上海浦东新区2024-2025高三上学期期末教学质量检测（一模）物理试卷（解析版）

这是一份上海浦东新区2024-2025高三上学期期末教学质量检测（一模）物理试卷（解析版），共18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．试卷共7页，满分100分，考试时间60分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。全卷包括六大题。
3．答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、准考证号，并将核对后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。
4．标记“简答”和“计算”的问题，必须给出必要的文字说明和计算步骤。
1. 上海慧眼
9月的中秋，台风“贝碧嘉”登陆上海。上海中心里的镇楼神器——“上海慧眼”在默默地守护着这座摩天大楼，如图（a）所示。
“上海慧眼”是一个阻尼器，位于大楼的顶层。它由钢索悬吊起一个带有底盘的重物构成，如图（b）所示。当传感器探测到大楼受到风力晃动时，计算机系统会控制阻尼器朝着与大楼晃动的反方向运动。
（1）钢索对阻尼器的拉力是由于（ ）的形变而产生的。
A. 钢索B. 阻尼器
（2）若把某段时间内阻尼器的运动看成水平方向的等幅振动，振幅为70 cm，则一个周期内阻尼器经过的路程为__________cm。
（3）台风时期，阻尼器的振动（ ）受迫振动。
A. 是B. 不是
（4）设t0时刻阻尼器的机械能为E0，之后t1时刻阻尼器的机械能为E1，如图（c）所示。该过程中，控制系统对阻尼器（ ）
A. 不做功B. 做负功C. 做正功
【答案】（1）A （2）
（3）A （4）C
【解析】【小问1详解】
根据弹力产生的本质可知，钢索对阻尼器的拉力是由于钢索的形变而产生的。
故选A。
【小问2详解】
一个周期内阻尼器经过的路程为
cm
【小问3详解】
台风时期，阻尼器在台风风力的作用下做受迫振动。
故选A。
【小问4详解】
由图（c）所示，阻尼器的机械能增加，则控制系统对阻尼器做正功。故选C。
“鹊桥”中继卫星
“鹊桥”中继卫星可以对通信信号进行中继中转，帮助中国科学家获取月球背面的信息，成功地从月球背面采集土壤并返回地球。
2. 某段时间内中继卫星向地球发射了一种电磁波。当接收器的频率设置为f0时，接收到的能量最大，产生“电谐振”现象。则中继卫星发射的电磁波频率约为（ ）
A. 2f0B. f0C. D.
3. 科学家在传回地球的电磁信号中分离出一列如图（a）所示的正弦波，传播方向向右。从该时刻起经过周期，波形为（ ）
A. B.
C. D.
4. 用运载火箭把“鹊桥”发射升空时，如图（b）所示水平风速为v1，当v1增大时，要保持火箭相对于地面的速度v不变，则火箭相对于空气的速度v2需要（ ）

A. 减小B. 增大C. 不变
5. 如图（c）所示为地球赤道所在平面的剖视图。地球半径为R，地球视为球体。
①若地表重力加速度为g，则距离地心R处的重力加速度为______。
A ．(-1) g B． C． g D． g
②若以R为边界，图（c）的阴影区分布着磁感应强度为B的匀强磁场。火箭升空的过程中，产生的一个比荷 为k的带电粒子以正对地心的方向射入该匀强磁场，其轨迹恰与地表相切。则该带电粒子在匀强磁场中运动的时间为______。
A ． B． C． D．
【答案】2. B 3. D 4. B
5. ①. D ②. C
【解析】【2题详解】
当电磁波的频率和振荡电路的固有频率相同时，会产生电谐振，振荡电流的振幅最大，接收电路产生的振荡电流最强，接收到的能量最大。
故选B。
【3题详解】
根据波的平移法可知，从该时刻起经过周期，波形向右平移12波长，为D项所示。
故选D。
【4题详解】
速度的分解关系如图
当v1增大时，要保持火箭相对于地面的速度v不变，v2需要增大。
故选B。
【5题详解】
①[1]根据万有引力与重力的关系有
解得
故选D。
②[2]粒子运动轨迹如图
设粒子运动的半径为，根据几何关系有
