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2021年上海市杨浦区高考物理二模试卷
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这是一份2021年上海市杨浦区高考物理二模试卷，共27页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题注意等内容，欢迎下载使用。
2021年上海市杨浦区高考物理二模试卷
一、选择题（共40分.第1-8小题，每题3分，第9-12小题，每题4分.每小题只有一个正确答案.）
1．（3分）电源电动势的大小反映的是（ ）
A．电流做功的快慢
B．电源储存电能的多少
C．电源在单位时间内传送电荷量的多少
D．电源把其他形式的能转化为电能的本领大小
2．（3分）若物体所受的合外力为变力，则物体（ ）
A．一定做曲线运动 B．一定做直线运动
C．速度一定变化 D．速率一定变化
3．（3分）如图是历史上发现中子的实验示意图（ ）
A．x1是质子，x2是电子 B．x1是α粒子，x2是中子
C．x2是质子，x3是中子 D．x2是γ光子，x3是质子
4．（3分）如图，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成.A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的空气分子被电离成为电子和正离子，电子碰到烟气中的煤粉，使其带负电，并被吸附到A上.由此可得，静电除尘是（ ）
A．对静电的利用.离B越近，场强越大
B．对静电的利用.离B越近，场强越小
C．对静电的防范.离B越近，场强越大
D．对静电的防范.离B越近，场强越小
5．（3分）如图为双缝干涉的实验示意图（ ）
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象
B．双缝的间隙越大，条纹的间距越大
C．中心处的明条纹宽度比两侧的明条纹宽度大
D．同样条件下，紫光产生的条纹间距大于红光产生的条纹间距
6．（3分）某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标ν表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，从图中可得（ ）
A．温度升高，曲线峰值向左移动
B．实线对应的气体分子温度较高
C．虚线对应的气体分子平均动能较大
D．与实线相比，虚线对应的速率在300﹣400m/s间隔内的气体分子数较少
7．（3分）某同学骑自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前1，对后轮的摩擦力为F后1.当他推自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前2，对后轮的摩擦力为F后2.（ ）
A．F前1与F后1同向 B．F前2与F后2同向
C．F前1与车前进方向相同 D．F后2与车前进方向相同
8．（3分）如图所示，左端接有电阻R的平行光滑金属导轨水平放置，固定在竖直向上的匀强磁场中，一导体杆与两导轨良好接触，在外力作用下沿导轨方向做周期为1s的简谐运动.图中O位置对应平衡位置，C、D两位置对应简谐运动的左、右最大位移处.两导轨电阻不计.（ ）
A．每经过1s，流过电阻R的电流反向一次
B．杆在C位置时，电阻R的发热功率最大
C．杆由C到O的运动过程中，流过电阻R的电流由b→a
D．杆由C到D的运动过程中，流过电阻R的电流一直变大
9．（4分）如图，两平行通电直导线a、b垂直纸面放置，分别通以垂直纸面向里的电流I1、I2，另一通电电流方向垂直纸面向外的直导线c与两导线共面。导线c受到的安培力为零，则（ ）
A．增大I1，导线c受到的安培力向左
B．增大I2，导线c受到的安培力向右
C．I1反向，导线c受到的安培力向左
D．I2反向，导线c受到的安培力向左
10．（4分）关于做匀变速直线运动的物体速度v、位移s、加速度a、时间t之间的关系，下列图像中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．（4分）如图所示，无人机在空中沿竖直方向减速上升，其加速度小于重力加速度.在此过程中（ ）
A．无人机处于超重状态
B．无人机的机械能减小
C．空气阻力对无人机做正功
D．螺旋桨产生的升力大于空气阻力
12．（4分）在水平面Oxy内有两个垂直水平面做简谐振动的波源S1（2.0，0）和S2（14.0，0），如图所示为其俯视图。其振动周期为2s、振幅为0.5cm，两列波的波速均为1m/s。t＝0时刻两波源同时从平衡位置开始垂直水平面向上振动。图中A点坐标（4.5，0），B点坐标（8.0，8.0）。（ ）
A．2.5s后A处质点开始振动，且振幅为1cm
B．5s后B处质点开始振动，且振幅为1cm
C．t＝7.5s时A处质点振动方向垂直水平面向下
D．t＝10s时B处质点振动方向垂直水平面向下
二、填空题（共20分）
13．（4分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”这一实验中选用细长形螺线管，目的是在螺线管沿轴线方向形成较大范围的 .实验过程中，磁传感器的探管应与 保持重合.
