还剩19页未读，
继续阅读
2023年上海市青浦区高三二模物理试卷含详解
展开
这是一份2023年上海市青浦区高三二模物理试卷含详解，共22页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸等内容，欢迎下载使用。
青浦区2022学年度第二学期高三质量检测
物理学科试卷
考生注意：
1．本试卷共5页，试卷满分100分，考试时间60分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。试卷包括三部分，第一部分为选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。
3．答题前，务必在答题纸上填写学校、姓名、准考证号。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。第一部分的作答必须涂在答题纸上相应的区域，第二、三部分的作答必须写在答题纸上与试卷题号对应的位置。
一、单项选择题（共40分，1-8题每小题3分，9-12题每小题4分,每小题只有一个正确选项）
1. 用国际单位制的基本单位表示电场强度的单位，下列正确的是（ ）
A. N/C
B V/m
C. kg•m/（C•s2）
D. kg•m/（A•s3）
2. 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（ ）
A. 速度不同 B. 强度不同 C. 振幅不同 D. 频率不同
3. 将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是（ ）
A. 万有引力 B. 库仑力 C. 核力 D. 分子力
4. 以下现象能说明光具有粒子性的是（ ）
A. 用紫外线照射锌板时有电子射出
B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C. 贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色
D. 泊松亮斑
5. 雷雨天带有负电的乌云飘过一栋建筑物上空时，在避雷针周围形成电场。该电场的等势面a、b、c、d分布情况如图所示，在等势面上有A、B、C三点。下列说法中正确的是（ ）
A. 避雷针附近形成了匀强电场
B. A、B、C三点中，B点场强最大
C. A、B、C三点中，C点电势最高
D. 一带负电的雨点从乌云中下落，电场力做正功
6. 关于分子动理论，下列说法正确是（ ）
A. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C. 图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大
D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高
7. 元代《王祯农书》记载了戽斗，它是一种取水灌田的农具，形状像斗，两边有绳，靠两人拉绳取水。如图所示，忽略绳子质量，人拉绳子的作用点高度不变，绳子长度不变，戽斗装满水在空中处于平衡状态时，两人站得越近，则（ ）
A. 一边的绳子对人的作用力越小 B. 一边的绳子对人的作用力越大
C. 一边的绳子对戽斗的作用力越大 D. 两边的绳子对戽斗的作用力越小
8. 如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人锂电池容量为20A·h，则机器人（ ）
A. 额定工作电流为20A B. 充满电后最长工作时间为2h
C. 电池充满电后总电量为 D. 以额定电流工作时每秒消耗能量为20J
9. 质点在光滑水平面上做直线运动，图像如图所示。取质点向东运动的方向为正，则下列说法中正确的是（ ）
A. 质点在内加速度方向发生改变
B. 质点在内发生的位移
C. 质点在2s末的速度是，方向向东
D. 质点先做匀减速后做匀加速的直线运动
10. 如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，O为圆心，A、B两个小球用轻杆连接，放在圆轨道内，静止时，小球B与O在同一高度，杆与水平方向的夹角为，则A、B两球的质量之比为（ ）
A. B. 2：1 C. D. 3：1
11. 如图所示为一定质量气体状态变化的V-T图像。已知在状态A时的压强为p0，则（ ）
A. 状态B时的压强为
B. 状态C时的压强为2p0
C. B→C过程中气体内能减小
D. A→B过程中气体对外做功
12. 我国的民用无人机技术发展迅速，目前已占据全球市场一半以上。某品牌无人机出厂前进行竖直飞行测试，发动机起飞一段时间后关闭，再经历一小段时间到达最高点。已知无人机发动机提供的升力大小恒定，空气阻力恒为重力的0.25倍，无人机的动能E与上升高度h的关系如图所示，则下列论述错误的是（ ）
A. 无人机的升力大小是68.6N
B. 无人机的质量是4kg
C. 空气阻力大小是8N
D. 加速段与减速段时间之比为7：5
二、填空题（共20分）
13. “嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少________个；在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比________（选填“快了”、“慢了”、“一样快”）。
14. 单摆做简谐振动时回复力是由摆球__________________的分力提供。用单摆测重力加速度实验中，尽量做到摆线要轻，弹性要小，长度要长，摆线长度要_________摆球半径。
15. 图示为研究电磁感应现象的实验装置图，A、B是套在同一圆形铁芯上的两个线圈。事先已经探明：电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转。现将电键S闭合，再稳定一段时间，观察到电流计的指针先_______，最后回到中间位置不动。指针回到中间不再偏转的原因是：________。
16. 如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口端竖直插入足够深的水银槽中（水银槽截面积远大于玻璃管截面积），开始时管内封闭空气的长度为10cm，玻璃管的管内水银面比管外水银面高出70cm，此时大气压强为76cmHg，现将玻璃管沿竖直方向缓慢下移，使管内水银面比管外水银面高出64cm，此时管内空气柱的长度为_______cm，此过程玻璃管竖直向下移动的距离为_______cm．
17. 为了研究某种化学电源的性能，设计如图所示电路，闭合所有开关，并改变滑动变阻器阻值，观察电压表V1、V2示数的变化，得到如下数据：某一次的测量电压表的读数分别为，。改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离，发现电流表读数变为0.50A，电压表V1读数变化了0.4V，由上面数据可求：该电源电动势E=_________V；电源的内阻为r=__________Ω。
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. 在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。