解得
设粒子运动的圆心角为，满足
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
则粒子运动的时间为
解得
故选C。
6. 位移传感器
我们对传感器并不陌生，在很多物理实验中我们已使用过传感器，如位移传感器。
（1）小明用DIS实验探究小车加速度与 其质量的关系，如图（a）所示。
先调整好实验器材，然后进行以下操作。其中实验顺序合理的是（ ）
①点击“选择区域”，计算机自动计算出加速度值。
②保持钩码个数不变，在小车上增加配重片改变小车质量，重复实验。
③点击“开始记录”并释放小车，当小车到达终点时，点击“停止记录”，得到v-t图像
A. ①②③B. ①③②C. ②①③D. ③①②
（2）另一位同学没有使用位移传感器，而是在A点固定一个光电门传感器，改变配重片数目，记录小车总质量m。由静止释放小车，测出小车经过A时的瞬时速度v，由实验数据作图，得出加速度与质量的关系。实验中每次释放小车的位置（ ）
A. 必须相同B. 可以不同
（3）小红利用自带位移传感器的小车在水平导轨 上进行碰撞实验。通过传感器采集到的数据，得到小车①和小车②对应的v–t图像，如图（b）所示，取向右为正方向。
①若箭头代表t＝0时刻的速度方向，则根据v–t图像，t＝0时刻两车的相对位置为___.
A. B. C. D.
②若小车①质量m1＝0.169kg，可得小车②质量m2为_________kg。（保留三位有效数字）
【答案】（1）D （2）A
（3） ①. C ②. 1.40
【解析】
【小问1详解】
根据实验操作顺序，应先点击“开始记录”并释放小车，当小车到达终点时，点击“停止记录”，得到v-t图像；再点击“选择区域”，计算机自动计算出加速度值；再重复实验即可。
故选D。
【小问2详解】
探究加速度与质量的关系，应控制拉力不变，设拉力为F，由牛顿第二定律可知小车加速度
小车由静止释放，做初速度为零的匀加速直线运动，设小车释放位置到光电门的距离为x，由匀变速直线运动的速度—位移公式得
解得
当2Fx不变时图线是一条过原点的直线，可得出在力F一定时，加速度与质量成正比，因此需要控制x不变，实验中每次释放小车的位置必须相同。
故选A。
【小问3详解】
①[1]由图可知①车速度为正，②车速度为0。
故选C
②[2]两车发生碰撞后，速度为0.146m/s，根据动量守恒定律有
解得
7. 有一种反射式光纤位移传感器，其结构如图（c）所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N。光纤的折射率为n。M、N下端横截面齐平且与被测物表面平行。激光在M内多次全反射后从下端射向被测物体，经被测物体表面反射至N下端，该光线与竖直方向的夹角为θ，如图所示。
（1）从图示位置起，增大角i，则角θ将（ ）
A. 减小B. 增大C. 不变
（2）若n＝，当激光在M内恰好发生全反射时，sinθ＝__________。
【答案】（1）A （2）
【解析】【小问1详解】
从图示位置起，增大角i，光从M下端横截面折射出光纤的入射角为，入射角将减小，则折射角θ将减小。故选A。
【小问2详解】
由题意可知，当光在两侧刚好发生全反射时，设入射角为，则从M下端面出射的光与竖直方向夹角为，光在M下端与竖直方向的夹角为，由全反射临界条件得
又根据折射定律得
联立解得
海上航行
小方同学暑假里乘船出海进行了一场海上航行。第一次坐船的他发现了很多有趣的物理现象。
8. 一节电容电池的电容为C，满载电荷量为Q，此时电压为U。小方将其充满电后带上船使用，当它的电压为0.5U时，电池的电容为C′，电荷量为Q′，则（ ）
A. C′=0.5CB. C′=CC. Q′=0.5QD. Q′=2Q
9. 为了节能，船上的阳台房设定：只有在阳台门关闭，并且室内温度高于预设空调温度时，空调系统两端的电压可以达到工作电压，空调才会制冷。小方同学就想用带内阻的电源E、电阻R、热敏电阻RL（温度升高，电阻急剧增大）和开关S（模拟阳台门开与关）模拟出空调的制冷机制。
①能够符合上述制冷逻辑的等效电路图为______。
A.
