2021-2022学年上海市黄浦区高三（上）期末物理试卷（一模）（含答案解析）

2021-2022学年上海市黄浦区高三（上）期末物理试卷（一模）

1.     下列物理量中属于矢量的是(    )

A. 振幅 B. 电流强度 C. 磁感应强度 D. 电势

2.     下列关于电场线和磁感线的说法不正确的是(    )

A. 都是闭合曲线 B. 都是假想的线
C. 都不会相交 D. 都用疏密表示场的强弱

3.     有研究发现，轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度。若引入一个新物理量来表示加速度变化的快慢，则该物理量的单位应该是(    )

A.  B.  C.  D.

4.     某质点的振动图像如图所示，该质点的速度方向始终沿x轴正方向的时间段为(    )

A.  B.  C.  D.

5.     两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为。时恰好传播到如图位置。则两列波相遇的时刻以及相遇位置质点的起始振动方向分别为(    )

A. ，沿y轴向下 B. ，沿y轴向上
C. ，沿y轴向上 D. ，沿y轴向下

6.     如图，某飞行器在月球表面起飞后，一段时间内沿与月面夹角为的直线做加速运动。此段时间飞行器发动机的喷气方向可能沿(    )

A. 方向①
B. 方向②
C. 方向③
D. 方向④

7.     如图为观察水波衍射的实验装置示意图。AC、BD是两块挡板，两板间有一狭缝AB，O是波源。图中已画出所在区域波的传播情况，为使衍射现象更明显可适当(    )

A. 增大狭缝AB的宽度
B. 减小波源的频率
C. 减小波源与两块挡板的距离
D. 减小波源的振幅

8.     如图，质量为m的金属杆ab垂直放在水平导轨上，处在匀强磁场中，磁场方向与水平面成角斜向上。开关闭合后金属杆保持静止，正确表示金属杆受力示意图的是从a端看(    )

A.  B.
C.  D.

9.     如图，汽车以的速度沿直线匀速驶向路口，当行驶至距路口的停车线20m处时，绿灯还有3s熄灭。而该车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处，则这3s内汽车运动的图像可能是(    )

A.  B.
C.  D.

10. 如图所示，虚线表示某电场的等势面，一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹如图中实线所示．粒子在A、B点的加速度分别为、，电势能分别为、，下列判断正确的是(    )

A. ， B. ，
C. ， D. ，

11. 如图，质量为m的物块在平行于斜面的拉力F作用下沿倾角为的斜面做匀速直线运动。物块与斜面间的动摩擦因数，重力加速度为g，则拉力F的大小不可能为(    )

A.  B.  C.  D.

12. 如图，电源电动势与内阻恒定，为定值电阻，两电表均为理想电表。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片向a端移动，则(    )

A. 两个电表示数都变大 B. 两个电表示数都变小
C. 电压表示数变大，电流表示数变小 D. 电压表示数变小，电流表示数变大

13. 直导线ab内通有稳恒电流，产生磁场方向如图，导线中的电流方向为______选填“从a到b”或“从b到a”；一线框从M处沿ab所在竖直平面向下移动到N处，线框内的磁通量变化情况是______。

14. 如图，绝缘轻杆两端固定带电小球A和B，处于水平向右的匀强电场中。开始杆与电场线垂直，向右移动并转至杆与电场线平行后，发现两球电势能之和不变。根据图中给出的位置关系，可以确定A、B两球一定带有______种电荷选填“同”或“异”，A、B两球的带电量之比为______。
15. 国际空间站的轨道距地面，中国天宫空间站的轨道距地面约400km，若将这两个轨道近似视为圆轨道。设国际空间站和天宫空间站运行的周期分别为、，运行速率分别为、，则______、______均选填“大于”或“小于”。
16. 质量为的小球从高处由静止落下，最初2s内小球动能随时间的二次方变化的图像如图所示，g取。根据图像可确定小球下落的运动______自由落体运动选填“是”或“不是”，理由是______。

17. 如图，电源电动势为12V、内阻为，定值电阻、的阻值分别为、，开关闭合后，电动机M恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，电阻为，则电动机正常工作时产生机械功的功率为______ W，此时电源的效率为______。

