2025届上海市松江区高三（上）一模（12月）物理试卷（解析版）

这是一份2025届上海市松江区高三（上）一模（12月）物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸，3 A， 体外自动除颤仪， 光伏电池等内容，欢迎下载使用。
特别提示：
1.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写学校、班级、姓名、考号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。
2.本试卷标注“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。
3.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。
4.除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取9.8m/s2。
1. 微风动柳生水波
微风吹动岸边的垂柳，浸入湖面的柳枝上下振动，在湖面产生水波。
（1）柳枝附近有一露出湖面木桩。开始时，水波未明显绕过该木桩。某时刻起，水波明显绕过木桩，这可能是因为与之前相比，现在柳枝振动______。
A. 周期大
B. 周期小
C. 频率大
D. 频率小
E. 振幅小
（2）以柳枝浸入点为坐标原点，沿波在湖面传播的某一方向建立x轴。从某一时刻开始计时，时x轴上部分波动图像如图（a）所示。在x轴上离坐标原点不远处有一片柳叶，图（b）为该柳叶振动图像的一部分。则

①柳叶平衡位置可能位于______。
A.M点 B.N点 C.P点 D.Q点
②波从波源传到Q点需要的时间为______s。
（3）若观察到柳枝振动产生的水波图样如图所示，这可能是因为柳枝______。
A. 向左移动了B. 振动频率增大了
C. 向右移动了D. 振动频率减小了
【答案】（1）AD （2） ①.B ②. 0.3 （3）A
【解析】【小问1详解】
发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不大，或者比波长小，根据
波速有介质决定，水波明显绕过木桩，木桩尺寸不变，表明波长增大了，可知，这可能是因为与之前相比，现在柳枝振动频率减小了，即周期变大了。
故选AD。
【小问2详解】
[1]根据图（b）可知，0.4s时刻，柳叶处于平衡位置向下振动，结合图（a），根据同侧法可知，柳叶平衡位置可能位于N点。
故选B。
[2]波速为
则波从波源传到Q点需要的时间为
【小问3详解】
水波图样左侧密集，右侧稀疏，这属于多普勒效应，当观察者与波源相对靠近时，观察到的频率增大，当相互远离时，观察到的频率减小，可知，这可能是因为柳枝向左移动了。
故选A。
2. 舰载机
受航母甲板空间限制，舰载机“起飞难，着舰险”。
（1）在甲板上安装弹射器可解决“起飞难”的问题。目前我国航母安装了最先进的电磁弹射器。舰载机在弹射器和自身发动机的共同推动下能在短距离内达到起飞速度。某次训练中，航母静止在海面上。一架质量的舰载机，经距离加速到起飞速度。将舰载机由静止开始加速起飞的运动视为沿水平方向的匀变速直线运动，舰载机发动机的平均推力大小，不计空气及甲板阻力，求加速阶段电磁弹射器对舰载机的平均推力大小。
（2）在甲板上安装阻拦索可解决“着舰险”的问题。如图，阻拦索两端通过定滑轮P、Q连接到液压系统并处于拉直状态。舰载机着舰时钩住阻拦索中点O，在液压系统的调节下，阻拦索保持大小恒定的张力。从舰载机钩住阻拦索之后某一时刻开始到舰载机停止运动的过程中（甲板水平，P、Q连线垂直于跑道，阻拦索张力远大于空气阻力）
①阻拦索对舰载机的作用力________。
A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.先减小再增大 D.先增大再减小
②舰载机克服阻拦索作用力的功率可能________。
A.逐渐减小
B.不变
C.逐渐增大
D.先减小再增大
E.先增大再减小
F.先不变再减小
【答案】（1）
（2） ①. B ②. AE
【解析】【小问1详解】
舰载机的加速度
根据牛顿第二定律
解得
【小问2详解】
①阻拦索保持大小恒定的张力，可知从舰载机钩住阻拦索之后某一时刻开始到舰载机停止运动的过程中，两边阻拦索之间的夹角逐渐减小，合力逐渐变大，即阻拦索对舰载机的作用力逐渐变大，故选B；
②根据P=Fv开始时阻拦索对飞机的作用力F为零，可知舰载机克服阻拦索作用力的功率为零；最后飞机停止时v=0，可知舰载机克服阻拦索作用力的功率又变为零，可知整个过程中舰载机克服阻拦索作用力的功率先增加后减小。若从某一时刻开始计时，则舰载机克服阻拦索作用力的功率可能逐渐减小。