（1）根据题中已知物理量，小车的加速度a=__________（用题中字母表示）；
（2）在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是__________
A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量
C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比__________
A．偏大 B．偏小
C．一样大 D．都有可能
（4）为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为____________________________。
19. 如图所示，用大小为 10N、方向与水平地面成37°角的拉力 F，使静止物体从 A 点沿水平地面运动到相距 15m 的 B 点，到达B 点时的速度为 6m/s。此时立即撤去 F，物体沿光滑弧形轨道滑到 C 点，然后返回水平地面，停在离 B 点 4.5m的 D 点。（取 g=10m/s2, sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）C点的离地高度；
（2）物体从A向B运动时的加速度及物体的质量；
（3）若要使物体返回后越过 D 点停下，物体的质量应满足什么条件？
20. 如图，两根质量、电阻均相同的金属棒MN、PQ分别置于光滑的金属导轨上，导轨的水平部分和倾斜部分均处在垂直于导轨、强度相同的匀强磁场中，倾斜导轨与水平方向的夹角α=37°，不计导轨的电阻，MN与固定在水平导轨上的力传感器连接。现对PQ施加平行于倾斜导轨且随时间均匀变化作用力F1（t=0时，F1=0），使PQ棒在距导轨底端x=2m处由静止开始运动，棒与导轨始终垂直且接触良好，电脑显示MN受到力传感器水平向右的拉力F2与时间成正比，且F2=0.8t。MN始终保持静止状态，重力加速度g取10m/s2。
（1）分析并说明PQ棒运动方向。
（2）请证明PQ棒的在倾斜导轨上的运动是匀加速直线运动。
（3）求PQ运动到导轨底端时，速度v的大小。
（4）若PQ运动到底端的过程中，F1做功W=1.2J，则MN产生的焦耳热Q为多少？
青浦区2022学年度第二学期高三质量检测
物理学科试卷
一、单项选择题（共40分，1-8题每小题3分，9-12题每小题4分,每小题只有一个正确选项）
1. 用国际单位制的基本单位表示电场强度的单位，下列正确的是（ ）
A. N/C
B. V/m
C. kg•m/（C•s2）
D. kg•m/（A•s3）
【答案】D
【详解】电场强度，电场力的单位为N，电量的单位为C，所以电场强度的单位是N/C，而，D正确．
2. 白光通过双缝后产生干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（ ）
A. 速度不同 B. 强度不同 C. 振幅不同 D. 频率不同
【答案】D
【详解】光的颜色是由频率决定，不同色光的波长不相同，故频率也不相同，所以白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。
故选D。
3. 将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是（ ）
A. 万有引力 B. 库仑力 C. 核力 D. 分子力
【答案】C
【分析】
【详解】将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是核力。
故选C。
4. 以下现象能说明光具有粒子性的是（ ）
A. 用紫外线照射锌板时有电子射出
B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C. 贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色
D. 泊松亮斑
【答案】A
【分析】
【详解】A．用紫外线照射锌板时有电子射出，这是光电效应现象，说明光的粒子性，选项A正确；
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样，这是薄膜干涉现象，说明光的波动性，选项B错误；
C．贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色，这是光的干涉现象，说明光的波动性，选项C错误；
D．泊松亮斑，这是光的衍射现象，说明光的波动性，选项D错误；
故选A。
5. 雷雨天带有负电的乌云飘过一栋建筑物上空时，在避雷针周围形成电场。该电场的等势面a、b、c、d分布情况如图所示，在等势面上有A、B、C三点。下列说法中正确的是（ ）
A. 避雷针附近形成了匀强电场
B. A、B、C三点中，B点场强最大
C. A、B、C三点中，C点电势最高
D. 一带负电的雨点从乌云中下落，电场力做正功
【答案】D
【详解】A．匀强电场的等势面应是平行面，所以避雷针附近不是匀强电场，故A错误；
B．等势面与电场线处处垂直，A点比B点电场线更密集，所以A点场强最大，故B错误；
C．乌云带负电，则电场线终于乌云，沿电场线方向电势降低，所以A、B、C三点中，C点电势最低，故C错误；
D．一带负电的雨点从乌云中下落，雨滴所受电场力方向与速度方向夹角小于90º，电场力做正功，故D正确。
故选D。
6. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C. 图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大
D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高
【答案】D
【详解】A.实验中应先撒痱子粉，油酸滴在痱子粉上，测油酸展开的面积，故A错误；
B.图中所示位置是不同时刻炭粒的位置，无法表示炭粒的运动轨迹，故B错误；
C.图中r0是分子力等于零的位置，从图像可知，分子间距从增大时，分子力先增大后减小，故C错误；
D.根据分子运动速率分布图像可知，温度越高分子热运动越剧烈，故D正确。
故选D。
7. 元代《王祯农书》记载了戽斗，它是一种取水灌田的农具，形状像斗，两边有绳，靠两人拉绳取水。如图所示，忽略绳子质量，人拉绳子的作用点高度不变，绳子长度不变，戽斗装满水在空中处于平衡状态时，两人站得越近，则（ ）
A. 一边的绳子对人的作用力越小 B. 一边的绳子对人的作用力越大
C. 一边的绳子对戽斗的作用力越大 D. 两边的绳子对戽斗的作用力越小
【答案】A
【详解】如下图
戽斗受两绳子拉力F、重力G，由对称性和三角函数得
当两人站得越近时，图中θ减小，则F也减小，即一边的绳子对戽斗的作用力越小，根据牛顿第三定律，一边的绳子对人的作用力也越小。两边的绳子对戽斗的作用力始终和戽斗重力平衡，保持不变。
故选A。
8. 如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h，则机器人（ ）
A. 额定工作电流为20A B. 充满电后最长工作时间为2h
C. 电池充满电后总电量 D. 以额定电流工作时每秒消耗能量为20J
【答案】C
【详解】A.得，额定工作电流：
,
A错误；
B.充满电后最长工作时间：
，
B错误；
C.电池充满电后总电量为
C正确；
D.额定电流工作时每秒消耗能量
.
