上海市长宁区2025届高三下学期二模试题 物理 含解析

这是一份上海市长宁区2025届高三下学期二模试题 物理 含解析，共12页。
2、本考试分设试卷和答题纸．试卷由五大题组成。
3、作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
4、本试卷中的选择题，除标注“多选”的试题外，只有一个正确选项。
5、标注“计算”和“简答”的试题，解题过程中须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
伽利略
伽利略早期的研究，奠定了牛顿力学和狭义相对论的基础。
1. 伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析正确的是（ ）
A. 伽利略用该实验证明力不是维持物体运动的原因
B. 其中丁图是实验现象，甲图是经过合理外推得到的结论
C. 运用甲图实验，可“冲淡”重力的作用，更方便进行实验测量
D. 运用丁图实验，可“放大”重力的作用，从而使实验现象更明显
2. 牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系，而相对惯性系做_____运动的参考系也是惯性系。伽利略_____原理告诉我们，力学规律在任何惯性系中都具有相同的形式。
3. 根据狭义相对论关于时间的相对性，我们把在自身静止的参考系内测得的时间称为_____，它是最短的。
4. （计算）伽利略认为最简单的变速运动应是速度均匀变化的，他曾考虑速度对位移均匀变化的可能性。在此基础上，考虑如下问题：在光滑且足够长的水平直杆上放置质量为的小球。小球从处开始运动，初速度为，且受到大小与小球瞬时速度成正比、方向与运动方向相反的阻力，其大小满足。设小球在任意时刻速度为、位移为，推导出与之间的函数关系式。并分析小球停止时的位移大小。
【答案】1. C 2. ①. 匀速直线 ②. 相对性
3. 固有时 4. ，
【解析】
【1题详解】
A．伽利略用该实验研究自由落体运动，而不是为了证明力不是维持物体运动的原因，A错误；
B．其中甲图是实验现象，丁图是经过合理外推得到的结论，B错误；
C．伽利略让铜球沿阻力很小斜面滚下，所用时间容易测量，“冲淡”重力的作用，C正确；
D．丁图是伽利略根据前面的实验做了合理的外推，不是实验过程，D错误。
故选C。
【2题详解】
[1] 相对惯性系做匀速直线运动的参考系，相对惯性系静止，故牛顿定律也成立。
[2] 力学规律在任何惯性系中都具有相同的形式，这是伽利略相对性原理。
【3题详解】
根据狭义相对论关于时间的相对性，我们把在自身静止的参考系内测得的时间称为固有时，或者本征时间。
4题详解】
由动量定理得
代入得，其中
整理得
当小球停止时，，代入得。
大风起兮
在风力强劲时，需采取预防措施避免灾害，同时可考虑利用风能。
5. （多选）能源有不同的分类方式，风能属于（ ）
A. 可再生能源B. 不可再生能源C. 非燃料能源D. 燃料能源
6. 某一波源持续发出频率为的声波，波源和观察者均相对于地面静止。若风向是从波源指向观察者，此时观察者接收到声波的频率______。
A. 大于B. 等于C. 小于
7. （多选）对于密闭在一体积恒定的容器中的空气，温度升高时（ ）
A. 气体的对流形成布朗运动
B. 气体分子的热运动越剧烈
C. 单位体积内的分子数保持不变
D. 每个气体分子的运动速率都会增大
E. 压强增大是因为分子之间斥力增大
8. 某同学设计了一个电容式风力传感器。如图所示，将电容器与静电计连接，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离越大（两电极不接触）。若极板上电荷量保持不变，在受到风力作用时。
（1）电容器电容（ ）
A.变小 B.变大 C.不变
（2）极板间电压（ ）
A.变小 B.变大 C.不变
9. 某同学设计了测定风速的仪器，如图所示，是转动轴，是金属杆，下面连接着一块受风板，无风时，处于竖直方向，风越强，杆偏离竖直方向的角度越大。点是金属杆与弧形电阻丝的接触点，电路中接有一个灯泡，测风力时，闭合开关S，通过分析可知：
