2023届上海市市西初级中学高三第二次模拟考试物理试题

2023届上海市市西初级中学高三第二次模拟考试物理试题

考生请注意：

1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。

2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。

3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、三根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正三角形，O为三角形的重心，通过三根直导线的电流分别用I1、I2、I3表示，方向如图。现在O点垂直纸面固定一根通有电流为I0的直导线，当时，O点处导线受到的安培力大小为F。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，则（　　）

A．当时，O点处导线受到的安培力大小为4F

B．当时，O点处导线受到的安培力大小为

C．当时，O点处导线受到的安培力大小为

D．当时，O点处导线受到的安培力大小为2F

2、如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，结果受到激发后的氢原子能辐射出六种不同频率的光子。让辐射出的光子照射某种金属，所有光线中，有三种不同波长的光可以使该金属发生光电效应，则下列有关说法中正确的是（　　）

A．受到激发后的氢原子处于n=6能级上

B．该金属的逸出功小于10.2eV

C．该金属的逸出功大于12.75eV

D．光电子的最大初动能一定大于2.55eV

3、如图所示，两个内壁光滑的圆形管道竖直固定，左侧管道的半径大于右侧管道半径。两个相同小球A、B分别位于左、右管道上的最高点，两球的半径都略小于管道横截面的半径。由于微小的扰动，两个小球由静止开始自由滑下，当它们通过各自管道最低点时，下列说法正确的是（　　）

A．A球的速率等于B球的速率

B．A球的动能等于B球的动能

C．A球的角速度大于B球的角速度

D．A球、B球对轨道的压力大小相等

4、物体做竖直上抛运动：v表示物体的瞬时速度，a表示物体的加速度，t表示物体运动的时间，h代表其离抛出点的高度，Ek代表动能，Ep代表势能，以抛出点为零势能面．下列所示图象中，能正确反映各物理量之间关系的是（　　）

A．      B．

C． D．

5、重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列(从开始到稳定的为止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(从开始到稳定的为止)，其中，前三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造出Np237后才发现的，下面的说法正确的是

A．的中子数比中子数少20个

B．从到，共发生7次α衰变和4次β衰变

C．Np237系列中所有放射性元素的半衰期随温度的变化而变化

D．与是不同的元素

6、如图所示，直线1和曲线2分别是汽车a和b在同一平直公路上行驶的位置－时间（x－t）图像，由图像可知（　　）

A．在t1时刻，a、b两车的运动方向相同

B．在t2时刻，a、b两车的运动方向相反

C．在t1到t3这段时间内，a、b两车的平均速率相等

D．在t1到t3这段时间内，a、b两车的平均速度相等

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、长为、间距为的平行金属板水平正对放置，竖直光屏到金属板右端距离为，金属板左端连接有闭合电路，整个装置结构如图所示. 质量为、电荷量为的粒子以初速度从两金属板正中间自左端点水平射入，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，粒子恰好垂直撞在光屏上. 对此过程，下列分析正确的是（      ）

A．粒子在平行金属板间的运动时间和从金属板右端到光屏的运动时间相等

B．板间电场强度大小为

C．若仅将滑片向下滑动一段后，再让该粒子从点以水平速度射入板间，粒子不会垂直打在光屏上

D．若仅将两平行板的间距变大一些，再让该粒子从点以水平速度射入板间，粒子依然会垂直打在光屏上

8、空间中有水平方向的匀强电场，同一电场线上等间距的五个点如图所示，相邻各点间距均为。一个电子在该水平线上向右运动，电子过点时动能为，运动至点时电势能为，再运动至点时速度为零。电子电荷量的大小为，不计重力。下列说法正确的是（　　）

A．由至的运动过程，电场力做功大小为

B．匀强电场的电场强度大小为

C．等势面的电势为

D．该电子从点返回点时动能为

9、电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的杀伤武器。下图是电磁炮的原理示意图，与电源的正、负极相连的水平平行金属轨道位于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道所在平面向上，通电的导体滑块将在磁场中向右加速，下列说法正确的是（　　）

A．a为电源正极

B．仅增大电源电动势滑块出射速度变大

C．仅将磁场反向，导体滑块仍向右加速

D．仅减小弹体质量，其速度变化率增大

10、如图甲所示，水平面内粗糙导轨MN、PQ相距为L，置于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨电阻不计。两根电阻均为R的金属棒ab、cd置于导轨上且与导轨接触良好，电流表内阻不计。现ab棒在水平外力F作用下由静止向右运动，电流表示数随时间变化图线如图乙所示，在t0时刻cd棒刚要开始运动，下列各种说法中正确的是（　　）

