2022上海长宁区高三二模物理试题含解析

2021学年第二学期高三物理教学质量监测试卷

一、单项选择题（第1-8小题，每小题3分；第9-12小题，每小题4分，共40分）

1. 天然放射性元素衰变时放出的射线是（　　）

A. 质子流 B. 电子流 C. 氦核流 D. 光子流

【答案】C

【解析】

【详解】射线是氦核流。

故选C。

2. 分子间同时存在引力和斥力，当分子间距减小时，分子间（　　）

A. 引力增加，斥力减小 B. 引力增加，斥力增加

C. 引力减小，斥力减小 D. 引力减小，斥力增加

【答案】B

【解析】

【详解】分子间同时存在引力和斥力，当分子间距减小时，引力和斥力同时增加，但斥力增加的更快，故ACD错误，B正确。

故选B。

3. 一质量分布均匀的物块用两根轻绳吊起处于静止状态，合理的是（  ）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】质量分布均匀的物块的中心在其几何中心，物体受到重力、两根绳子的拉力作用下处于静止状态，故三个力属于共点力，则三个力的作用线必交于一点，根据图象可知，只有D选项的三个力相较于一点，故D正确，ABC错误。

故选D。

4. 汽车在平直公路上加速运动过程中，关于牵引力F的大小及其功率P的判断正确的是（　　）

A. 若F不变，则功率P不变 B. 若F不变，则功率P减小

C. 若功率P不变，则F减小 D. 若功率P不变，则F增大

【答案】C

【解析】

【详解】AB．若F不变，汽车在平直公路上加速运动过程中，速度增大，根据

可知功率P增大，故AB错误；

CD．若功率P不变，汽车在平直公路上加速运动过程中，速度增大，根据

可知牵引力F减小，故C正确，D错误。

故选C。

5. 一个质点做简谐运动，其位移随时间变化的s-t图像如图。以位移的正方向为正，该质点的速度随时间变化的v-t关系图像为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由s-t图像可知，t=0时刻，质位于正的最大位移处，速度为零，而在时刻，恰好位于平衡位置，速度为负的最大值，在时刻，恰好位于负的最大位移处，速度刚好减为零；在时刻，又恰好回到平衡位置，速度为正的最大值。

故选A。

6. 关于闭合电路，下列说法正确是（　　）

A. 电源正负极被短路时，电流很小 B. 电源正负极被短路时，端电压最大

C. 外电路断路时，端电压为零 D. 用电器增加时，路端电压可能减小

【答案】D

【解析】

【详解】AB．电源正负极被短路时，外电路电阻为零，则电流很大，此时路端电压为零，AB错误；

C．外电路断路时，电路中电流为零，此时路端电压等于电动势， C错误；

D．用电器增加时,如用电器是并联接入，则外电路电阻减小，电路中电流增大，内阻上电压增大，则路端电压减小，选项D正确。

故选D。

7. 质量为m的物体放在地球表面，已知地球的质量为M、半径为R，万有引力常量为G。则地球表面的重力加速度大小可表示为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】对地球表面物体m，引力近似等于重力

得

故选D。

8. 如图所示，S1、S2 是两个振幅相等的相干波源，实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。在 A、B、C、D 四点中（　　）

A. A 点振动减弱

B. B 点振动加强

C. 周期后，C 点处于平衡位置

D. A 点始终处于波峰，D 点始终处于波谷

【答案】C

【解析】

【详解】A．A 点为波峰与波峰的叠加位置，所以是振动加强，故A错误；

B．B 点为波峰与波谷的叠加位置，所以是振动减弱，故B错误；

C．C 点处于正处于波谷位置，所以经过周期后处于平衡位置，故C正确；

D．A 点为振动加强点，但并不是始终处于波峰位置，而是在波峰与波谷之间来回往复运动；D 为振动减弱点，但并不是始终处于波谷位置，故D错误。

故选C。

9. 光滑水平面上有一质量为2kg的物体，在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态。现同时撤去大小分别为5N和15N的两个力而其余力保持不变，关于此后物体的运动情况的说法正确的是（　　）