故选AE。
3. 变压器
变压器是根据电磁感应原理设计而成的能够改变交流电电压的电气设备。
（1）以下四种电流i随时间t周期性变化的图像中，描述交流电的有________。
A. B.
C. D.
（2）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验中，用到的器材除了导线和可拆变压器外，还需________。
A. 干电池组
B. 直流电流表
C. 低压交流电源
D. 多用电表
E. 直流电压表
（3）如图，一理想变压器原、副线圈匝数分别为、，当输入正弦交流电的电压为时，穿过该变压器副线圈的磁通量变化率的最大值为________。若原线圈中电流为，则副线圈中电流为________。
（4）通过变压器为一电动机供电，该电动机的原理如图所示。磁感应强度为B的匀强磁场以角速度绕轴逆时针匀速转动（俯视），边长为L的单匝正方形闭合导线框abcd位于该磁场中，在旋转磁场作用下绕轴转动，稳定转动时的角速度为。当磁场转至与线框abcd所在平面平行时，穿过线框abcd的磁通量为________，ab边中的电流方向为________，线框abcd内产生的感应电动势大小为________。
【答案】（1）ABD （2）CD
（3）
（4）0
【解析】【小问1详解】
电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，所以ABD是交流电，而C选项电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化，所以是直流电。
故选ABD。
【小问2详解】
在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，需使用的是低压交流电源，所以不需要干电池；测量线圈两端的电压需要使用多用电表的交流电压挡，不需要直流电压表和直流电流表。
故选CD。
【小问3详解】
[1]根据理想变压器的电压规律可知
解得副线圈的电压为
则，副线圈电压的最大值为
当副线圈的电压最大时，副线圈的磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知
解得
[2]根据理想变压器电流规律可知
解得
【小问4详解】
[1]当磁场转至与线框abcd所在平面平行时，穿过线框abcd的磁感线的净条数为零，磁通量为0。
[2]此时ab边所受安培力为垂直纸面向外，根据左手定则可知，ab边中的电流方向为。
[3]由题意可知，ab边和cd边切割磁感线产生电动势，两边处的磁场转动的线速度大小为
两边转动的线速度大小为
则，两边相对于磁场转动的速度大小为
则产生的电动势为
4. 太空地面共研习
经过几代人的努力，中国载人航天事业不仅在前沿科技领域取得了非凡成就，也为普及科学知识发挥了重要作用。
（1）如图，质量为m的小球通过长为l的轻质细线连接光滑轻质小环，小环套在固定横杆P上，将摆拉开某一小角度。用相同装置分别在地面教室和绕地运行的天宫一号中作对比实验，不计空气阻力。
①在地面教室实验中，由静止释放小球后，小球的________。
A.机械能守恒 B.动量随时间呈周期性变化
C.加速度总等于向心加速度 D.回复力始终由线的拉力与重力的合力提供
②在天宫一号实验中，由静止释放小球后，小球不摆动，这是由于小球________。
A.惯性消失
B.不受地球引力
C.所受地球引力全部用于提供其绕地球运行的向心力
③在天宫一号实验中，拉直细线后，给小球一个方向与细线垂直、大小为I的瞬时冲量，使小球绕横杆P运动，则小球运动周期为________，开始运动后经周期时的向心力大小为________。
④如果将天宫一号实验中的细线换作等长的轻质细杆，在外力作用下开始绕横杆P转动，转动角速度ω随时间t变化的关系如图所示，已知图线斜率为β，则由静止开始转过一周时小球的速度大小为________。
（2）质量为m的空间站到地球表面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则地球对空间站的引力大小为________。
（3）如图，航天员在空间站里的方格背景前用钢球做碰撞实验。一次实验中，使质量为m的B球以速率v向左运动，并与质量为3m的静止A球发生弹性正碰。求碰后B球的速度。
【答案】（1） ①. ABD##ADB##BAD##BDA##DBA##DAB ②. C ③. ④.
