2025届上海市普陀区高三下学期3月二模物理试题【含答案】

这是一份2025届上海市普陀区高三下学期3月二模物理试题【含答案】，共16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。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，每小题有2~3个正确选项，漏选给部分分，错选不给分；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”“论证”等试题，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。
蜻蜓点水
“蜻蜓点水”的字面意思是蜻蜓轻轻触碰水面，蜻蜓“点水”会在水面上形成水波。
1. 蜻蜓连续“点水”于平静水面的O处，形成的水波近似看作简谐横波。某时刻（）水波图样如图（a）所示，图中实线、虚线分别表示波峰、波谷。M和N是相邻波峰和波谷上的两个质点，两质点振动的平衡位置均在x轴上。质点M的振动图像如图（b）所示。
（1）若水波的传播速度为v，则质点M、N在x轴方向上的距离为______；
（2）质点N振动的位移y随时间变化t的关系是______
2. 蜻蜓在水画上“点水”飞行。若蜻蜓沿x轴正向飞行，其水平飞行速度恰好与水波的传播速度相等，且每次“点水”只形成一个向外扩展的圆形水波波纹，则蜻蜓连续三次“点水”后某时刻水波图样（俯视）可能是______。
A. B.
C. D.
【答案】1. ①. ②. 2. A
【解析】
【1题详解】
[1]M和N是相邻波峰和波谷上的两个质点，则两者距离半个波长，由图可知周期为T=2t0，则距离为x=vt0；
[2]由题意，N正处于波谷，满足振动方程
【2题详解】
相邻两圆的圆心距离是蜻蜓点水后到下一次点水运动的距离，与此同时，波传播的距离为相邻两圆的半径之差，由图可知相邻两圆的圆心距离等于相邻两圆的半径之差，可得蜻蜓飞行的速度恰好与水波的传播速度相等，且蜻蜓沿x轴正方向飞，新形成的波应该在x轴上右侧。故选A。
热气球
热气球主要由球囊、吊篮和加热装置三部分构成，球囊下端有一开口，使球囊内外的气体可以流通，如图所示。热气球在运动过程中，其体积及形状可视为保持不变。
3. 一质量为m探险家乘坐热气球到达离地面h高处，已知地球半径为R，质量为M，引力常量为G，则探险家与地球间的万有引力大小为______．
4. 某热气球的球囊容积（球囊壳体的体积可忽略），热气球及人员总质量（不含球囊内空气质量），若地面附近的空气温度、空气密度。忽略燃料燃烧损耗的质量、吊篮和加热装置的体积。
（1）飞行前加热球囊内空气。加热前、后球囊内空气分子热运动的速率分布曲线Ⅰ、Ⅱ可能为______；
A．B．
C．D．
（2）缓慢加热球囊内空气，热气球刚要离开地面时球囊内热空气的密度为______；
（3）该热气球从地面升起，球囊内气温至少为______℃。
5. 一载有物体的热气球悬停于地面上方。某时刻在距地面高为H的O处，将一质量为m的物体相对于地面以大小为的速度水平向右抛出。抛出物体后的热气球及其载荷的总质量为M，不计空气阻力和抛出物体受的浮力，热气球所受浮力保持不变。重力加速度为g。
（1）若以水平地面为零势能面，物体刚要落地时的机械能为______；
（2）水平抛出物体后，热气球相对于地面的运动轨迹可能是______；
（3）在抛出到落地的过程中，物体动量变化量的大小为______。
【答案】3.
4. ①. A ②. 0.9 ③. 111
5. ①. ②. C ③.