A. 一定做匀变速运动，加速度大小可能是10m/s2

B. 一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5m/s2

C. 可能做匀减速直线运动，加速度大小可能2m/s2

D. 可能做匀速圆周运动，向心加速度大小可能是8m/s2

【答案】A

【解析】

【详解】ABC．物体在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态，即五个力的合力为零，所以撤去大小分别为5N和15N的两个水平力后，剩余三个力的合力等于撤去的两个力的合力大小，方向相反，合力范围大小为

所以加速度大小范围为

如果物体原先是静止的，则撤去后做匀变速直线运动，加速度范围为；

如果物体原先是运动的，如撤去后合力方向与运动方向不共线，则做匀变速曲线运动，加速度范围为；如撤去后合力方向与运动方向共线，则做匀变速直线运动。

所以A正确，BC错误；

D．因为撤去后物体受到的合力恒定，不可能做匀速圆周运动，因为匀速圆周运动的合力时刻指向圆心，故D错误。

故选A。

10. 一物体在竖直向上的恒力作用下，由静止开始向上运动，到达某一高度时撤去该力。若不计空气阻力，则在整个上升过程中，物体的机械能 E 随时间 t 变化的关系图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设物体在恒力作用下的加速度为a，由功能原理可知，机械能增量为

知E-t图象是开口向上的抛物线．撤去拉力后，无其他外力做功，机械能守恒，则机械能随时间不变．故选C。

11. 如图，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根用细线竖直悬挂的条形磁铁。若线圈下落过程中，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合，则下列说法正确的是（　　）

A. 从上往下看，圆环中感应电流方向先逆时针后顺时针

B. 圆环经过磁铁顶端和底端时的速度相等

C. 圆环经过磁铁中心O处加速度最大

D. 细线对磁铁的拉力始终大于磁铁的重力

【答案】C

【解析】

【详解】A．磁场的方向向上，当铜环向下运动的过程中，穿过铜环的磁通量向上先增大，后减小，根据楞次定律可知，从上往下看时通过圆环电流方向先顺时针再逆时针，A错误；

BCD．铜环闭合，铜环在下落过程中，穿过铜环的磁通量不断变化，铜环中产生感应电流；由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁体间的相对运动，当铜环在磁铁上方时，感应电流阻碍铜环靠近磁铁，给铜环一个向上的安培力，则铜环的加速度小于重力加速度，磁体受到一个向下的作用力，因此细线对磁铁的拉力大于重力；

当铜环位于磁铁下方时，铜环要远离磁铁，感应电流阻碍铜环远离对铜环施加一个向上的安培力，则铜环的加速度小于重力加速度，磁体受到一个向下的作用力，则细线对磁铁的拉力大于重力；

当铜环处于磁铁中央时，磁通量不变，则没有感应电流，没有安培阻力，则铜环的加速度等于重力加速度，为最大值，此时细线对磁铁的拉力等于重力。

圆环下落过程中，合力一直向下，由动能定理可知动能增加，速度一直增大，故BD错误，C正确。

故选C。

12. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿 x 轴正向运动，其电势能 Ep随位移x 变化的关系如图所示，其中 0-x2 段是对称的曲线，x2-x3 段是直线，则（　　）

