上海市徐汇区2021届高三下学期4月学习能力诊断调研考试（二模）物理试题（含答案）

2020学年第二学期徐汇区学习能力诊断卷

物理　试卷  　 　       2021.4

考生注意：

1、答题前，务必在答题纸上填写学校、姓名、准考证号。

2、试卷满分100分，考试时间60分钟。

3、作答必须涂或写在答题纸上相应的位置，在试卷上作答无效。

一、单项选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）

1．微波炉加热食物时常常出现受热不均的情况，造成该现象的主要原因是电磁波的

（A）反射      （B）折射      （C）衍射                   （D）干涉

2．与原子核内部变化有关的现象是

（A）电离现象  （B）光电效应现象  （C）天然放射现象   （D）α粒子散射现象

3．两支激光笔分别发射红、蓝两种激光，两者发射波长之比为7∶5，发射功率之比为1∶3，则红色激光器每秒发射的光子数约为蓝色激光器的

（A）0.24倍     （B）0.47 倍     （C）2.1倍                  （D）4.2倍

4．在水瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖，一段时间后发现瓶盖变紧，由此可推断瓶内气体分子单位时间内对瓶盖的撞击次数、气体分子平均动能的变化情况分别是

（A）减少，减小   （B）减少，增大   （C）增多，减小   （D）增多，增大

5．一定值电阻两端加上某一稳定电压，经一段时间通过该电阻的电荷量为0.2C，消耗的电能为0.6J。为在相同时间内使通过该电阻的电荷量为0.6C，则在其两端需加的电压为

（A）1V       （B）3V       （C）6V                                                           （D）9V

6．一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则流过灵敏电流计的感应电流方向是

（A）始终由a流向b

（B）始终由b流向a

（C）先由a流向b，再由b流向a

（D）先由b流向a，再由a流向b

7．如图，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动。衣物经过洗衣机上abcd四个位置中，脱水效果最好的位置应该是

（A）a     （B）b     （C）c     （D）d

8．在光滑水平面上的O点系一绝缘细线，线的另一端系一带正电的小球。当沿细线方向加上一匀强电场后，小球处于平衡状态。若给小球一垂直于细线的很小的初速度v0，使小球在水平上开始运动，则小球的运动情况与下列情境中小球运动情况类似的是（各情境中，小球均由静止释放）

（A）            （B）            （C）                （D）

9．如图（a）所示，用手握住长绳的一端，t = 0时刻在手的带动下A点开始上下振动，其振动图像如图（b）所示，则下

列图中能正确反映t1 时刻绳上形成的波形的是

（A）              （B）               （C）                （D）

10．如图，一游客正在乘坐水上滑翔伞，体验迎风飞翔的感觉。根据该照片，若选取悬挂座椅的结点作为研究对象，则该点受到牵引绳、滑翔伞和座椅施加的三个作用力F1、F2和F3。若在游艇牵引下游客水平向左做匀加速运动，则下列图中关于三个力的大小关系分析可能正确的是

（A）              （B）               （C）               （D）

11．空间分布有一方向平行于x轴的静电场，其电势 随x的分布如图所示。将一带负电的粒子由x = d处静止释放，则该粒子的

（A）电势能先减小后增大，动能与电势能之和大于零

（B）电势能先增大后减小，动能与电势能之和大于零

（C）电势能先减小后增大，动能与电势能之和等于零

（D）电势能先增大后减小，动能与电势能之和等于零

12．如图，导线框与电源、滑动变阻器、电流表、开关组成闭合回路，将导线框用弹簧测力计悬挂起来，导线框下端置于一磁铁两极之间，与磁场方向垂直放置。接通电路，调节滑动变阻器, 观察并记录电流表读数I和弹簧测力计读数F。则根据实验数据描绘出的图像不可能是

（A）                （B）              （C）               （D）

二、填空题（共20分）

13．体积为V的油滴，滴在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为____。已知阿伏伽德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为_______。

14．放射性元素PO衰变为Pb，此衰变过程的核反应方程是＿＿＿＿；Th发生β衰变后，核内的＿＿＿＿＿＿＿＿＿保持不变。

15．如图，通过橡皮球将烟雾吸入镶有玻璃的透明小盒中，在强光照射下通过显微镜观察，可以观察到烟雾颗粒在做＿＿＿＿＿＿运动；烟雾颗粒做这样运动的原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

16．如图，一小球A从某高处由静止开始下落，选择不同平面为参考平面，下落过程中小球具有的能量及其变化情况如下表所示，请在表格中将未填写的数据补充完整。

17．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某 地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知火星和地球的轨道半径之比为1.5:1，则火星相邻两次冲日的时间间隔为＿＿＿年。在太阳系其他行星中，＿＿＿＿星相邻两次冲日的时间间隔最短。