B.
C.
②现有RL1和RL2两种热敏电阻，其电阻R随温度t的变化关系如图（a）所示，保持其他条件不变，在上题制冷逻辑的情况下，要得到较低的预设温度，应该选用______。
A B.
10. 在海上航行的日子里，小方同学发现了一个漂浮在海上的“充电宝”。它是一个充电站，其原理是利用海浪带动浪板上下摆动，从而带动发电线框以角速度ω进行单向的逆时针匀速转动，并向外输出电流，其结构如图（b）所示。线框ab两端的电压有效值为U。
①若从中性面开始计时，取初始电流方向为正。则t时刻ab两端的电压方程 u（t） 为______。
A. B.
C. D.
②若将“充电宝”ab两端的交变电压输入自耦变压器后输出到如图（c）所示电路，当滑片处于线圈中点位置时，输出端的电压有效值Ucd=______。
③利用cd的输出电压给图（d）所示电路供电，cd端口作为电源，其内阻恒定为r。当开关K断开时，内阻功率为P1；K闭合时，内阻功率为P2。若两种情况下cd的输出功率相等，则______。
A.； B.；
C.； D.；
【答案】8. BC 9. ①. B ②. A
10. ①. C ②. 2U ③. D
【解析】【8题详解】
AB．电容大小由电容器自身决定，与电压、电荷量大小无关，即有
故A错误，B正确；
CD．根据电容的定义式有
，
结合上述解得
故C正确，D错误。
故选BC。
【9题详解】
①[1]A．开关S模拟阳台门开与关，开关闭合后，当温度升高时，热敏电阻接入电阻增大，电路总电阻增大，干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，通过开关的电流增大，通过空调系统的电流减小，空调系统两端承受电压减小，空调系统不能够制冷，故A错误；
B．开关S模拟阳台门开与关，开关闭合后，当温度升高时，热敏电阻接入电阻增大，电路总电阻增大，干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，即空调系统两端电压增大，空调系统能够正常工作制冷，故B正确；
C．开关S模拟阳台门开与关，开关闭合后，当温度升高时，热敏电阻接入电阻增大，电路总电阻增大，干路电流减小，空调系统两端承受电压减小，空调系统不能够制冷，故C错误
故选B。
②[2]若要得到较低的预设温度，即在升高相同温度时，热敏电阻增大的电阻较多，电流改变值较大，空调系统承担的电压较大。
故选A。
【10题详解】
①[1]若从中性面开始计时，取初始电流方向为正。则t时刻ab两端的电压方程
故选C。
②[2]当滑片处于线圈中点位置时，原副线圈匝数比为，原线圈电压有效值
根据电压匝数关系有
解得
③[3]当开关K断开时，内阻功率为P1，则有
，
K闭合时，内阻功率为P2，则有
，
根据题意有
由于电源输出功率
根据对勾函数的功率可知
开关闭合后，电路总电阻减小，干路电流增大，电源内阻的功率增大，则有
故选D。
相互作用的电荷
两电荷之间可以通过“场”来进行相互作用。如图（a）所示，在xOy平面内有等量异种点电荷p1和p2，p1的电荷量为+q，坐标为（0 , 0），p2的电荷量为-q，坐标为（R , 0）。

11. 若平面内坐标（0.25R , 0）处的电势为φA，坐标（0.75R , 0）处的电势为φB。则（ ）
A. B. C.
12. 若将试探电子从（0.25R , 0）处沿x轴移动到（0.75R , 0）处，选无穷远处电势为零。不考虑电子对电场的影响，则电子电势能Ep随坐标x的变化图像可能为（ ）
