2020年上海市徐汇区高三物理等级考二模卷（含解析）

这是一份2020年上海市徐汇区高三物理等级考二模卷（含解析），共21页。试卷主要包含了05，本考试分设试卷和答题纸，下列关系式中正确的是， J·s 等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
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。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姓名等在指定位置上。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、选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。）
1．热成像仪能够对公共场所往来的人流进行高效的体温筛查，这主要是利用了人体所放出的
（A）微波（B）红外线（C）可见光（D）紫外线
2．下列各种射线中，来自于原子核外的是
（A）α射线（B）β射线（C）γ射线（D）阴极射线
3．用α粒子轰击铝核的核反应方程是：α＋ EQ \S(27,13)Al→n＋X，n为中子，则X的核子数为
（A）15（B）16（C）29（D）30
4．下列物理量中不能反映物体的固有属性的是
（A）密度（B）速度（C）质量（D）电量
5．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体
（A）分子的无规则运动停息下来（B）分子的速度保持不变
（C）分子的平均动能保持不变（D）每个分子的速度大小均相等
6．一同步卫星绕地球运行，假设地球的自转周期变小，该卫星仍与地球保持同步，则该卫星的
（A）轨道半径变小（B）线速度变小
（C）角速度变小（D）向心加速度变小
F1
F2
F3
7．一物体受到大小分别为F1、F2、F3的三个共点力的作用，其力的矢量关系如图所示，则它们的合力大小是
（A）0（B）2F1（C）2（F2+ F3）（D）F1+ F2+ F3
a
b
x/m
y/cm
O
8．如图为两机械波a和b在同一介质中传播时某时刻的波形图，则两列波的波长之比λa∶λb、周期之比Ta∶Tb分别为
（A）1∶2 1∶2（B）1∶2 2∶1
（C）2∶1 1∶2（D）2∶1 2∶1
9．下列关系式中正确的是
（A）重力对某物体做功：－2J＜－5J（B）物体的重力势能：－2J＜－5J
（C）物体带电量：－2C＜－1C（D）电场中某点电势：－2V＜－5V
10．一单摆做简谐振动，如图为摆绳对摆球的拉力大小 F 随时间 t 变化的图像，则该单摆的摆长为（重力加速度g取10 m/s2）
（A）0.4m（B）1.6m（C）4m（D）16m
11．M、N是匀强电场中不在同一条电场线上的两点，AB是过M点与电场线垂直的直线，若一负检验电荷在M点的电势能EP＞0，则一正检验电荷在N点的电势能
（A）一定大于零（B）一定小于零
（C）可能等于零（D）可能等于EP
12．如图，把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。则闭合开关S的瞬间
（A）套环将保持静止，套环内无电流流过
（B）套环将保持静止，套环内的电流与线圈内的电流方向相同
（C）套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相反
（D）套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相同
二、填空题（共20分）
13．爱因斯坦提出光子说，认为每个光子所具有的能量跟它的频率成正比，比例常数为普朗克常量h，则h的单位为______；该单位用国际单位制基本单位可表示为_________。
14．倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上，木块受到的摩擦力大小为______，桌面对斜面体的摩擦力大小为______。（重力加速度为g）
15．右图为飞机降落时采用无线电波信号进行导航的原理示意图。两天线对称地固定于飞机跑道两侧，发射出的两束无线电波振动情况完全相同。若飞机降落过程中接收到的信号始终保持最强，则表明飞机已对准跑道。该导航原理利用了波的______的特性；请解释这一导航原理： __________________________
________________________________________________________________________。
16．电场中有A、B、C三点，一电量为+q、质量为m的带电粒子仅受电场力作用，从A点开始以初速v0做直线运动，其v-t图像如图。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点。由图可推断，A、B、C三点中，_____点的电场强度最大，粒子经过_____点时具有的电势能最大；A、B两点的电势差UAB＝_________。
