2024年高考第二次模拟考试：物理（上海卷）（解析版）

这是一份2024年高考第二次模拟考试：物理（上海卷）（解析版），共11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、报名号、考场号和座位号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。作答必须写在答题纸上，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，但不可全选；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。
5．除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。
一、飞翔宇宙
从东方红一号到天宫空间站，我国的航天技术经过五十多年的发展，已达到了世界领先水平。1970 年 4 月 24 日，我国第一颗人造地球卫星“东方红 1 号” 发射成功，开创了中国航天史的新纪元。为我国航天事业 作出特殊贡献的科学家钱学森被誉为“中国航天之父”。自首颗人造地球卫星发射后，人类已经发射了数千颗人造地 球卫星，目前在轨有效运行的卫星有上千颗，其中的通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。2023年10月15日是神舟五号飞天二十周年，二十年前杨利伟代表13亿中国人踏上了逐梦太空的征途。从此，中国人开启了从“飞天梦圆”到“圆梦天宫”。
1. 天宫二号搭载的宽波段成像仪具有可见近红外（波长范围0.52~0.86微米）、短波红外（波长范围1.60~2.43微米）及热红外（波长范围8.13~11.65微米）三个谱段。与可见近红外相比，热红外（ ）
A. 频率更高
B. 相同条件下，双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更窄
C. 更容易发生衍射现象
D. 空气中传播速度更快
【答案】C
【解析】热红外的波长更大，则频率更低，选项A错；根据，可知，相同条件下，因热红外的波长更大，则双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更宽，选项B错；因热红外的波长更大，则更容易发生衍射现象，选项C正确；电磁波在空气中传播速度都相同，选项D错误。故选C。
2．2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的（ ）
A．周期变大 B．速率变大
C．动能变大 D．向心加速度变大
【答案】C
【解析】组合体比天宫二号质量大，轨道半径R不变，根据eq \f(GMm,R2)＝meq \f(v2,R)，可得v＝eq \r(\f(GM,R))，可知与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的速率不变，B项错误；又T＝eq \f(2πR,v)，则周期T不变，A项错误；质量变大、速率不变，动能变大，C项正确；向心加速度a＝eq \f(GM,R2)，不变，D项错误。
3．天宫课堂中，王亚平利用太空的微重力环境建立起很大尺寸的“液桥”。“液桥”表面层的水分子间距__________内部的水分子间距（选填“大于”、“等于”或“小于”），水的表面张力使其表面有__________的趋势。
【答案】大于 收缩
【解析】“液桥”表面层的水分子间距大于内部的水分子间距，水的表面张力使其表面有收缩的趋势。
4．航天员从天和核心舱的节点舱出舱，顺利完成了舱外操作。节点舱具有气闸舱功能，航天员出舱前先要减压，从太空返回航天器后要升压。其简化示意图如图，相通的舱A、B间装有阀门K，A中充满理想气体，B内为真空，若整个系统与外界没有热交换。打开K后，A中的气体进入B，气体的内能（ ）。最终达到平衡后，气体分子单位时间内撞击单位面积舱壁的分子数（ ）
A．增大 B．减小 C．不变
【答案】C B
【解析】气体自由膨胀，没有对外做功，同时没有热交换，根据热力学第一定律可知ΔU=W+Q，气体内能不变。根据理想气体状态方程可知，当T不变、V增大时，P减小，故气体分子单位时间对舱壁单位面积碰撞的次数将减少。
5．太空舱中可采用动力学的方法测物体的质量。如图所示，质量为m的物体A是可同时测量两侧拉力的力传感器，待测物体B连接在传感器的左侧。在外力作用下，物体A、B和轻绳组成的系统相对桌面开始运动，稳定后力传感器左、右两侧的读数分别为F1、F2，由此可知待测物体B的质量为_____________。
【答案】
【解析】设物体B质量为mʹ，对B由牛顿第二定律得F1=mʹa
对A由牛顿第二定律得F2−F1=ma
联立可得。
6．地面环境下某液体可沿一竖直毛细管爬升高度d。若在空间站中将相同毛细管插入同种液体相同深度，管内、外液面间距为dʹ，则该液体对毛细管（ ）
A．浸润，dʹ大于d B．浸润，dʹ小于d
C．不浸润，dʹ大于d D．不浸润，dʹ小于d
【答案】A
【解析】毛细现象是液体表面对固体表面的吸引力引起的。在附着层分子的分布要比液体内部稀疏些，分子之间的吸引力大于排斥力，因此分子力体现为液体表面层的吸引力，它的作用结果是使液体表面绷紧，形成表面张力。地面环境下液体沿竖直毛细管爬升高度d，若在空间站中将相同毛细管插入同种液体相同深度，由于液体处于完全失重状态，则管内、外液面间距dʹ为dʹ>d。故选A。
7．若航天员用弹簧振子做振动实验，得到振子的振动图线如图所示。在0~1.0s内，振子速度大小不断增大的时间段是（ ）
A．0~0.25s B．0.25~0.5s C．0.5~0.75s D．0.5~1.0s
【答案】B
【解析】若航天员用弹簧振子做振动实验，得到振子的振动图线如题图所示。当弹簧振子向平衡位置运动时，振子的速度不断增大，所以在0~1.0s内，振子速度大小不断增大的时间段是0.25~0.5s和0.75~1.0s这两个时间段，故选B。
8．建立月球基地所需的太空飞船，可利用太空中由大量电荷量大小相等的正、负离子（忽略重力）所组成的高能粒子流作为能量的来源。推进原理如图所示，装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板M、N组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。高能粒子流源源不断从左侧以速度v0水平入射，最终在M和N间形成稳定的电势差，并给右侧平行板电容器PQ供电。