D错误．
9. 质点在光滑水平面上做直线运动，图像如图所示。取质点向东运动的方向为正，则下列说法中正确的是（ ）
A. 质点在内加速度方向发生改变
B. 质点在内发生的位移
C. 质点在2s末的速度是，方向向东
D. 质点先做匀减速后做匀加速的直线运动
【答案】D
【详解】A．图像中斜率表示加速度，由图可知，质点在内加速度方向不变，故A错误；
B．图像中面积表示位移，由图可知，质点在内发生的位移为0，故B错误；
C．向东运动的方向为正，由图可知，质点在2s末的速度是，方向向西，故C错误；
D．由图可知，内质点做匀减速直线运动，内做反向的匀加速直线运动，故D正确。
故选D。
10. 如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，O为圆心，A、B两个小球用轻杆连接，放在圆轨道内，静止时，小球B与O在同一高度，杆与水平方向的夹角为，则A、B两球的质量之比为（ ）
A. B. 2：1 C. D. 3：1
【答案】B
【详解】对A球和B球受力分析如下图所示，对B球有
对A球，由几何关系可知各夹角大小如图所示，故有
且对轻杆分析可知
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
11. 如图所示为一定质量气体状态变化的V-T图像。已知在状态A时的压强为p0，则（ ）
A. 状态B时压强为
B. 状态C时的压强为2p0
C. B→C过程中气体内能减小
D. A→B过程中气体对外做功
【答案】C
【详解】A．由图可知，从A到B为等温变化，由玻意耳定律有
解得
故A错误；
B．从B到C做等容变化，由查理定律有
解得
故B错误；
C．B→C过程中温度降低，气体内能减小，故C正确；
D．A→B过程中气体体积减小，所以外界对气体做正功，故D错误。
故选C。
12. 我国的民用无人机技术发展迅速，目前已占据全球市场一半以上。某品牌无人机出厂前进行竖直飞行测试，发动机起飞一段时间后关闭，再经历一小段时间到达最高点。已知无人机发动机提供的升力大小恒定，空气阻力恒为重力的0.25倍，无人机的动能E与上升高度h的关系如图所示，则下列论述错误的是（ ）
A. 无人机的升力大小是68.6N
B. 无人机的质量是4kg
C. 空气阻力的大小是8N
D. 加速段与减速段时间之比为7：5
【答案】B
【详解】A．由动能E与上升高度h的关系图，可得斜率大小即为合外力的大小，故得到加速段的合外力大小为
减速段的合外力为
联立可得升力
故A正确；
BC．由减速段的合外力为
可得无人机
空气阻力
故B错误，C正确：
D．由于加速段和减速段均为匀变速直线运动，可知两阶段平均速度相等，故时间之比等于位移之比为
故D正确。
本题选错误项，故选B。
【考点】动能与动能定理，运动学图像的物理意义，牛顿第二定律，匀变速直线运动
二、填空题（共20分）
13. “嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少________个；在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比________（选填“快了”、“慢了”、“一样快”）。
【答案】 ①. 2 ②. 一样快
【详解】[1]发生一次α衰变原子核少2个质子和2个中子，所以新核的中子数比的中子数少2个；
[2]衰变是原子核自发的，只与原子核本身有关，与外界的物理环境和化学环境无关，故在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比一样快。
14. 单摆做简谐振动时回复力是由摆球__________________的分力提供。用单摆测重力加速度实验中，尽量做到摆线要轻，弹性要小，长度要长，摆线长度要_________摆球半径。
【答案】 ①. 重力沿切线向下 ②. 远大于
【详解】[1]对做简谐振动的摆球受力分析可知，摆球重力沿摆线方向的分力与摆线对摆球拉力的合力为摆球提供圆周运动的向心力，摆球重力沿轨迹切线向下方向的分力为摆球做简谐振动提供回复力。
[2]在单摆实验中，为减小实验误差，应保证摆线长度要远大于摆球半径。
15. 图示为研究电磁感应现象的实验装置图，A、B是套在同一圆形铁芯上的两个线圈。事先已经探明：电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转。现将电键S闭合，再稳定一段时间，观察到电流计的指针先_______，最后回到中间位置不动。指针回到中间不再偏转的原因是：________。
【答案】 ①. 向左偏转 ②. 穿过B的磁通量不再变化
【详解】[1]已知电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转，由楞次定律可判断此时穿过B的磁通量向下减少或向上增加。电键S刚闭合时，由安培定则可判断此时穿过B的磁通量向下增加，线圈B中产生电流从负极流入灵敏电流计，由此可知电流计指针会向左偏转。
[2]而稳定一段时间后，线圈A中电流不再变化，产生磁场也就不再变化，则穿过B的磁通量不再变化，B中不再产生感应电流，电流计指针回到中间不再偏转。
16. 如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口端竖直插入足够深的水银槽中（水银槽截面积远大于玻璃管截面积），开始时管内封闭空气的长度为10cm，玻璃管的管内水银面比管外水银面高出70cm，此时大气压强为76cmHg，现将玻璃管沿竖直方向缓慢下移，使管内水银面比管外水银面高出64cm，此时管内空气柱的长度为_______cm，此过程玻璃管竖直向下移动的距离为_______cm．
【答案】 ①. 5 ②. 11
【详解】[1]初始气体压强
末状态气体压强
气体做等温变化，由玻意耳定律有
解得
[2]此过程玻璃管竖直向下移动的距离为
17. 为了研究某种化学电源的性能，设计如图所示电路，闭合所有开关，并改变滑动变阻器阻值，观察电压表V1、V2示数的变化，得到如下数据：某一次的测量电压表的读数分别为，。改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离，发现电流表读数变为0.50A，电压表V1读数变化了0.4V，由上面数据可求：该电源电动势E=_________V；电源的内阻为r=__________Ω。
【答案】 ①. 1.5 ②. 1
【详解】[1]根据闭合电路欧姆定律
[2]改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离，外电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，第二次的路端电压为
