2022上海金山区高三下学期二模物理试题含解析

2021学年第二学期质量监控

高三物理试卷

考生注意：

1.本卷满分100分，考试时间为60分钟；

2.第19、20题要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案，而未写出主要演算过程的，不能得分。

一、选择题（共40分。第 1-8 小题，每小题 3 分，第 9-12 小题，每小题 4 分。每小题只有一个正确答案。）

1. γ射线（   ）

A. 可以被电场加速

B. 是原子核发生衰变时辐射出的光子

C. 可以被磁场加速

D. 是原子的外层电子跃迁到内层时辐射出来的光子

【答案】B

【解析】

【详解】A．γ射线不带电，不可以被电场加速，A错误；

B．γ射线是原子核发生衰变时辐射出的光子，B正确；

C．γ射线不带电，不会在磁场中偏转、加速，C错误；

D．γ射线是原子核衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时辐射出的，D错误。

故选B。

2. U经过多次衰变后变成Pb，在此过程中质子数和核子数分别减少了（　　）

A. 10和32 B. 32和10 C. 10和22 D. 22和10

【答案】A

【解析】

【详解】U经过多次衰变后变成Pb，在此过程中质子数减少了10，核子数分别减少32，A正确，BCD错误。

故选A。

3. 如图，小鸟沿虚线斜向下加速飞行，空气对其作用力可能是（　　）

A. F1 B. F2 C. F3 D. F4

【答案】B

【解析】

【详解】鸟沿虚线斜向下加速飞行，加速度沿着虚线向下，故合力沿着虚线向下。鸟受重力（方向竖直向下）和空气对其作用力，根据平行四边形定则可知，图中空气对其作用力可能是。

故选B。

4. 如图，通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时看到三个现象。在狭缝宽度逐渐变小过程中，所看到的三个图像的顺序可能是（　　）

A. abc B. bca C. cab D. bac

【答案】D

【解析】

【详解】随着宽度逐渐变小，最开始呈现的是光的直线传播，即b图的情况，随后变为衍射，且衍射所对应的狭缝越小，衍射现象越明显，故先后出现a与c图，故选D。

5. 如图，武大靖在北京冬奥会上参加短道速滑比赛。设他过弯的轨迹为半圆，且转弯时速度在减小，则他过弯时的向心加速度会（　　）

A. 变小 B. 变大 C. 不变 D. 不能确定

【答案】A

【解析】

【详解】由可知转弯时速度在减小，则他过弯时的向心加速度会减小，故A正确，BCD错误。故选A。

6. 玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银封闭一定质量的理想气体。将玻璃管绕底端缓慢转到虚线所示位置，则（　　）

A. 根据查理定律可判断气体体积在变大

B. 根据查理定律可判断气体体积在变小

C. 根据玻意耳定律可判断气体体积在变大

D. 根据玻意耳定律可判断气体体积在变小

【答案】C

【解析】

【详解】玻璃管绕底端缓慢转到虚线所示位置时，由

θ为玻璃管与水平方向夹的角度，θ变小，知被封气体压强变小。由玻意耳定律知气体体积变大。

故选C。

7. 如图为两波源S1、S2在水槽中产生波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。为使两波在相遇区域能发生干涉，应（　　）

A. 增大S1与S2的间距 B. 降低S1的振动频率

C. 将槽中的水换成油 D. 增大S2的振动周期

【答案】D

【解析】

【详解】两列波都在水中传播，波速相同，由图可知S1产生的波的波长比S2产生的波的波长大，根据可知S1产生波的频率小于S2产生波的频率，为使两波在相遇区域能发生干涉，应使两列波频率相同，所以应增大S1的振动频率或减小S2的振动频率（根据可知即增大S2的振动周期）。改变S1与S2的间距或改变传播介质均无法使两列波满足干涉的条件。故ABC错误，D正确。

故选D。

8. 如图，一条电场线上有a、b、c三点，b为ac的中点，a、c两点的电势分别为4V和-8V。则（　　）

A. a点的场强可能大于c点的场强 B. b点的电势可能为6V

C. a点的场强一定等于c点的场强 D. b点的电势一定为-2V

【答案】A

【解析】

【详解】AC．只凭一条电场线无法判断出三点附近电场强弱，所以a点的场强可能比c点的场强大，可能等于，也可能小于，A正确，C错误；

BD．a点电势高于c点电势，所以电场线方向由a指向c，ac间各点的电势在4V至-8V之间，如电场是匀强电场，根据U=Ed有

知b点的电势为-2V。

如电场是非匀强电场，则

则b点的电势不等于-2V。BD错误。

故选A。

9. 如图，弹簧振子在A、B间做简谐振动，O点为平衡位置。在小球动能增大的过程中（　　）

A. 弹簧对小球做正功，弹簧振子机械能增大

B. 弹簧对小球做负功，弹簧振子机械能增大

C. 弹簧对小球做正功，弹簧振子机械能不变

D. 弹簧对小球做负功，弹簧振子机械能不变

【答案】C

【解析】

【详解】小球所受合外力等于弹簧弹力，小球动能增大过程中，根据动能定理可知弹簧对小球做正功，而弹簧和小球组成的系统，即弹簧振子所受外力不做功，机械能守恒。

故选C。

10. 一物体在竖直向上的恒定外力作用下，从水平地面由静止开始向上做匀加速直线运动，Ek代表动能，Ep代表势能，h代表离地的高度，以地面为零势能面，下列能正确反映各物理量之间关系的图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】AB．设外力大小为F，物体的加速度大小为a，根据动能定理和运动学规律有

