2020-2021学年上海市高三上学期期末考质量调研(一模)物理试题及答案解析

2020-2021学年上海市高三上学期期末考质量调研(一模)物理试题及答案解析

高考理综（物理部分）模拟试题 一、选择题 I 1．关于质点，下列说法中正确的是（） （A）质点就是几何点 （B）质点就是质量很小的点 （C）质点就是体积很小的点 （D）质点就是用来代替物体的有质量的点 2．关于物体运动的速度和加速度的关系，下列说法正确的是（） （A）加速度就是增加的速度 （B）速度越大，加速度也越大 （C）速度变化越快，加速度一定越大 （D）加速度的方向保持不变，速度方向也一定保持不变 3．下列说法中，正确的是（） （A）有受力物体，就必定有施力物体 （B）力只能产生在相互接触的物体之间 （C）施力物体施力在先，受力物体受力在后 （D）力是一个物体就能产生的，而并不需要其他物体的存在 4．简谐运动中反映物体振动强弱的物理量是（） （A）周期 （B）频率 （C）振幅 （D）位移 5．关于重力，下列说法正确的是（） （A）球体的重心一定在球心上 （B）物体上只有重心处才受到重力作用 （C）物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力 （D）同一物体在同一地点，无论运动状态如何，其所受重力都一样大 6．关于机械波，下列说法中正确的是（） （A）机械波的振幅与波源振动的振幅不相等 （B）在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大 （C）在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率 （D）在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度 7．关于电场，下列说法中正确的是（） （A）电场并不是客观存在的物质 （B）描述电场的电场线是客观存在的 （C）电场对放入其中的电荷有力的作用 （D）电场对放入其中的电荷没有力的作用 8．如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆 心与两导线距离相等， 环的直径小于两导线间距。 两导线中通有大小相等、 方 向向下的恒定电流。若（） （A）金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 （B）金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 （C）金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针 （D）金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针 9．图示为锥形齿轮的传动示意图，大齿轮带动小齿轮转动，大、小齿轮 的角速度大小分别为 ω1、ω2，两齿轮边缘处的线速度大小分别为 v1， v2， 则（） （A）ω1＜ω2，v1＝v2 （B）ω1＞ω2，v1＝v2 （C）ω1＝ω2，v1＞v2 （D）ω1＝ω2，v1＜v2 10．锂电池能量密度高、绿色环保。现用充电宝为一手机锂 电池（图甲）充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电 压为 U，输出电流为 I，该锂电池的内阻为 r，则（） （A）充电宝输出的电功率为 UI＋I2r （B）电能转化为化学能的功率为 UI （C）锂电池产生的热功率为 I2r （D）锂电池产生的热功率为 U2 r 11．如图，直线 a、b 和 c、d 是处于匀强电场中的两组平行 线， M、N、P、Q 是它们的交点，四点处的电势分别为 φM， φN，φP，φQ，一电子由 M 点分别到 N 点和 P 点的过程中， 电场力所做的负功相等，则（） （A）直线 a 位于某一等势面内， φM ＞φQ （B）直线 c 位于某一等势面内， φM ＞φN （C）若电子由 M 点运动到 Q 点，电场力做正功 （D）若电子由 P 点运动到 Q 点，电场力做负功 12．如图，两个小轻环 a 和 b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上： 一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为 m 的小球，在 a 和 b 之间的 细线上悬挂一小物块。