根据闭合电路欧姆定律
解得
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. 在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。
（1）根据题中已知物理量，小车的加速度a=__________（用题中字母表示）；
（2）在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是__________
A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量
C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比__________
A．偏大 B．偏小
C．一样大 D．都有可能
（4）为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为____________________________。
【答案】 ①. ②. B ③. B ④. 小车与轨道间存在摩擦力
【详解】（1）[1] 小车从A到B有
其中v为B点速度大小，其值为
联立解得
（2）[2] A．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时只要保证小车质量不变就行，不需要测量小车质量，A错误。
B．设绳子上的拉力大小为T，小车质量为M，钩码质量为m，在平衡摩擦力的前提下，对小车和钩码有
解得
本实验认为钩码重力大小为绳子拉小车拉力的大小，所以钩码的质量应该远小于小车质量，B正确。
C．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时要保证小车质量不变，C错误。
D．轨道光滑的话不需要平衡摩擦力，轨道保持水平，轨道不光滑的话，要使轨道倾斜来平衡摩擦力，D错误。
故选B。
（3）[3]小车做匀加速直线运动，用光电门测出的是挡光过程的平均速度，其等于挡光过程的中间时刻的速度，小于小车实际的末速度。
（4）[4]由图知，当钩码质量大于某值时，小车才有加速度，说明小车与轨道间存摩擦力，当绳子拉力大于摩擦力时小车才动起来。
19. 如图所示，用大小为 10N、方向与水平地面成37°角的拉力 F，使静止物体从 A 点沿水平地面运动到相距 15m 的 B 点，到达B 点时的速度为 6m/s。此时立即撤去 F，物体沿光滑弧形轨道滑到 C 点，然后返回水平地面，停在离 B 点 4.5m的 D 点。（取 g=10m/s2, sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）C点的离地高度；
（2）物体从A向B运动时的加速度及物体的质量；
（3）若要使物体返回后越过 D 点停下，物体的质量应满足什么条件？
【答案】（1）；（2），；（3）
【详解】（1）物体从B到C过程，根据机械能守恒定律可得
解得C点的离地高度为
（2）物体从B到D的过程，根据速度与位移的关系
解得加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
物体从A向B的过程，根据速度与位移的关系
解得
根据牛顿第二定律可得
解得
（3）结合上述计算结果得知：物块返回恰好停在D点；若要越过D点，需要减小物体的质量，即减小摩擦力作用，增大物体在AB运动过程中的加速度，增大运动到B点速度，所以质量应满足
其次，物体需要沿水平地面运动，所以在AB运动过程中不能离开地面，则需要满足
解得
综上所述，物块质量需要满足
20. 如图，两根质量、电阻均相同的金属棒MN、PQ分别置于光滑的金属导轨上，导轨的水平部分和倾斜部分均处在垂直于导轨、强度相同的匀强磁场中，倾斜导轨与水平方向的夹角α=37°，不计导轨的电阻，MN与固定在水平导轨上的力传感器连接。现对PQ施加平行于倾斜导轨且随时间均匀变化作用力F1（t=0时，F1=0），使PQ棒在距导轨底端x=2m处由静止开始运动，棒与导轨始终垂直且接触良好，电脑显示MN受到力传感器水平向右的拉力F2与时间成正比，且F2=0.8t。MN始终保持静止状态，重力加速度g取10m/s2。
（1）分析并说明PQ棒的运动方向。
（2）请证明PQ棒的在倾斜导轨上的运动是匀加速直线运动。
（3）求PQ运动到导轨底端时，速度v的大小。
（4）若PQ运动到底端的过程中，F1做功W=1.2J，则MN产生的焦耳热Q为多少？
【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）；（4）
【详解】（1）因MN水平方向受两个力处于平衡，故磁场对MN的作用力F安水平向左，感应电流I由N指向M，PQ中的电流由P指向Q。由右手定则，可以判断PQ沿导轨向下运动。
（2）设两根金属棒的质量和电阻分别为m、R，又因为
联立解得
因B、L、R为恒量，故PQ的速度与时间成正比，即PQ由静止开始沿导轨向下做匀加速直线运动。
（3）对PQ受力分析如下图，PQ受到重力、支持力、F安、F1四个力作用，其中支持力不变，则仅有F安、F1随时间而变化，但加速度恒定，合外力恒定，故F1必须与F安平衡，故PQ受四个力的合力为
F合=mgsinα
由牛顿第二定律得
mgsinα=ma
解出
a=gsinα=6m/s2
由匀变速运动公式可得
解得
（4）在PQ运动到底端的过程中，由能量守恒定律得
代入数据可得
又因为两个金属棒电阻串联，正比分配总焦耳热，故MN中产生焦耳热为
青浦区2022学年度第二学期高三质量检测
物理学科试卷
考生注意：
1．本试卷共5页，试卷满分100分，考试时间60分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。试卷包括三部分，第一部分为选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。
3．答题前，务必在答题纸上填写学校、姓名、准考证号。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。第一部分的作答必须涂在答题纸上相应的区域，第二、三部分的作答必须写在答题纸上与试卷题号对应的位置。
一、单项选择题（共40分，1-8题每小题3分，9-12题每小题4分,每小题只有一个正确选项）
1. 用国际单位制的基本单位表示电场强度的单位，下列正确的是（ ）
A. N/C
B V/m
C. kg•m/（C•s2）
D. kg•m/（A•s3）
2. 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（ ）
