试卷四——2023年上海高中物理学业水平合格性考试模拟卷（沪科版2020）

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沪科版（2020）高中物理合格考新教材新题型模拟试卷四一、阅读材料“高空抛物”，回答1～5题，共20分。高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种违法行为，为社会带来很大的危害。有数据表明:一枚30 g的鸡蛋从4楼抛下击中人体就能让人起肿包；从8楼抛下就能让人头皮破损；从18楼抛下就能砸破行人的头骨；从25楼抛下可使人当场死亡。根据现有法律规定，高空抛物行为造成人身、财产损害的，属于违法行为，依法追究相应责任。1.关于自由落体运动，下列说法正确的是（    ）A. 竖直向下的运动就是自由落体运动B. 加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动C. 在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同D. 自由落体运动的位移与时间成正比【答案】C【解析】A、自由落体运动是物体从静止开始只在重力作用下的运动，物体竖直向下的运动不一定是自由落体运动，A错。    B、自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，加速度等于重力加速度的运动不一定是自由落体运动，B错。    C、自由落体运动的加速度与物体的质量无关，是常量，其运动规律与质量无关，即不同质量的物体运动规律相同，C正确。    D、由v=gt得知：物体做自由落体运动速度与下落时间成正比，D错。2. 若一物体从8楼由静止落下，不计空气阻力，则（    ）A. 物体大约经过4s落地B. 物体落地的速度约为40 m/sC. 物体通过5 楼的时间大于通过3 楼的时间D. 物体在下落过程中第1 s 内的平均速度约为10 m/s【答案】【解析】A、每层楼高，故从7楼落下的物体下降的高度为根据可得， 错；B、落地时的速度为，则，解得，错；C、物体做自由落体运动，通过每个楼层所需时间之比为，故物体通过5楼的时间大于通过3楼的时间， 对；D、下落第内下降的高度，故平均速度为，错3. 两个物体从t=0时刻先后开始做自由落体运动，同时落地，则正确描述它们运动的v-t图像是（   ）   【答案】D【解析】自由落体运动特征是：初速度为零的匀加速直线运动，A中1初速度不为0，错；B中1初速度不为0，错； C中2初速度不为零，错；D中1、2两物体皆为初速度为零的匀加速直线运动，D对4. 如图右上图所示，伽利略研究落体运动规律时，先研究小球在斜面上的运动，主要是为了解决    问题；再根据      事实，经过推理，最终得到落体运动的规律。【答案】计时；实验【解析】伽利略时代还没有记时工具，据历史记载，当时先后用了脉愽、沙漏、水钟等伽利略自己不断改进的计时工具，来研究问题的，根据小角度斜面上小球的运动是初速度为零的匀加速直线运动这一实验事实，通过科学的推理最终得出规律 5.为了测量某高楼的高度，某人设计了如下实验：在一根长为1的绳的两端各拴一重球，一人站在楼顶上，手执绳的上端与楼顶齐平并元初速度释放使其自由落下，另一人在楼下测量两球落地的时间间隔为t， 即可根据L、t、g得出楼的高度（不计空气阻力）。（1）从原理上讲，这个方案是否正确?并说明理由。（2）若测得L=10m，t=0.4s，g取10m/s2，试估算该楼的高度。【答案】（1）正确   （2）11.25m【解析】设楼高为，上端小球从楼顶自由下落到地的时间为，则下端小球落地时间为△，由自由落体规律可得：解得：，再根据，即可求出楼的高度。（2）取L=10m，t=0.4s，g取10m/s2 二、阅读材料“飞艇”，回答6～10题，共20分我国自主研发的第一艘平流层飞艇“圆梦”号，依靠空气浮力可以升到20km高的平流层并长时间悬浮。该飞艇带有推进系统，以太阳能作为其动力能源，可广泛应用于防灾减灾、气象观测等方面。该飞艇在地面充定量氨气后释放升空，随着飞艇上升高度的增加，空气压力减小，飞艇体积逐渐增大，空气密度也逐渐成小，最后停留在20 km高的平流层。当太阳照射到飞艇上的电池板后，飞艇即可开启动力系统，能在平流层沿水平方向飞行。设飞艇先匀加速直线飞行，达到某一速度后匀速飞行，关闭动力系统后匀减速直线飞行，最终仍停留在20 km高的平流层。1. （3分）“圆梦”号飞艇在平流层飞行的过程中，速度v随时间t变化的图像是（    ）【答案】B【解析】由题意，飞艇先匀加速直线运动，达到某一速度后匀速运动，关闭动力系统后匀减速直线运动2. （3分）“圆梦”号飞艇在平流层飞行的全过程中受到的合力（    ）A. 