2023届上海普陀区学业水平考试物理试题

2023届上海普陀区学业水平考试物理试题

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。

2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。

3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。

4．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、绿化工人在街道旁边栽种大树时，为了确保树干不倾斜，需要用铁杆来支撑。通常是用一个铁环紧套在树干上，三根长度不同的铁杆一端均匀分布在固定的铁环上，另一端固定在同一个水平地面上，大树栽好后竖直压在地上，如图所示。由于树刚栽，地面对大树的作用力，除了竖直向上的支持力以外，其它力可以不考虑。则下列说法中正确的是（　　）

A．三根铁杆对大树的作用力大小一定相等

B．大树对地面的作用力一定大于自身的重力

C．铁杆对大树的作用力与地面对大树的支持力是一对平衡力

D．铁杆对大树的作用力在水平方向的合力为零

2、曲柄连杆结构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件如图所示，连杆下端连接活塞Q，上端连接曲轴P。在工作过程中，活塞在气缸内上下做直线运动，带动曲轴绕圆心O旋转，若P做线速度大小为v0的匀速圆周运动，则下列说法正确的是

A．当OP与OQ垂直时，活塞运动的速度等于v0

B．当OP与OQ垂直时，活塞运动的速度大于v0

C．当OPQ在同一直线时，活塞运动的速度等于v0

D．当OPQ在同一直线时，活塞运动的速度大于v0

3、如图所示，“嫦娥四号”飞船绕月球在圆轨道Ⅰ上运动，在A位置变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在近月点B位置再次变轨进入近月圆轨道Ⅲ，下列判断正确的是（　　）

A．飞船在A位置变轨时，动能增大

B．飞船在轨道Ⅰ上的速度大于在轨道Ⅲ上的速度

C．飞船在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅲ上的加速度

D．飞船在轨道Ⅰ上的周期大于在轨道Ⅱ的周期

4、在人类对微观世界进行探索的过程中，许多科学家作岀了不可磨灭的贡献，卢瑟福就是杰出代表之一。关于卢瑟福在物理学上的成就，下列说法正确的是（    ）

A．粒子散射实验的重要发现是电荷的量子化，并且发现了中子

B．卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子，核反应方程为

C．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，提出了原子核的结构模型

D．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，发现原子核由质子和中子组成

5、宇宙间存在一些离其它恒星较远的三星系统。其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为M的星位于等边三角形的三个顶点上，任意两颗星的距离均为R。并绕其中心O做匀速圆周运动。如果忽略其它星体对它们的引力作用，引力常数为G。以下对该三星系统的说法中正确的是（　　）

A．每颗星做圆周运动的角速度为

B．每颗星做圆周运动的向心加速度与三星的质量无关

C．若距离R和每颗星的质量M都变为原来的2倍，则角速度变为原来的2倍

D．若距离R和每颗星的质量M都变为原来的2倍，则线速度大小不变

6、发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步卫星轨道3（如图所示）。则卫星分别在1、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）

A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度

C．卫星在轨道3上具有的机械能大于它在轨道1上具有的机械能

D．卫星在轨道3上经过点的加速度大于它在轨道2上经过点的加速度

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、下列说法正确的是（    ）

A．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

B．在阳光照射下的教室里，眼睛看到空气中尘埃的运动就是布朗运动

C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小

D．打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，说明空气分子之间存在着斥力

E.气体向真空的自由膨胀是不可逆的

8、如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化，内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载，如果要求负载上消耗的电动率最大，则下列说法正确的是（    ）

A．该交流电源的电动势的瞬时值表达式为V

B．变压器原副线圈匝数的比值为

C．电流表的读数为

D．负载上消耗的热功率

9、下列有关光学现象的说法正确的是（　　）

A．光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变小

B．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射

C．光的干涉、衍射现象证明了光具有波动性

D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变小

10、如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点。一个带正电的粒子仅在磁场力作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场。现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与od成30°角的方向、大小不同的速率射入正方形内，则下列说法中正确的是（    ）

A．若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ad边射 出磁场

B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从cd边射出磁场

C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ab边射出磁场

D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从bc边射出磁场

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）图甲是某学习小组设计组装成的多用电表的电路图，图中的是电池，是电池内阻，是欧姆调零电阻，分别与黑、红表笔相接。都是定值电阻，表头的满偏电流为，内阻为。已知，，。

