上海市上海交通大学附属中学2023-2024学年高三上学期摸底考试物理试题（解析版）(1)_2023年9月_029月合集_2024届上海市上海交通大学附属中学高三上学期摸底考试

上海交通大学附属中学 2023-2024 学年度第一学期 高三物理摸底试卷 注意事项： 1. 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。答案一律写在答题纸上。 3. 标注“简答”的题需要给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 智能手机 智能手机可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入，具有独立的操作系统，大多数采用大容量电池、电 容式触摸屏，并可安装第三方程序，功能强大实用性高。 1. 5G（第五代移动通信技术）采用的通信频率比4G更高，则相比4G信号（ ） A. 5G信号传播速度更快 B. 5G信号波长更长 C. 5G信号更趋近于直线传播 D. 5G信号与4G信号相遇会发生干涉 2. 电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直 流电源的两端，当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，电容器的电容变大，在这 过程中下列说法正确的是（ ） A. 电容器所带电荷量增大 B. 直流电源对电容器充电 C. 极板间的电场强度减小 D. 电阻R上有从b到a的电流 3. 如表所示为某手机电池的铭牌数据，当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要 ______h；充满消耗的电能为______kWh。 类型 锂离子电池 电压 4.0V 容量 4000mAh 充电限制电压 DC5.0V 4. 智能手机有许多的传感器，如加速度传感器。小明用手平托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直 第1页/共16页 学科网（北京）股份有限公司向上为正方向，手机记录了手机竖直方向的加速度a随时间t变化的图像如图所示。则下列判断正确的是 （ ） A. t 时刻手受的压力最小 B. 手机t 时刻比t 速度更小 1 2 1 C. t 时刻手受的压力比手机重力小 D. t 时刻手机速度最大 3 4 【答案】1. C 2. ABD 3. ①. 4 ②. 2102 4. A 【解析】 【1题详解】 A．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，可知5G信号和4G信号所用的无线电波在真空中传播的快 慢相同，故A错误； BCD．5G信号的频率比4G更高，根据 c  f 可知5G信号波长更短，则5G信号更趋近于直线传播，由于5G信号与4G信号频率不相同，则相遇时不 会发生干涉，故BD错误，C正确。 故选C。 【2题详解】 ABD．根据 Q C  U 由于电容器的电容变大，电容器接在一恒压直流电源的两端，电压不变，则电容器所带电荷量增大，直流 电源对电容器充电，电阻R上有从b到a的电流，故ABD正确； C．根据 U E  d 第2页/共16页 学科网（北京）股份有限公司由于电容器极板间电压不变，板间距离变小，则极板间的电场强度变大，故C错误。 故选ABD。 【3题详解】 [1]当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要的时间为 q 4000103 t   h 4h I 1 [2]充满消耗的电能为 E UIt 514103kWh 2102kWh 【4题详解】 A．t 时刻手机的加速度向下最大，则手受到的压力最小，故A正确； 1 B．由图像可知，t 时刻加速度方向仍向下，手机仍处于向下加速过程，则手机t 时刻比t 速度更大，故 2 2 1 B错误； C．t 时刻手机的加速度方向向上，手机处于超重状态，手受的压力比手机重力大，故C错误； 3 D．t 时刻手机的加速度向上最大，手机已经处于向下减速过程，则t 时刻手机速度不是最大，故D错 4 4 误。 故选A。 载人登月 我国将在2030年前实现中国人首次登陆月球。载人登月任务主要过程为：首先发射月面着陆器，月面着 陆器在环月轨道停泊等待，然后再发射新一代载人飞船，飞船与着陆器在环月轨道交会对接。航天员从飞 船进入着陆器，着陆器与飞船分离后下降到月面，航天员开展月面活动。