A. 速度不同 B. 强度不同 C. 振幅不同 D. 频率不同
3. 将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是（ ）
A. 万有引力 B. 库仑力 C. 核力 D. 分子力
4. 以下现象能说明光具有粒子性的是（ ）
A. 用紫外线照射锌板时有电子射出
B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C. 贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色
D. 泊松亮斑
5. 雷雨天带有负电的乌云飘过一栋建筑物上空时，在避雷针周围形成电场。该电场的等势面a、b、c、d分布情况如图所示，在等势面上有A、B、C三点。下列说法中正确的是（ ）
A. 避雷针附近形成了匀强电场
B. A、B、C三点中，B点场强最大
C. A、B、C三点中，C点电势最高
D. 一带负电的雨点从乌云中下落，电场力做正功
6. 关于分子动理论，下列说法正确是（ ）
A. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C. 图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大
D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高
7. 元代《王祯农书》记载了戽斗，它是一种取水灌田的农具，形状像斗，两边有绳，靠两人拉绳取水。如图所示，忽略绳子质量，人拉绳子的作用点高度不变，绳子长度不变，戽斗装满水在空中处于平衡状态时，两人站得越近，则（ ）
A. 一边的绳子对人的作用力越小 B. 一边的绳子对人的作用力越大
C. 一边的绳子对戽斗的作用力越大 D. 两边的绳子对戽斗的作用力越小
8. 如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人锂电池容量为20A·h，则机器人（ ）
A. 额定工作电流为20A B. 充满电后最长工作时间为2h
C. 电池充满电后总电量为 D. 以额定电流工作时每秒消耗能量为20J
9. 质点在光滑水平面上做直线运动，图像如图所示。取质点向东运动的方向为正，则下列说法中正确的是（ ）
A. 质点在内加速度方向发生改变
B. 质点在内发生的位移
C. 质点在2s末的速度是，方向向东
D. 质点先做匀减速后做匀加速的直线运动
10. 如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，O为圆心，A、B两个小球用轻杆连接，放在圆轨道内，静止时，小球B与O在同一高度，杆与水平方向的夹角为，则A、B两球的质量之比为（ ）
A. B. 2：1 C. D. 3：1
11. 如图所示为一定质量气体状态变化的V-T图像。已知在状态A时的压强为p0，则（ ）
A. 状态B时的压强为
B. 状态C时的压强为2p0
C. B→C过程中气体内能减小
D. A→B过程中气体对外做功
12. 我国的民用无人机技术发展迅速，目前已占据全球市场一半以上。某品牌无人机出厂前进行竖直飞行测试，发动机起飞一段时间后关闭，再经历一小段时间到达最高点。已知无人机发动机提供的升力大小恒定，空气阻力恒为重力的0.25倍，无人机的动能E与上升高度h的关系如图所示，则下列论述错误的是（ ）
A. 无人机的升力大小是68.6N
B. 无人机的质量是4kg
C. 空气阻力大小是8N
D. 加速段与减速段时间之比为7：5
二、填空题（共20分）
13. “嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少________个；在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比________（选填“快了”、“慢了”、“一样快”）。
14. 单摆做简谐振动时回复力是由摆球__________________的分力提供。用单摆测重力加速度实验中，尽量做到摆线要轻，弹性要小，长度要长，摆线长度要_________摆球半径。
15. 图示为研究电磁感应现象的实验装置图，A、B是套在同一圆形铁芯上的两个线圈。事先已经探明：电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转。现将电键S闭合，再稳定一段时间，观察到电流计的指针先_______，最后回到中间位置不动。指针回到中间不再偏转的原因是：________。
16. 如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口端竖直插入足够深的水银槽中（水银槽截面积远大于玻璃管截面积），开始时管内封闭空气的长度为10cm，玻璃管的管内水银面比管外水银面高出70cm，此时大气压强为76cmHg，现将玻璃管沿竖直方向缓慢下移，使管内水银面比管外水银面高出64cm，此时管内空气柱的长度为_______cm，此过程玻璃管竖直向下移动的距离为_______cm．
17. 为了研究某种化学电源的性能，设计如图所示电路，闭合所有开关，并改变滑动变阻器阻值，观察电压表V1、V2示数的变化，得到如下数据：某一次的测量电压表的读数分别为，。改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离，发现电流表读数变为0.50A，电压表V1读数变化了0.4V，由上面数据可求：该电源电动势E=_________V；电源的内阻为r=__________Ω。
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. 在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。
（1）根据题中已知物理量，小车的加速度a=__________（用题中字母表示）；
（2）在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是__________
A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量
C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比__________
A．偏大 B．偏小
C．一样大 D．都有可能
（4）为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为____________________________。