(1)图甲可知该多用电表有______个挡位可以测量直流电流。（填写正确答案前的字母）

A．1    B．2    C．3    D．4

(2)该学习小组将“”端与“3”相接，将表笔短接，调节。进行欧姆调零后测量未知电阻。得到通过表头的电流与被测未知电阻的关系如图乙所示，由此可知多用电表中电池的电动势____（计算结果保留三位有效数字）。通过分析可知该小组使用多用电表的_______（填“”“”或“”）倍率的欧姆挡进行测量未知电阻。

(3)通过测量得知表头的内阻。若“”端与“4”相连，则多用电表的最大量程为____；“”端与“5”相连进行测量时，指针位置如图丙所示，则电表的读数为______。

12．（12分）某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律及平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数的实验．在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g．采用的实验步骤如下：

A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；

B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量ma、mb：

C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上：

D．烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动：

E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间△t：

F．滑块a最终停在C点（图中未画出），用刻度尺测出AC之间的距离Sa

G．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离sb；

H．改变弹簧压缩量，进行多次测量．

（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为________mm；

（2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即a的动量大小____________等于b的动量大小___________；（用上述实验所涉及物理量的字母表示）

（3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到小滑块a的Sa与关系图象如图丙所示，图象的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为____________．（用上述实验数据字母表示）

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）如图甲所示，足够长的两金属导轨MN、PQ水平平行固定，两导轨电阻不计，且处在竖直向上的磁场中，完全相同的导体棒a、b垂直放置在导轨上，并与导轨接触良好，两导体棒的电阻均为R=0.5Ω,且长度刚好等于两导轨间距L,两导体棒的间距也为L,开始时磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化，当t=0.8s时导体棒刚好要滑动。已知L=1m,滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求：

（1）每根导体棒与导轨间的滑动摩擦力的大小及0.8s内整个回路中产生的焦耳热；

（2）若保持磁场的磁感应强度B=0.5T不变，用如图丙所示的水平向右的力F拉导体棒b,刚开始一段时间内b做匀加速直线运动，一根导体棒的质量为多少?

（3）在（2）问条件下a导体棒经过多长时问开始滑动?

14．（16分）如图所示，水平虚线ab和cd在同一竖直平面内，间距为L，中间存在着方向向右与虚线平行的匀强电场，虚线cd的下侧存在一圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，圆形磁场与虚线cd相切于M点。一质量为m、带电量为+q的粒子由电场上边界的S点以速度v0垂直电场方向进人电场，经过一段时间粒子从M点离开电场进人磁场，粒子在磁场中的速度大小为2v0，经偏转后，粒子由虚线cd上的N点垂直于虚线返回匀强电场且刚好再次回到S点。粒子重力忽略不计，求：

（1）SM两点间的距离；

（2）圆形磁场的半径r以及磁感应强度B的大小；

（3）带电粒子在整个运动过程中的总时间。

15．（12分）如图所示，在空间直角坐标系中，I、Ⅱ象限（含x、y轴）有磁感应强度为B=1T，方向垂直于纸面向外的匀强磁场和电场强度为E=10N/C，方向竖直向上的匀强电场；Ⅲ、Ⅳ象限（不含x轴）有磁感应强度为，方向沿y轴负方向的匀强磁场，光滑圆弧轨道圆心O'，半径为R=2m，圆环底端位于坐标轴原点O。质量为m1=lkg，带电ql=+1C的小球M从O'处水平向右飞出，经过一段时间，正好运动到O点。质量为m2=2kg，带电q2=+1.8C小球的N穿在光滑圆弧轨道上从与圆心等高处静止释放，与M同时运动到O点并发生完全非弹性碰撞，碰后生成小球P（碰撞过程无电荷损失）。小球M、N、P均可视为质点，不计小球间的库仑力，取g=10m/s2，求：

