的距离__________和汽车车速__________。（已知电磁波的传播速度为c）

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1][2] 汽车第一次反射电磁波时至雷达的距离

汽车第二次反射电磁波时至雷达的距离

汽车车速

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. 力传感器是高中物理实验中常见的一种传感器，它通过敏感元件把待测力这一物理量转化为相应的电信号来进行测量。

（1）如图（a）所示，、、、为四个完全相同的应变片，弹性梁在外力的作用下产生形变时，应变片随之被拉伸或压缩，拉伸时电阻值变大，压缩时电阻值变小。现将、两个应变片粘贴在弹性梁的上表面，、两个应变片粘贴在弹性梁的下表面。当弹性梁右端受力向下弯曲时，、的电阻值______，、的电阻值________（均选填“变大”“变小”或“不变”）。

采用如图（b）所示的测量电路，已知电源电动势为，内阻不计。每片应变片的初始电阻为。当弹性梁右端受到外力作用，四个应变片的电阻变化量的绝对值均为，则、两端的电压__________。

（2）如图（c）所示为半导体薄膜压力传感器的电阻值随压力变化的图线。读图可知，压力为时该图像的斜率为__________，压力为时该图像的斜率为__________。要使传感器对力的变化测量较为灵敏，应选择在区间__________附近（选填“”或“”）。

【答案】    ①. 变大    ②. 变小    ③.     ④. 24    ⑤. 1.75    ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1][2][3]当弹性梁右端受力向下弯曲时，、拉伸，电阻变大，、压缩，电阻变小。两端电压

两端电压

所以

（2）[4][5][6]压力为时该图像的斜率为

压力为时该图像的斜率为

要使传感器对力变化测量较为灵敏，则相同力，电阻变化大，故在附近。

19. 如图所示，是一个边长为的正方形导线框，其质量为，电阻为。在外力作用下由图示位置从静止起以恒定加速度沿轴向右做直线运动，穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为。不计一切摩擦。

（1）右侧刚进入磁场区域时，求中的感应电流大小；

（2）判断在图中哪个位置时外力最大，并写出其表达式；

（3）右侧进磁场与出磁场时，外力做功的瞬时功率之比为，求右侧进磁场时外力与安培力的比值。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据运动学公式

解得右侧刚进入磁场区域时的速度

则感应电流为

（2）线框A左边到达磁场右边界（即将离开磁场）时外力F最大，设磁场线框的速度大小为，由匀变速直线运动的速度位移公式得

解得

感应电流

导线框受到安培力大小

对导线框，由牛顿第二定律得

解得

（3）A右侧进磁场时安培力大小

A右侧进磁场时外力大小

A右侧进磁场时外力的功率

设A右侧出磁场时速度大小为，则

A右侧出磁场时外力大小

外力的功率

由题意得

解得

则

20. 雨滴大约由3000米的高空生成并静止下落，落地速度约为；橡皮擦大约由高的桌子边缘静止掉落，落地速度约为。重力加速度取。

（1）分析是否能将雨滴的运动模型视为自由落体运动；若不能，请描述雨滴下落的运动情况；

（2）通过计算说明雨滴和橡皮擦的下落过程，哪个更接近机械能守恒的情况。

【答案】（1）见解析；（2）见解析。

【解析】

【详解】（1）假设将雨滴的运动模型视为自由落体运动，则有

解得落地速度为

由于

故不能将雨滴的运动模型视为自由落体运动，雨滴开始下落的时候，速度很小，空气阻力很小，故重力和空气阻力的合力方向竖直向下，雨滴做加速运动，随着速度的增加，空气阻力越来越大，雨滴受到的合力逐渐减小，加速度减小，当空气阻力增加到等于雨滴重力的时候，加速度为0，雨滴开始做匀速直线运动直到落地；

（2）假设把下落过程雨滴受到的空气阻力当成恒力，雨滴下落过程做匀加速直线运动，则有

联立可得

假设把下落过程橡皮擦受到的空气阻力当成恒力，橡皮擦下落过程做匀加速直线运动，则有

联立可得

说明在下落过程橡皮擦受到的空气阻力比橡皮擦重力小得多，故橡皮擦的下落过程，更接近机械能守恒的情况。