（1）稳定后，在金属板M和N中_______板的电势更高，M和N间电势差的绝对值为_______。
（2）（计算）靠近Q板处有一放射源S，可释放初速度为0、质量为m、电荷量为+q的粒子，求该粒子从S正上方的喷射孔喷出P板时速度的大小。
【答案】 （1）N Bdv0（2）
【解析】（1）带正电粒子受向下的洛伦兹力偏转，稳定后，在金属板M和N中， N板带正电，电势更高；
设高能粒子电荷量为q0，当高能粒子所受电场力与洛伦兹力等大反向后，粒子不再偏转，则根据平衡条件有
解得M和N间电势差的绝对值为U=Bdv0
（2）由动能定理
又U=Bdv0
得。
二、请阅读下述文字，完成下列各小题。
如图所示，a、b是正电荷Q产生的电场中一条电场线上的两点。 用Ea、Eb分别表示两处的电场强度大小
9．关于此电场线的方向及a、b两点电势高低的比较，下列判断正确的是（ ）
A．电场线方向由a指向b，a点电势较高
B．电场线方向由a指向b，b点电势较高
C．电场线方向由b指向a，a点电势较高
D．电场线方向由b指向a，b点电势较高
【答案】A
【解析】正电荷形成的电场向外发散，如图所示
故电场线方向由a指向b，沿电场线方向电势降低，可知a点电势较高。故选A。
10．关于a、b两点的电场强度的大小，下列描述正确的是（ ）
A．Ea>EbB．Ea【答案】A
【解析】根据正点电荷的电场线的分布，电场线越密集的地方，场强越大，则a点电场线密集，则a点场强大。故选A。
11．把一个带正电，电荷量为q的点电荷从a点移动到b点的过程中，该点电荷受到的电场力的大小（ ）
A．先变大后变小B．越来越大
C．保持不变D．越来越小
【答案】D
【解析】a点到b点电场强度越来越小，根据F=qE，可知电场力越来越小。故选D。
12．将一带负电的试探电荷，沿电场线方向由a点移动到c点的过程中，其电势能（ ）
A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．先减小后增大
【答案】A
【解析】根据沿电场线电势越来越低，可知φa>φb>φc，根据电势能定义式Ep=qφ，可知电势能越来越大，故选A。
三、电动汽车
由于电动汽车有利于环保，且纯电动汽车的出行成本，要比使用燃油车更经济实惠一些，从而得以越来越受消费者的欢迎。
13．电动汽车是把（ ）转化为电能，从而驱动汽车运行
A．光能 B．核能C．机械能D．化学能
【答案】D
【解析】电动汽车在行驶时，是由储存在蓄电池里的化学能转化为汽车行驶所需要的电能。故选D。
14．“动能回收”是指电动车在刹车或下坡过程中把机械能转化为电能的装置。电动车以1.0×105J的初动能沿倾角为15°的平直斜坡运动。第一次关闭发动机，让车自由滑行，其动能—位移关系如图直线①所示；第二次关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，求电动车开启动能回收装置行驶200m的过程中：（简答）
（1）所受的合力的变化规律；
（2）共回收了多少电能；
（3）若电动车质量为2吨，行驶到150m处电能的回收功率。
【答案】（1）合外力逐渐减小 （2）1.224×105J （3）3600W
【解析】（1）根据图线可知速度减小的越来越慢，即加速度逐渐减小到零，根据牛顿第二定律可知，汽车受到的合外力逐渐减小；
（2）在车自由滑行时WG+Wf=ΔEK=（200−100）×103J
开启“动能回收”装置后WG+Wf+WF=ΔEKʹ=（60−100）×103J
则共回收的电能为E=−WF×90%=1.224×105J
（3）根据图线①可知受到的合外力为Fx=ΔEK
可得F=500N，150m处的速度为EK=mv2/2
解得v=8m/s
此时回收功率为P=Fv×90%
代入数据可得P=3600W
15．我市开始大力推行文明交通“车让人”行动，如图所示，以8m/s的速度匀速行驶的电动汽车即将通过路口，有一位老人正在过人行横道，此时汽车的车头距离停车线8m，该车减速时加速度大小为5m/s2，则下列说法中正确的是
A．如果驾驶员立即刹车制动，则t=2s时，汽车离停车线距离为2m
B．如果驾驶员立即刹车制动，则t=2s时，汽车离停车线距离为1.6m
C．如果驾驶员的反应时间为0.4s，汽车刚好能在停车线处停下
D．如果驾驶员的反应时间为0.2s，汽车不能在停车线处停下
【答案】B
【解析】汽车速度减为零所需的时间t==s=1.6s
则2s内的位移等于1.6s内的位移x=t=×1.6m=6.4m
此时汽车离停车线的距离△x=8-6.4m=1.6m，故A错误，B正确；若驾驶员的反应时间为0.4s，则在反应时间内的位移x′=v0t′=8×0.4m=3.2m，到停止时的位移X=x+x′=6.4m+3.2m=9.6m，大于8m，汽车车头不能在停车线处停下，故C错误。若驾驶员的反应时间为0.2s，则在反应时间内的位移
x′′=v0t′′=8×0.2m=1.6m，到停止时的位移X′′=x+x′′=6.4m+1.6m=8m，汽车车头刚好能在停车线处停下，故D错。故答案为B。
16．一电动自行车中电源铭牌标有“48V 12A·h”字样，假设工作时输出电压恒为48V，额定功率为192W，电动机内阻为1Ω，某次平路上行驶的人和车的总质量为100kg，阻力为总重力的0.03，则（ ）
A．额定工作电流为12A
B．充满电后该电池的总能量为576J
C．以额定功率行驶时，电动机的效率约为92%
D．以额定功率行驶时，在平路上行驶的最大速度约为6.4m/s
【答案】C
【解析】额定工作电流为，故A错误；充满电后该电池的总能量为E=48×12×3600J=2073600J，故B错误；电动机输出功率为P出=P−I2r=（192−42×1）W=176W，则效率为，故C正确；速度最大时，牵引力等于阻力，则有P出=0.03mgv，解得v≈5.87m/s，故D错误。故选C。
四、电磁感应应用
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。这是电磁感应在日常生活中的一个具体应用。
17．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。下列说法中正确的是（ ）
A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
B．电磁炉中通入电压恒定的直流电也能正常工作
C．环保绝缘材料制成的锅体可以利用电磁炉来烹饪食物