A．ab棒在时间内做匀加速直线运动

B．若在时刻突然撤去外力F，则ab棒的加速度

C．在时间内，通过cd棒的电量为

D．在时间内，力F做的功全部转化为ab棒的焦耳热、摩擦生热和其增加的动能

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）某实验兴趣小组用如图甲所示实验装置来验证机械能守恒定律并求出当地重力加速度。倾斜气垫导轨倾角为30°，导轨上端与水平桌面相接并安装有速度传感器可以直接测出小物块经过上端时的速度，气垫导轨和水平桌面上均有刻度值可读出长度。导轨下端有一固定挡板，轻质弹簧下端与挡板相连，测出不放小物块时弹簧上端与传感器之间的长度为L。气垫导轨开始工作后把质量为m的小物块轻放在弹簧上端，用外力向下缓慢推动小物块到不同位置后撤去外力，小物块从静止开始向上运动，经过一段时间后落在水平桌面上。

（1）通过实验，该小组测出了多组不同的速度v和对应的落点到导轨上的长度x，画出了如图乙所示的图象，已知该图象为一过原点的直线、直线斜率为k，则通过该象可求出当地重力加速度g的值为_________，考虑到空气阻力，该小组测出的值________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（2）通过事先对轻弹簧的测定，、研究得出弹簧的弹性势能与压缩量的关系为。若每次释放小物块时弹簧的压缩量均为L的n倍，为了验证小物块和轻弹簧系统的机械能守恒，该小组需要验证的表达式为__________________（用x、n、L表示）。

12．（12分）某实验小组的同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验时进行了如下的操作（滑轮的大小可忽略）：

①滑块甲放在气垫导轨上，滑块乙穿在涂有润滑剂的竖直杆上，调整气垫导轨水平，气垫导轨的适当位置放置光电门，实验时记录遮光条的挡光时间t；

②将两滑块由图中的位置无初速释放，释放瞬间两滑块之间的细绳刚好水平拉直；

③测出两滑块甲、乙的质量M=0.20kg、m=0.10kg，当地重力加速度为g=9.80m/s2。

回答下列问题：

(1)如图，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=______cm；

(2)实验小组在实验时同时对以下物理量进行了测量，其中有必要的测量是_____（填序号）；

A.滑轮到竖直杆的距离L=0.60m

B.滑块甲到滑轮的距离a=1.50m

C.物块甲的遮光条到光电门的距离b=0.40m

(3)当遮光条通过光电门瞬间，滑块乙速度的表达式为v乙=________________；

(4)若测量值t=_____s，在误差允许的范围内，系统的机械能守恒。（保留两位有效数字）

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。

14．（16分）一半径为R10cm的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如图所示。图中O为圆心，MN为竖直方向的直径。有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖右侧射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为h6cm时，从玻璃砖右侧射出的光线刚好消失。已知光在真空中的传播速度为c3108 m/s，则：

(1)此玻璃的折射率为多少；

(2)若h 5cm，求光在玻璃砖中传播的时间。

15．（12分）如图所示是研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在xOy平面坐标系的第一象限内，存在两个电场强度大小均为E，方向分别水平向左和竖直向上的匀强电场区域Ⅰ和Ⅱ。两电场的边界均是边长为L的正方形，位置如图所示。（不计电子所受重力）

(1)在Ⅰ区域AO边的中点处由静止释放电子，求电子离开Ⅱ区域的位置坐标；

(2)在电场区域Ⅰ内某一位置（x、y）由静止释放电子，电子恰能从Ⅱ区域右下角B处离开，求满足这一条件的释放点x与y满足的关系。

参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、C

【解析】
根据安培定则画出在O点的磁感应强度的示意图如图所示

当时，三根导线在O点产生的磁感应强度大小相等，设为，根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为