(1)小球M在O'处的初速度为多大；

(2)碰撞完成后瞬间，小球P的速度；

(3)分析P球在后续运动过程中，第一次回到y轴时的坐标。

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、D

【解析】
A．三根铁杆长度不等，与地面的夹角不等，则对大树的作用力大小不相等，选项A错误；

B．由平衡知识可知，地面对大树的作用力与铁杆对大树的作用力的合力等于大树的重力，可知地面对大树的作用力小于大树的重力，则大树对地面的作用力一定小于自身的重力，选项B错误；

C．因为地面对大树的作用力与铁杆对大树的作用力的合力等于大树的重力，可知铁杆对大树的作用力与地面对大树的支持力不是一对平衡力，选项C错误；

D．大树栽好后竖直压在地上，则铁杆对大树的作用力在水平方向的合力为零，选项D正确。

故选D。

2、A

【解析】
AB．当OP与OQ垂直时，设∠PQO=θ，此时活塞的速度为v，将P点的速度分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度；将活塞的速度v分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度，则此时v0cosθ=vcosθ，即v=v0，选项A正确，B错误；

CD．当OPQ在同一直线时，P点沿杆方向的速度为零，则活塞运动的速度等于0，选项CD错误；

3、D

【解析】
A．飞船在A位置变轨时做近心运动，必须减速，动能减小，故A错误；
BC．飞船在圆轨道上运动时，根据万有引力提供向心力，得

得

知卫星的轨道半径越大，线速度和加速度越小，则知飞船在轨道Ⅰ上的速度和加速度均小于在轨道Ⅲ上的速度和加速度，故BC错误；
D．飞船在轨道Ⅰ上的轨道半径大于轨道Ⅱ的半长轴，根据开普勒第三定律知飞船在轨道Ⅰ上的周期大于在轨道Ⅱ上的周期，D正确。
故选D。

4、B

【解析】
AC．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型，中子是查德威克发现的，故AC错误；

B．卢瑟福用粒子轰击氮核，发现了质子，核反应方程为，故B正确；

D．粒子散射实验不能说明原子核内存在中子和质子，故D错误。

故选B。

5、D

【解析】
A．任意星之间所受万有引力为

则任意一星所受合力为

星运动的轨道半径

万有引力提供向心力

解得

A错误；

B．万有引力提供向心力

解得

则每颗星做圆周运动的向心加速度与三星的质量有关，B错误；

C．根据题意可知

C错误；

D．根据线速度与角速度的关系可知变化前线速度为

变化后为

D正确。

故选D。

6、C

【解析】
ABD．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有

解得

①

 ②

③

轨道3半径比轨道1半径大，根据①②④三式，卫星在轨道1上线速度较大，角速度也较大，卫星在轨道3上经过点的加速度等于它在轨道2上经过点的加速度，故ABD均错误；

C．卫星从轨道1到轨道3需要克服引力做较多的功，故在轨道3上机械能较大，故C正确；

故选C。

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、ACE

【解析】
A．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如金刚石与石墨，故A正确.

B．布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动，肉眼不可见，故B错误.

C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，这是增加原理，故C正确.

D．打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，是要克服大气压力做功，故D错误.

E．气体向真空自由膨胀遵守热力学第二定律，具有方向性，故E正确

8、BC

【解析】
A．由图可知周期T＝4×10-2s，角速度

所以该交流电源的电动势的瞬时值表达式为

e＝Emsin(50πt)

故A错误；

B．设原副线圈中的匝数分别为n1和n2，电流分别为I1和I2，电压分别为U1和U2，则

U1＝E−I1r

电阻R消耗的功率

P＝U2I2=U1I

即

P＝(E−I1r)I1＝−I12r−EI1

可见

I1＝

时，P有最大值

此时

则

所以

故B正确；

C．电流表的读数为有副线圈电流的有效值：原线圈电流有效值为

则

故C正确；

D．负载上消耗的功率

故D错误。

故选BC.