平衡时， a、b 间的距离恰好等于圆弧的半径。 不计所有摩擦，小物块的质量为（） （A） m 2 （B） 3 2 m （C）m （D）2m 二、选择题 II 13．在匀速圆周运动中，保持不变的物理量是（） （A）速度 （B）加速度 （C）角速度 （D）周期 14．如图所示的电路中， E 为电源电动势， r 为电源内阻， R1 和 R3 均为定值电阻， R2 为滑动变阻器。当 R2 的滑动触点 在 ab 的中点时合上开关 S，此时三个电表 A1、A2 和 V 的示 数分别为 I1、I2 和 U。现将 R2 的滑动触点向 a 端移动，则（） （A）电源的总功率减小 （B）R3 消耗的功率增 大 （C）I1 增大， I2 减小， U 增大 （D）I1 减小， I2 不变， U 减小 15．如图， 在正电荷 Q 的电场中有 M、N、P、F 四点， M、N、 P 为直角三角形的三个顶点， F为 MN 的中点， 30M? ?， M、N、P、F 四点处的电势分别用 φM、φN、φP、φF 表示，已 知 φM＝φN、φP＝φF，点电荷 Q 在 M、N、P 三点所在平面内， 则（） （A）连接 PF的线段一定在同一等势面上 （B）将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点，电场力做负功 （C）将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点，电势能减少 （D）点电荷 Q 一定在 MP 的连线上 三、填空题 16．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，其中 C 点处于图示波峰和波谷 的正中间位置。 在 A、B、C、D 四点中， 振动加强点有 ________，振动减弱点有 ________， 此时恰处于平衡位置的有 ________。 17．目前在我国许多省市 ETC联网正式启动运行， ETC是电子不停车收费系统的简称。 汽车分别通过 ETC通道和人工收费通道的流程如图所示。 假设汽车以 v1＝ 15m/s 朝收费 站正常沿直线行驶，如果过 ETC通道，需要在收费站中心线前 10m 处正好匀减速至 v2 ＝5m/s ，匀速通过中心线后，再匀加速至 v1 正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰 好在中心线处匀减速至零， 经过 20s 缴费成功后， 再启动汽车匀加速至 v1 正常行驶。 设 汽车加速和减速过程中的加速度大小均为 1m/s2 。汽车过人工收费通道时，从开始减速 到恢复正常行驶过程中的位移大小为 ________m；汽车过 ETC通道时， 从开始减速到恢 复正常行驶过程中的位移大小为 ________m ；汽车沿 ETC通道比通过人工收费通道节约 的总时间是 ________s。 四、综合题 I 18．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置，部分导线已连接。 （1）用笔线代替导线将图中未完成的电路连接好； （2）（多选题）将线圈 A 插入线圈 B 中，合上开关 S，能使线圈 B 中感应电流的磁场方 向与线圈 A 中原磁场方向相反的实验操作是（） （A）插入铁芯 F （B）拔出线圈 A （C）使变阻器阻值 R 变小 （D）断开开 关 S （3）某同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的左端快速滑到右端，第二次将滑动 变阻器的触头从变阻器的左端慢慢滑到右端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同， 第一次比第二次的幅度 ______（填写“大”或“小” ），原因是线圈中的 ____________ （填写“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率” ）第一次比第二次的大。 19．某研究性学习小组用图 1 所示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下： ①安装实验器材，调节试管夹（小铁球） 、光电门和纸杯在同一竖直线上； ②打开试管夹， 由静止释放小铁球， 用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时 间 t，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度 h，计算出小铁球通过 两光电门间的平均速度 v； ③保持光电门 1 的位置不变，改变光电门 2 的位置，重复②的操作。