（2）
（3），方向向右
【解析】【小问1详解】
[1] CD．在地面教室实验中，由静止释放小球后，小球做简谐运动，是变速圆周运动，加速度不总等于向心加速度，回复力始终由线的拉力与重力的合力提供，故C错误，D正确；
A．运动过程只有重力做功，机械能守恒，故A正确；
B．速度随时间周期性变化，故动量mv随时间呈周期性变化，故B正确。
故选ABD。
[2]在天宫一号实验中，由静止释放小球后，小球不摆动，这是由于所受地球引力全部用于提供其绕地球运行的向心力，处于完全失重状态。
故选C
[3]天宫一号实验中，拉直细线后，给小球一个方向与细线垂直、大小为I的瞬时冲量，根据动量定理
解得
小球做匀速圆周运动，故周期
[4]开始运动后经周期时的向心力大小为
[5]将天宫一号实验中的细线换作等长的轻质细杆，在外力作用下开始绕横杆P转动，转动角速度ω随时间t变化的关系如图所示，已知图线斜率为β，则
由静止开始转过一周时
又
解得
故静止开始转过一周时小球的速度大小为
【小问2详解】
[1]根据牛顿第二定律
故根据万有引力定律，地球对空间站的引力大小为
【小问3详解】
[1]根据动量守恒和能量守恒
解得
速度大小为，方向向右。
5. 体外自动除颤仪
图（a）所示的体外自动除颤仪（简称AED）是一种使心脏恢复正常心律的医疗急救仪器。其除颤部分的简化原理如图（b）所示。通过两个单刀双掷开关和控制电容器充电与放电除颤之间的转换。电路中R的阻值远大于人体电阻。

（1）除颤治疗时，电极贴于人体。在充电完成后，若已不需对患者除颤，须通过电阻R进行内部放电，此时______。
A. 拨到1，拨到4
B. 拨到2，拨到3
C. 与1、2均断开，与3、4均断开
（2）某同学受除颤仪简化原理启发，连接了一个如图（a）所示的电路，先将开关S置于1，为电容器充电；然后将开关S置于2，电容器放电电流变化规律如图（b）所示，则______。

A. 时刻，电容器极板上电荷量最大
B. 时刻，电感器内储存的磁场能最大
C. 时间内，电容器先充电后放电
D. 时间内，电感器内的磁场方向不变
（3）若启动除颤程序即开始为电容器充电，当电荷量达到满电状态的80%即自动执行对人体的放电电击程序。某型号除颤仪中电容器的充电过程电流I随时间t变化的图象如图所示，则启动后至少需要等待______s才会发生第一次对人电击。（保留1位有效数字）
（4）除颤仪的重要部件之一是电容器。某面积足够大的平行板电容器两极板水平且间距为d，两极板与输出电压为U的恒压电源相连，如图所示，其中图（a）为正视图，图（b）为立体图。与正极板相距h的P点有一放射源，向过P点的水平面上方及水平方向发射大量速度方向不同、大小均为的电子，落到极板即被吸收。已知电子质量为m，元电荷为e。建立Oxyz坐标系，y轴正向竖直向上。

①电子到达正极板前瞬间动能=______；
②求电子的最大水平位移的大小______；
③若两板间另加一个匀强磁场，使初速度沿x轴正方向的电子恰做直线运动。求该磁场的磁感应强度B______。
【答案】（1）C （2）BC
（3）6 （4） ①. ②. ③.