14．（4分）当光照射到光电管的阴极K时，电路中产生的电流流过电流表G的方向是 （选填“a流向b”或“b流向a”）若照射光的频率增大，强度不变，电流表G的读数 （选填“增大”“减小”或“不变”）.
15．（4分）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.两颗中子星合并前某时刻，相距约400km.在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，每秒转动12圈.其转速为地球自转转速的 倍.将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，可以估算出这一时刻两颗中子星的速率之和为 m/s.
16．（4分）如图所示，用轻绳系住一个匀质大球B，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球A，各接触面均光滑.系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为45°，两球心连线与轻绳之间的夹角为15°，重力加速度为g.则竖直墙对A球的弹力大小为 ，大球B的质量为 .
17．（4分）如图，一个有质量的小球用一细线悬于箱子顶上的O点，箱子沿某一方向做匀加速直线运动，细线与竖直方向的夹角θ始终不变，重力加速度为g.小球受到的空气阻力不计.写出箱子可能的二种加速度情况：① ；② .
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．（10分）在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学采用如图（1）所示的实验装置，一个带刻度的导热试管内封闭一定质量的气体，有一定厚度的活塞可在试管内无摩擦地滑动，试管的右端通过一个小软管与压强传感器相连.该同学向右缓慢推动活塞左侧的手柄，在这个过程中未用手接触试管，每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，并输入计算机，同时由压强传感器测得对应的压强值.实验共测了6次，实验结果如表所示.
（1）在图（2）所示的坐标纸上已经标出4组数据点，请将余下的二组数据在坐标纸上标出，并作出对应的图像.
（2）该同学经老师提醒后发现自己的体积数据记录有误，漏记了小软管内气体的体积.你认为他的体积数据记录还存在什么问题： .结合图（2）中画出的图像，判断该同学 （选填“需要”或“不需要”）修正体积的数据记录.
（3）该同学从分子动理论的角度分析实验过程：试管内封闭一定质量的气体，温度保持不变，气体分子的 和 一定.气体的体积减小时，单位时间内撞击单位面积的分子数 （选填“增大”“减小”或“不变”），宏观表现为气体的 .
19．（15分）如图所示，OACO为固定在水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有阻值R＝5Ω的短电阻丝（图中用粗线表示），导轨其它部分电阻不计。导轨OAC的形状满足y＝5sin（x）（单位：m），匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度B＝0.1T。一足够长、阻值不计的金属棒ab在水平外力F作用下，t＝0时刻以水平向右的恒定速度v＝2m/s从导轨上O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直。
（1）写出滑动过程中外力F与时间t的关系，并求出外力F的最大值；
（2）求整个回路的发热功率P＝0.2W时所对应的时刻t。
20．（15分）我国500米口径球面射电望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”，如图（1）所示.其主动反射面系统是一个球冠反射面，球冠直径为500m，由4450块三角形的反射面单元拼接而成.它能探测到频率在70MHz～3GHz之间的电磁脉冲信号（1MHz＝106Hz，1GHz＝109Hz）.
（1）计算探测到的电磁脉冲信号的波长，并根据图（2）判断对应哪种电磁波；
（2）为了不损伤望远镜球面，对“中国天眼”进行维护时，工作人员背上系着一个悬在空中的氦气球，氦气球对其有大小为人自身重力的、方向竖直向上的拉力作用，如图（3）所示.若他在某处检查时不慎从距底部直线距离20m处的望远镜球面上滑倒（球面半径R＝300m）.
①若不计人和氦气球受到的空气阻力，氦气球对人的竖直拉力保持不变，估算此人滑到底部所用的时间并写出你的估算依据；
②真实情况下需要考虑人和氦气球受到的空气阻力，简单判断此人滑到底部所用的时间如何变化.