由上式可知Ek与h成正比例关系，Ek-h图像为过原点的倾斜直线；Ek与t成二次函数关系，Ek-t图像为过原点的开口向上的抛物线的右半部分，故A错误，B正确；

CD．设物体重力大小为G，根据重力势能的定义和运动学规律有

由上式可知Ep与h成正比例关系，Ep-h图像为过原点的倾斜直线；Ep与t成二次函数关系，Ep-t图像为过原点的开口向上的抛物线的右半部分，故CD错误。

故选B。

11. 如图，某教室墙上有一朝南的钢窗，将钢窗右侧向外打开，以推窗人的视角来看，窗框中产生（　　）

A. 顺时针电流，且有收缩趋势 B. 顺时针电流，且有扩张趋势

C. 逆时针电流，且有收缩趋势 D. 逆时针电流，且有扩张趋势

【答案】D

【解析】

【详解】磁场方向由南指向北，将钢窗右侧向外打开，则向北穿过窗户的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向由南指向北，即以推窗人的视角来看，感应电流为逆时针电流，同时根据“增缩减扩”可知，窗框有扩张趋势。

故选D。

12. 如图（a）所示电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。从左向右移动变阻器的滑片，根据电表数据得到U-I图像如图（b）所示，则（　　）

A. R1的最大功率为4W

B. R2的最大功率为3W

C. 电源的最大输出功率为4W

D. 电源的输出功率先增大后减小

【答案】B

【解析】

【详解】根据欧姆定律可知

所以图（b）中斜率为正的图线反映R2的伏安特性。

设电源电动势为E，内阻为r。根据闭合电路欧姆定律有

所以

所以图（b）中斜率为负两条图线中，斜率绝对值较大的图线反映了V1表示数随I的变化，则

斜率绝对值较小的图线反映了V3表示数随I的变化，则

，

A．R1的输出功率为

根据数学知识可知当时，P1有最大值为

故A错误；

B．当电路中电流最大时，R2的功率最大，此时R1接入电路的阻值为零，所以

故B正确；

CD．电源的输出功率为

从左向右移动变阻器的滑片，R1增大，根据数学知识可知当时，P随R1的增大而减小，当R1=0时，P有最大值为

故CD错误

故选B。

二、填空题（共20分）

13. 磁感应强度B是描述___________的物理量。用来描述穿过某一面积磁感线的多少的物理量是___________。

【答案】    ①. 磁场的强弱和方向    ②. 磁通量

【解析】

【详解】[1][2]磁感应强度B是描述磁场的强弱和方向的物理量。用来描述穿过某一面积磁感线的多少的物理量是磁通量。

14. 如图，足够长的光滑斜面底端固定有带电小球A，带有同种电荷的小球B从斜面顶端由静止开始下滑，则小球B在向下运动过程中将做___________运动；向下运动过程中小球B的电势能在___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。

【答案】    ①. 先加速后减速    ②. 增大

【解析】

【详解】[1]设斜面倾角为θ，两球带同种电荷，对小球B分析，根据牛顿第二定律

两球间距r减小，当

时，加速度方向沿斜面向下。

当

时，加速度方向沿斜面向上，则小球B先做加速运动，后做减速度运动。

[2]静电力对小球B做负功，小球B的电势能增大。

15. 一汽车在温度为27℃的环境中刚启动时，检测到四个轮胎的胎压如图（a）所示，若行驶一段时间后的胎压如图（b）所示，则此时右前轮内气体的温度为___________℃。气体对轮胎内壁有压力，从分子动理论观点看，这是由于轮胎中___________而产生的。

【答案】    ①. 51.6    ②. 气体分子持续撞击轮胎内壁

【解析】

【详解】[1]汽车刚启动时右前轮内气体的温度

压强

行驶一段时间后的压强

可认为轮胎的体积不变，气体发生等容变化

代入数据解得

[2] 气体对轮胎内壁有压力，从分子动理论观点看，这是由于轮胎中气体分子持续撞击轮胎内壁而产生的。

16. 质量为m的单摆，拉开一定角度后由静止释放，摆绳对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图所示，则摆球在平衡位置的加速度为___________，该单摆的摆长为__________。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]分析得在平衡位置时，小球的速度最大，绳的拉力最大，根据牛顿第二定律