【解析】
【3题详解】
根据万有引力定律，可得探险家与地球间的万有引力大小为
【4题详解】
[1]飞行前加热球囊内空气温度升高，空气的分子平均动能增大，速率大的分子占比增大，速率低的占比减小，分子总数不变，即为加热前、后球囊内空气分子热运动的速率分布曲线Ⅰ、Ⅱ符合的要求，对各项分析，可知A项符合要求，B项中分子总数发生变化，C项中曲线Ⅰ、Ⅱ相反，D项中曲线Ⅰ、Ⅱ相反，且分子总数发生变化。
故选A。
[2]设热气球刚要离开地面时，球内热空气的密度为，则热气球刚要离开地面时，根据平衡条件有
代入数据解得
[3]设为使热气球从地面升起，球内气温至少要达到T。加热过程气体作等压变化，根据盖—吕萨克定律有
又球囊内空气质量不变，则有
联立可得
其中，，
代入数据解得
则球囊内气温至少为
【5题详解】
[1]若以水平地面为零势能面，物体刚开始的机械能为
由题知，不计空气阻力和抛出物体受的浮力，可知物体的机械能守恒，可得物体刚要落地时的机械能为
[2]水平向右抛出物体后，在水平方向物体与热气球满足动量守恒，则热气球会获得一个向左的水平速度；未抛出物体前，物体和热气球处于静止状态；因热气球所受浮力保持不变，抛出物体后，热气球内的质量减少，重力减少，故热气球具有竖直向上的加速度，所以热气球在水平方向上做向左的匀速直线运动和在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，所以其合运动轨迹为一条向上凹的曲线，故C项符合要求。
故选C。
[3]物体从高为H处水平向右平抛，在竖直方向上有
解得落时间为
根据动量定理有
可得物体动量变化量的大小
云室
云室是利用带电粒子使气体分子电离，从而显示带电粒子运动径迹的装置。通过对不同粒子运动径迹的分析和比较，科学家可以得到粒子的带电、运动等情况的信息，甚至可以发现新粒子。
6. （多选）如图，云室中封闭一定质量的气体。在快速向下拉动活塞的过程中，若不考虑云室中气体的液化，则云室中的气体______。
A. 温度升高B. 温度降低C. 压强增大D. 压强减小
7. 云室中有A、B两个点电荷，其周围的电场线分布如图所示。通过云室观察到一带电粒子的运动轨迹为曲线ab，a为两点电荷连线中垂线上的点、b为两点电荷连线上的点。
（1）a、b两点的电场强度和电势分别为、和、，则一定有______；
A． B． C． D．
（2）带电粒子从a运动到b的过程中，其电势能______。
A．一定变大 B．可能变大 C．一定变小 D．可能变小
8. 云室置于垂直纸面向里的匀强磁场中，云室中一静止的原子核X发生了一次衰变，其衰变产物为新的原子核Y和粒子Z。观察到Y、Z在磁场中的运动轨迹是互为外切的圆，如图所示，同时测得两个圆的半径之比，普朗克常量，元电荷。
（1）粒子Z是______；
A． B． C． D．
（2）若原子核X衰变时，释放出一种频率为的光子，那么这种光子照射在逸出功为4.52eV的金属钨上，逸出光电子的最大初动能为______eV；
（3）原子核X的核电荷数为______。
9. （论证）如图，云室中有一相距为d、长为L的一对平行金属板组成的偏转电场和光屏MN。将含有氕（）、氘（）、氚（）三种粒子的粒子束从偏转电场一端、两金属板中间O点，以大小为的速度平行金属板射入偏转电场。通过云室观察发现能到达光屏的径迹只有一条。已知氕（）的电荷量为e，质量为m，不计阻力、粒子间的相互作用和粒子重力。分析说明平行金属板两端的电压范围。
【答案】6. BD 7. ①. B ②. C
8. ①. A ②. 0.43eV ③. 86
9.
【解析】
【6题详解】
AB．云室内封闭一定质量的气体，快速向下拉动活塞，时间短，可认为是绝热过程，故；气体体积增大，对外做功，故，根据热力学第一定律可得
可知内能减小，温度降低，故A错误、B正确；
CD．云室中气体体积增大，温度降低，由理想气体状态方程可知压强减小，故C错误、D正确。
故选BD。
【7题详解】
（1）[1]AB．电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，a点的电场强度一定小于b点的电场强度，故A错误、B正确；
CD．由电场线分布情况可知，A、B带不等量异种电荷，但由于A、B所带电性未知，无法判断电场线方向，也无法判断、的关系，故C、D错误。
故选B。
（2）[2]粒子受力指向轨迹凹侧，带电粒子从a运动到b的过程中，电场力与速度之间的夹角小于90°，电场力做正功，电势能一定能变小，故选C。
【8题详解】
（1）[1] 静止的原子核X发生了一次衰变，根据动量守恒定律可知，衰变后的两粒子速度方向相反；两粒子在磁场中的运动轨迹是互为外切的圆，可见两粒子电性相同，故发生的衰变应为衰变，故选A。
（2）[2]光子的能量为
这种光子照射在金属钨上，逸出光电子的最大初动能为
（3）[3]原子核Y和粒子Z在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，可得
解得
根据动量守恒定律可知，原子核Y和粒子Z的动量大小相等。故转动半径R与电荷量q成反比，粒子Z的电荷数是2，原子核Y的电荷数应是，原子核X的核电荷数为。
【9题详解】
粒子进入偏转电场后做类平抛运动，平行金属板方向做速度为的匀速直线运动；垂直金属板方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为
根据类平抛运动的规律可得，
联立可得
三种粒子所带电荷量相同，质量不同，质量越小，加速度越大，向金属板方向偏转的越大。若能到达光屏的径迹只有一条，则应是氚（）粒子。