D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成以便于加快热传递
【答案】A
【解析】涡流是高频交流电产生的磁场引起的电磁感应现象，锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故选项A正确、B错误；电磁炉表面一般用绝缘材料制成，避免产生涡流，锅体用金属制成利用涡流加热食物，故选项C、D错误。
18．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
【答案】A
【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故B、D错误；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故C错误。
19．磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈．缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转轴上。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电流的大小。如图所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．俯视看线圈中通有逆时针方向的电流
B．穿过铝框的磁通量减少
C．俯视看铝框中产生顺时针方向的感应电流
D．使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处
【答案】D
【解析】由左手定则可知，俯视看线圈中通有顺时针方向的电流，选项A错误；因为线圈在水平位置时磁通量为零，则线圈转动时，穿过铝框的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，俯视看铝框中产生逆时针方向的感应电流，选项B、C错误；当铝框中产生感应电流时，铝框受到的安培力与运动方向相反，故起到了阻尼作用，则使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处，故D正确。
20．某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通讯储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则（ ）
A．被测金属物中产生的是恒定电流
B．被测金属物中产生的是交变电流
C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到
【答案】B
【解析】探测器靠近金属物体时，在金属物体中就会产生涡流，这种涡流是交变电流，故A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，探测器产生的是变化的磁场，使靠近的金属物体产生涡流，探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，故C错误；探测器靠近金属物体时，在金属物体中就会产生涡流，该设备的制成原理是电磁感应现象，和违规携带的手机是否发出通讯信号无关，故D错误。
21．安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，关于安检门的说法正确的是（ ）
A．安检门能检查出毒贩携带的毒品
B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
【答案】B
【解析】安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生涡流，而金属物品中涡流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A、C错误，B正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，选项D错误。
22．如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（ ）
A．制动过程中，导体不会产生热量
B．制动力的大小与导体运动的速度有关
C．线圈一定是通交流电
D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力旋转轴运动导体（转盘）
【答案】B
【解析】电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，A错误；导体运动的速度磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，B正确；电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，产生涡流，故通电线圈可以通直流电，产生方向不变的磁场也是可以的，C错误；如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，D错误。故选B。
23．如图为手机及无线充电板。如图为充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电，下列说法正确的是（ ）
A．手机外壳用金属材料制作可以减少能量损耗
B．如果图示方向的磁场在变强，受电线圈中c点的电势高于d点的电势
C．在送电线圈电压不变的情况下，增加送电线圈匝数可以提高受电线圈的电压
D．受电线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
【答案】D
【解析】手机外壳使用金属材料会屏蔽电磁波，导致无线充电不能完成，故A错误；根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c到d，受电线圈相当于充电电流的电源，电源内部从电流从负极向正极运动，故d点的电势高，故B错误；该设备电磁感应原理，因此根据原、副线圈感应电动势公式变形可得，则当送线圈匝数n1增加时，受电线圈的电压U2减小，故C错误。该设备采用的是电磁感应原理，因此当发射线圈中电流方向改变时，受电线圈中的电流方向也会改变，即受电线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，故D正确。故选D。