解得摆球在平衡位置加速度为

[2]由图像可知，摆球摆动的周期为，根据单摆的周期表达式，得

17. 空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。若空间站在1~6月内离地高度随时间变化的曲线如图所示，则它绕地球运动速度最大的月份是___________月；它在1月份绕行的任意两小时内机械能可视为不变，理由是___________。

【答案】    ①. 6    ②. 见解析

【解析】

【详解】[1]设地球质量为M，空间站质量为m，线速度大小为v，地球半径为R，根据牛顿第二定律有

解得

由上式可知h越小，v越大，所以在1~6月内空间站绕地球运动速度最大的月份是6月份。

[2]因为任意两小时内空间站高度可视为不变，所以重力势能和动能均可视为不变，则机械能可视为不变。（或任意两小时内空间站高度可视为不变，受到阻力的影响可忽略不计，阻力对空间站做功可视为零，则机械能可视为不变）

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. 如图为“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置。

（1）本实验每次从___________（选填“同一”或“不同”）高度释放摆锤，摆锤释放器的作用是___________。

（2）在实验中测得B点机械能明显偏小的原因可能是（      ）

A.摆锤释放前，摆线处于松弛状态

B.光电门的光电孔在B点水平线下方

C.摆锤释放时，摆锤释放器在A位置上方

D.标尺盘水平刻度线未保持水平，且右端偏高

（3）若以摆锤速度的平方为纵坐标，以摆锤距离零势能D点的高度为横坐标，作出的直线斜率为a，截距为b，则当地重力加速度g可表示为___________，摆锤初始高度可表示为___________。

【答案】    ①. 同一    ②. 使摆锤从静止释放    ③. A    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1][2]本实验每次从同一高度释放摆锤，摆锤释放器的作用是使摆锤从静止释放。

（2）[3] A．实验时释放摆锤前摆线要拉直，若不绷直，释放时会先做自由下落，绷直时有能量损失，造成机械能偏小，故A正确；

BC．若光电门的光电孔在B点水平线下方或摆锤释放器在A位置上方，都会使得摆锤下降的实际高度偏大，减小的重力势能增大，B点动能增大，导致测得B点机械能偏大，故BC错误；

D．标尺盘水平刻度线未保持水平，且右端偏高，会使得摆锤下降的实际高度偏大，减小的重力势能增大，B点动能增大，导致测得B点机械能偏大，故D错误。

故选A。

（3）[4][5]设摆锤初始高度，根据机械能守恒

则

图线斜率

则当地重力加速度

截距为

则

19. 如图，固定斜面的长为2.4m、倾角为37°。质量为1kg的物体受到沿斜面向上、大小为2N的恒力F作用，从斜面底端以一定初速度沿斜面向上运动。已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2

（1）求物体沿斜面向上运动的加速度大小；

（2）若物体上升到斜面中点时速度为零，求其在斜面上的运动时间；

（3）若物体沿斜面上升过程中恒力F的平均功率为5W，求物体的初速度大小。

【答案】（1）6m/s2；（2）1.73 s；（3）5m/s

【解析】

【详解】（1）物体受力如图所示

根据牛顿第二定律

解得

a1=6m/s2

（2）物体沿斜面向上运动过程

解得

t1≈0.63s

物体沿斜面向下运动过程中，受力如图所示，根据牛顿第二定律得

解得

a2=2m/s2

解得

t2≈1.1 s

物体在斜面上运动时间为

（3）恒力F的平均功率

解得

上升过程的末速度为零，得

物体沿斜面做初速为5m/s、加速度大小为6m/s2的匀减速直线运动，向上运动的最大位移为2.08m，未离开斜面，符合题意。

20. 如图，固定在水平桌面上的“∠”型平行导轨足够长，导轨间距L，电阻不计。倾斜导轨的倾角为θ，并与阻值为R的定值电阻相连。整个导轨置于磁感应强度大小为B，方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中。金属棒ab、cd的阻值均为R，cd棒质量为m。ab与导轨间摩擦不计，cd棒与水平导轨间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。将ab棒从导轨上由静止释放，当它滑至某一位置时，cd棒恰好开始滑动。

（1）指出cd棒开始滑动的方向；

（2）求cd棒恰好开始滑动时，通过ab棒的电流；

（3）求cd棒消耗的热功率与ab棒克服安培力做功的功率之比；

（4）若ab棒无论从多高的位置释放（轨道足够长），cd棒都不动，则ab棒质量应小于多少？

【答案】（1）向左；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）cd棒开始滑动的方向为向左。

（2）cd棒受力如图所示，cd棒恰好开始滑动时

又

得

因

得

由电路关系知

（3）电阻R上产生的热功率与cd棒产生的热功率相等，即

ab棒产生的热功率

所以，整个回路产生的热功率

回路中消耗的热功率等于ab棒克服安培力做功，所以导体棒cd消耗的热功率与ab棒克服安培力做功的功率之比为

（4）ab棒受力如图所示

当ab棒速度最大时，ab棒受到的安培力达到最大值

由

得

因为cd棒不动，所以

得

联立上式，得