18. 如图，在“研究共点力的合成”的实验中：
    多选下列操作对减小实验误差有益的是______。
    拉橡皮筋的细绳尽量长些
    两细绳取等长
    拉橡皮筋时，弹簧测力计、细绳、橡皮筋都与木板平行
    两个弹簧测力计同时拉时，两测力计的拉力大小尽量相差得大些
    标记同一细绳方向的两点尽量远些
    实验中若用两根橡皮筋代替两根细绳套，将______选填“仍能”或“不能”按原方案完成实验。
    甲、乙两同学用两个量程均为的弹簧测力计操作实验。他们从实验器材篮里拿出测力计，用两个测力计互成锐角地把橡皮筋与细绳的连结点拉到某位置，乙同学在结点正下方标记O点，并记录下两个测力计读数分别为和，之后便将橡皮筋释放。
    请指出甲、乙两同学以上操作中存在的问题：______。
19. 某小组同学用图所示的实验电路测量一电池的电动势E和内阻r。
    ①图中A、B分别为______传感器和______传感器。闭合开关前，滑动变阻器的滑动头P应置于______端选填“a”或“b”。
    ②闭合开关后，调节滑动变阻器，测得两个电表的多组数据，作出的图像如图所示。根据图像可求出该电池的电动势______V，内阻______。结果均保留2位小数
     
20. 某次实验中测得一质量为的带电粒子，在的匀强电场中，仅在电场力作用下由静止加速。移动16cm时，速度达到。推算该带电粒子：
    在这一过程中电势能的变化量；
    受到的电场力大小；
    所带电量的大小。
    已知元电荷；计算结果用科学记数法表示
21. 研究发现在无风状态下汽车在行驶时受到的空气阻力f主要与汽车正面投影面积A和行驶速度v有关。一研究团队以某品牌汽车为对象开展研究，通过在风洞实验室模拟实验得到表格数据：
    说明如何利用表格中的数据，验证汽车行驶时受到的空气阻力f与汽车行驶速度v的平方成正比？
    实验可获得结论：汽车在行驶时受到的空气阻力f与汽车正面投影面积A、行驶速度v的关系表达式为。请任意选用表格中三组数据估算结果保留2位小数；
    一辆该品牌小汽车质量，正面投影面积，在平直地面上行驶时受到的地面阻力恒为1000N。若该车以加速度做匀加速直线运动。求：
    ①速度大小为时汽车受到的牵引力的大小；
    ②速度从增大至的过程中，汽车所受牵引力做的功W。结果用科学记数法表示，保留2位小数
    

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、振幅是振子离开平衡位置的最大位移，只有大小，没有方向，是标量；故A错误；
B、电流强度有方向，但运算的方法不符合平行四边形定则，是标量。故B错误；
C、磁感应强度既有的小，又有方向，是矢量。故C正确。
D、电势只有大小没有方向，是标量。故D错误。
故选：C。
即有大小又有方向，相加时遵循平行四边形定则的物理量是矢量，如力、速度、加速度、位移、动量、电场强度、磁感应强度等都是矢量；
只有大小，没有方向的物理量是标量，如路程、时间、质量、电势等都是标量．
电流强度有方向，但运算的方法不符合平行四边形定则，是标量．
本题是一个基础题目，就是看学生对矢量和标量的掌握．要注意矢量的运算符合平行四边形法则．
 

2.【答案】A 

【解析】解：A、电场线可以由正电荷指向负电荷或无穷远，所以电场线不是闭合的，而磁感线是闭合的，故A错误；
B、电场线和磁感线均是假想的线，实际中并不存在，故B正确；
C、电场线和磁感线均表示场的大小和方向，均不会相交，故C正确；
D、电场线和磁感线的疏密均表示场的强弱，故D正确。
本题选错误的，
故选：A。
电场线和磁感线都是人为假想的曲线，并不存在，但可以用实验模拟．在空间同一场中，电场线不相交，磁感线也不相交．磁感线是闭合曲线，而电场线是不闭合的。
电场线和磁感线有相似之处，如不存在，不相交，疏密反映场的强弱，切线方向表示场的方向．最大的区别是磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的。
 

3.【答案】A 

【解析】解：加速度变化的快慢表达式为，则该物理量的单位应该是，故A正确，BCD错误。
故选：A。
加速度的变化的快慢等于加速度的变化量与时间的比值，根据物理量的关系得出物理量的单位。
解决本题的关键知道加速度变化率的含义，通过物理量之间的关系，得出单位之间的关系。
 

4.【答案】C 

【解析】解：根据振动图像的斜率代表速度可知：内质点的速度方向始终沿x轴负方向，故A错误；
B.内质点的速度方向先沿x轴负方向，后沿轴正方向，故B错误；
C.内质点的速度方向始终沿x轴正方向，故C正确；
D.内质点的速度方向先沿x轴正方向，后沿x轴负方向，故D错误。
故选：C。
根据振动图像的斜率代表速度可分段判断质点的振动速度方向。
本题考查简谐运动的振动图像，解题关键掌握振动图像的认识，从图像的斜率可判断速度的情况。
 