故平行金属板两端的最小电压为氘（）粒子恰好偏转至下极板最右边，故有
平行金属板两端的最大电压为氚（）粒子恰好偏转至下极板最右边，故有
故平行金属板两端的电压范围为。
中国高铁
中国高铁利用“北斗”导航技术、5G通信技术等构建运营的“超强大脑”，实现了数字化、智能化的管理。具有完全自主知识产权的新一代高速列车“复兴号”投入了高铁运营。
10. 5G信号相较于4G信号采用了频率更高的无线电波，具有数据传输更快的特点。
（1）（多选）在空气中传播时，5G信号与4G信号相比______；
A．具有更快的传播速度 B．具有相同的传播速度
C．更容易发生衍射 D．更不容易发生衍射
（2）（多选）无线电波可由LC振荡电路产生，某时刻的电路工作状态如图所示，此时______。
A．电容器正在放电 B．电容器正在充电
C．线圈中磁场的方向向上 D．线圈中磁场的方向向下
E．线圈储存的磁场能正在增大 F．线圈储存的磁场能正在减小
11. “北斗”导航系统主要由地球同步轨道卫星和中轨道卫星组成。某一地球同步轨道卫星和一颗中轨道卫星在同一平面内环绕地球做匀速圆周运动、且绕行方向相同。如图（a）所示。
（1）同步轨道卫星和中轨道卫星绕地球做圆周运动的线速度分别、，则______；
A． B． C．
（2）若这两颗卫星之间的距离随时间t变化的关系如图（b）所示，则中轨道卫星的运行周期______h。
12. “复兴号”列车在某段长为1000m的平直轨道上行驶，其速度的平方与位移x的关系，如图所示。
（1）乘客将一水杯放置在车厢水平桌面上，在此过程中水杯里水面的形状可能是______；
（2）列车通过此路段所用的时间为______s。
13. 如图，“复兴号”动车组共8节车厢。每节车厢的质量均为m，每节动力车厢能提供的最大驱动功率相同，重力加速度为g。
（1）（计算）动车组采用4动4拖模式，依靠前面的4节动力车厢来带动整个列车运行。动车组在平直轨道上匀加速启时，若每节车厢所受阻力均为车厢所受重力的k倍，每节动力车厢提供的牵引力大小为F，求第4节车厢对第5节车厢的作用力大小；______
（2）若动车组在高速行驶过程中所受阻力与其速率成正比，采用4动4拖模式，最高时速可达350km/h，则改为采用1动7拖模式后，动车组的最高时速为______km/h。
14. 高速列车上安装有电磁制动系统，其原理可简单描述为线框进出磁场受电磁阻尼作用。某同学进行了模拟研究：用同种导线制成边长为L、质量为m的正方形线框abcd，将其放置在光滑绝缘的水平面内。线框abcd以初速度进入磁感应强度大小为B、方向竖直向下，宽度为d的匀强磁场（），测得当线框完全穿过磁场时，其速度大小为，如图所示。
（1）线框abcd刚进入磁场和刚要离开磁场时，ab两点间的电势差分别为和，则______；
（2）（计算）求线框abcd的电阻大小R；______
（3）线框abcd在进入磁场和离开磁场的过程中，线框中产生的热量分别为和，则______。
【答案】10. ①. BD ②. BCF
11. ①. A ②. 8
12. ①. B ②. 25
13. ①. ②. 175
14. ①. 6:1 ②. ③. 7:5
【解析】
【10题详解】
（1）[1]AB．在空气中传播时，5G信号与4G信号具有相同的传播速度，均为光速，故A错误，B正确；
CD．5G信号相较于4G信号采用了频率更高的无线电波，则5G信号的波长小于4G信号的波长，所以5G信号与4G信号更不容易发生衍射，故C错误，D正确。
故选BD。
（2）[2]由题图可知电流方向由下极板流向上极板，且上极板带正电，则此时电容器正在充电；可知此时电容器电场能正在增大，线圈储存的磁场能正在减小；根据右手螺旋定则可知线圈中磁场的方向向上。
故选BCF。
【11题详解】
（1）[1]卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
由于同步轨道卫星半径大于中轨道卫星半径，则有
故选A。
（2）[2]由题图可知，两卫星每隔相距最近，则有
可得中轨道卫星的运行周期为
【12题详解】
（1）[1]根据图像可知，列车做匀加速直线运动，加速度大小为
乘客将一水杯放置在车厢水平桌面上，设水面与水平方向的夹角为，则有
可得
可知此过程中水杯里水面的形状是一倾斜直线，且水的加速度方向与行驶方向相同。
故选B。
（2）[2]由题图可知，，
则列车通过此路段所用的时间为
【13题详解】
（1）[1]以8节车厢整体，根据牛顿第二定律可得
以后面4节车厢为整体，根据牛顿第二定律可得
联立解得第4节车厢对第5节车厢的作用力大小为
（2）[2]若动车组在高速行驶过程中所受阻力与其速率成正比，采用4动4拖模式，最高时速可达350km/h，则有
则改为采用1动7拖模式后，则
可得动车组的最高时速为
【14题详解】
（1）[1]设线框abcd的电阻为，线框abcd刚进入磁场时，产生的电动势为
此时ab两点间的电势差为
线框abcd刚离开磁场时，产生的电动势为
此时ab两点间的电势差为
则有
（2）[2]线框从进入磁场到离开磁场过程，根据动量定理可得
又
则有
联立解得线框abcd的电阻为
（3）[3]设线框完全进入磁场时的速度大小为，则线框进入磁场过程，根据动量定理可得
线框离开磁场过程，根据动量定理可得
解得
根据能量守恒可得，
则有
发光二极管
发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，并具有单向导电性。用表示，电流只有从标有“＋”的一端流入时，二极管才能发光。