2021年上海市杨浦区高考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（共40分.第1-8小题，每题3分，第9-12小题，每题4分.每小题只有一个正确答案.）
1．（3分）电源电动势的大小反映的是（ ）
A．电流做功的快慢
B．电源储存电能的多少
C．电源在单位时间内传送电荷量的多少
D．电源把其他形式的能转化为电能的本领大小
【分析】电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势。电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，与外电路的结构无关。电源的电动势在数值上等于内、外电压之和。
【解答】解：电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，电动势越大，本领越大，既不表示电流做功的快慢，也不表示电源储存电能的多少，也不表示在单位时间内传送电荷量的多少。故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查对于电源的电动势的理解能力。电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小，与其他无关。
2．（3分）若物体所受的合外力为变力，则物体（ ）
A．一定做曲线运动 B．一定做直线运动
C．速度一定变化 D．速率一定变化
【分析】根据合外力与速度方向判断物体的运动情况，当合外力与速度方向在同一直线上时，物体做直线运动，虽然合力在变化，但仍然是直线运动；当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动。
【解答】解：AB、物体所受的合力与速度共线时做直线运动，不共线时做曲线运动，则物体受合外力为变力，物体可能做直线运动，也可能做曲线运动，故AB错误；
CD、物体受到不为零的合外力作用，则物体加速度不为零，则速度一定变化，但是速率不一定变化，例如匀速圆周运动，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】本题解题的关键在于判断合外力和速度方向是否在同一直线上。
3．（3分）如图是历史上发现中子的实验示意图（ ）
A．x1是质子，x2是电子 B．x1是α粒子，x2是中子
C．x2是质子，x3是中子 D．x2是γ光子，x3是质子
【分析】天然放射性元素钋（Po）衰变放出的α粒子轰击铍（Be）时会产生高速中子流，轰击石蜡时会打出质子。
【解答】解：查得威克发现中子的实验装置示意图，
图中粒子x1代表的是α粒子，粒子x1轰击铍核的核反应方程是→，所以x2为中子流；
中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，所以x3为质子，B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】此题考查了原子核的人工转变，这种题型属于基础题，根据物理学史内容很容易解决，只要善于积累，难度不大。
4．（3分）如图，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成.A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的空气分子被电离成为电子和正离子，电子碰到烟气中的煤粉，使其带负电，并被吸附到A上.由此可得，静电除尘是（ ）
A．对静电的利用.离B越近，场强越大
B．对静电的利用.离B越近，场强越小
C．对静电的防范.离B越近，场强越大
D．对静电的防范.离B越近，场强越小
【分析】电极A、B间接高电压后，它们之间产生了很强的电场，气体分子被电离成为电子和正离子，电子较轻，容易被粉尘吸附，故粉尘带负电，被正极A吸引，从而达到除尘的目的．
【解答】解：B接到高压电源负极，A接正极，电极截面如图所示，由电场线可判断越靠近B场强越强；粉尘吸附电子后带负电，因此向正极A运动，最后煤粉将被吸附到A极上；这属于静电的应用，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题涉及静电除尘的原理，关键是电子容易被吸附到灰尘上，故灰尘会吸附带带正电的A上．
5．（3分）如图为双缝干涉的实验示意图（ ）
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象
B．双缝的间隙越大，条纹的间距越大
C．中心处的明条纹宽度比两侧的明条纹宽度大
D．同样条件下，紫光产生的条纹间距大于红光产生的条纹间距
【分析】干涉中也存在光的衍射现象；根据双缝干涉条纹的间距公式判断干涉条纹间距的变化．
【解答】解：A、双缝干涉中通过每个单缝的光都在衍射，故A正确；
B、根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ知，双缝的间隙变大，则屏上明暗相间的条纹间距越小，故B错误；
C、根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ知，可知，中心处的明条纹宽度与两侧的明条纹宽度一样的，故C错误；