19. 如图所示，用大小为 10N、方向与水平地面成37°角的拉力 F，使静止物体从 A 点沿水平地面运动到相距 15m 的 B 点，到达B 点时的速度为 6m/s。此时立即撤去 F，物体沿光滑弧形轨道滑到 C 点，然后返回水平地面，停在离 B 点 4.5m的 D 点。（取 g=10m/s2, sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）C点的离地高度；
（2）物体从A向B运动时的加速度及物体的质量；
（3）若要使物体返回后越过 D 点停下，物体的质量应满足什么条件？
20. 如图，两根质量、电阻均相同的金属棒MN、PQ分别置于光滑的金属导轨上，导轨的水平部分和倾斜部分均处在垂直于导轨、强度相同的匀强磁场中，倾斜导轨与水平方向的夹角α=37°，不计导轨的电阻，MN与固定在水平导轨上的力传感器连接。现对PQ施加平行于倾斜导轨且随时间均匀变化作用力F1（t=0时，F1=0），使PQ棒在距导轨底端x=2m处由静止开始运动，棒与导轨始终垂直且接触良好，电脑显示MN受到力传感器水平向右的拉力F2与时间成正比，且F2=0.8t。MN始终保持静止状态，重力加速度g取10m/s2。
（1）分析并说明PQ棒运动方向。
（2）请证明PQ棒的在倾斜导轨上的运动是匀加速直线运动。
（3）求PQ运动到导轨底端时，速度v的大小。
（4）若PQ运动到底端的过程中，F1做功W=1.2J，则MN产生的焦耳热Q为多少？
青浦区2022学年度第二学期高三质量检测
物理学科试卷
一、单项选择题（共40分，1-8题每小题3分，9-12题每小题4分,每小题只有一个正确选项）
1. 用国际单位制的基本单位表示电场强度的单位，下列正确的是（ ）
A. N/C
B. V/m
C. kg•m/（C•s2）
D. kg•m/（A•s3）
【答案】D
【详解】电场强度，电场力的单位为N，电量的单位为C，所以电场强度的单位是N/C，而，D正确．
2. 白光通过双缝后产生干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（ ）
A. 速度不同 B. 强度不同 C. 振幅不同 D. 频率不同
【答案】D
【详解】光的颜色是由频率决定，不同色光的波长不相同，故频率也不相同，所以白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。
故选D。
3. 将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是（ ）
A. 万有引力 B. 库仑力 C. 核力 D. 分子力
【答案】C
【分析】
【详解】将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是核力。
故选C。
4. 以下现象能说明光具有粒子性的是（ ）
A. 用紫外线照射锌板时有电子射出
B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C. 贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色
D. 泊松亮斑
【答案】A
【分析】
【详解】A．用紫外线照射锌板时有电子射出，这是光电效应现象，说明光的粒子性，选项A正确；
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样，这是薄膜干涉现象，说明光的波动性，选项B错误；
C．贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色，这是光的干涉现象，说明光的波动性，选项C错误；
D．泊松亮斑，这是光的衍射现象，说明光的波动性，选项D错误；
故选A。
5. 雷雨天带有负电的乌云飘过一栋建筑物上空时，在避雷针周围形成电场。该电场的等势面a、b、c、d分布情况如图所示，在等势面上有A、B、C三点。下列说法中正确的是（ ）
A. 避雷针附近形成了匀强电场
B. A、B、C三点中，B点场强最大
C. A、B、C三点中，C点电势最高
D. 一带负电的雨点从乌云中下落，电场力做正功
【答案】D
【详解】A．匀强电场的等势面应是平行面，所以避雷针附近不是匀强电场，故A错误；
B．等势面与电场线处处垂直，A点比B点电场线更密集，所以A点场强最大，故B错误；
C．乌云带负电，则电场线终于乌云，沿电场线方向电势降低，所以A、B、C三点中，C点电势最低，故C错误；
D．一带负电的雨点从乌云中下落，雨滴所受电场力方向与速度方向夹角小于90º，电场力做正功，故D正确。
故选D。
6. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C. 图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大
D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高
【答案】D
【详解】A.实验中应先撒痱子粉，油酸滴在痱子粉上，测油酸展开的面积，故A错误；
B.图中所示位置是不同时刻炭粒的位置，无法表示炭粒的运动轨迹，故B错误；
C.图中r0是分子力等于零的位置，从图像可知，分子间距从增大时，分子力先增大后减小，故C错误；
D.根据分子运动速率分布图像可知，温度越高分子热运动越剧烈，故D正确。
故选D。
7. 元代《王祯农书》记载了戽斗，它是一种取水灌田的农具，形状像斗，两边有绳，靠两人拉绳取水。如图所示，忽略绳子质量，人拉绳子的作用点高度不变，绳子长度不变，戽斗装满水在空中处于平衡状态时，两人站得越近，则（ ）
A. 一边的绳子对人的作用力越小 B. 一边的绳子对人的作用力越大
C. 一边的绳子对戽斗的作用力越大 D. 两边的绳子对戽斗的作用力越小
【答案】A
【详解】如下图
戽斗受两绳子拉力F、重力G，由对称性和三角函数得
当两人站得越近时，图中θ减小，则F也减小，即一边的绳子对戽斗的作用力越小，根据牛顿第三定律，一边的绳子对人的作用力也越小。两边的绳子对戽斗的作用力始终和戽斗重力平衡，保持不变。
故选A。
8. 如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h，则机器人（ ）
A. 额定工作电流为20A B. 充满电后最长工作时间为2h
C. 电池充满电后总电量 D. 以额定电流工作时每秒消耗能量为20J
【答案】C
【详解】A.得，额定工作电流：
,
A错误；
B.充满电后最长工作时间：
，
B错误；
C.电池充满电后总电量为
C正确；
D.额定电流工作时每秒消耗能量
.