17．一辆汽车的质量为1.3吨。当轮胎“充满”气时，每个轮胎与地面的接触面积为130cm2，胎内气体体积为20L，压强为__________Pa。当轮胎充气“不足”而轮毂盖边缘着地时，胎内仍有15L压强为1atm的空气。用一电动充气机以每分钟50L的速度将压强为1atm的空气压入轮胎，假设在此过程中气体温度保持不变，则充满四个轮胎约需要_________分钟。（重力加速度g取10 m/s2，1atm约为105 Pa）
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。
位移传感器
水平轨道
小车
钩码
（a）
18．（10分）在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：
（1）甲同学采用位移传感器测量加速度，实验装置如图（a）所示。位移传感器测得小车的v-t图像后，分别得到t1和t2时刻的速度v1和v2，则小车的加速度a＝___________。
挡光片
钩码
（b）
A
B
L
光电门
（2）乙同学采用光电门测量加速度，实验装置如图（b）。将小车放置在轨道上，使挡光片的前端位于A点处，由静止开始释放小车，测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。
① 根据上述物理量，小车的加速度a＝__________；
②（单选题）在该实验中，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）每次测量均要改变小车的质量
（D）不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）光电门常被用来测量物体运动的瞬时速度，请分析这种测量方法中误差产生的主要来源？得到的速度测量值和真实值相比是偏大还是偏小？
19．（15分）如图，置于同一水平面上两金属导轨相互平行，相距l＝0.6m，导轨左右两端分别与规格为“3V，3W”的灯L1和“6V，6W”的灯L2相连，电阻r＝1Ω的导体棒ab置于导轨上且与导轨垂直，磁感应强度B＝1T的匀强磁场垂直穿过导轨平面。当导体棒在外力作用下沿导轨向右匀速运动时，灯L1恰好正常发光。导轨电阻忽略不计。求：
（1）灯L2的实际功率P2；
（2）导体棒ab的速度大小v；
（3）导体棒ab所受安培力的功率P安。
20．（15分）摩天大楼中，直通高层的客运电梯简化模型如图（a）所示，电梯总质量m＝2.0103 kg。在t＝0时，电梯由静止开始上升，其加速度随时间变化的a - t图像如图（b）所示。忽略一切阻力，重力加速度g 取10m/s2。
（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；
（2）类比是一种常用的研究方法。对比加速度和速度的定义，参考由v - t图像求位移的方法，求电梯在第1s内的速度改变量v1和上升过程中的最大速度vmax；
（a） （b）
（3）求电梯在1～10s时间内上升的高度h与机械能的变化量ΔE。
徐汇区2019~2020学年第二学期第二次等级考模拟考试试卷
物理答案解析版
一、单项选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）
1.热成像仪能够对公共场所往来的人流进行高效的体温筛查，这主要是利用了人体所放出的（ ）
A. 微波B. 红外线C. 可见光D. 紫外线
【答案】B
【解析】
【详解】ABCD．所有物体都会发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，人体在发射红外线时，体温越高，发射的红外线就越强，热成像仪就是根据这个原理制作的，故ACD错误，B正确。
故选B。
2.下列射线来自于原子核外的是（ ）
A. α射线
B. β射线
C. γ射线
D. 阴极射线
【答案】D
【解析】
α射线、β射线、γ射线都是在放射性物质衰变的过程中放射出的，来自于原子核的衰变，故ABC错误；阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，故D正确．所以D正确，ABC错误．
3.用α粒子轰击铝核的核反应方程是：，n为中子，则X的核子数为（ ）
A. 15B. 16C. 29D. 30
【答案】D
【解析】
【详解】ABCD．将题目中的核反应方程写成
根据电荷数守恒和质量数守恒得
，
解得
，
所以X的电荷数为15，核子数为30，故ABC错误，D正确。
故选D。
4.下列物理量中不能反映物体的固有属性的是（ ）
A. 密度B. 速度C. 质量D. 电量