5.【答案】D 

【解析】解：根据波的传播可得：两列波相遇的时刻
；
根据波动和振动关系知，沿x轴正、负方向的波到达相遇点时，质点起振位置均沿y轴向下起振，叠加后相遇点位置质点起振方向沿y轴向下。故D正确，ABC错误；
故选：D。
根据两波相对运动，由两波前的距离及波速求得相遇时刻；根据波动和振动关系和波的叠加原理知，相遇位置质点的起始振动方向。
机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
 

6.【答案】C 

【解析】解：由“飞行器在月球表面起飞后的一段时间内沿与月面夹角为的直线做加速运动”可知：飞行器做加速直线运动，加速度方向沿速度方向，故合力的方向与速度方向同向。飞行器受到月球的吸引力与喷气时气体的反作用力。
A、喷气方向沿①的方向喷气时，反作用力F与月球的吸引力均在速度方向的一边，故F和月球的吸引力的合力不能沿速度方向，故A错误；
B、喷气方向沿②时，反作用力F的沿速度方向，反作用力F和月球的吸引力的合力不能沿速度方向，故B错误，
C、喷气方向沿③时，气体的反作用力F和月球的吸引力分别位于速度的两边，两个力的合力能沿速度方向向前，所以③是可能的，故C正确；
D、喷气方向沿④的方向时反作用力的方向几乎竖直向上，两个力的合力不可能沿速度方向，故D错误。
故选：C。
根据上升器沿直线运动，且速度增大，判断上升器做加速直线运动，加速度方向沿速度方向，喷气的方向与力F方向相反，根据力的平行四边形定则判断哪种情况的合力沿速度方向。
解题的关键是判断上升器的运动特点，会利用平行四边形定则判断合力的方向即可。
 

7.【答案】B 

【解析】解：当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，图中波长与缝的尺寸差不多，
A、增大狭缝AB的宽度，则大于波的波长，不能使衍射现象更加明显，故A错误；
B、减小波源的频率，则波长变大，大于缝的宽度，可以使衍射现象明显，故B正确；
C、减小波源与两块挡板的距离，不会改变衍射现象，故C错误；
D、减小波源的振幅，不会改变波长，不会改变衍射现象，故D错误。
故选：B。
当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件。
该题考查了波的衍射现象，解决本题的关键掌握产生明显衍射的条件。
 

8.【答案】B 

【解析】解：对金属杆受力分析，重力竖直向下，
根据左手定则可知，安培力与竖直方向夹角向左，
支持力垂直于水平面向上，
由于安培力向左上方，所以摩擦力水平向右，故B正确，ACD错误；
故选：B。
对金属杆受力分析，根据左手定则判断安培力的方向，再判断摩擦力的方向。
本题主要是考查受力分析，主要安培力的方向和金属杆垂直，最后判断摩擦力的情况。
 

9.【答案】D 

【解析】解：AC、在3s内位移为，C在3s内位移，该汽车还没有到达停车线处，不符合题意。故AC错误。
B、由图可知，可能为20m，所以汽车可能不超过停车线，故B正确；
D、在3s内位移等于，该汽车恰好到达停车线处，符合题意。故D正确。
故选：D。
由题，该汽车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处，在3s通过的位移正好是20m，根据“面积”确定位移是20m的速度图象才符合题意．
本题是实际问题，首先要读懂题意，其次抓住速度图象的“面积”等于位移进行选择．
 

10.【答案】D 

【解析】

【分析】
根据曲线的弯曲方向可知带电粒子受到的是静电斥力，根据等差等势面的疏密判断场强大小，结合牛顿第二定律得到加速度大小关系；根据电场力做功情况断电势能高低。
本题关键是先根据靠差等势面的疏密判断场强的大小，再结合电场力做功正负分析电势能变化，对非匀强电场可以用来定性分析场强。
【解答】
根据粒子轨迹的弯曲方向可知带电粒子受到的是静电斥力，等差等势面越密的位置场强越大，B处等差等势面较密集，则场强大，带电粒子所受的电场力大，加速度也大，即；从A到B，电场线对带电粒子做负功，电势能增加，则知B点电势能大，即；故D正确，ABC错误。
故选D。  