15. 某发光二极管发出波长为光，已知普朗克常量为h，光速为c，则该束光中光子的动量大小为______。
A. B. C. D.
16. 将红、绿两个发光二极管作为指示灯，与螺线管连接成闭合回路，如图所示。磁铁S极朝下，从图中位置静止释放穿过线圈的过程中，红、绿两灯发光的情况是______。
A.只有红灯亮 B.只有绿灯亮
C.先红灯亮后绿灯亮 D.先绿灯亮后红灯亮
17. a、b、c、d四个相同的发光二极管，与电动势为E、内阻为r的电源、自感线圈L、滑动变阻器R、开关S等元件连接成如图所示电路。某同学在时，闭合S，经过一段时间后，在时再断开S。在此过程中，
（1）一直没发光的发光二极管是______；
A.a B.b C.c D.d
（2）通过电流传感器的电流i随时间t的变化关系可能是______。
A． B. C. D.
18. 某种射灯及内部结构，如图所示。发光二极管封装在半径为R透明半球体中，其管芯的发光面AOB是半径为r的圆面，其圆心与半球体的球心O重合。若发光面发出的光第一次到达半球面时，均可从球面射出，则透明半球体的折射率应小于______。
A. B. C. D.
19. 某同学利用LED制作频闪光源，结构如图（a）所示，变压器原、副线圈的匝数之比为。该LED的伏安特性曲线如图（b）所示。副线圈的输出电压，

（1）原线圈输入电压有效值为______V；
（2）若定值电阻的阻值为，工作时流过LED的最大电流约为______mA（保留2位有效数字）。
【答案】15. D 16. C
17. ①. C ②. D
18. B 19. ①. ②. 15mA##16mA
【解析】
【15题详解】
根据动量公式，该束光中光子的动量大小为
故选D。
【16题详解】
首先根据楞次定律判断感应电流方向。当磁铁S极朝下从图中位置静止释放向下运动穿入线圈时，线圈中向上的磁通量增加，根据楞次定律“增反减同”，感应电流产生的磁场方向向下。再根据右手螺旋定则（安培定则），此时感应电流从螺线管下端流出，上端流入，电流方向使得红灯所在支路导通，红灯亮。
当磁铁穿出线圈时，线圈中向上的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向上。再根据右手螺旋定则，此时感应电流从螺线管上端流出，下端流入，电流方向使得绿灯所在支路导通，绿灯亮。所以是先红灯亮后绿灯亮。
故选C。
【17题详解】
[1]发光二极管具有单向导电性。闭合开关S后，电源左侧为正极，右侧为负极，电流从电源正极流出，二极管b、d正向导电会发光，由于二极管c的接法是反向的，不会发光。开关S后，电感线圈充当电源，在回路中电流方向为逆时针，二极管a正向导电会发光，所以无论电路中电流如何变化，二极管c都不会导通，一直不会发光。
故选C。
[2]当闭合开关S时，通过电流传感器的电流立即增大，由于自感线圈L的自感作用，会产生自感电动势阻碍电流的增大，所以自感线圈L的电流从零开始逐渐增大，由于电源有内阻，路端电压会减小，通过电流传感器的电流会减小，最后达到稳定值。
当断开开关S时，自感线圈L产生自感电动势，此时自感线圈L的电流不能突变，与电流传感器支路组成闭合回路，通过电流传感器的电流会反向，然后电流逐渐减小到零。
故选D。
【18题详解】
要使发光面发出的光第一次到达半球面时均可从球面射出，则临界情况是边缘光线竖直向上发出的光到达半球的入射角最大，此时没有发生全反射，则所有得光线都能射出半球。
由几何知识有
则
故选B。
【19题详解】
[1]已知副线圈的输出电压，根据正弦式交变电压的有效值公式，可得副线圈输出电压有效值
再根据变压器原、副线圈电压关系
解得
[2]根据闭合电路欧姆定律，把定值电阻等效成副线圈电源的内阻，可得作图线与该LED的伏安特性曲线交于一点，可以读出电流值，如图所示
所以工作时流过LED的最大电流约为15mA。