D错误．
9. 质点在光滑水平面上做直线运动，图像如图所示。取质点向东运动的方向为正，则下列说法中正确的是（ ）
A. 质点在内加速度方向发生改变
B. 质点在内发生的位移
C. 质点在2s末的速度是，方向向东
D. 质点先做匀减速后做匀加速的直线运动
【答案】D
【详解】A．图像中斜率表示加速度，由图可知，质点在内加速度方向不变，故A错误；
B．图像中面积表示位移，由图可知，质点在内发生的位移为0，故B错误；
C．向东运动的方向为正，由图可知，质点在2s末的速度是，方向向西，故C错误；
D．由图可知，内质点做匀减速直线运动，内做反向的匀加速直线运动，故D正确。
故选D。
10. 如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，O为圆心，A、B两个小球用轻杆连接，放在圆轨道内，静止时，小球B与O在同一高度，杆与水平方向的夹角为，则A、B两球的质量之比为（ ）
A. B. 2：1 C. D. 3：1
【答案】B
【详解】对A球和B球受力分析如下图所示，对B球有
对A球，由几何关系可知各夹角大小如图所示，故有
且对轻杆分析可知
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
11. 如图所示为一定质量气体状态变化的V-T图像。已知在状态A时的压强为p0，则（ ）
A. 状态B时压强为
B. 状态C时的压强为2p0
C. B→C过程中气体内能减小
D. A→B过程中气体对外做功
【答案】C
【详解】A．由图可知，从A到B为等温变化，由玻意耳定律有
解得
故A错误；
B．从B到C做等容变化，由查理定律有
解得
故B错误；
C．B→C过程中温度降低，气体内能减小，故C正确；
D．A→B过程中气体体积减小，所以外界对气体做正功，故D错误。
故选C。
12. 我国的民用无人机技术发展迅速，目前已占据全球市场一半以上。某品牌无人机出厂前进行竖直飞行测试，发动机起飞一段时间后关闭，再经历一小段时间到达最高点。已知无人机发动机提供的升力大小恒定，空气阻力恒为重力的0.25倍，无人机的动能E与上升高度h的关系如图所示，则下列论述错误的是（ ）
A. 无人机的升力大小是68.6N
B. 无人机的质量是4kg
C. 空气阻力的大小是8N
D. 加速段与减速段时间之比为7：5
【答案】B
【详解】A．由动能E与上升高度h的关系图，可得斜率大小即为合外力的大小，故得到加速段的合外力大小为
减速段的合外力为
联立可得升力
故A正确；
BC．由减速段的合外力为
可得无人机
空气阻力
故B错误，C正确：
D．由于加速段和减速段均为匀变速直线运动，可知两阶段平均速度相等，故时间之比等于位移之比为
故D正确。
本题选错误项，故选B。
【考点】动能与动能定理，运动学图像的物理意义，牛顿第二定律，匀变速直线运动
二、填空题（共20分）
13. “嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少________个；在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比________（选填“快了”、“慢了”、“一样快”）。
【答案】 ①. 2 ②. 一样快
【详解】[1]发生一次α衰变原子核少2个质子和2个中子，所以新核的中子数比的中子数少2个；
[2]衰变是原子核自发的，只与原子核本身有关，与外界的物理环境和化学环境无关，故在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比一样快。
14. 单摆做简谐振动时回复力是由摆球__________________的分力提供。用单摆测重力加速度实验中，尽量做到摆线要轻，弹性要小，长度要长，摆线长度要_________摆球半径。
【答案】 ①. 重力沿切线向下 ②. 远大于
【详解】[1]对做简谐振动的摆球受力分析可知，摆球重力沿摆线方向的分力与摆线对摆球拉力的合力为摆球提供圆周运动的向心力，摆球重力沿轨迹切线向下方向的分力为摆球做简谐振动提供回复力。
[2]在单摆实验中，为减小实验误差，应保证摆线长度要远大于摆球半径。
15. 图示为研究电磁感应现象的实验装置图，A、B是套在同一圆形铁芯上的两个线圈。事先已经探明：电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转。现将电键S闭合，再稳定一段时间，观察到电流计的指针先_______，最后回到中间位置不动。指针回到中间不再偏转的原因是：________。
【答案】 ①. 向左偏转 ②. 穿过B的磁通量不再变化
【详解】[1]已知电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转，由楞次定律可判断此时穿过B的磁通量向下减少或向上增加。电键S刚闭合时，由安培定则可判断此时穿过B的磁通量向下增加，线圈B中产生电流从负极流入灵敏电流计，由此可知电流计指针会向左偏转。
[2]而稳定一段时间后，线圈A中电流不再变化，产生磁场也就不再变化，则穿过B的磁通量不再变化，B中不再产生感应电流，电流计指针回到中间不再偏转。
16. 如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口端竖直插入足够深的水银槽中（水银槽截面积远大于玻璃管截面积），开始时管内封闭空气的长度为10cm，玻璃管的管内水银面比管外水银面高出70cm，此时大气压强为76cmHg，现将玻璃管沿竖直方向缓慢下移，使管内水银面比管外水银面高出64cm，此时管内空气柱的长度为_______cm，此过程玻璃管竖直向下移动的距离为_______cm．
【答案】 ①. 5 ②. 11
【详解】[1]初始气体压强
末状态气体压强
气体做等温变化，由玻意耳定律有
解得
[2]此过程玻璃管竖直向下移动的距离为
17. 为了研究某种化学电源的性能，设计如图所示电路，闭合所有开关，并改变滑动变阻器阻值，观察电压表V1、V2示数的变化，得到如下数据：某一次的测量电压表的读数分别为，。改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离，发现电流表读数变为0.50A，电压表V1读数变化了0.4V，由上面数据可求：该电源电动势E=_________V；电源的内阻为r=__________Ω。
【答案】 ①. 1.5 ②. 1
【详解】[1]根据闭合电路欧姆定律