【解析】【小问1详解】
充电完成后，若已不需对患者除颤，须通过电阻R进行内部放电，此时电容器与电阻R单独构成回路，即与1、2均断开，与3、4均断开。
故选C。
【小问2详解】
A．时刻电流最大，自感线圈L中的磁场能最大，则电场能最小，即时刻，电容器极板上电荷量最小，故A错误；
B．结合上述可知，时刻，自感线圈L中储存的磁场能最大，故B正确；
C．时间内，电流先减小后增大，即磁场能先减小后增大，可知，电场能先增大后减小，即时间内，电容器先充电后放电，故C正确；
D．时间内，通过电感器内的电流方向发生变化，根据安培定则可知，磁场方向也发生变化，故D错误。
故选BC。
【小问3详解】
根据
可知，图像与时间轴所围几何图形的面积表示电荷量，利用“数格子”的办法，对应图像与时间轴所围几何图形的格数约为13，令每一格对应的电荷量为，则有
根据图像可知，启动后至少需要等待6s才会发生第一次对人电击。
【小问4详解】
[1]极板间的电场强度
根据动能定理有
解得
[2]电子水平方向射出时，水平方向位移最大，则有，
结合上述解得
[3]电子恰做直线运动，该运动为匀速直线运动，根据平衡条件有
结合上述解得
6. 光伏电池
随着国家“碳达峰，碳中和”政策的出台，光伏领域成为最热门的领域之一。
（1）一辆用光伏电池驱动的小车，其电路总电阻为。小车受到的阻力大小与其速率之比为。某次运动中电池接收到的光照功率恒为时，小车以速率匀速行驶，通过电池的电流大小为，则电池的光电转化效率为_________。
（2）光照进半导体材料内激发出自由电荷，在材料内部电场作用下，正、负电荷分别往两端积累。若材料内部电场的电场强度E与位置x的关系如图所示。
①正电荷仅在内部电场力作用下沿x轴从N点运动到P点，其加速度________
A.先沿x轴负方向减小，后沿x轴正方向增大
B.先沿x轴负方向增大，后沿x轴正方向减小
C.先沿x轴正方向减小，后沿x轴正方向增大
D.先沿x轴正方向增大，后沿x轴正方向减小
②取O点的电势为零，N点到P点的电势随位置x变化的图象可能为________
A. B.
C. D.
（3）一光伏电池在特定光照下的关系如图所示。在这种光照条件下，将总长度为100m、截面积为的金属丝绕制的电阻接在该电池两端时，电阻两端电压为2.10V，则该金属丝的电阻率为________Ω·m。（保留3位有效数字）
（4）在某一电压区间内，光伏电池可视为一个恒流源（输出电流恒定）。某同学连接了如图所示的两个电路：电路a由干电池、阻值为的定值电阻、阻值为的热敏电阻（随温度升高而减小）和小灯连接而成；电路b由恒流源、三个阻值分别为、、（）的定值电阻和阻值为的光敏电阻（随光照强度增大而减小，且其阻值变化范围足够大）连接而成。受到灯L照射。当所处环境温度降低时：
①设电流表示数变化量为，两端电压变化量为，两端电压变化量为，则________
A.， B.，
C.， D.，
②设电压表的示数变化量为，电流表的示数变化量为，则为________
③分析说明当为多大时，和的总功率P最大______。
【答案】（1）
（2） ①. D ②. C
（3）
（4） ①. B ②. ③.
【解析】【小问1详解】
根据题意，可知电池的光转化成电之后有两个功率产生，一个是车的机械功率，一个是电阻的热功率，所以总的电功率为
所以光电的转化效率为
【小问2详解】
[1]ABCD．因为正电荷受到的电场力方向即为电场强度的方向，由图可知电场强度为轴的正方向，所以正电荷受到的电场力方向为轴的正方向，电场力的大小是先增大后减小，所以正电荷的加速度都为轴的正方向，且大小是先增大后减小，故D正确，ABC错误。
故选D。
[2] ABCD．在图像中，斜率表示的是电场强度,所以中的斜率是先增大后减小，故C正确，ABD错误。故选C。
【小问3详解】
根据图，当电阻两端电压为2.10V时，电流，所以根据部分电路欧姆定律有
再由电阻定律，有
【小问4详解】
[1] ABCD．根据图a可知，当温度降低时电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知
所以灯泡变暗，光照强度减低，增大。
再对电路图b进行分析，因为是恒流源，干路电流保持不变，但是并联电路的电阻增大，导致并联电路的电压增大，由
可知增大，又由于总电流不变，所以流过的电流会减少，即。
因为，而的电阻在发生变化，所以可以把之外的电阻等效为电源的内阻，因为，所以此内阻，有
则有，故B正确，ACD错误。
故选B。
[2]由电路图我们可以得出和的关系式
可以得出
所以我们把以外的电源和电阻看成一个电动势为，内阻为的等效电源，则
[3]由[2]的分析把以外的电源和电阻看出一个电动势为，内阻为的等效电源，那么要让的总功率最大，就是让这个电源的输出功率最大，那么当
所以当
的总功率最大