测出多组（ h，t）， 计算出对应的平均速度 v； ④画出 v-t 图象。 请根据实验，回答如下问题： （1）设小铁球到达光电门 1 时的速度为 v0，当地的重力加速度为 g。则小铁球通过两 光电门间平均速度 v 的表达式为 ____________。（用 v0、g 和 t 表示） （2）实验测得的数据如下表： 实验次数 1 2 3 4 5 6 h（cm） 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 t（s） 0.069 0.119 0.159 0.195 0.226 0.255 v（ms-1 ） 1.45 1.68 1.89 2.05 2.21 2.35 请在图 2 的坐标纸上画出 v-t 图象。 （3）根据 v-t 图象，可以求得当地重力加速度 g＝____________m/s 2，试管夹到光电门 1 的距离约为 ________cm 。（以上结果均保留两位有效数字） 五、综合题 II 20．如图所示，在倾角为 37°的斜面上，固定着宽 L＝ 0.25m 的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和变阻 器。电源电动势 E＝12V，内电阻 r＝1.0Ω。一质量 m＝ 20g 的金属棒 ab 与两导轨垂直并接触良好，导轨与金 属棒的电阻不计，整个装置处于磁感应强度 B＝0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中。 若金属导轨是光滑的，取 g＝10m/s2 ，且已知 sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，要保持金属 棒静止在导轨上。求： （1）金属棒 ab 所受的安培力； （2）回路中电流的大小； （3）滑动变阻器接入电路的阻值。 21．如图甲所示， 用大型货车运输规格相同的圆柱形水泥管道， 货车可以装载两层管道， 底层管道固定在车厢里， 上层管道堆放在底层管道上， 如图乙所示。 已知水泥管道间的 动摩擦因数 μ＝ 3 3 ，货车紧急刹车时的加速度大小为 8m/s 2 。每根钢管道的质量 m＝ 1500kg，重力加速度取 g＝ 10m/s2 ，求： （1）货车沿平直路面匀速行驶时，乙图中管 A、 B 之间的弹力大小； （2）货车在刹车时加速度大小达到多少时堆放在上层的管道将发生相对移动； （3）如果货车在水平路面上匀速行驶的速度为 43.2km/h，要使货车在紧急刹车时上管 道不撞上驾驶室，最初堆放时上层管道最前端应该离驾驶室的最小距离。 答案解析 1. 质点就是用来代替物体的有质量的点，与几何点不同，能否看作质点物体本身无关， 要看所研究问题的性质， 看物体的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略， 不是说 质量很小，体积很小，或者密度很小就可看做质点。 故 ABC错误， D 正确 2. A. 加速度大小等于单位时间内速度的变化量，不是增加的速度，故 A 错误 B. 速度大，加速度不一定大。比如比较大的速度做匀速直线运动，速度虽然很大，但 加速度很小，为 0，故 B 错误 C. 加速度是反映速度变化快慢的物理量。加速度大，速度变化快。 故 C正确 D. 加速度的方向不变，速度的方向可能改变，比如平抛匀速运动，加速度方向不变， 速度方向时刻改变，故 D 错误 3. A. 因为力是物体对物体的作用，一个力必然涉及两个物体：一个是施力物体，一个 是受力物体，故 A 正确 B. 在空中飞行的物体尽管没有和地球接触，仍受重力作用，故 B 错误 C. 由于力的作用是相互的，物体受力的同时也对施力物体产生力的作用，故 C 错误 D. 由力的概念知，力是物体对物体的作用，所以说 “一个物体就能产生力 ”这种说法是 错误的，故 D 错误 4. A、B 频率和周期表示振动的快慢。故 AB 错误 C. 振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，表示振动的强弱，故 C 正确 D. 位移大小是振动物体离开平衡位置的距离，不表示振动的强弱。故 D 错误 5. A. 重心不仅与物体的形状有关， 还与质量分布有关， 所以球体的重心不一定在球心， 故 A 错误。 