恒为零                            B. 总是做正功C. 总是做负功                        D. 做的总功为零【答案】D【解析】由题意可知，在平流层中飞艇由静止开始先加速再减速，最后停在平流层中；因初末速度相等，根据动能定理可知，合力做的总功为零， D对，ABC错。3. （3分）若“圆梦”号飞艇在平流层水平匀速飞行时，所受空气阻力与飞行速度成正比。当速度为v时，动力系统的输出功率为P；当速度为2v时，动力系统的输出功率为（    ）A. P/4                                B. P/2C. 2P                                 D. 4P【答案】D【解析】由题意知飞艇所受空气阻力与飞行速度成正比，即：，当速度为时，动力系统的输出功率为：；当速度为时，动力系统的输出功率为：， 对，错。4. （4分）如图所示为飞艇拖曳扫雷器具扫除水雷的模拟图，当飞艇匀速飞行时，绳子与竖直方向恒成θ角，已知扫雷器具质量为m，重力加速度为g，扫雷器具所受浮力不能忽略，则扫雷器具受      个力作用，海水对扫雷器具作用力的水平分力      （选填“大于”“小于”或“等于”）绳子拉力。【答案】4；【解析】对扫雷器具进行受力分析，受到重力、浮力、拉力和水的水平方向的摩擦力，共4个力；海水对扫雷器具水平方向的力即为，根据平衡条件可得，小于。5.（7分）在一次“模拟微重力环境”的实验中，实验人员乘坐实验飞艇到达6000 m的高空，然后让其由静止下落，下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍，实验人员可以在飞艇内进行微重力影响的实验，当飞船下落到距地面的高度为3000 m时，开始做匀减速运动，以保证飞艇离地面的高度不得低于500 m， g取10 m/s2。求:（1）飞艇加速下落的时间；（2）飞艇匀减速运动时的加速度不得小于多少？【答案】【解析】（1）设飞艇加速下落的加速度为，由牛顿第二定律得：   解得加速下落的高度为，  根据位移—时间关系公式，有：故加速下落的时间为（2）飞艇开始做减速运动时的速度为  匀减速下落的最大高度为要使飞艇在下降到离地面时速度为零，飞艇减速时的加速度至少应为 三、阅读材料“密立根油滴实验”，回答16～20题，共20分密立根油滴实验是美国物理学家密立根于1908-1913年进行的一项物理学实验，该实验首次测定了电子电荷。此实验的方法主要是平衡重力与电场力，使油滴悬浮于两片金属电极之间，并根据已知的电场强度，计算出整个油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷。密立根因此获得了1923年诺贝尔物理学奖。1. （3分）关于元电荷，下列说法正确的是（    ）A. 元电荷是自然界中电荷的最小单元        B. 元电荷就是点电荷D. 元电荷就是质子                        D. 1 C的电量叫元电荷【答案】A【解析】元电荷是最小电荷量数值，不代表任何实物粒子，A对，BCD错2. 油滴在运动过程中受到的阻力可由斯托克斯公式f=rv 计算（其中r为油滴半径，V为油滴下落的速度，为空气粘滞系数）。则空气粘滞系数的单位可以表示为（      ）A.                                   B. C.                                 D. 【答案】B【解析】根据题意有，，则有，又由于，通过单位运算，可知空气粘滞系数的单位可以表示为，故错误，正确；3. 密立根在做油滴实验时，将带负电的油滴喷入竖直方向的匀强电场中，用显微镜观察，发现某个油滴在电场力和重力的共同作用下，缓慢地沿竖直向下方向做匀速运动。则对于该油滴（    ）A. 它的电势能增大                       B. 它的电场力不做功C. 它的电场力小于重力                   D. 它在向电势更高处运动【答案】A【解析】油滴向下匀速运动，则电场力等于重力，运动过程中能量守恒，则重力势能与电势能相互转化，重力势能减小，电势能增大，电场力做负功，由于油滴带负电，所以电势能增大，电势降低，故A正确，BCD错误；4. 如图，水平放置的平行板电容器上极板带负电，板间距离为d，上极板与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴，现将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，静电计指针偏角         （选填“变大”“变小”或“不变”），P点电势     （选填“升高”“降低”或“不变”），油滴的电势能        （填“大于”“小于”或“等于”）零。