（1）金属杆与弧形电阻丝组合在一起相当于一个______（电学元件）。
（2）杆OC在风力的作用下摆动，观察______可以粗略地反映风力的大小。
（3）若要直接读出风力的大小，对该装置改进的措施为：______。
10. 某风力发电机组通过三片半径为的风叶获取风能。
（1）当风叶转速为，则风叶尖端的运动速度为______（保留2位有效数字），这一速度最接近（ ）
A.人的步行速度 B.自行车的骑行速度
C.汽车在高速公路上的行驶速度 D.高铁列车的运行速度
（2）设空气的密度为，水平风速为，风力发电机有3个叶片，每个叶片迎风垂直面积为S。设风能转化为电能的效率为，那么该风力发电机的电功率______。
11. 如图为简易风速测速仪的结构示意图，其工作原理是：风吹动风杯，风杯通过转轴带动永磁铁转动，电流测量装置则可显示感应线圈产生的电流随时间变化的图像，从而实现测量实时风速。若风速一定时，风杯的转动周期为，则下列图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】5. AC 6. B 7. BC
8. ①. B ②. A
9. ①. 滑动变阻器 ②. 灯泡亮度 ③. 见解析
10. ①. 31 ②. C ③. 11. D
【解析】
【5题详解】
AB．按能源来源分类，风能来源于太阳辐射引起的地球大气运动，属于可再生能源，故A正确，B错误；
CD．按能否直接燃烧来看，风能属于非燃料能源，故C正确，D错误。
故选AC。
【6题详解】
波源和观察者均相对于地面静止，即观察者相对于波源处于静止状态，根据多普勒效应可知，观察者接受到的频率与波源发出的声波频率相等，即有
故选B
【7题详解】
A．由于液体或气体分子的撞击，悬浮微粒做无规则运动的现象叫做布朗运动，可知，布朗运动与气体的对流无关，故A错误；
B．温度越高，气体分子的热运动越剧烈，故B正确；
C．气体体积一定，单位体积内的分子数保持不变，故C正确；
D．气体温度升高，气体分子运动的平均速率越大，当并不是每个气体分子的运动速率都会增大，故D错误；
E．气体分子之间的间距较大，分子之间的作用力可以忽略不计，压强增大，是由于温度升高时，气体分子运动的平均速率增大，压强增大的原因是气体与器壁单位面积上的作用力增大，故E错误。
故选BC。
【8题详解】
[1]根据平行板电容器电容的决定式有
电极在风力作用下向右移动，极板间距减小，则电容变大。
故选B。
[2]根据电容的定义式有
结合上述，电容变大，由于极板所带电荷量一定，则极板之间电压变小。
故选A。
【9题详解】
[1]金属杆与弧形电阻丝组合在一起相当于一个滑动变阻器。
[2]风力越大，金属杆向左摆动的幅度越大，弧形电阻丝接入电阻越小，电路接入电阻越小，干路电流越大，灯泡亮度越亮，可知，杆OC在风力的作用下摆动，观察灯泡亮度可以粗略地反映风力的大小。
[3]若要直接读出风力的大小，对该装置改进的措施为：加装电表或传感器，标刻度并可直接读数。
【10题详解】
[1]当风叶转速为时，角速度
风叶尖端的运动速度
解得
[2]A．人正常行走的步行速度一般为1.1~1.5m/s，故A错误；
B．自行车的骑车速度一般为3.3~3.5m/s，故B错误；
C．汽车在高速公路上的行驶速度一般为16.67~33.33m/s，故C正确；
D．高铁列车的运行速度一般为70~106m/s，故D错误。
故选C。
[3]令在极短时间内与每个叶片迎风垂直面发生作用风的质量为，则有
该部分风对应的风能为
该风力发电机的电功率
解得
【11题详解】
风速一定时，风杯通过转轴带动永磁铁匀速转动，若以永磁体为参考系，感应线圈相对于永磁铁匀速转动，即在线圈中产生正弦式交变流电流，周期为T。
故选D。
日晕现象
夏季日晕现象是太阳光通过卷层云中的六角形冰晶折射或反射形成的。不同颜色的光在同一种介质中传播时，频率越高的光折射率越大。如图为一束太阳光射到冰晶上的光路图，、为折射出的两种单色光。