之后，航天员乘坐着陆器起飞上 升与飞船对接，航天员进入飞船。飞船与着陆器登月舱分离后，返回地球。 5. 当月面着陆器在环月轨道做匀速圆周运动时，下列物理量发生变化的是（ ） A. 动能 B. 动量 C. 角速度 D. 机械能 6. 假设我国航天员登上月球，在月球表面水平抛出小球，如图所示是小球闪光照片的一部分。已知照片上 方格的实际边长为a，闪光周期为T，据此分析：月球上的重力加速度为______；已知月球半径为R，着 陆器返回停泊轨道时最小发射速度为______。 第3页/共16页 学科网（北京）股份有限公司7. 若地球上的人测得飞船从月球返回地球的时间为Δt，飞船中的航天员测得飞船从月球返回地球的时间 为t，仅考虑狭义相对论效应，则（ ） A. t t B. t t C. t t D. 无法判断 8. 航天员离开着陆器登陆月面前必须身穿航天服。航天服内封闭了一定质量的理想气体，其体积 V 4L，压强 p 1.0105Pa，温度t 27C。打开舱门前，需对舱内进行泄压直到舱内外压强相 1 1 1 等，此时航天服内气体体积V 6L，温度t 3C，压强 p ______Pa；为便于月面活动，航天员还 2 2 2 需把航天服内的一部分气体缓慢放出，使体积恢复V 4L，气压降到 p 5.0104Pa。假设释放气体过 3 3 程中温度不变，则放出的气体与原来气体的质量之比为______。 a aR 【答案】5. B 6. ①. ②. 7. A T2 T2 4 8. ①. 0.6105 ②. 9 【解析】 【5题详解】 当月面着陆器在环月轨道做匀速圆周运动时，着陆器的动能不变，角速度不变，机械能不变；由于线速度 的方向发生改变，则动量的方向发生变化。 故选B。 【6题详解】 [1]小球在月球表面做平抛运动，竖直方向有 y a gT2 可得月球上的重力加速度为 a g  T2 [2]已知月球半径为R，根据 第4页/共16页 学科网（北京）股份有限公司v2 mg m R 可得 aR v gR  T2 aR 可知着陆器返回停泊轨道时最小发射速度为 T2 【7题详解】 若地球上的人测得飞船从月球返回地球的时间为Δt，飞船中的航天员测得飞船从月球返回地球的时间为 t，飞船相对地球上的人是运动的，飞船相对于航天员是静止的，仅考虑狭义相对论效应，则有 t t 故选A。 【8题详解】 [1]根据理想气体状态方程有 pV p V 1 1  2 2 T T 1 2 其中 T (27273)K 300K，T (3273)K 270K 1 2 可得 p 0.6105Pa 2 [2]为便于月面活动，航天员还需把航天服内的一部分气体缓慢放出，使体积恢复V 4L，气压降到 3 p 5.0104Pa。假设释放气体过程中温度不变，根据玻意耳定律可得 3 pV  pV  p V 2 2 3 3 3 放出的气体与原来气体的质量之比为 m p V  3 m pV 2 2 联立可得 m p V 4  3  m pV 9 2 2 第5页/共16页 学科网（北京）股份有限公司室温超导 2023年7月22日，韩国研究团队发布论文，声称合成了全球首个室温常压超导体。室温超导，即在室温 条件下实现的超导现象。而通常情况下，材料只有在非常低的临界温度之下，电阻才会突然降到零，进入 超导状态。 9. 如图虚线框内为高温超导限流器。当通过限流器的电流I 1.2A时，将造成超导体失超，从超导态转 变为正常态（一个纯电阻，且R 3）。已知超导临界电流为I 1.2A，限流电阻R 6，小灯泡L 1 C 2 上标有“6V 6W”的字样，电源电动势E 8V，内阻r 2。原来电路正常工作，超导部件处于超导 态，灯泡L正常发光，现L突然发生短路，则（ ） 4 A. 灯泡L短路前通过R 的电流为 A 2 7 B. 灯泡L短路后超导部件将由超导状态转化为正常态，通过灯泡电流为零 C. 灯泡L短路后通过R的电流为4A 1 2 D. 灯泡L短路后通过R 的电流为 A 2 3 10. 如果能够实现常温超导，用超导体代替常规导线输电将会节约大量的电能。如图是远距离输电示意 图，已知发电机的功率为300kW，输出电压300V，用户电压220V，升压变压器匝数比n :n 1:100， 1 2 输电导线总电阻为20。变压器可视为理想变压器。求： ①若用超导体代替常规导线，可以节省的功率是______； ②降压变压器匝数比n :n ______。 3 4 11. 亿钡铜氧（YBCO）超导线材在94K时，将呈现超导特征，但常温下，仍然为一般导体。