11.【答案】B 

【解析】解：当物块所受重力沿斜面向下的分力与物块所受滑动摩擦力方向相同时，F有最大值为

当物块所受重力沿斜面向下的分力与物块所受滑动摩擦力方向相反时，F有最小值故ACD可能，B不可能。
本题选择不可能的，
故选：B。
根据共点力平衡条件解得F的最大值与最小值，从而分析选项解得。
本题考查共点力平衡，解题关键掌握受力分析，注意重力沿斜面向下的分力与物块所受滑动摩擦力的关系。
 

12.【答案】C 

【解析】解：设滑片向a端移动后，滑片左侧电阻的减少量为，则滑片右侧电阻的增加量也为滑片左侧电阻与并联后的等效电阻的减少量为

根据数学分析可知：
而开始时，电路外电阻为

滑片向a端移动后，电路外电阻为

即电路外电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知总电流减小，电流表示数减小，电源内电压减小，路端电压增大，而两端电压减小，所以右两端电压增大，电压表示数增大，故ABD错误，C正确。
故选：C。
滑片滑动过程中，根据总电阻的计算结合数学方法可知电路外电阻的变化情况，再根据闭合电路欧姆定律可分析电流表电压的变化。
本题考查闭合电路的欧姆定律，解题关键掌握滑动变阻器滑片移动过程中外电阻的分析方法，结合电路的串并联关系可分析解答。
 

13.【答案】从b到a 先增大后减小，再增大最后减小 

【解析】解：根据安培定则判断可知，导线中的电流方向为从b到a。线框从M处移动到ab处时，磁通量增大；线框穿越ab的过程中，磁通量先减小后增大；线框离开ab后，磁通量减小，所以线框内的磁通量先增大后减小，再增大最后减小。
故答案为：从b到a，先增大后减小，再增大最后减小。
根据安培定则判断导线中的电流方向。根据穿过线框磁感线条数的变化，判断磁通量的变化。
解答本题的关键要知道磁通量可以用磁感线的条数来形象表示，要注意磁通量抵消的情况。
 

14.【答案】异  2：1 

【解析】解：因为A、B两球电势能之和不变，则电场力对系统做功为零，因此A、B电性一定相反，AB一定带异种电荷；电场力对A、B做功大小相等，方向相反，所以有：，因此：：1；
故答案为：异，2：1
抓住A、B电势能之和不变，即电场力对系统做功的代数和为零进行判断．
解决本题的关键理解“A、B两球电势能之和不变”的物理含义：电场力对系统做功为零；根据电场力做功特点进一步求解．
 

15.【答案】小于  大于 

【解析】解：由于国际空间站的轨道距地面，中国天宫空间站的轨道距地面约400km，则国际空间站的轨道的轨道半径小于中国天宫空间站的轨道半径。
根据开普勒第三定律可得，可知小于；
由万有引力提供向心力有：，解得：，所以大于。
故答案为：小于；大于。
根据开普勒第三定律分析周期大小关系；由万有引力提供向心力得到线速度表达式分析线速度大小关系。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法。
 

16.【答案】不是  根据图像可求得小球下落的加速度大小为，小于重力加速度 

【解析】解：根据图像，得：，，代入，有：，说明小球由静止下落，加速度大小，所以小球下落的运动不是自由落体运动。
故答案为：不是，根据图像可求得小球下落的加速度大小为，小于重力加速度。
根据写出关于的表达式，以此分析。
重点把握自由落体运动的特征，自由落体是初速度为0，只受重力，加速度大小为g的运动。
 

17.【答案】 

【解析】解：开关闭合后，电动机恰好正常工作，则并联部分的电压为6V，内阻r和电阻两端的电压之和为6V，
根据串联电路规律可知，内阻电压为3V，电阻两端的电压为3V，
根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流为：，流过电阻的电流为：，则流过电动机的电流为：，
电动机消耗的功率为：，
电动机内阻消耗功率为：，则根据能量守恒定律可知，电动机产生的机械功率为：
电源的路端电压
电源的效率
故答案为：10，
开关闭合后，电动机恰好正常工作，根据闭合电路欧姆定律得到内阻r和电阻两端的电压之和，根据串联电路规律求出电源的路端电压和内耗功率；
根据求出电动机消耗的电功率，由焦耳定律求得电动机的内部热功率，根据能量守恒定律求解输出功率。
电动机正常工作时的电路非纯电阻电路，机械功率由电功率减去电动机发热功率求解，能灵活应用串并联电路的规律及欧姆定律求解。
 