D、根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ知，当波长越长时，则屏上明暗相间的条纹间距越大，因此同样条件下，紫光产生的条纹间距小于红光产生的条纹间距，故D错误。
故选：A。
【点评】解决本题的关键知道双缝干涉的条纹间距公式，以及知道干涉与衍射现象的原理．
6．（3分）某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标ν表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，从图中可得（ ）
A．温度升高，曲线峰值向左移动
B．实线对应的气体分子温度较高
C．虚线对应的气体分子平均动能较大
D．与实线相比，虚线对应的速率在300﹣400m/s间隔内的气体分子数较少
【分析】温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同，温度越高，速率大的分子占的比例越大。
【解答】解：A、根据分子速率分布的特点：温度越高，速率大的分子占的比例越大，可知温度升高，曲线峰值向右移动，故A错误；
B、由图可知图中实线对应的速率大，由于温度越高，速率大的分子占的比例越大，则实线对应的气体分子温度较高，故B正确；
C、温度是分子平均动能的标志，图中实线对应的温度高，则分子平均动能较大，故C错误；
D、由图可知，300～400m/s段内，与实线相比，虚线对应的速率在300﹣400m/s间隔内的气体分子数较多，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点，知道纵坐标表示的是分子数目所占据的比例，同时明确温度与分子平均动能间的关系。
7．（3分）某同学骑自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前1，对后轮的摩擦力为F后1.当他推自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前2，对后轮的摩擦力为F后2.（ ）
A．F前1与F后1同向 B．F前2与F后2同向
C．F前1与车前进方向相同 D．F后2与车前进方向相同
【分析】骑自行车时自行车前轮是从动轮，后轮是主动轮，主动轮为自行车前进提供动力．因为是后轮驱动，所以后轮受到地面对它向前的摩擦力，而前轮不是驱动轮，对地面向前运动，受到地面对它向后的摩擦力．推自行车前进时，地面对前后轮的摩擦力方向都向后．
【解答】解：A、骑车前进时，后轮是主动轮，在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势，故受向前的摩擦力F前1，前轮是从动轮，它在与地面接触处有相对于地面向前滑的趋势，故受向后的摩擦力F前1，F前1与F后1反向，故A错误；
B、推自行车前进时，地面对前后轮的摩擦力F前2、F后2方向都向后，故B正确；
CD、地面对前轮的摩擦力F前1向后，推自行车时地面对后轮的摩擦力F后2向后，均与车前进方向相反，故CD错误。
故选：B。
【点评】正确的进行受力分析和知道物体间力的作用是相互的是解答本题的关键，考查了学生理论联系实际的能力．
8．（3分）如图所示，左端接有电阻R的平行光滑金属导轨水平放置，固定在竖直向上的匀强磁场中，一导体杆与两导轨良好接触，在外力作用下沿导轨方向做周期为1s的简谐运动.图中O位置对应平衡位置，C、D两位置对应简谐运动的左、右最大位移处.两导轨电阻不计.（ ）
A．每经过1s，流过电阻R的电流反向一次
B．杆在C位置时，电阻R的发热功率最大
C．杆由C到O的运动过程中，流过电阻R的电流由b→a
D．杆由C到D的运动过程中，流过电阻R的电流一直变大
【分析】根据导体杆切割的速度方向，运用右手定则判断感应电流方向；根据速度的变化得出感应电动势的变化，从而得出电流的变化。导体杆做简谐运动，产生正弦式交流电，电流的有效值不变，则发热功率不变。
【解答】解：A、根据右手定则知，当导体棒的速度方向变化时，感应电流的方向发生改变，一个周期内速度方向变化两次，则每经过1s，流过电阻R的电流方向反向两次，故A错误；
B、杆做简谐运动，根据E＝BLv知，产生正弦式交流电，发热功率用有效值计算，可知电阻R的发热功率不变，故B错误；
C、杆由C到O的运动过程中，根据右手定则知，杆中的电流方向向下，则流过电阻R的电流方向由b→a，故C正确；
D、杆由C到D的运动过程中，速度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，则流过电阻R的电流先增大后减小，故D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键掌握切割产生的感应电动势公式E＝BLv，以及会运用右手定则判断感应电流的方向，注意导体杆做简谐运动，产生正弦式交流电。
9．（4分）如图，两平行通电直导线a、b垂直纸面放置，分别通以垂直纸面向里的电流I1、I2，另一通电电流方向垂直纸面向外的直导线c与两导线共面。导线c受到的安培力为零，则（ ）
A．增大I1，导线c受到的安培力向左
B．增大I2，导线c受到的安培力向右
C．I1反向，导线c受到的安培力向左
D．I2反向，导线c受到的安培力向左
【分析】同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．导线越近，磁场越强，安培力越大。