【答案】B
【解析】
【详解】ABCD．物体的固有属性是物质所固有的性质，与外界其他因素无关。质量、密度和电量等就是物体的固有属性，而速度是物体相对参考系来说的，同一物体，对于不同的参考系，物体的速度可能不一样，也就是说物体速度与参考系有关，所以速度不是物体的固有属性，故B正确，ACD错误。
故选B。
5.在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体（ ）
A. 分子的无规则运动停息下来B. 分子的速度保持不变
C. 分子的平均动能保持不变D. 每个分子的速度大小均相等
【答案】C
【解析】
【详解】A．由分子动理论可知，分子总是在永不停息的无规则运动，故A错误；
B．因为分子总是在无规则运动，所以分子速度总是在变化，故B错误；
C．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，理想气体将会达到平衡态，即理想气体的温度、体积和压强等状态参量均不会发生变化，因温度不变，所以分子的平均动能保持不变，故C正确；
D．在相同温度下各个分子的动能并不相同，故速度大小也不相等，故D错误。
故选C。
6.一同步卫星绕地球运行，假设地球的自转周期变小，该卫星仍与地球保持同步，则该卫星的（ ）
A. 轨道半径变小B. 线速度变小C. 角速度变小D. 向心加速度变小
【答案】A
【解析】
【详解】ABCD．根据万有引力提供向心力，则
解得
，，，
由上述可知，轨道半径r越大，加速度a，线速度v，角速度就越大，只有周期T越小。假设地球的自转周期变小，该卫星仍与地球保持同步，则该卫星的周期应该变小，那么卫星的轨道半径将变小，而线速度、角速度和向心加速度都将变大，故BCD错误，A正确。
故选A。
7.一物体受到大小分别为F1、F2、F3的三个共点力的作用，其力的矢量关系如图所示，则它们的合力大小是（ ）
A. 0B. 2F1C. 2（F2+F3）D. F1+F2+F3
【答案】A
【解析】
【详解】ABCD．根据三角形定则，F2与F3的合力等于从F2的起点到F3的终点的有向线段，即与F1大小相等方向相反，所以三个共点力的合力为0，故BCD错误，A正确。
故选A。
8.如图为两机械波a和b在同一介质中传播时某时刻的波形图，则两列波的波长之比、周期之比Ta∶Tb分别为（ ）
A. 1∶2，1∶2B. 1∶2，2∶1
C. 2∶1，1∶2D. 2∶1，2∶1
【答案】D
【解析】
【详解】ABCD．由图可知，a波的波长是b波的波长的两倍，则
同一介质中两波的波速v相同，则两波的周期之比为
故ABC错误，D正确。
故选D。
9.下列关系式中正确的是（ ）
A. 重力对某物体做功：-2J < -5J
B. 物体的重力势能：-2J < -5J
C. 物体带电量：-2C < -1C
D. 电场中某点电势：-2V < -5V
【答案】A
【解析】
【详解】A．功的正负既不表示方向，也不表示大小，而表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功，功大小的比较要看绝对值，所以-2J < -5J，故A正确；
B．重力势能为正值表示重力势能比零势能面大多少，重力势能为负值表示重力势能比零势能面小多少，负号后面的数值越大表示重力势能越小，所以-2J > -5J，故B错误；
C．电荷量的正负表示物体是带正电荷，还是带负电荷，物体所带电荷量的大小要看绝对值，所以-2C > -1C，故C错误；
D．电势为正值表示电势比零势面高多少，电势为负值表示电势比零势面低多少，负号后面的数值越大表示电势越低，所以-2V > -5V，故D错误。
故选A。
10.一单摆做简谐振动，如图为摆绳对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像，则该单摆的摆长为（重力加速度g取10m/s2）（ ）
A. 0.4mB. 1.6mC. 4mD. 16m
【答案】B
【解析】
【详解】ABCD．因为一个周期内两次经过平衡位置，经过平衡位置时拉力最大，可知小球的周期为0.8 s，由得，该单摆的摆长为
故ACD错误，B正确。
故选B。
11.M、N是匀强电场中不在同一条电场线上的两点，AB是过M点与电场线垂直的直线，若一负检验电荷在M点的电势能Ep > 0，则一正检验电荷在N点的电势能（ ）
A. 一定大于零B. 一定小于零
C. 可能等于零D. 可能等于Ep
【答案】B
【解析】
【详解】ABCD．负检验电荷（q < 0）在M点的电势能Ep > 0，由可知，M点的电势，又因为沿着电场线方向电势逐渐降低，所以N点的电势，由可知，一正检验电荷在N点的电势能一定小于零，故ACD错误，B正确。
故选B。
12.如图，把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。则闭合开关S的瞬间（ ）