某同学在实 验室找到一根用YBCO材料制成的弹性导电绳，想测量其电阻率。实验过程如下： 第6页/共16页 学科网（北京）股份有限公司如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B 的导线接入如图 （b）所示的电路中。先闭合开关S 、S ，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置，记录两表 1 2 的示数U 和I 。 0 0 ①断开开关S ，电流表的示数______（选填“变大”或“变小”），电压表的示数______（选填“变大”或 2 “变小”），调节滑动变阻器R的滑片，使电流表示数为I 。记下此时电压表示数U 以及弹性导电绳AB间 0 1 的距离L 和横截面积S ，则此时导电绳的电阻R ______（结果用含U 、U 和I 的式子表示）。 1 1 x 0 1 0 ②多次拉伸导电绳，每次都测量并记录AB间的距离L和导电绳横截面积S，调节滑动变阻器R的滑片的位 置，使电流表的示数为I ，记下此时的电压表示数U。绘制如图（c）所示的图像。已知图线的斜率为k、 0 纵截距为d，若不考虑电流表的内阻，则弹性导电绳的电阻率 ______。（结果用含k或d的式子表示） ③若考虑电流表的内阻，则（2）中的电阻率的测量值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】9. D 10. ①. 2000W ②. 1490:11 U U 11. ①. 变小 ②. 变大 ③. 1 0 ④. k ⑤. 不变 I 0 【解析】 【9题详解】 A．短路前，灯泡与超导电阻串连接入电路，因灯泡正常发光，则电路中电流 P I  L 1A I L U C L 所以超导部件超导，通过R 被短路，通过的电流为零，故A错误； 2 BCD．短路后，电路的总电阻减小，总电流增大，由于 E 8 I   A 4A I 1.2A r 2 C 超过临界电流，故超导体失超，转化为正常态；两个电阻并联，电路中的电阻为 RR R 1 2 2Ω R R 1 2 第7页/共16页 学科网（北京）股份有限公司通过灯泡的电流为 E 8 I  A2A rR 22 路端电压为 U  IR4V 通过R的电流为 1 U 4 I   A 1 R 3 1 通过R 的电流为 2 U 2 I   A 2 R 3 2 故BC错误，D正确。 故选D。 【10题详解】 ①[1]根据题意可知，由于超导体的电阻为0，则用超导体代替常规导线，可以节省的功率等于用常规导线 时损失的功率，设升压变压器的输出电压为U ，升压变压器副线圈电流为I ，则根据原副线圈匝数与电压 2 2 之间的关系有 n U  2U 30000V 2 n 1 1 理想变压器输出功率等于输入功率，，则输电线上的输电电流为 P I  10A 2 U 2 则损失的功率为 P I2R2000W 2 即用超导体代替常规导线，可以节省的功率为2000W。 ②[2]输电线路损失的电压为 U  I R200V 2 设降压变压器的输入电压为U ，则有 3 U U U 29800V 3 2 所以降压变压器匝数比 第8页/共16页 学科网（北京）股份有限公司n :n U :U 1490:11 3 4 3 4 【11题详解】 ①[1][2]断开开关S ，电路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律 2 E I  Rr 可知，总电流减小，外电压增大；则电流表的示数变小，滑动变阻器两端电压变小，则电压表的示数变 大。 [3]开关S 闭合时，根据欧姆定律可得 2 U R  0 0 I 0 断开开关S 时有 2 U R R  1 x 0 I 0 联立解得导电绳的电阻为 U U R  1 0 x I 0 ②[4]若不考虑电流表的内阻，则有 U L  R  I 0 S 0 U L 可知  图像的斜率为电阻率，则有 I S 0 k ③[6]若考虑电流表的内阻，则有 U L  R r  I 0 A S 0 U L 可知  图像的斜率不变，所以②中的电阻率的测量值不变。 I S 0 带电粒子的运动 电场和磁场都可以对带电粒子发生作用，因此可以利用电场和磁场来控制带电粒子的运动。 12. 托卡马克（一种磁约束装置）利用磁场对带电粒子的作用来实现可控核聚变，使一个氘核（2H）和 1 第9页/共16页 学科网（北京）股份有限公司一个氚核（3H）聚变结合成一个氦核（4He），同时放出一个粒子并向外辐射一个光子，放出的粒子 1 2 为（ ） A. 