【答案】变小；不变；小于【解析】电容器与电源断开，故电量不变，上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据可知，电容增大，则根据可知，电压减小，故静电计指针偏角变小；两板间的电场强度，因此电场强度与板间距无关，因此电场强度不变，再根据设与下极板距离为，则点的电势不变，电势能，，所以电势能小于0。5. 油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别接电源、正负极。油滴从喷雾器喷出后，由于相互碰撞而使部分油滴带负电。油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，观察者通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的电压为U， 距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力及油滴间的相互作用。（1）当某个质量为m的油滴恰好做匀速运动时，求该油滴所带电荷量q。（2）观察到某个质量为2m的带负电油滴进入电场后由静止开始做匀加速运动，经过时间t运动到下金属板，求此油滴电势能的变化量Ep。【答案】（1）    （2）【解析】（1）根据受力平衡有：，（2）设到达下板的速度为，则，根据动能定理有：又，   解得：四、阅读材料“电磁学的形成与发展”，回答16～20题，共20分约公元前600年，古希腊哲学家泰勒斯使记载了天然磁矿石吸引铁等现象。16世纪初，英国著名的医生吉尔伯特发表了《论磁》，比较系统地阐述了其在电与磁关系方面的研究成果。1820年7月丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。1820年9月法国的安培提出了通电线图与磁铁相似。1831年，英国物理学家法拉第在前人研究基础上，通过实验发现了电磁感应现象。1887年德国物理学家赫兹证实了电磁波的存在。1. （3分）下列关于电磁场的说法正确的是（    ）A. 电磁场的本质是电场B. 电磁场的本质是磁场C. 电磁场是电场和磁场的统称D. 电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体【答案】D【解析】变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁场，故电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体，D对，ABC错2.（3分）如图，匀强磁场垂直于纸面向外，磁感应强度B=2×10- 2T，一个直径为20cm的线圈放在磁场中，线圈平面垂直于磁场，则通过线圈的磁通量为        Wb，现将线圈绕某一直径转过90 0 ，则此时穿过线圈的磁通量为        Wb。【答案】2，  0【解析】根据，则有：当线圈与磁场方向平行时：根据 则3. （3分）如图，A、B两组闭合线图用同样的导线绕成，A组有10匝，B组有20匝，两组线圈半径之比为2 : 1。均匀磁场只分布在B组线圈内。当磁场随时间均匀增强时（    ）A. A组线圈中无感应电流B. B组线圈中无感应电流C. A组线圈中的磁通量总是等于B组线圈中的磁通量D. A组线圈中的磁通量总是大于B组线圈中的磁通量【答案】C【解析】AB、当磁场随时间均匀增强时，穿过两个线圈的磁通量都增大，所以A与B中都有感应电流，故AB错误；CD、均匀磁场只分布在B线圈内，根据Φ=BS可知A中磁通量总是等于B中磁通量，故C正确，D错误。4. （4分）在“测量金属丝的电阻率”实验中，用伏安法测出电压为U，电流为I，则导体的电阻R为     。用螺旋千分尺测出金属丝的直径为D，长度为L， 则金属丝的电阻率为      。（用题目已知量字母表示）【答案】【解析】，所以5.（7分）如图电流表示数I=0.75A，电压表示数U=2V，某一电阻烧断后，电流表示数变为l´=0.8A，电压表的示数变为U´=3.2V，已知R3=4Ω，不计电压表和电流表对电路的影响。（1）发生故障的电阻是哪个？写出判断依据并求出它的阻值。（2）电源的电动势和内阻分别为多少？【答案】（1）若R2或者R3断路，电流表电压表无读数，可断定R1故障；8Ω（2），【解析】（1）因某电阻烧断后，电流表、电压表示数均增大，若或者断路，电流表或电压表无读数，可断定发生故障的电阻是．