[2]改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离，外电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，第二次的路端电压为
根据闭合电路欧姆定律
解得
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. 在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。
（1）根据题中已知物理量，小车的加速度a=__________（用题中字母表示）；
（2）在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是__________
A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量
C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比__________
A．偏大 B．偏小
C．一样大 D．都有可能
（4）为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为____________________________。
【答案】 ①. ②. B ③. B ④. 小车与轨道间存在摩擦力
【详解】（1）[1] 小车从A到B有
其中v为B点速度大小，其值为
联立解得
（2）[2] A．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时只要保证小车质量不变就行，不需要测量小车质量，A错误。
B．设绳子上的拉力大小为T，小车质量为M，钩码质量为m，在平衡摩擦力的前提下，对小车和钩码有
解得
本实验认为钩码重力大小为绳子拉小车拉力的大小，所以钩码的质量应该远小于小车质量，B正确。
C．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时要保证小车质量不变，C错误。
D．轨道光滑的话不需要平衡摩擦力，轨道保持水平，轨道不光滑的话，要使轨道倾斜来平衡摩擦力，D错误。
故选B。
（3）[3]小车做匀加速直线运动，用光电门测出的是挡光过程的平均速度，其等于挡光过程的中间时刻的速度，小于小车实际的末速度。
（4）[4]由图知，当钩码质量大于某值时，小车才有加速度，说明小车与轨道间存摩擦力，当绳子拉力大于摩擦力时小车才动起来。
19. 如图所示，用大小为 10N、方向与水平地面成37°角的拉力 F，使静止物体从 A 点沿水平地面运动到相距 15m 的 B 点，到达B 点时的速度为 6m/s。此时立即撤去 F，物体沿光滑弧形轨道滑到 C 点，然后返回水平地面，停在离 B 点 4.5m的 D 点。（取 g=10m/s2, sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）C点的离地高度；
（2）物体从A向B运动时的加速度及物体的质量；
（3）若要使物体返回后越过 D 点停下，物体的质量应满足什么条件？
【答案】（1）；（2），；（3）
【详解】（1）物体从B到C过程，根据机械能守恒定律可得
解得C点的离地高度为
（2）物体从B到D的过程，根据速度与位移的关系
解得加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
物体从A向B的过程，根据速度与位移的关系
解得
根据牛顿第二定律可得
解得
（3）结合上述计算结果得知：物块返回恰好停在D点；若要越过D点，需要减小物体的质量，即减小摩擦力作用，增大物体在AB运动过程中的加速度，增大运动到B点速度，所以质量应满足
其次，物体需要沿水平地面运动，所以在AB运动过程中不能离开地面，则需要满足
解得
综上所述，物块质量需要满足
20. 如图，两根质量、电阻均相同的金属棒MN、PQ分别置于光滑的金属导轨上，导轨的水平部分和倾斜部分均处在垂直于导轨、强度相同的匀强磁场中，倾斜导轨与水平方向的夹角α=37°，不计导轨的电阻，MN与固定在水平导轨上的力传感器连接。现对PQ施加平行于倾斜导轨且随时间均匀变化作用力F1（t=0时，F1=0），使PQ棒在距导轨底端x=2m处由静止开始运动，棒与导轨始终垂直且接触良好，电脑显示MN受到力传感器水平向右的拉力F2与时间成正比，且F2=0.8t。MN始终保持静止状态，重力加速度g取10m/s2。
（1）分析并说明PQ棒的运动方向。
（2）请证明PQ棒的在倾斜导轨上的运动是匀加速直线运动。
（3）求PQ运动到导轨底端时，速度v的大小。
（4）若PQ运动到底端的过程中，F1做功W=1.2J，则MN产生的焦耳热Q为多少？
【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）；（4）
【详解】（1）因MN水平方向受两个力处于平衡，故磁场对MN的作用力F安水平向左，感应电流I由N指向M，PQ中的电流由P指向Q。由右手定则，可以判断PQ沿导轨向下运动。
（2）设两根金属棒的质量和电阻分别为m、R，又因为
联立解得
因B、L、R为恒量，故PQ的速度与时间成正比，即PQ由静止开始沿导轨向下做匀加速直线运动。
（3）对PQ受力分析如下图，PQ受到重力、支持力、F安、F1四个力作用，其中支持力不变，则仅有F安、F1随时间而变化，但加速度恒定，合外力恒定，故F1必须与F安平衡，故PQ受四个力的合力为
F合=mgsinα
由牛顿第二定律得
mgsinα=ma
解出
a=gsinα=6m/s2
由匀变速运动公式可得
解得
（4）在PQ运动到底端的过程中，由能量守恒定律得
代入数据可得
又因为两个金属棒电阻串联，正比分配总焦耳热，故MN中产生焦耳热为
相关试卷
2023年上海市杨浦区高三二模物理试卷含详解： 这是一份2023年上海市杨浦区高三二模物理试卷含详解，共17页。试卷主要包含了选择题，四象限，综合题要求等内容，欢迎下载使用。
2023年上海市普陀区高三二模测试物理试卷含详解： 这是一份2023年上海市普陀区高三二模测试物理试卷含详解，共20页。试卷主要包含了4s，波速为5m/s等内容，欢迎下载使用。
2023年上海市浦东新区高三二模物理试卷含详解： 这是一份2023年上海市浦东新区高三二模物理试卷含详解，共19页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