【解答】解：对导线c，其受到导线a对其向右的安培力F1和导线b对其向左的安培力F2，其合力为零而处于平衡状态，
A、若增大I1，导线c受到的安培力F1增大，F2不变，其合力向右，故A错误；
B、若增大I2，导线c受到的安培力F2增大，F1不变，其合力向左，故B错误；
C、I1反向，导线c受到的安培力F1向左，F2不变，其合力向左，故C正确；
D、I2反向，导线c受到的安培力F2向右，F1不变，其合力向右，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了学生对用安培定律中导线之间相互作用力、电流的大小、导线之间的距离等因素的关系了解和掌握，属于常见题型．
10．（4分）关于做匀变速直线运动的物体速度v、位移s、加速度a、时间t之间的关系，下列图像中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】匀变速直线运动的加速度一定，速度随时间均匀变化．根据匀变速直线运动的速度公式、位移公式，可分析速度﹣时间图象、位移﹣时间图象形状．
【解答】解：A、匀变速直线运动的速度与时间的关系为v＝v0+at，则v﹣t图象是一条倾斜的直线，故A错误；
B、对于匀加速直线运动，加速度不随位移变化而变化，故B正确；
C、由2as＝v2﹣v02可知s﹣v图象是一条抛物线，而v﹣s图象不符，故C错误；
D、匀变速直线运动的加速度a一定，故D错误。
故选：B。
【点评】解决本题的关键要掌握匀变速直线运动的基本规律，根据解析式分析图象的形状．
11．（4分）如图所示，无人机在空中沿竖直方向减速上升，其加速度小于重力加速度.在此过程中（ ）
A．无人机处于超重状态
B．无人机的机械能减小
C．空气阻力对无人机做正功
D．螺旋桨产生的升力大于空气阻力
【分析】根据加速度方向判断无人机所处状态，以及力的大小关系；根据力的方向和运动方向判断空气阻力对无人机做的功；根据升力和空气阻力的合力做功判断无人机的机械能。
【解答】解：A、无人机沿竖直方向减速上升，故其加速度向下，处于失重状态，故A错误；
BD、无人机受重力、螺旋桨产生的升力和空气阻力三个力作用，因其加速度向下并小于重力加速度，可知升力和空气阻力的合力向上，即升力大于阻力，二力合力做正功，则无人机的机械能增大，故B错误，D正确；
C、空气阻力方向向下，对无人机做负功，故C错误。
故选：D。
【点评】本题要注意机械能的变化与升力和空气阻力的合力做功有关，与重力做功无关。
12．（4分）在水平面Oxy内有两个垂直水平面做简谐振动的波源S1（2.0，0）和S2（14.0，0），如图所示为其俯视图。其振动周期为2s、振幅为0.5cm，两列波的波速均为1m/s。t＝0时刻两波源同时从平衡位置开始垂直水平面向上振动。图中A点坐标（4.5，0），B点坐标（8.0，8.0）。（ ）
A．2.5s后A处质点开始振动，且振幅为1cm
B．5s后B处质点开始振动，且振幅为1cm
C．t＝7.5s时A处质点振动方向垂直水平面向下
D．t＝10s时B处质点振动方向垂直水平面向下
【分析】利用波传播的原理，根据已知条件求出传播时间，然后分析各质点的振动情况。注意两列波的路程差等于波长的整数倍时，是振动加强点，两列波的路程差等于半个波长的奇数倍时，是振动减弱点。
【解答】解：A、两个波在传播时，振幅为0.5cm，A距离S1更近，先被S1带动，则有AS1＝4.5m﹣2m＝2.5m，则A处开始振动的时间为t＝＝s＝2.5s，则2.5s后A处质点开始振动，且振幅为0.5cm，故A错误；
BD、B距离S1的距离为：BS1＝m＝10m，而B距离S2的距离为BS2＝m＝10m，则两个波同时到达B点，时间为t＝10s，所以10s后B处质点开始振动，由于同相位振动，此时振动方向为垂直水平面向上，振幅为1cm，故BD错误；
C、S2传到A的时间为t'＝＝s＝9.5s，所以t＝7.5s时只有S1传到A，此时A振动了时间为t″＝7.5s﹣2.5s＝5s＝2T，即此时A的振动方向垂直水平面向下，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查波的叠加原理的理解，根据时间于周期的关系入手是常见的思路。
二、填空题（共20分）
13．（4分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”这一实验中选用细长形螺线管，目的是在螺线管沿轴线方向形成较大范围的 匀强磁场 .实验过程中，磁传感器的探管应与 螺线管轴线 保持重合.
【分析】依据通电螺线管的磁场分布与条形磁铁的磁场类似，从而即可分析求解。
【解答】解：根据通电螺线管的磁场分布与条形磁铁的磁场类似，那么通电螺线管内部磁场是匀强磁场，
因此在实验过程中，磁传感器的探管应与螺线管轴线保持重合；
故答案为：匀强磁场；螺线管轴线。
【点评】考查电流周围的磁场分布，掌握通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场区别，理解匀强磁场的特征。
14．（4分）当光照射到光电管的阴极K时，电路中产生的电流流过电流表G的方向是 a流向b （选填“a流向b”或“b流向a”）若照射光的频率增大，强度不变，电流表G的读数 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）.