烧断后，伏特表的读数为两端的电压，则得：烧断前，两端电压通过的电流为电阻的阻值为；（2）烧断前，外电阻为总电流为（A）由闭合电路欧姆定律得：，即当烧断后，，即，  联立解得：，；五、阅读材料“智能手机”，回答21～25题，共20分智能手机是具有独立的操作系统，独立的运行空间，可以由用户自行安装办公、游戏、导航等第三方服务商提供的APP，并可以通过移动通信网络来实现无线网络接入的手机设备的总称。智能手机为用户提供了足够的屏幕尺寸和带宽，既方便随身携带，又为APP的运行和内容服务提供了广阔的舞台，很多增值业务可以就此展开，如移动支付、健康管理、便捷出行、应用程序下载等。1.(3分)在公园锻炼时，手机记录的运动情况如图所示，则下列说法正确的是(    )A. 用时“01:20”是指时刻B. 行程“6.65km”是指位移的大小C. 速度“5.0km/h”中的“5.0km”指的是路程D. “286.1kcal”的热量是矢量【答案】C【解析】A、用时“01：20”对应一个过程，是指时间间隔，不是时刻，故A错误；
B、图中的6.65公里是指的是这名同学的运动轨迹的长度，即路程，不是位移大小，故B错误；
C、图中的5.0km/h为这名同学通过的路程与时间的比值，为平均速率，故C正确；
D、“286.1卡路里”的热量是标量，故D错误；2.(3分)据媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机电池几分钟内充满电。若用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是(     )A. 该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大B. 该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少C. 该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变D. 充电结束后，电容器的电容为零【答案】B【解析】AD、电容是描述电容器的容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电量无关，故AD错误。BC、当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。3.(3分)国产某5G手机电池容量为4100mA•h，待机时间为22天，用超级快充装置对其充电时的电功率为66W。由此可估算该手机电池(     )A. 待机时的电压                              B. 待机时的电流C. 快充时的电流                              D. 快充过程获得的电能【答案】B【解析】AB、根据手机电池容量为4100mA•h以及待机时间为22d,根据I=q/t，可求解待机时的电流，但是无法求解待机时的电压，故A错误，B正确；CD、根据题中条件只能求解待机时的电流，而无法求解快充时的电流、电压，由题意可知超级快充装置对其充电时的电功率为66W，但充电时间不知，所以不能求解快充过程获得的电能，故CD错误。4.(4分)手机锂电池的电动势为3.6V，内阻0.1Ω。若将7.1Ω的电阻接在电池两端，通过电池的电流为   A; 当外电阻变大时，电池的电动势       (选填“增大”“不变”或“或小”)。【答案】0.5，不变【解析】电池电动势为，内阻为．将的电阻接在电池两端时，根据闭合电路的欧姆定律：，电源的电动势是由电源本身决定的，与外电路的电阻值无关．当外电阻变大时，电池的电动势不变．5.(7分)在“用DIS测手机电源的电动势和内阻”实验中，实验器材：待测电池、开关、滑动变阻器R、定值电阻R。、电压传感器、电流传感器。(1) 图甲的电路图中，虚线框1应接            ；(2) 实验时，应先将滑动变阻器的阻值调到           ，再闭合开关S;(3) 用实验得到的数据拟合成直线，如图乙所示，该直线对应的方程为        ，斜率的物理含义为   ；(4) 实验中，若增大滑动变阻器的阻值，则电池消耗的总功率将      (选填“变大”“不变”或“变小”)。    【答案】（1）电压传感器，（2）最大，（3），电池内阻（4）变小 【解析】（1）电压传传感器要并联在电路中，而电流传感器要串联在电路中，因此1应接电压传感器；（2）为了让电流由最小值开始变化，滑动变阻器开始时应调至最大；（3）根据图象的性质可知，图象为一次函数，与纵轴的交点为2.7，图象的斜率k=-3；故表过式为；根据闭合电路欧姆定律可知，，则可知，图象的斜率表示内阻；（4）若增大滑动变阻器内阻，由闭合电路欧姆定律可知，电流减小，则由可知，电池消耗的总功率减小．