2024届上海市奉贤区高三下学期二模物理试卷

这是一份2024届上海市奉贤区高三下学期二模物理试卷，共10页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸等内容，欢迎下载使用。

考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。
4．本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、奥运项目（15分）
在2024年巴黎夏季奥林匹克运动会中，除了体操等传统项目外，还将增设攀岩和滑板等项目。
1.（3分）如图所示，攀岩运动员在到达较高处时，为恢复体能，每攀爬一步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后，用力一蹬向上攀爬一步的过程中，运动员
A．始终处于超重状态 B．始终处于失重状态
C．先超重，后失重 D．先失重，后超重
艺术体操运动员以频率f=4Hz上下抖动长绸带的一端，绸带自左向右呈现波浪状起伏。t=0时刻，绸带形状如图所示（符合正弦函数图像特征）。
（3分）P为绸带上的一点，其偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为
A．x=0.3sin(8πt−π2) (SI ) B．x=30sin(8πt−π2) (SI )
C．x=0.3sin(4t−π2) (SI ) D．x=0.3sin(8πt+π2) (SI )
（2分）若运动员保持抖动幅度不变，加快抖动频率，则波的传播速度会
A．增大 B．减小 C．保持不变
P
•
左 右
30cm
如图所示，半径为R的四分之一圆弧轨道的最底端A点刚好与水平面相切。为研究滑板运动，在A点安装一个压力传感器。总质量为m的运动员和滑板从圆弧轨道面顶端由静止滑下，运动员通过A点时压力传感器的示数为F。之后运动员从水平面的边沿B点水平滑出，在空中飞行一段时间后落于地面C点。测得A、B两点间的距离为s，水平面离地高度为h，B点到落地点C的水平距离为x，当地重力加速度大小为g，不计空气阻力。则运动员
O
R
h
A
B
x
B
A
C
（1）（2分）通过圆弧面最低点A时的速度大小vA为
A．gR B．FRm C．(F+mg)Rm D．(F−mg)Rm
（2）（2分）通过B点时的速度大小vB= ；
（3分）落地前瞬间，重力的功率P= 。
二、颠羽毛球（18分）
小岩同学通过练习颠羽毛球来提高手眼协调能力和反应速度。在某次颠球时，羽毛球拍将质量为m的羽毛球以初速度v0竖直向上击出，若将羽毛球击出的瞬间确定为零时刻，且羽毛球在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足f＝kv（k为常数），当羽毛球落回至击出点时速度大小为vt，不计风力，则
1.（2分）k的单位为_________________（用国际制基本单位表示）；
2.（3分）在此次击球过程中，羽毛球拍对羽毛球做的功W与12mv02的大小关系是
O
t
v
v0
−vt
O
t
v
v0
−vt
O
t
v
v0
−vt
O
t
v
v0
−vt
A．W=12mv02 B．W>12mv02 C．W<12mv02 D．无法确定
3. 对于羽毛球从被击出到落回至击出点的运动过程，
（1）（3分）若规定竖直向上为正方向，则羽毛球的速度-时间（v-t）图像，可能的是
A. B． C． D．
（2）（6分）（论证）羽毛球受到的空气阻力的冲量If =0；
（3）（4分）（计算）羽毛球的运动时间t。
三、上海光源（21分）
上海光源是一台同步辐射光源，其内部加速到接近光速的电子在磁场中偏转时会沿轨道切线发出波长连续的电磁波，包含远红外到X射线波段，被广泛用于各种前沿科学研究。
1.（3分）上海光源产生的电磁波中，可用于人体透视
检查的是
A．X射线 B．紫外线
C．可见光 D．远红外线
39°
O
激光
A′
A
B′
C
B
2. 利用上海光源发射的激光，设计实验测定某半圆柱形玻璃砖的折射率，如图所示。O点为圆心，用一束红色激光从C点对准圆心O射入玻璃砖，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点顺时针缓慢旋转，当转过39°角时，折射光线消失。则
（1）（3分）玻璃对红色激光的折射率n＝_____________（保留3位有效数字）；
（2）（3分）若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度_____39°。
A. 大于 B. 等于 C. 小于
~U ~
3. 上海光源的核心之一是加速电子的回旋加速器，如图所示，两个D形金属盒分别和某高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面向下，电子源置于盒的圆心附近。已知电子的初速度不计，质量为m，电荷量大小为e，最大回旋半径为R，普朗克常量为h。则