12. （多选）关于、两种单色光的性质，正确的是（ ）
A. 在冰晶中，光的传播速度比光大
B. 若光能使某金属发生光电效应，则光也一定能
C. 两种光从冰晶射入空气时，光发生全反射的临界角较大
13. 若用、光分别照射同一狭缝，其中_____光更容易发生衍射现象（选填A． B．。在双缝干涉实验中，若用光作为光源，相邻明条纹间距为；用光作为光源时，间距为，则_____（选填A．> B．= C．
14. 见解析
【解析】
【12题详解】
A．由题图可知，光线射入冰晶时，光的偏折程度大于光的偏折程度，则光的折射率大于光的折射率，根据可知，在冰晶中，光的传播速度比光小，故A错误；
B．由于光的折射率大于光的折射率，则光的频率大于光的频率，光的光子能量大于光的光子能量，若光能使某金属发生光电效应，则光也一定能，故B正确；
根据全反射的临界角公式
C．由于光的折射率大于光的折射率，则两种光从冰晶射入空气时，光发生全反射的临界角较大，故C正确。
故选BC。
【13题详解】
[1]由于光的频率大于光的频率，则光的波长小于光的波长，若用、光分别照射同一狭缝，其中光更容易发生衍射现象；
故填A．。
[2]在双缝干涉实验中，根据相邻明条纹间距公式
由于光的波长小于光的波长，则有
故填A．>。
【14题详解】
由于光的折射率大于光的折射率，则光的频率大于光的频率，根据可知，光的波长小于光的波长；根据光子动量公式
可知光的光子动量小于光的光子动量。
螺线管
将一通电螺线管竖直放置，通以如图所示电流，使得螺线管内部形成竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小（为大于0的常数）。将一横截面为圆形，直径为的金属丝，弯成半径为的金属圆环（远小于）。现将该金属圆环用绝缘细线，水平悬挂在通电螺线管内中央位置。
15. 从上向下看，金属圆环中的感应电流为_____方向。
16. 轻绳对金属圆环的拉力（ ）
A. 随时间减小B. 随时间增大C. 不随时间变化
17. 金属圆环的感应电动势大小_____。
18. 若该金属丝电阻率为，则金属圆环的热功率大小_____。
19. （计算）如图所示，金属圆环质量为，用三根等长、不可伸长的绝缘细线悬挂在天花板同一点上。三根细线在圆环上等间隔悬挂。已知每条细线的长度均为，且圆环保持水平静止。求每根细线中的拉力。
【答案】15. 顺时针 16. C
17.
18.
19.
【解析】
【15题详解】
根据安培定则可知通电螺线管内部的磁场方向向上，且大小逐渐增大，则穿过金属圆环的磁通量向上逐渐增大，根据楞次定律可知，从上向下看，金属圆环中的感应电流为顺时针方向。
【16题详解】
由于电螺线管内部的磁场方向竖直向上，则金属圆环受到的安培力处于水平方向，竖直方向根据平衡条件可得
可知轻绳对金属圆环的拉力恒定不变，不随时间变化。
故选C。
【17题详解】
由于螺线管内部形成竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小，根据法拉第电磁感应可知，金属圆环的感应电动势大小为
【18题详解】
若该金属丝电阻率为，则金属圆环的电阻为
则金属圆环的热功率大小为
【19题详解】
设细线与竖直方向的夹角为，则有
竖直方向根据平衡条件可得
联立解得每根细线中的拉力为
太空电梯
在日常生活中，我们常见垂直升降的电梯；而在科幻小说中，则有太空电梯的设想。
20. （计算）一位乘客在1楼进入电梯。电梯从1楼上升至8楼用时14秒，停靠10秒后继续以相同的运行模式上升至15楼。已知每层楼高3米，求电梯从1楼到15楼的全程平均速度。（结果保留两位有效数字）
21. 电梯从底层向上运行至顶层，其加速度随时间的变化关系如图所示。
（1）（作图）以向上运动为正方向，定性描绘出电梯从底层向上运行至顶层过程中速度随时间变化的—图线_____。
（2）电梯从底层静止出发，向上运行至顶层，并再次停下。其加速度随时间变化关系如图所示。已知电梯的初速度和最终速度均为零。请判断加速度一时间图像中，时间轴上方面积的大小_____下方面积的大小关系（选填A．> B．= C．