质子 B. 中子 C. 电子 D. 正电子 13. 甲、乙两点电荷相距L，乙的质量为m，在库仑力的作用下，它们由静止开始运动。刚开始运动时甲 的加速度为a，乙的加速度为6a，经过一段时间后，乙的加速度变为a，速度为v，则此时两电荷相距 ______，甲的速度为______。 14. 电子在加速器中做匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”，光的频率是电子圆周运动频率的n倍。设同 步辐射光频率为，电子质量为m，电荷量为e，则加速器中的匀强磁场的磁感应强度B______，若电 子运动半径为R，则它的速率为______。 15. 如图所示，一质量为m1.0102kg、带电荷量大小为q1.0106C的小球，用绝缘细线悬挂在水 平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向夹角为37。小球在运动过程中 电荷量保持不变，重力加速度g取10m/s2。求：（sin370.6，cos370.8） ①电场强度E的大小； ②若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s时小球的速度大小v及方向。 ③若撤去电场，求小球摆到最低点时细线的弹力的大小。 1 【答案】12. B 13. ①. 6L ②. v 6 2m 2R 14. ①. ②. ne n 15. ①7.5×104N/C；②12.5m/s；方向与竖直方向夹角为37°斜向下；③0.14N。 【解析】 【12题详解】 根据质量数守恒、电荷数守恒可知 2H+3H4 He+1n+ 1 1 2 0 故放出的粒子为中子。 故选B。 第10页/共16页 学科网（北京）股份有限公司【13题详解】 [1][2] 以乙为研究对象，根据牛顿第二定律和库仑定律 Qq Qq k m6a，k ma L2 L2 2 解得两球的间距为 L  6L 2 根据两球受到同样大小的库仑力，有 F=m a=m ×6a 甲 乙 可见，甲的质量为 m =6m 甲 乙 以两球组成的系统为研究对象，由动量守恒，又有 m v =m v 乙 乙 甲 甲 所以，甲的速度为 1 v  v 甲 6 【14题详解】  [1][2] 光的频率是电子圆周运动频率的n倍。则圆周运动频率为 。根据粒子在磁场中运动的周期 n n T   根据 v2 2R evBm ，T  R v 得 2m mv T  ，R eB eB 解得 2m eBR 2R B ，v  ne m n 【15题详解】 ①对小球，由平衡条件可得 qE=mgtanθ 解得电场强度E的大小为 E=7.5×104N/C 第11页/共16页 学科网（北京）股份有限公司②剪断细线后，小球只受重力和电场力，所以两力的合力沿着绳的方向，小球做初速度为零的匀加速直线 运动，小球受到的合力为 mg F  cos 由牛顿第二定律得 F=ma 由速度—时间公式得 v=at 代入数据解得 v=12.5m/s 方向与竖直方向夹角为37°斜向下； ③若撤去电场，根据能量守恒定律有 1 mv2 mgL1cos 2 在最低点 v2 T mg m L 解得 T=0.14N 磁悬浮列车 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向， 再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。 16. 有一种磁悬浮地球仪，通电时，地球仪会悬浮起来（如图甲），其原理如图乙所示，底座是线圈，地球 仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来，则下列叙述中正确的是（ ） A. 增大线圈中的电流，地球仪静止时受到的磁力变大 B. 线圈电路中的电源必须是交流电源 第12页/共16页 学科网（北京）股份有限公司C. 线圈的a端应连接直流电源的正极 D. 线圈的a端应连接直流电源的负极 17. 上海磁悬浮线路需要转弯的地方有三处，其中最大转弯处半径达到8000米，而转弯处最小半径也达到 1300米。一个质量50kg的乘客坐在以360km/h不变速率驶过半径2500米弯道的车厢内，重力加速度g取 10m/s2，下列说法不正确的是（ ） A. 弯道半径设计特别长可以使乘客在转弯时更舒适 B. 弯道半径设计特别长可以减小转弯时列车的倾斜程度 C. 乘客受到来自车厢的力大小约为539N D. 乘客受到来自车厢的力大小约为200N 18. 