A. 套环将保持静止，套环内无电流流过
B. 套环将保持静止，套环内的电流与线圈内的电流方向相同
C. 套环将向上跳起，套环内电流与线圈内的电流方向相反
D. 套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相同
【答案】C
【解析】
【详解】ABCD．闭合开关S的瞬间，线圈和铁芯中的磁场增强，则闭合套环中的磁通量增加，根据楞次定律可知，套环中将产生感应电流，且感应电流产生的磁场与线圈中的磁场方向相反，所以套环受到斥力作用向上跳起，又根据右手螺旋定则可知，感应电流的方向与线圈中电流的方向相反，故ABD错误，C正确。
故选C。
二、填空题（共20分）
13.爱因斯坦提出光子说，认为每个光子所具有的能量跟它的频率成正比，比例常数为普朗克常量h，则h的单位为______；该单位用国际单位制基本单位可表示为_________。
【答案】 (1). J·s（或J/Hz） (2). kg·m2/s
【解析】
【详解】[1]光子能量计算公式 = h，其中光子能量的单位为J，光子频率的单位为s-1（或Hz），所以普朗克常量h的单位为J·s（或J/Hz）。
[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.倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上，木块受到的摩擦力大小为______，桌面对斜面体的摩擦力大小为______。（重力加速度为g）
【答案】 (1). mgsin (2). 0
【解析】
【详解】[1]对木块进行受力分析，如图所示，由平衡条件得，木块受到的摩擦力大小为
[2]对M和N整体受力分析，受重力和支持力，二力平衡，故桌面对斜面体的摩擦力大小为0。
15.图为飞机降落时采用无线电波信号进行导航的原理示意图。两天线对称地固定于飞机跑道两侧，发射出的两束无线电波振动情况完全相同。若飞机降落过程中接收到的信号始终保持最强，则表明飞机已对准跑道。该导航原理利用了波的______的特性；请解释这一导航原理________________________________________________。
【答案】 (1). 干涉 (2). 两列波长相同的无线电波发生干涉后，在两者距离相等的各个点上信号最强，这些点连接起来是一条直线，和跑道重合
【解析】
【详解】[1]当两束无线电波振动情况完全相同时，那么某些区域的振动会持续加强，某些区域的振动会持续减弱，这就是波的干涉，而飞机降落过程中接收到的信号始终保持最强，就是利用了波的干涉。
[2]两列波长相同的无线电波发生干涉后，在两者距离相等的各个点上信号最强，这些点连接起来是一条直线，和跑道重合，当飞机降落过程中接收到的信号始终保持最强时就表明飞机已对准跑道。
16.电场中有A、B、C三点，一电量为+q、质量为m的带电粒子仅受电场力作用，从A点开始以初速v0做直线运动，其v-t图像如图。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点。由图可推断，A、B、C三点中，_____点的电场强度最大，粒子经过_____点时具有的电势能最大；A、B两点的电势差UAB=_________。
【答案】 (1). B (2). B (3).
【解析】
【详解】[1]由v-t图像可知，在0~t0中，图像切线斜率绝对值逐渐增大，t0以后图像切线斜率绝对值逐渐减小，所以在t0时刻图像切线斜率绝对值最大，即在t0时刻带电粒子加速度最大，又因为带电粒子仅受电场力作用，由牛顿第二定律可知，在t0时刻（B点）带电粒子的电场力最大，即电场强度最大。
[2]由v-t图像可知，在0~t0中，带电粒子往正方向做减速运动，电场力做负功，电势能增大，t0以后带电粒子往负方向做加速运动，电场力做正功，电势能减小，所以在t0时刻（B点）电势能最大。
[3]结合图像，带电粒子从A点运动到B点，由动能定理得
解得
17.一辆汽车的质量为1.3吨。当轮胎“充满”气时，每个轮胎与地面的接触面积为130cm2，胎内气体体积为20L，压强为__________Pa。当轮胎充气“不足”而轮毂盖边缘着地时，胎内仍有15L压强为1atm的空气。用一电动充气机以每分钟50L的速度将压强为1atm的空气压入轮胎，假设在此过程中气体温度保持不变，则充满四个轮胎约需要_________分钟。（重力加速度g取10m/s2，1atm约为105Pa）
【答案】 (1). 3.5105 (2). 4.4
【解析】
【详解】[1]以一个轮胎与地面的接触部分为研究对象，设胎内气体压强为，每个轮胎与地面的接触面积，汽车质量，大气压强，由平衡条件得
解得
[2]设每个轮胎需要打入一个大气压的气体体积为，充满气后，每个轮胎气体的体积为，压强，充气前，每个轮胎气体的体积为，压强，气体温度保持不变，由玻意耳定律得