A. 粒子在 x1 处所受电场力最大

B. x1-x2 段粒子的动能增大

C. 粒子在 0-x1段做匀变速直线运动，x2-x3 段做匀速直线运动

D. 粒子在 0、x1、x2、x3 处电势 φ0、φ1、φ2、φ3 的关系为 φ3<φ2=φ0<φ1

【答案】D

【解析】

【详解】A．图像斜率的绝对值

表示电场力，粒子在 x1 处所受电场力最小为零，A错误；

B．只受电场力做功，电势能与动能之和不变，x1-x2 段粒子的电势能Ep增大，动能减小，B错误；

C．由A项分析，粒子在 0-x1段电场力是变力，粒子在 0-x1段做变速直线运动，x2-x3 段力是恒力，粒子做匀变速直线运动，C错误；

D．带负电粒子在 0、x1、x2、x3 处的电势能大小为

根据

可得

φ3<φ2=φ0<φ1

D正确。

故选D。

二、填空题（共20分）

13. 爱因斯坦提出光子说，认为每个光子具有的能量跟它的______成正比，比例常数为普朗克常量h，若用国际单位制基本单位表示，h的单位为______。

【答案】    ①. 频率    ②. kg·m2/s

【解析】

【详解】[1]光子能量计算公式 =h，光子具有的能量跟它的频率成正比；

[2]能量的单位J与动能的单位kg·m2/s2相同，所以h的单位J·s可表示为kg·m2/s。

14. 图（甲）为观察光的干涉和衍射现象的实验装置，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某次实验时用绿色激光照射，得到图（乙）所示的光强分布情况，则缝屏上安装的是______（选填“单缝”或“双缝”）。为增大条纹宽度，可改用______色激光照射。（选填“红”或“紫”）

【答案】    ①. 单缝    ②. 红

【解析】

【详解】[1]由图乙可知，光强分布条纹中间宽、两边窄，可知是衍射条纹，所以在缝屏上安装的是单缝；

[2]由单缝衍射图样特点知，波长越长的可见光单缝衍射条纹宽度越大，故改用红光。

15. 内壁光滑、粗细均匀、左端封闭的玻璃管水平放置。横截面积为20cm2的活塞封闭一定质量的气体，气柱长度为20cm，压强与大气压强相同，为1.0×105Pa。缓慢推动活塞，当气柱长度变为5cm时，管内气体的压强为______Pa，此时作用在活塞上的推力大小为______N。

【答案】    ①. 4.0×105    ②. 600

【解析】

【详解】[1]玻璃管内气体等温变化，由玻意耳定律

p0l0S＝plS

得

[2]活塞受力平衡，由平衡条件得

p0S＋F＝pS

解得

F＝（p－p0）S＝（4.0×105－1.0×105）×20×10-4N＝600N

16. 在如图所示的电路中，电源内阻为r，两个定值电阻的阻值分别为R1、R3。闭合开关S，当变阻器R2的滑动触头P向下滑动时，伏特表V1的示数逐渐______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。若移动P的过程中，电流表示数变化量的大小为ΔI，则伏特表V2示数变化量的大小ΔU2=______。

【答案】    ①. 减小    ②.

【解析】

【详解】[1]当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律，I变小，U1=IR1变小，故V1逐渐减小；

[2]因R1、R3为定值电阻，故由欧姆定律

U2＝E−I(R1+R3+r)

可知，电压表V2示数的变化量绝对值与电流表A示数的变化量比值等于R1+R3+r，故有

17. 如图所示，长为l的轻绳，上端悬挂在O点，下端系一体积不计的小球。b点位于O点正下方，且Ob=l。现将小球拉到绳与竖直方向成θ角后（θ<5°），由静止释放，则球从最高点第一次运动到b点的时间为______。当球运动到b点时，轻绳在P处被烧断，不计小球在b处的能量损失，小球继续沿光滑水平轨道运动，此轨道与光滑竖直的圆轨道的最低点相切，小球沿圆轨道运动时恰能通过最高点，则圆轨道的半径为______。（重力加速度为g）

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1][2]单摆的周期公式，小球从最高点第一次运动到b点的时间为

从最高点到b，由动能定理得

设轨道的半径为R，则从b到c

刚好过c点时有

解得

三、综合题（第18题10分，第19题14分，第20题16分，共40分）

18. 在“用DIS研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验中，实验装置如图（a）所示。

(1)图（a）中______为压强传感器。（选填“A”或“B”）

(2)实验中，下列做法正确的是（      ）

A、无需测量被封闭气体的体积

B、密封气体的试管大部分在水面之上

C、每次加入热水后，用温度传感器搅拌使水温均匀

D、每次加入热水后，立即读数

(3)甲同学测得多组压强与摄氏温度的数据，并在p-t坐标系中作图，获得下图所示的图像。图线与横轴交点的温度被开尔文称为______，其物理意义是______。

(4)乙同学记录下了初始时封闭气体压强 p0和摄氏温度 t0，随后逐渐加热水升高温度，并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp 和Δt。在实验中压强传感器软管突然脱落，他立即重新接上后继续实验，其余操作无误。则 Δp-Δt 的关系图可能是（      ）