9、BC

【解析】
A．光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变大，选项A错误；

B．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射，选项B正确；

C．光的干涉、衍射现象证明了光具有波动性，选项C正确；

D．红光的波长大于紫光，做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，根据可知，相邻明条纹间距变大，选项D错误。

故选BC。

10、BD

【解析】
由题，带电粒子以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场，则知带电粒子的运动周期为

T=2t0

A．当带电粒子的轨迹与ad边相切时，轨迹的圆心角为60°，粒子运动的时间为

在所有从ad边射出的粒子中最长时间为，该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定不会从ad边射出磁场，故A错误；

B． 若该带电粒子在磁场中经历的时间是

则粒子轨迹的圆心角为

速度的偏向角也为，根据几何知识得知，粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为30°，必定从cd射出磁场，故B正确；

C． 若该带电粒子在磁场中经历的时间是

则得到轨迹的圆心角为π，而粒子从ab边射出磁场时最大的偏向角等于

故不一定从ab边射出磁场，故C错误；

D． 若该带电粒子在磁场中经历的时间是

则得到轨迹的圆心角为

则它一定从bc边射出磁场，故D正确。

故选：BD。

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、B                   

【解析】
（1）[1]根据表头的改装可知“”接“1”和“2”是电流挡，接“3”是电阻挡，接“4”和“5”是电压挡，所以该多用电表有2个挡位可以测量直流电流，故B正确，ACD错误。故选：B；

（2）[2] “”端与“3”相接，由

，

可得：

，

根据闭合电路欧姆定律

，

结合图象乙，当Rx=0时，Ig=20mA；Rx=150Ω时，Ig=10mA。代入数据解得：

，

；

[3]由可知，中值电阻为

。

即

，

因此该小组使用了多用电表的“”倍率的欧姆挡进行测量；

（3）[4]若“”端与“4”相连，则有

，

解得：

，

即此时电表的最大量程为10V；

[5] “”端与“5”相连时

，

最大量程为50V，由表盘可知最小分度值为1V，读数时估读到下一位，所以此时的读数为20.0V。

12、               

【解析】

（1）螺旋测微器的读数为：2.5mm+0.050mm=2.550mm．

（2）烧断细线后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为：，故a的动量为：，b离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得： 及 联立解得：，故b的动量为：．

（3）对物体a由光电门向左运动过程分析，则有：，经过光电门的速度：，由牛顿第二定律可得：，联立可得：，则由图象可知：．

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、（1）0.2J（2）m=0.5kg（3）2s

【解析】（1）开始时磁场的磁感应强度按图乙所示变化，

则回路中电动势

电路中的电流

当时

回路中产生的焦耳热

（2）磁场的磁感应强度保持B=0.5T不变，在a运动之前，对b棒施加如图丙所示的水平向右的拉力，根据牛顿第二定律，即

得，

求得，导棒的质量

（3）当导棒a刚好要滑动时， ，求得，此时b运动的时间

14、（1）；（2），；（3）。

【解析】
（1）根据题意作出粒子的运动轨迹如图所示

在电场中，粒子带正电，从S到M过程中做类平抛运动，在竖直方向做匀速直线运动，则有

在M点，沿水平方向的速度

所以粒子的侧位移

则SM两点间的距离

（2）在M处，由速度关系知

解得

粒子在电场中从N返回S过程中的时间为

根据位移时间公式有

且

解得

则

由几何关系知，在中

在中，带电粒子的轨道半径为

粒子在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有

又

解得

由图知，为等边三角形，所以圆形磁场区域的半径

（3）带电粒子在磁场中运动的周期，由几何知识可知，带电粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为，则带电粒子在磁场中运动的时间为

粒子从T点飞出磁场到达N点过程中

则

所以粒子从S点出发到再次返回到S点的时间为

15、 (1)1m/s；(2)1m/s；(3)坐标位置为

【解析】
(1)M从O进入磁场，电场力和重力平衡

Eq=mg

在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动

洛伦兹力提供向心力

解得

v=1m/s

(2)设N沿光滑轨道滑到O点的速度为u，由动能定理

解得

u=2m/s

M、N在O点发生完全非弹性碰撞，设碰后生成的P球速度为，选向右为正方向，由动量守恒定律

解得

方向水平向右

(3)P球从轨道飞出后，受到竖直向下的电场力和垂直纸面向里的洛伦兹力，在电场力作用下，P球在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，在水平方向做匀速圆周运动，每隔一个周期T，P球回到y轴上，P球带电量

由

及，解得P球圆周运动周期

P球竖直方向加速度

a=g

P球回到y轴时坐标，代入数据解得

则坐标位置为