解得
所以充满四个轮胎需要时间
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：
（1）甲同学采用位移传感器测量加速度，实验装置如图a所示。位移传感器测得小车的v-t图像后，分别得到t1和t2时刻的速度v1和v2，则小车的加速度a=___________。
（2）乙同学采用光电门测量加速度，实验装置如图b。将小车放置在轨道上，使挡光片的前端位于A点处，由静止开始释放小车，测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。
①根据上述物理量，小车的加速度a=__________；
②在该实验中，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．每次测量均要改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）光电门常被用来测量物体运动的瞬时速度，请分析这种测量方法中误差产生的主要来源_________？得到的速度测量值和真实值相比是偏大还是偏小_________？
【答案】 (1). (2). （或） (3). B (4). 用光电门测出的其实是挡光片经过的平均速度，平均速度只能粗略地描述运动，因而会产生误差 (5). 测量值和真实值相比，在不同的运动中情况不同，若加速运动，测量值偏小；减速运动，测量值偏大；匀速运动，测量值等于真实值
【解析】
【详解】（1）[1]由加速度的定义式可知，小车的加速度
（2）[2]由得
则小车的加速度
为了更精确，也可把计算结果写成
[3]本次实验的目的是研究加速度和力的关系，所以不需要称量小车质量，也不用改变小车的质量，故AC错误；为了保证实验前小车的合外力为零，轨道光滑时，轨道就要保持水平，轨道不光滑时，轨道一端就要垫高以平衡摩擦，故D错误；为了保证绳子拉力与钩码的重力大小近似相等，钩码的质量应该远小于小车质量，故B正确。
故选B。
（3）[4]物体运动时，速度可能是变化的，用光电门测出的其实是挡光片经过的平均速度，平均速度只能粗略地描述运动，因而会产生误差。
[5]对于匀变速度直线运动，用光电门测出的速度是挡光片经过光电门中间时刻的速度，而真实的速度应该是挡光片经过光电门中间位置的速度，所以测量值和真实值相比，在不同的运动中情况不同，若加速运动，测量值偏小；减速运动，测量值偏大；匀速运动，测量值等于真实值。
19.如图，置于同一水平面上两金属导轨相互平行，相距l=0.6m，导轨左右两端分别与规格为“3V，3W”的灯L1和“6V，6W”的灯L2相连，电阻r=1Ω的导体棒ab置于导轨上且与导轨垂直，磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直穿过导轨平面。当导体棒在外力作用下沿导轨向右匀速运动时，灯L1恰好正常发光。导轨电阻忽略不计。求：
（1）灯L2的实际功率P2；
（2）导体棒ab的速度大小v；
（3）导体棒ab所受安培力的功率P安。
【答案】（1）1.5W；（2）7.5m/s；（3）6.75W
【解析】
【详解】（1）L1的电阻
L2的电阻
L1与L2的实际功率之比为
所以，灯L2的实际功率
（2）外电路的电阻为
因为内外电路电流相同，所以
所以感应电动势
由得，棒ab做匀速运动的速度
（3）因为内外电路电流相同，所以
所以导体棒消耗的功率是
安培力功率等于内外电路消耗的所有电功率，所以
20.摩天大楼中，直通高层的客运电梯简化模型如图a所示，电梯总质量m=2.0103kg。在t=0时，电梯由静止开始上升，其加速度随时间变化的a – t图像如图b所示。忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。
（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；
（2）类比是一种常用研究方法。对比加速度和速度的定义，参考由v – t图像求位移的方法，求电梯在第1s内的速度改变量v1和上升过程中的最大速度vmax；
（3）求电梯在1 ~ 10s时间内上升的高度h与机械能的变化量ΔE。
【答案】（1），；（2），；（3），
【解析】
【详解】（1）由牛顿第二定律得
由a – t图像可知，F1和F2对应的加速度分别是
，
解得
（2）由得，，类比可知，所求速度变化量等于第1s内a – t图线下的面积
由图b可知，电梯在0~11s加速上升，11s~30s匀速运动，30s~41s减速上升，所以11s~30s内速率最大，第11s时的速度值等于0~11s内a – t图线下的面积
（3）1~10s内电梯匀加速上升，初速为0.5m/s，加速度为1m/s2，时间9s，则
代入数据解得
机械能的变化量
代入数据解得