18.【答案】ACE 仍能  在使用前未对弹簧测力计进行调零操作；未记录两测力计拉力方向；两拉力合力大于5N，用一个测力计拉橡皮筋结点到O点时会超出量程 

【解析】解：拉橡皮筋的细绳尽量长些，标记同一细绳方向的两点尽量远些，这些措施都有益于减小力方向的测量误差，但两细绳没必要取等长，故AE符合题意，B不符合题意；
C.拉橡皮筋时，弹簧测力计、细绳、橡皮筋都与木板平行，从而避免因摩擦而造成的误差，故C符合题意；
D.两个弹簧测力计同时拉时，两测力计的拉力大小尽量相差得大些，这样势必会造成一个弹簧测力计的示数较小，不利于减小测量力大小的相对误差，故D不符合题意。
故选
实验中细绳套用于反映拉力方向，用两根橡皮筋代替两根细绳套依然可以达到这一目的，所以仍能按原方案完成实验。
甲、乙两同学在操作中存在的问题：在使用前未对弹簧测力计进行调零操作；未记录两测力计拉力方向；两拉力合力大于5N，用一个测力计拉橡皮筋结点到0点时会超出量程。
故答案为：；仍能；在使用前未对弹簧测力计进行调零操作；未记录两测力计拉力方向；两拉力合力大于5N，用一个测力计拉橡皮筋结点到O点时会超出量程
根据实验原理与实验操作分析判断；
实验中细绳套用于反映拉力方向，用两根橡皮筋代替两根细绳套依然可以达到这一目的；
根据实验操作规范分析甲、乙两同学以上操作中存在的问题。
本题考查验证平行四边形定则的实验，解题关键掌握实验原理与实验操作，注意弹簧测力计的使用不能超过最大量程。
 

19.【答案】电流  电压   

【解析】解：①测量一电池的电动势和内阻，需要测量路端电压和电电流，电流传感器应串联接入电路，电压传感器应并联接入电路，由电路图可知，图中A、B分别为电流传感器和电压传感器；
滑动变阻器采用限流接法，为了保护电路，闭合开关前滑片P置于阻值最大处，由图可知，滑片P应置于a端；
②由闭合电路欧姆定律得：
可知图像的纵截距表示电源电动势，则
图像斜率的绝对值表示电源内阻，则
故答案为：①电流；电压；a；②；
①根据电路的特点分析传感器的类型，以及滑动触头P的摆放位置；
②在图像中，纵截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示内阻，代入数据进行运算。
本题主要考查了电源电动势和内阻的测量，解题的关键点是理解图像中的纵截距表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。
 

20.【答案】解：根据粒子能量守恒可知电势能变化量
 
根据运动规律可得粒子的加速度
 
由牛顿第二定律可得粒子所受电场力
 
由场强公式可得粒子的带电量
 
所有带电体电量只能是元电荷的整数倍，故该粒子带电量为
答：在这一过程中电势能的变化量为；
受到的电场力大小为；
所带电量的大小为。 

【解析】根据粒子能量守恒可知电势能变化量；
根据运动学规律与牛顿第二定律可解得电场力大小；
由场强公式可得粒子的带电量。
本题考查电势能与电场力做功，解题关键掌握粒子能量守恒，注意动力学结合的计算。
 

21.【答案】解：在表格中选一组相同正面投影面积A、不同速度v的数据，做出关系图像，为一条经过坐标原点的倾斜直线则可说明f与成正比。
选取三组数据：、、，
、、，
、、
分别代入
可求得：，，
则
①时，汽车受空气阻力，根据可得

②时，汽车受空气阻力，根据可得

汽车的位移
根据，可知牵引力F与为线性关系，又因为匀加速直线运动中位移s与为线性关系，因此牵引力F与位移s也为线性关系；

这一过程中牵引力做功
答：在表格中选一组相同正面投影面积A、不同速度v的数据，做出关系图像，为一条经过坐标原点的倾斜直线则可说明f与成正比；
的数值为；
①速度大小为时汽车受到的牵引力的大小为3700N；
②速度从增大至的过程中，汽车所受牵引力做的功为。 

【解析】在表格中选一组相同正面投影面积A、不同速度v的数据，做出关系图像，为一条经过坐标原点的倾斜直线则可说明f与成正比；
将表中数据代入表达式中计算并求出平均值；
根据牛顿第二定律计算出牵引力的大小；根据做功公式计算出牵引力做的功。
本题主要考查了牛顿第二定律，在计算过程中涉及到了力做功的计算公式，理解当牵引力与位移成线性关系时，可以根据平均力与位移的乘积计算出功的大小。