【分析】当入射光的频率大于金属的极限频率时，会发生光电效应，根据电子的移动方向得出电流的方向，结合光电流的影响因素分析即可。
【解答】解：发出的光电子从阴极K移动到阳极A，则流过电流表的电子方向为b流向a，那么电流方向为a流向b；
若保持照射光强度不变，仅增大照射光频率，则光子数目减小，那么电流表G的示数会减小；
故答案为：a流向b；减小。
【点评】解决本题的关键掌握光电效应的条件：当入射光的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，注意电子定向移动方向与电流方向相反。
15．（4分）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.两颗中子星合并前某时刻，相距约400km.在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，每秒转动12圈.其转速为地球自转转速的 1.0368×106 倍.将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，可以估算出这一时刻两颗中子星的速率之和为 3.0144×107 m/s.
【分析】利用转速的定义可以求出中子星转速和地球自转转速的倍数。利用线速度和角速度的关系可以求出速率之和
【解答】解：（1）地球自转的周期是24h，则中子星的转速是地球自转转速倍数为＝1.0368×106；
（2）根据v＝ωr可知，v1＝ωr1，v2＝ωr2，解得v1+v2＝（r1+r2）ω＝Lω＝2πnL＝2π×12×4×105m/s＝3.0144×107m/s。
故答案为：1.0368×106，3.0144×107。
【点评】本题考查万有引力与航天的基本问题，结合基本量之间的关系就可以求具体问题。
16．（4分）如图所示，用轻绳系住一个匀质大球B，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球A，各接触面均光滑.系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为45°，两球心连线与轻绳之间的夹角为15°，重力加速度为g.则竖直墙对A球的弹力大小为 mg ，大球B的质量为 .
【分析】将两个球作为一个整体进行受力分析，根据平衡条件求解墙的支持力表达式；对小球进行受力分析，再次根据平衡条件求解墙的支持力，由此分析。
【解答】解：设绳子拉力为F，墙壁支持力为N，两球之间的压力为T，大球B的质量为m1，将两个球作为一个整体进行受力分析，如图1所示，根据平衡条件得竖直墙对A球的弹力大小N＝（m+m1）gtan45°＝（m+m1）g，
对小球进行受力分析，如图2所示，根据平衡条件可得：N＝mgtan（45°+15°）＝mg
联立得：（m+m1）g＝mg
解得m1＝。
故答案为：，。
【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
17．（4分）如图，一个有质量的小球用一细线悬于箱子顶上的O点，箱子沿某一方向做匀加速直线运动，细线与竖直方向的夹角θ始终不变，重力加速度为g.小球受到的空气阻力不计.写出箱子可能的二种加速度情况：① 加速度水平向右，大小为gtanθ ；② 自由落体运动，加速度为g .
【分析】对小球受力分析，依据矢量的合成法则，及加速度方向，再根据牛顿第二定律求出小球的加速度，从而得出箱子的加速度。
【解答】解：以小球为研究对象，若其加速度方向水平向右，
由牛顿第二定律得：Tcosθ＝mg
Tsinθ＝ma
两式联立解得：a＝gtanθ，
则箱子的加速度水平向右，大小为gtanθ；
以小球为研究对象，若其加速度方向竖直向下，
当绳子拉力T＝0时，
由牛顿第二定律得：mg＝ma
两式联立解得：a＝g，
则箱子是自由落体运动，加速度为g；
故答案为：①加速度水平向右，大小为gtanθ；②自由落体运动，加速度为g。
【点评】本题考查了牛顿第二定律的基本应用，要注意整体法、隔离法的灵活选择，理解确定加速度的方向是解题的关键。
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．（10分）在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学采用如图（1）所示的实验装置，一个带刻度的导热试管内封闭一定质量的气体，有一定厚度的活塞可在试管内无摩擦地滑动，试管的右端通过一个小软管与压强传感器相连.该同学向右缓慢推动活塞左侧的手柄，在这个过程中未用手接触试管，每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，并输入计算机，同时由压强传感器测得对应的压强值.实验共测了6次，实验结果如表所示.