此时O点处对应的导线的安培力

AB．由于通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，当时，则有

，

根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为

此时O点处对应的导线的安培力

故AB错误；

C．当时，有

，

如图所示

根据磁场叠加原理可知

此时O点处对应的导线的安培力

故C正确；

D．当时，有

，

如图所示

根据磁场叠加原理可知

此时O点处对应的导线的安培力

故D错误。

故选C。

2、B

【解析】
A．根据公式可知

所以由跃迁规律可得由第4能级向低能级跃迁时，产生6种不同频率的光子，故A错误；

BC．由题意及能级差关系可知跃迁到基态的三种光能使其发生光电效应，所以金属逸出功小于由跃迁到产生的光子能量

金属逸出功大于由跃迁到产生的光子能量

故B正确，C错误；

D．由于金属的逸出功不知具体数值，所以根据可知光电子的最大初动能也不能确定具体值，故D错误；

故选B。

3、D

【解析】
AB．对于任意一球，根据机械能守恒得

解得

由于左侧管道的半径大于右侧管道半径，所以A球的速率大于B球的速率，A球的动能大于B球的动能，故A、B错误；

C．根据可得

则有

即A球的角速度小于B球的角速度，故C错误；

D．在最低点，根据牛顿第二定律可得

解得

根据牛顿第三定律可得A球、B球对轨道的压力大小相等，故D正确；

故选D。

4、C

【解析】
竖直上抛运动是一种匀变速直线运动，物体运动过程中机械能守恒．根据运动学公式列出v与t的关系式，根据机械能守恒定律得出物体的动能与高度的关系式．再选择图象．

【详解】

AB．物体做竖直上抛运动，只有重力，加速度等于g，保持不变，所以a﹣t图象是平行于时间轴的直线，取竖直向上为正方向，则竖直上抛运动可看成一种匀减速直线运动，速度与时间的关系为

v=v0﹣gt

v﹣t图象是一条向下倾斜的直线，AB不符合题意；

C．以抛出点为零势能面，则物体的重力势能为

Ep=mgh

则Ep﹣h图象是过原点的直线，C符合题意；

D．根据机械能守恒定律得：

mgh+Ek=mv02

得

Ek=mv02﹣mgh

可见Ek与h是线性关系，h增大，Ek减小，Ek﹣h图象是向下倾斜的直线．D不符合题意。

故选C。

5、B

【解析】
的中子数为238-92=146个，的中子数为209-83=126个，则的子数比的中子数多20个，A错误；根据质量数守恒有：237-209=4×7，知发生了7次衰变，根据电荷数守恒有：93-83=2×7-4，知发生了4次衰变，B正确；放射性物质的半衰期不受外界因素的影响，C错误；与的质子数相同，中子数不同，它们是相同的元素，D错误．

6、D

【解析】
AB．由图像的斜率正负表示速度方向，由图像可知，t1时刻，a、b两车的运动方向相反，t2时刻，a、b两车的运动方向相同，故AB错误；

C．由图像可知，b汽车的路程大于a汽车的路程，由于时间相同，所以b车的平均速率大于a车的平均速率，故C错误；

D．在t1到t3这段时间内，两汽车的位移相同，时间相同，故a、b两车的平均速度相等，故D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、ABD

【解析】

A、粒子先在水平放置的平行金属板间做平抛运动，粒子恰好垂直撞在光屏上，所以粒子离开电场后，粒子一定打在屏的上方，做斜上抛运动，粒子在水平放置的平行金属板间做平抛运动和离开电场后斜上抛运动，水平方向都不受外力，都做匀速直线运动，速度都等于v0，所以粒子在平行金属板间的运动时间和从金属板右端到光屏的运动时间相等，故A正确；

B、设粒子在平行金属板间的运动过程中加速度大小为a，则粒子离开电场竖直分速度大小为，粒子离开电场后斜上抛运动则有，联立解得，故B正确；

C、若仅将滑片P向下滑动一段后，R的电压减小，电容器的电压减小，带电量要减小，因为二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，带电量不变，板间的电压不变，所以粒子的运动情况不变，再让该粒子从N点以水平速度射入板间，粒子会垂直打在光屏上，故C错误；

D、若仅将两平行板的间距变大一些，电容器的电容要减小，由知U不变，电量要减小，但因为二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，带电量不变，板间的电场强度不变，所以粒子的运动情况不变，再让该粒子从N点以水平速度射入板间，粒子会垂直打在光屏上，故D正确；

故选ABD．

【点睛】粒子先在水平放置的平行金属板间做平抛运动，粒子恰好垂直撞在光屏上，所以粒子离开电场后，粒子一定打在屏的上方，做斜上抛运动，粒子在水平放置的平行金属板间做平抛运动和离开电场后斜上抛运动，采用运动的合成与分解求解．