B. 物体上各处都受到重力，故 B 错误 C. 物体的重力与物体的运动状态无关，则知物体向上抛出受到的重力等于它静止时收 到的重力，故 C 错误 D. 同一物体在同一地点，重力加速度 g 相同，物体的重力 G mg= 相同。故 D 正确 6. A. 波在传播过程中，机械波的振幅与波源振动的振幅是相等的，故 A 错误 B. 在波传播中各点的振动周期均与波源的周期相同，故 B 错误 C. 每个质点都在重复波源的振动，因此质点的振动频率和波源的振动频率相同，故 C 正确 D. 振动速度与波的传播速度是不相同的，故 D 错误 7. A. 电场是物质客观存在的一种形式，故 A 错误 B. 电场线是为了形象描述电场而假想的线，故 B 错误 C. 电场的性质，对其放入其中的电荷有力的作用，故 C正确， D错误 8. A、B 直导线之间的磁场是对称的，圆环在中间时，通过圆环的磁通量为零，金属环 上下运动的时候，圆环的磁通量不变，不会有感应电流产生，故 A、B 错误 C. 金属环向左侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定 律可得，环上的感应电流方向为顺时针，故 C 错误 D. 金属环向右侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定 律可得，环的感应电流方向为逆时针，故 D 正确 9. 大齿轮带动小齿轮转动，轮子边缘上的点在相同时间内走过的弧长相同，则线速度 大小相等，即 1 2v v= ，根据 v r w = 可知， 1 2?r r ，则 1 2w w< ，故选 A 10. A. 充电宝输出的电功率： P UI= ，故 A 错误 BCD 锂电池产生的热功率 2P I r= ，故电能转化为化学能的功率为 2P UI I r= - ， 故 B 错误， C 正确， D 错误 11. AB 据题，电子由 M 点分别到 N 点和 P 点的过程中，电场力做负功相等，则电势能 增加相等，电势降低，则 N、P 两点的电势相等， d 位于同一等势面内，根据匀强电场 等势面分布情况可知， 直线 a 不是同一等势面， 直线 c 位于某一等势面内， 切 M Nj j> ， 故 A 错误， B 正确 C. 由上分析可知，直线 c 位于某一等势面内， M， Q 的电势相等，若电子由 M 点运动 到 Q 点，电场力不做功，故 C 错误 D. 电子由 P 点运动到 Q 点与电子 P 点运动到 M 点电场力做功相等， 所以电场力做正功， 故 D 错误 12. 设悬挂小物块的点为 O’，圆弧的圆心为 O，由于 ab R= ，所以三角形 abO 为等边 三角形。 根据几何知识可得 ' 120aO b? ?，而在一条绳子上的张力大小相等， 谷优 T mg= 。 小物块收到两条绳子的拉力作用大小相等， 夹角为 120°。故受到的合力等于 mg ，因为 小物块受到绳子的拉力和重力作用， 且处于平衡状态， 故拉力的合力等于小物块的重力 为 mg ，所以小物块的质量为 m 。 故 ABD错误， C正确 13. 在描述匀速圆周运动的物理量中，线速度、向心加速度、向心力这几个物理量都是 矢量，虽然其大小不变，但是方向在变，因此这些物理量是变化的；周期、频率、转速 是标量，是不变化的，故 AB 错误， CD 正确 14. 2R 的滑动触点向 a 端移动时， 2R 增大，整个电路的总电阻增大，总电流减小，内 电压减小，外电压增大，即电压表示数 V 增大， 3R 电压减小， 1R 、 2R 并联电压增大， 通过 1R 的电流 1I 增大，即 A 1 示数增大，而总电流 I 减小，则通过 2R 的电流 2I 减小， 即 A 2 示数 2I 减小，故 C正确， D 错误； 电源的总功率 =P IE ，总电流 I 减小，电源的总功率减小，故 A 正确， 3R 消耗的电功率 2 3P I R= ，总电流减小， 3R 消耗的功率减小，故 B 错误 15. A. P Fj j= ，线段 PF 是 P、F 所在等势面（圆）的一个弦，故 A 错误 BC 在正的点电荷的电场中， 离场源越远， 电势越低， 将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点， 电势能降低，电场力做正功，故 B 错误， C 正确 D. 点电荷的等势面是一系列的同心圆，对于圆，圆弧上任意两点的连线的中垂线一定 通过圆心， 故场源电荷在 MN 的中垂线和 FP的中垂线的交点上， 在 MP 的连线上， 故 D 正确 16. 