（1）（2分）所加交流电源的频率为
A．2πmBe B．Be2πm C．πmBe D．Beπm
（2）（2分）用高速电子辐射产生的波长为 λ 的X射线照射在金属锌片上，会产生光电效应，已知金属锌的逸出功为W，光速为c，则打出光电子的最大初动能为 ；
（2分）当加速器中电子的动能为Ek时，其物质波的波长为 ；
（4）（2分）电子加速后获得的最大速度vm＝_________；
（5）（4分）（计算）已知两D形盒间加速电场的电势差大小恒为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，求电子在电场中加速所用的总时间t。
四、锂电池（15分）
锂电池具有能量密度高、充电速度快等优势，已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域。
1.（3分）如图甲，在电动汽车的充电桩中，变压器的原、副线圈匝数之比n1:n2=1:2。当原线圈接上图乙中的正弦交流电后，副线圈中的电流为100A。忽略原、副线圈和输电线的能量损耗，下列说法正确的是
A．该充电桩的输出电压为380V B．该充电桩工作时原线圈可以通入直流电
C．副线圈的瞬时电压峰值为3802V D．原线圈的输入功率为76kW
n1
n2
U1
U2
甲
乙
3802
t/s
u/V
-3802
0.02
0.04

电动汽车使用的电源一般由许多小型锂电池串并联组成，有小组设计实验测定某一节锂电池的电动势和内阻，如图甲所示，其中单位角度对应电阻丝的阻值为r0。主要实验步骤如下：
R0
B
A
B
电阻丝
表盘
金属夹
甲
O
θ
1I
b
乙
（1）（2分）将器材如图甲所示连接。开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________(选择：“A”或“B”)端；
（2）（6分）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据，并作出图像如图乙所示。其中图线斜率为k，与纵轴截距为b，则该节锂电池的电动势和内阻可表示为E=___________，r=___________。(用R0、k、b、r0表示)
3.（4分）（简答）现在正大力发展800V乃至更高电压的电动车充电技术，其充电功率可高达350kW，是普通家用充电功率的几十倍，请你描述高压充电的优势？（至少说出两点）
五、火箭与卫星（31分）
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。
1.（4分）（多选）关于火箭在竖直方向加速起飞的过程，下列说法正确的是
A．燃料用完后，自动脱落的空壳将做自由落体运动
B．火箭喷出的气流对火箭的作用力大于火箭对喷出的气流的作用力
C．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的推进力
•
北斗-M6
B
北斗-M5
a
p
V
O
b
c
D．火箭携带的卫星机械能逐渐增大
2. 2012年9月我国采用一箭双星的方式发射了北斗系统中的两颗圆轨道半径均为21332km的“北斗－M5”和“北斗－M6”卫星，其轨道如图所示，已知地球半径R=6.370×103km，g=9.8m/s2，则这两颗卫星的
（1）（3分）线速度大小为__________m/s（保留4位有效数字）；
（2）（2分）运行周期均___________地球自转周期。
A.大于 B．小于 C．等于
3.（3分）废弃的卫星由于没有动力补充和太空中有稀薄气体的原因，其运行速率在
A．变大 B．变小 C．不变 D．以上均有可能
4.（3分）某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了a→b和b→c两个过程，如图所示，其中a→b为等温过程。则
A．气体在状态a的温度高于在状态c的温度
B．a→b→c的过程中外界对气体做正功
C．a→b的过程气体吸热
D．气体在状态b的内能等于在状态c的内能
P
Q
I
恒流电源
火箭
5. 某兴趣小组设计了一种火箭电磁发射装置，简化原理如图所示。恒流电源能自动调节其输出电压确保回路电流恒定。弹射装置处在垂直于竖直金属导轨平面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小与回路中电流成正比，比例系数为k（k为常量）。接通电源，火箭和金属杆PQ一起，由静止起沿导轨以大小等于g的加速度匀加速上升到导轨顶端，火箭与金属杆分离，完成弹射。已知火箭与金属杆的总质量为M，分离时速度为v0，金属杆电阻为R，回路电流为I。金属杆与导轨接触良好，不计空气阻力和摩擦，不计导轨电阻和电源的内阻。在火箭弹射过程中，求：
（1）（4分）金属杆PQ的长度L；