8、AD

【解析】
A．电场线沿水平方向，则等间距的各点处在等差等势面上。电子沿电场线方向做匀变速运动。电子从至的过程，电势能与动能之和守恒，动能减小了，则电势能增加了，则电势差

则

电子从至的过程，电场力做负功，大小为

A正确；

B．电场强度大小

B错误；

C．电子经过等势面时的电势能为，则点的电势

又有

则

C错误；

D．电子在点时动能为，从减速运动至，然后反向加速运动再至点，由能量守恒定律知电子此时的动能仍为，D正确。

故选AD。

9、BD

【解析】
A．根据左手定则可知，受到的安培力向右，电流方向由下向上流过滑块，则b为电源正极，故A错误；

B．仅增大电源电动势，流过滑块的电流增大，安培力增大，加速度增大，速度变化增大，故B正确；

C．仅将磁场反向，根据左手定则可知，滑块向左加速，故C错误；

D．仅减小弹体质量，滑块的合力不变，根据牛顿第二定律可知，加速度增大，速度变化量增大，故D正确。

故选BD。

10、AC

【解析】
A．由乙图可知，t0时间内I与时间成正比，根据闭合电路欧姆定律

可知时间内，加速度为定值，所以ab棒在时间内做匀加速直线运动，A正确；

B．cd棒刚要开始运动，此时有

对于ab棒撤去外力F后，根据牛顿第二定律

解得

B错误；

C．根据电流的定义式

可知t0时间内通过电路的电荷量大小等于图线与时间轴围成的面积，两导体棒串联，则通过cd棒的电量为

C正确；

D．对于整个系统来说，外力F做的功全部用来克服安培力做功（ab、cd两棒中产生的焦耳热）、克服摩擦力做功（摩擦生热）以及增加动能，D错误。

故选AC。

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、    偏大       

【解析】
（1）[1][2]物块到达斜面顶端时的速度为v，则：

物块离开斜面后做斜上抛运动，运动时间：

水平位移：

整理得：

由v2-x图象可知图象斜率：

所以重力加速度：

考虑空气阻力影响，所测重力加速度偏大.

（2）[3]每次释放小物块时弹簧的压缩量均为L的n倍，则：

弹簧的弹性势能：

以释放点所处水平面为重力势能的零势面，由机械能守恒定律得：

整理得：

12、0.420    AC        0.0020或2.0×10-3   

【解析】
(1)[1]游标卡尺的读数由主尺读数和游标尺读数组成，遮光条的宽度

d=4mm+4×0.05mm=4.20mm=0.420cm

(2)[2]本实验验证系统的机械能守恒，即系统减少的重力势能等于系统增加的动能，研究滑块甲运动到光电门的过程，系统减少的重力势能

系统增加的动能

绳上的速度关系如图

则有

故必要的测量为滑轮到竖直杆的距离L=0.60m，物块甲的遮光条到光电门的距离b=0.40m，故AC正确，B错误。

故选AC。

(3)[3]利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，当遮光条通过光电门瞬间，滑块甲速度

根据绳上的速度关系可知，滑块乙的速度

(4)[4]由(2)的分析可知，系统机械能守恒，则满足

解得

t=2.0×10-3s

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、；；

【解析】
开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先等容升温过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有:

  ①

根据力的平衡条件有:

  ②

联立①②式可得:

③

此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有:

  ④

式中V1=SH⑤，V2=S（H+h）⑥

联立③④⑤⑥式解得:

⑦

从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为:

⑧

14、 (1)；(2)

【解析】
设此光线的临界角为C。

(1) 根据题意可知，当入射光线与O点的距离为h时，从玻璃砖射出的光线刚好消失，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图

根据几何知识得

又

解得

(2)若h 5cm，光在MN圆弧面上的入射角

光在MN圆弧面上发生全反射，光路如图

光在玻璃砖中传播的时间

又

解得

15、 (1)(2.5L，0.5L)；(2)

【解析】
(1)在Ⅰ区域中电子做初速度为零的匀加速直线运动，

①

在Ⅱ区域电子做类平抛运动，假设电子从BC边射出，由运动规律得水平方向

②

竖直方向

③

④

联立①②③④解得

假设成立，电子离开Ⅱ区域的位置坐标

即坐标为

(2)在Ⅰ区域有

⑤

在Ⅱ区域有

⑥

⑦

联立④⑤⑥⑦解得