与“磁悬浮”对应的一种技术叫“电悬浮”。如图所示，竖直平面内有a、b、c三个带电小球，其中 a、b固定于绝缘水平面上，三球的连线恰好组成正三角形，“电悬浮”恰好能使小球c静止，则（ ） A. a、b的电荷量必相等 B. a、b、c的电荷量必相等 C. a、b有可能带相反电性的电荷 D. c的重力大小等于a、c间的库仑斥力大小 19. 图甲是磁悬浮实验车与轨道示意图，图乙是固定在车底部金属框abcd（车厢与金属框绝缘）与轨道上 运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨PQ和MN，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等 间距的匀强磁场B 和B ，二者方向相反。车底部金属框的ad边宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场B 和 1 2 1 B 同时以恒定速度v 沿导轨方向向右运动时，金属框会受到磁场力，带动实验车沿导轨运动。设金属框 2 0 垂直导轨的ab边长L0.20m、总电阻R0.4，实验车与线框的总质量m2.0kg，磁感应强度 B  B 1T，磁场运动速度v 10m/s。已知悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力 f 2N， 1 2 0 求： ①设t 0时刻，实验车的速度为零，求金属框受到的磁场力的大小和方向； ②求实验车的最大速率v ； m ③实验车以最大速度做匀速运动时，为维持实验车运动，外界需提供的总功率是多少？ 第13页/共16页 学科网（北京）股份有限公司【答案】16. D 17. D 18. A 19. ①4N，水平向右；②5m/s；③20W 【解析】 【16题详解】 A．地球仪静止时受到的磁力与重力平衡，则增大线圈中的电流，地球仪静止时受到的磁力不变，故A错 误； B．为使地球仪稳定地悬浮在空中，线圈磁场方向应是不变的，线圈应通稳恒电流，电路中的电源不能是 交流电源，故B错误； CD．磁铁下端是N极，因此线圈上端是N极，由安培定则可知，电路中a端点必须连接直流电源的负 极，故C错误，故D正确。 故选D。 【17题详解】 A．弯道半径设计特别长时F 较小，乘客在转弯时受到来自车厢的力较小，所以更舒适，故A正确，不 向 符合题意； B．弯道半径设计特别长时F 较小，重力在沿水平方向的分量就小，列车的倾斜程度就小，故B正确， 向 不符合题意 CD．对乘客进行受力分析，如图所示 根据圆周运动向心力公式得 v2 1002 F=m 50 N200N R 2500 根据勾股定理得乘客受到来自车厢的力大小约为 第14页/共16页 学科网（北京）股份有限公司F  mg2 F 2=539N N 向 故C正确，不符合题意；D不正确，符合题意。 故选D。 【18题详解】 C．对c受力分析，可知c所受重力与ab对c的库仑力的合力平衡，故三者的电性相同，故C错误； A．根据对称性可知，ab对c的库仑力大小相等，故ab所带的电荷量相等，故A正确； B．根据所给条件无法确定c所带的电荷量与ab所带电荷量之间的关系，故B错误； D．根据共点力平衡，c所受重力大小等于ab对c库仑力的合力，如图 则 2Fcos30mg 解得 mg  3 F 故D错误。 故选A。 【19题详解】 ①当实验车速度为0时，根据楞次定律“来拒去留”可知，金属框受到水平向右的磁场力，两个磁场以恒 定速度v 沿导轨方向向右运动，相当于两根导体棒向左切割磁感线，根据动生电动势的计算，有 0 E B B Lv 1 2 0 回路中的电流为 B B Lv I  1 2 0 R 金属框受到的磁场力的大小为 第15页/共16页 学科网（北京）股份有限公司B B Lv B B Lv F  B  1 2 0 LB  1 2 0 L4N 0 1 R 2 R 方向为水平向右 ②试验车的速度最大时满足 F  f 0 即 B B Lv v  B B  1 2 0 m L f 1 2 R 解得实验车的最大速率 v 5m/s m ③线圈以最大速度行驶时，克服阻力的功率为 P  fv 25W 10W 1 m 当实验车以最大速度v 匀速运动时金属框中感应电流 m B B Lv v  210.2105 I  1 2 0 m  A5A R 0.4 金属框中的热功率为 P  I2R520.4W 10W 2 外界需提供的总功率是 P P P 10W10W 20W 1 2 第16页/共16页 学科网（北京）股份有限公司