A. B.
C. D.
13. 如图（b）所示，某时刻p1和p2分别具有沿着两个坐标轴的速率v，由于运动的电荷会产生磁场，该时刻p2所在位置的磁感应强度为B，静电力常量为k。

①（计算）求该时刻p1对p2的总作用力大小F_______。
②该时刻坐标（R， 0）处的磁感应强度，其中c为光速，k为静电力常量。根据单位制的知识可知指数λ的值为______。
A ． B． C． D．
【答案】11. A 12. C
13. ①. ②. D
【解析】【11题详解】
p1和p2间的电场方向向右，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，。
故选A。
【12题详解】
p1和p2连线中点电势为0，根据，可知电子电势能由负值逐渐增大到正值；
根据
可知图像的斜率代表电场力，试探电子从（0.25R , 0）处沿x轴移动到（0.75R , 0）处，电场力先减小后增大。
故选C。
【13题详解】
①[1]p1对p2的作用力包括库仑力与洛伦兹力，二者方向垂直，根据力的合成可知
②[2]根据可知
1T=
根据可知
根据题中可知
解得
故选D。
14. 疯狂过山车
图（a）是游乐园常见的“疯狂过山车”项目，该系统结构可以简化成图（b）的“单棒”模型。导体棒在ab处由静止释放，先经直轨道到达cd处，然后沿切线进入光滑圆弧轨道，圆弧轨道的底端ef又与足够长的光滑水平导轨相切。图中两导轨之间的阴影区域是一个正方形，其内有竖直向下的匀强磁场。（重力加速度g取10 m/s2）
（1）若导体棒在直轨道ac(bd)上的动摩擦因数μ＝0.5，圆弧轨道ce(df)的半径r＝2 m，角度θ＝37°，释放高度H＝3 m，导体棒质量m＝1 kg。则：
①导体棒在直轨道ac(bd)上运动的加速度大小a＝_________m/s2，1s末重力的瞬时功率P1＝__________W。
（2）导体棒到达圆弧轨道的底端ef处对轨道的压力大小。
（3）已知定值电阻为R，导体棒电阻为R0，水平导轨间距为l，磁场的磁感应强度大小为B。导体棒以速度v0进入正方形阴影区域磁场后，受到一个水平向右的外力F作用。
①在图（c）中标出通过导体棒的感应电流方向__________。
②若导体棒在磁场中做匀速直线运动，则外力F的表达式为__________。
③若导体棒质量为m，进入磁场后做加速度为a的匀加速直线运动。
i.（简答）求外力F与瞬时速度v的函数关系式__________。（结果用字母表示）
ii.导体棒与磁场左边界的距离为x，若导体棒在出磁场前就撤去外力，定性画出导体棒在磁场中运动可能出现的“v-x”图线__________。（作图题，不需要写出演算过程）
【答案】（1）
（2）
（3） ①. ②. ③. +
【解析】【小问1详解】
[1]根据牛顿第二定律得导体棒在直轨道ac(bd)上运动的加速度大小
[2]1s末的速度为
1s末重力的瞬时功率
小问2详解】
导体棒从释放到圆弧轨道的底端ef处，由动能定理得
导体棒到达圆弧轨道的底端ef处，由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律得导体棒到达圆弧轨道的底端ef处对轨道的压力大小为24N。
【小问3详解】
[1]由右手定则知导体棒中的电流方向如图所示
[2]导体棒切割磁感线产生的感应电动势和电流分别为
，
导体棒受到的安培力
若导体棒在磁场中做匀速直线运动，外力等于安培力
[3]当导体棒的速度为v时，由牛顿第二定律得
解得
[4]撤去外力前，导体棒在磁场中做匀加速运动，有
整理得
由数学知识知图像为
设撤力瞬间导体棒的速度为v1，撤去力F后，由动量定理得
整理得
图像为斜向下的直线，由于磁场宽度未知，无法判断何时减速至0，故可能的图像为