此时 b 质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方， c 质点处是波谷与波谷叠加的地方， 振动是最强的。 d 处在振动加强的区域， 振动也是最强的， 即 b、c、d 质点振动都最强。 a 处是波峰与波谷相遇处振动最弱， a 质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方，振动始 终最弱，根据波的叠加原则可知，此时恰处于平衡位置的有 ad。 故答案为： bcd；a；ad 17. 汽车过人工通道 减速过程有： 2 1 10 2v ax- = - 加速过程与减速过程位移相等，则有 12x x= 解得 225x = m 汽车通过 ETC通道 减速过程有： 2 2 2 1 12 'v v ax- = - 加速过程与减速过程位移相等，则有 1' 2 'x x d= + 解得： 210x = m 汽车过 ETC通道的减速过程有： 0 1v v at= - 总时间 1 1 2 dt t v = + 1 2 1 2 v v d a v - = + ＝22s 汽车过人工收费通道有 12 20 50 v t x a = + = s Com 2 1 2 2 225 2 vs a = ? m 所以二者的位移差为 2 1 225 210 15s s sD = - = - = m 则有 2 1 1 ( ) 27st t t v DD = - + = s 18. （1）将电源、电键、变阻器，线圈 A 串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一 下两个接线档，再将电流计与线圈 B 串联成另一个回路。 （2）A. 插入铁芯 F 时，穿过线圈 2L 的磁通量变大，感应电流磁场与原磁场方向相反， 故 A 正确； B. 拔出线圈 2L ，穿过线圈 1L 的磁通量变小， 感应电流方向与原磁场方向相同， 故 B 错 误； C. 使变阻器阻值 R 变小，使原电流变大，原磁场增强，穿过线圈 2L 的磁通量变大，感 应电流磁场方向与原磁场方向相反，故 C 正确； D. 断开开关，穿过线圈 2L 的磁通量减小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，故 D 错误 （3）第一次将滑动变阻器的触头 P 从变阻器的左端快速滑到右端，线圈 1L 的电流变化 快，电流产生的磁场变化快，穿过线圈 2L 的磁通量变化快，感应电动势大，感应电流 大，电流计的指针摆动的幅度大；第二次将滑动变阻器的触头 P 从变阻器的左端慢慢 滑到右端，线圈 1L 的电流量变化慢，穿过线圈 2L 的磁通量变化慢，感应电动势小，感 应电流小，电流计的指针摆动的幅度小。 19. （1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：小铁 球通过两光电门间平均速度 v 的表达式为 0 1 2 v v gt= + ； （2）根据数据表描点画图 （3）小铁球通过两光电门间平均速度 v 的表达式为 0 1 2 v v gt= + ； 所以 v t- 图象的斜率表示为 1 2 g 所以当地重力加速度 2 9.7g k= = m/s 2 根据 v t- 图象得出 0 1.10v = m/s 根据运动学公式得试管夹到光电门 1 的距离约为 2(1.10) 0.062 2 9.7 x = = ′ m＝ 6.2cm 20.（1）金属棒受到重力、安培力和导轨的支持力而处于平衡状态 则有 sin 37F mg= ? 0.12F = N （2）根据安培力公式 F BIL= 得 0.6FI BL = = A （3）设变阻器接入电路的阻值为 R ，根据闭合电路欧姆定律 ( )E I R r= + 解得 19ER r I = - = W 21. （1）上层管道横截面内进行受力分析，受支持力为 NF 1cos30 2NF mg? 解得： 5000 3NF = N （2）由题意可知，紧急刹车时上层管道受两个滑动摩擦力减速 12 NF mam = 代入数据解得： 1 20 3 a = m/s 2 （3）货车的紧急刹车时加速度 2 8a = m/s 2 货车的刹车距离为： 2 0 2 22 vx a = ① 上层管道在紧急刹车及货车停下后运动的总距离 2 0 1 12 vx a = ② 上层管道相对于货车滑动的距离： 1 2x x xD = - ③ 联立①②③并代入数据可得 108xD = m