三、综合题（共40分）

注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。

18．（10分）为了验证小球在竖直平面内摆动过程中机械能是否守恒，利用如图（a）装置，细绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录细绳拉力大小随时间的变化如图（b），其中Fm是实验中测得的最大拉力值。

（1）小球第一次运动至最低点的过程中，重力势能的变化量=___________，动能的变化量=___________。（重力加速度为g）

（2）通过对实验数据进行分析，可得到实验结论：____________________________，请写出你得到结论的分析过程：_____________________________________________________。

（3）该装置还可用来测量当地的重力加速度g的大小。实验时使小球摆动的幅度小于5°，小球释放后测量得到F-t图，从图中获取数据：__________________________，代入公式g=__________________。

19．（15分）如图，固定在竖直平面内且足够长的光滑平行金属导轨间距L=1m、电阻不计，上端接电键S和一阻值R=0.15Ω的电阻。质量m=0.5kg、阻值r=0.1Ω、长度等于导轨间距的金属棒ef水平放置。系统处于垂直导轨平面向里、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中。初始时刻ef正以4m/s的初速度竖直向上运动，此时闭合电键S。（g取10m/s2）

（1）求电键闭合瞬间金属棒两端的电势差U；

（2）求电键闭合瞬间金属棒的加速度a；

（3）电键闭合后经一段时间，金属棒的速度将再次达到4m/s，分析此状态和初始时刻相比，金属棒的能量变化情况。

20．（15分）下面是某品牌新能源汽车介绍中的一段文字：

“将近6米的超长车身设计，使得整车车顶集成的太阳能芯片面积达到了6平方米左右。极富流线型的整车造型，使整车风阻大幅下降。全车采用铝合金框架并结合碳纤维车身，整车质量仅700千克，这一轻量化设计使整车能耗极低。”

（1）上述新能源汽车采用混合动力装置，发动机最大输出功率为30kW，在实验路段上行驶时所受总阻力约为车和驾驶员总重的0.1倍。试估算体重为50kg的工程师驾驶这种汽车在实验路段上行驶的最高车速。

（2）为进一步测试汽车性能，该工程师行驶时采集了某一段运动过程的实验数据，绘出了汽车牵引力F与车速倒数v-1间的关系图线ABC，如图所示。请根据图线描述该汽车的运动情况，并求B点时发动机的输出功率。

（3）目前制作太阳能电池的最好的材料为砷化镓，其将光能转化为电能的效率可达到31.6%。如果已知太阳辐射的总功率P0 = 4×1026W，太阳到地球的距离r = 1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有34%的能量损失。试通过计算分析，若这种汽车只采用纯太阳能驱动，且能保持最大输出功率30kW不变的可行性。

物理参考答案和评分标准

一、单项选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。）

二、填空题（共20分）

13．，

14．POPb＋He；中子数与质子数之和

15．永不停息的无规则；空气中气体分子在做无规则运动，烟雾颗粒受到空气分子来自不同方向的撞击作用不能相互抵消，且不同时刻合力方向不断改变，致使颗粒的运动状态不断发生变化

16．

17．2.2，海王

三、综合题（共40分）

18．（本题共10分）

  (1) mgh （2分） ， （2分）

 （2）小球机械能不守恒，因为观察图（b）中拉力峰值随时间变化情况，发现当小球到达最低点时，拉力的最大值在逐渐减小，说明小球经过最低点时的速度在逐渐减小，也就是说摆动一个周期，动能在减少，机械能总量在减小，所以不守恒。（2分）

（3）相邻两个峰值间的时间间隔T，g=π2L/T2；（每空1分）

19．(本题共15分)

（1）（共4分）初始时刻，ab向上切割磁感线运动，产生感应电动势

ab两端电压为电源外电压

 !异常的公式结尾   

（2）（共6分）初始时刻，对ab棒受力分析，

由牛顿第二定律：，其中 FA=BIL，

纯电阻电路:，     

，方向竖直向下

（3）（共5分）

初末状态，速度大小相同，所以动能相同，

在运动过程中，动能、重力势能、电能相互转化，但总能量守恒。

即    

整个过程中，安培力始终做负功，将机械能转化为回路中的电能，所以机械能总量应该减小，初末状态动能不变，可知 ?Ep<0 重力势能减少，此时金属棒应位于出发点下方   

20．（15分）

（1）（共5分）当汽车的牵引力与阻力相等时，汽车的行驶速度最大

（2）（共6分）图中AB段F不变，可知汽车受合力不变，汽车做匀加速运动；

     图中BC段F与v-1成正比例关系，即Fv为定值，根据P=Fv可知汽车在恒定功率下做加速运动，也就是做加速度逐渐减小的加速运动。

    因此

（3）（共4分）设能够使汽车保持输出功率30kW的太阳能芯片面积为S，则

     解得     

     S的值远大于车顶太阳能芯片的面积，不符合实际情况，可见这种汽车采用纯太阳能驱动保持输出功率30kW是不可行的。