（2）（4分）金属杆PQ产生的电动势E与运动时间t的关系；
（3）（4分）恒流电源的输出电压U与运动时间t的关系；
（4）（4分）整个弹射过程电源输出的能量W。
参考答案
一、奥运项目（15分）
1．C（3分）
2．（1）A（3分） （2）C（2分）
3．（1）D（2分） （2）xg2h （2分） （3）mg2gh（3分）
二、颠羽毛球（18分）
G
G
f
f
1．kg/s（2分）
2．B（3分）
3．（1）D（3分）
（2）（6分）
羽毛球在被击出到落回至击出点的运动过程中，受力如图，规定竖直向上为正方向
方法一：
①根据无限分割与累加的思想，上题得到的v-t图像与t轴围成的面积表示位移
O
t
v
v0
f空气
由于羽毛球落回至击出点，上升与下降的高度相等，总位移为0
∴v-t图像中t轴以上的面积与t轴以下的面积大小相等，正好可以互相抵消 （2分）
②考虑方向，空气阻力与速度的关系为f空气=－kv，所以f空气-t图像与v-t图像相似
f空气-t图与t轴围成的面积和v-t图与t轴围成的面积相差一个常量－k
上下两部分也大小相等，可以互相抵消 （2分）
③而f空气-t图与t轴所围的面积即为冲量
∴ 此过程，羽毛球受到的空气阻力的冲量If=f空气∙∆t=S总面积=0 （2分）
方法二：
①考虑方向，空气阻力与速度的关系f空气=－kv，为变力 （2分）
②根据无限分割与累加的思想，羽毛球从被击出到落回至击出点，总位移s=0 （2分）
③∴羽毛球受到的空气阻力冲量If=f空气∙∆t=－kv∙∆t=－kv∙∆t=－k∆s=－ks=0（2分）
方法三：设羽毛球上升的总高度为h
①对于上升过程：在任意很小时间段∆t内，羽毛球可看作做匀速直线运动，设速度大小为v
可得到在此时间段内，空气阻力的冲量∆If上升=－f∙∆t=－kv∙∆t=－k∙∆h （1分）
对上升的各个时间段的结果求和，即得
上升过程的空气阻力冲量If上升=∆If上升=－k∆h=－kh （1分）
②对于下降过程：同理可得，在任意很小的时间段∆t内的空气阻力冲量
∆If下降=f∙∆t=kv∙∆t=k∙∆h （1分）
下降过程的空气阻力冲量If下降=∆If下降=k∆h=kh （1分）
③∴此过程，羽毛球受到的空气阻力的冲量If=If上升+If下降=－kh+kh =0 （2分）
（3）（4分）
规定竖直向上为正方向，对羽毛球从被击出到落回至击出点的运动过程应用动量定理： IG+If=m(－vt)－mv0 （2分）
代入 －mgt+0=－m(v0+vt)
可得 t=v0+vtg （2分）
三、上海光源（21分）
1． A（3分） 2．（1）1.59 （3分） （2）C（3分）
3．（1）B（2分） （2）hcλ⼀W（2分） （3）h2mEk（2分） （4）BeRm（2分）
（5）（4分）
加速电压大小恒定，电子每次加速时，电场为匀强电场 E=Ud （1分）
由牛顿第二定律可得 Ee=ma （1分）
去掉磁场偏转部分，电子加速的全程可等效为一个匀加速直线运动
结合上问有 vm=at=BeRm （1分）
电子在回旋加速器中加速所用的总时间 t=BeRma=BeRUed=BRdU （1分）
四、锂电池（15分）
1．D（3分）
2．（1）B（2分）（2）r0k（3分）、br0k−R0（3分）
3．（4分）
五、火箭与卫星（31分）
1．CD（4分） 2．（1）4318（3分） （2）B（2分）
G
F
3．A（3分） 4． C（3分）
5．（1）（4分）
接通电源后，火箭与金属杆整体受力如图
由牛顿第二定律列式 F⼀Mg=Ma
代入数据 BIL⼀Mg=Mg (2分)
kI∙I∙L=2Mg
解得金属杆PQ的长度 L=2MgkI2 (2分)
（2）（4分）
由速度-时间关系 v=at=gt (1分)
可得金属杆MN的感应电动势E=BLv=kI∙2MgkI2∙gt=2Mg2It，0≤t≤v0g (3分)
（3）（4分）
为确保回路电流恒定，需满足U−E=IR (2分)
∴电源输出电压 U=IR+E=IR+2Mg2It，0≤t≤v0g (2分)
（4）（4分）
方法一：由能量守恒，整个弹射过程电源输出的能量 (1分)
W=Mgh+12Mv02+I2Rt=Mgv022g+12Mv02+I2Rv0g=Mv02+I2Rv0g (3分)
方法二：弹射过程经历的时间为t0=v0g，在此过程中
电源的输出功率P=UI=（IR+2Mg2It）I=I2R+2Mg2t (2分)
可知，电源的输出功率与时间呈线性关系，则输出能量
W=Pt0=P0+Pt2t0=I2R+(I2R+2Mg2∙v0g)2∙v0g=Mv02+I2Rv0g (2分)
参考答案
分值
高电充电时，充电功率大，可以实现快速充电，节约时间；
2分
快充的电功率大，由于电池有内阻，充电电流不宜过大，所以采用高压充电；
2分
在充电功率恒定时，高电压充电对应的电流相对小，电池内阻的热损耗更低，电能的利用率更高。
2分
说明：以上任意说出2点给4分，说出1点给2分，其它说法，根据实际情况酌情给分。