A、    B、    C、    D、

【答案】    ①. B    ②. A    ③. 绝对零度    ④. 低温极限    ⑤. C

【解析】

【详解】(1)[1]由于实验要测的是气体压强，故压强传感器应直接与气体内部相连，而温度可通过玻璃管传导到内部气体，因此温度传感器插在水里即可。即A为温度传感器，B为压强传感器。

(2) [2] A.研究的是一定质量气体在体积不变时的情况，故体积不变即可，不需测量，A正确；

B.实验应保证各处气体的温度一致，故密封气体的试管全部在水中，故B错误；

CD.每次加入热水后，要保证被封闭气体各处温度与水温相同，故不能立即读数。可进行适当搅拌后，等待气体状态稳定后再进行读数。但搅拌不可以用传感器，应该用玻璃棒，故CD错误；

故选A。

(3) [3][4]对一定质量的理想气体来说，在体积不变时，根据气体状态方程，可知其压强与绝对温度的关系为正比例关系，图线应该是一条过绝对零点的倾斜直线，所以若是压强对应摄氏温度的情况，其图线的延长线与横轴的交点坐标应该是开氏温标的0K，其物理意义为宇宙的低温极限。

(4) [5] 根据

可知，当温度变化时有

压强变化量与温度变化量成正比。而当压强传感器软管突然脱落时，将会漏气，使得内外气体再次等压，而温度维持不变。随后压强变化量与温度变化量仍应是线性变化，但常数C已经不同（物质的量变少了），斜率应变得更小一些，故C正确。

19. 如图，将质量m=2kg的圆环套在与水平面成θ=37角的足够长的直杆上，直杆固定不动，环的直径略大于杆的截面直径，直杆在A点以下部分粗糙，环与杆该部分间的动摩擦因数=0.5（最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等），直杆A点以上部分光滑。现在直杆所在的竖直平面内，对环施加一个与杆成37夹角斜向上的恒力F，使环从直杆底端O处由静止开始沿杆向上运动，经t=4s环到达A点时撤去恒力F，圆环向上最远滑行到B处，已知圆环经过A点时速度的大小。（重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）

（1）求AB间的距离LAB；

（2）求圆环在OA间向上运动的过程中F的大小；

（3）若要使圆环在沿AO下滑的过程中机械能守恒，可加一恒力F′，求F′的大小和方向。

【答案】（1）m；（2）20N；（3）16N，垂直于杆向上

【解析】

【分析】

【详解】（1）圆环在沿AB向上运动的过程中机械能守恒，有

解得

LAB=m          

（2）对于圆环沿OA向上的匀加速运动过程，上升的位移

x=vAt=8m  

根据动能定理

Fxcos37-mgx sin37-（ mgcos37- Fsin37）x=m    

代入数据，解得

F=20N           

（3）恒力F′的方向垂直于杆向上，且满足

这样F′不作功，圆环也不受摩擦力，只有重力对圆环作功，圆环的机械能守恒，算得

20. 如图所示，足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内，导轨间距为l，b、d两点间接一阻值为R的电阻。ef是一水平放置的导体杆，其质量为m。杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。现让导体杆由静止开始向下滑动，不计导轨和导体杆的电阻，重力加速度为g。

（1）请通过分析，定性描述导体杆的运动情况；

（2）求导体杆向下运动的最终速度大小；

（3）若在导体杆达到最终速度之前，电阻R产生的热量为Q，求导体杆在此过程下落的高度；

（4）若用一竖直向上的力拉导体杆，使其从静止开始向上做加速度为的匀加速直线运动，写出拉力F随时间t变化的关系式。

【答案】（1）见解析；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）导体杆在重力作用下向下运动，向下切割磁感线，由楞次定理“阻碍相对运动”知导体杆受向上的安培力，安培力大小随速度的增大而增大，安培力先小于重力，棒做加速运动，后等于重力做匀速直线运动，速度达到最大，所以导体杆先向下做加速度减小的加速运动，后做匀速运动。

（2）导体杆匀速时速度最大，根据平衡条件有

又

联立可得

（3）导体杆在此过程下落高度为h，由能量守恒得

将代入可得

（4）根据牛顿第二定律得

根据闭合电路的欧姆定律得

又由匀变速直线运动规律

联立可得