（1）在图（2）所示的坐标纸上已经标出4组数据点，请将余下的二组数据在坐标纸上标出，并作出对应的图像.
（2）该同学经老师提醒后发现自己的体积数据记录有误，漏记了小软管内气体的体积.你认为他的体积数据记录还存在什么问题： 将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值 .结合图（2）中画出的图像，判断该同学 不需要 （选填“需要”或“不需要”）修正体积的数据记录.
（3）该同学从分子动理论的角度分析实验过程：试管内封闭一定质量的气体，温度保持不变，气体分子的 分子总数 和 分子平均动能 一定.气体的体积减小时，单位时间内撞击单位面积的分子数 增大 （选填“增大”“减小”或“不变”），宏观表现为气体的 压强增大 .
【分析】（1）根据描点法作出的图象；
（2）该同学每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，从图像分析压强和体积的关系，由此分析；
（3）因为气体温度及质量不变，所以分子总数和分子平均动能不变，根据气体压强的产生原因进行分析。
【解答】
解：（1）根据图表数据描点，作出的图象如图所示；
（2）该同学每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，所以他将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值；
从图像可知，温度不变时，压强与体积成反比，所以不需要修正；
（3）因为气体温度及质量不变，所以分子总数和分子平均动能不变；气体的体积减小时，单位体积内的分子数增多，所以单位时间内撞击单位面积的分子数增大；每个分子撞击的平均作用力不变，但是单位时间内撞击的分子数增多，所以宏观表现为气体的压强增大。
故答案为：（1）图象见解析；（2）将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值；不需要；（3）分子总数；分子平均动能；增大；压强增大。
【点评】本题主要是考查理想气体的压强与体积关系实验，该实验采用控制变量法，通过作图分析压强与体积的关系，掌握实验原理和实验方法是关键；另外还要知道气体压强的产生原因。
19．（15分）如图所示，OACO为固定在水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有阻值R＝5Ω的短电阻丝（图中用粗线表示），导轨其它部分电阻不计。导轨OAC的形状满足y＝5sin（x）（单位：m），匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度B＝0.1T。一足够长、阻值不计的金属棒ab在水平外力F作用下，t＝0时刻以水平向右的恒定速度v＝2m/s从导轨上O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直。
（1）写出滑动过程中外力F与时间t的关系，并求出外力F的最大值；
（2）求整个回路的发热功率P＝0.2W时所对应的时刻t。
【分析】（1）金属棒在导轨上从O点滑动到C点，切割磁感线产生感应电动势，求出时间t时有效切割长度L，求出感应电动势，然后求出感应电流，求出安倍力，由平衡条件求出外力F与时间t的关系；
（2）求出发热功率与时间t的关系，从而求出功率为0.2W对应的时刻。
【解答】解：（1）时间t时，金属棒水平方向运动的距离 x＝vt
此时有效的切割长度
感应电动势 E＝BLv
电路总电阻
感应电流
金属棒受到的安倍力 F安＝BIL
由平衡条件知 F＝F安
代入数据，联立解得：（0≤t≤3s）
Fmax＝0.2N
（2）由（1）可得（0≤t≤3s）
整个回路的发热功率P＝I2R，代入数据解得
当P＝0.2W时，或
答：（1）（0≤t≤3s），外力F的最大值为0.2N；
（2）发热功率为0.2W时对应的时刻为或。
【点评】本题中导线的有效切割长度随时间做正弦规律变化，产生正弦交变电流。本题关键是求出有效切割长度与时间的关系，从而求出外力与总的发热功率与时间的函数表达式。
20．（15分）我国500米口径球面射电望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”，如图（1）所示.其主动反射面系统是一个球冠反射面，球冠直径为500m，由4450块三角形的反射面单元拼接而成.它能探测到频率在70MHz～3GHz之间的电磁脉冲信号（1MHz＝106Hz，1GHz＝109Hz）.
（1）计算探测到的电磁脉冲信号的波长，并根据图（2）判断对应哪种电磁波；
（2）为了不损伤望远镜球面，对“中国天眼”进行维护时，工作人员背上系着一个悬在空中的氦气球，氦气球对其有大小为人自身重力的、方向竖直向上的拉力作用，如图（3）所示.若他在某处检查时不慎从距底部直线距离20m处的望远镜球面上滑倒（球面半径R＝300m）.
①若不计人和氦气球受到的空气阻力，氦气球对人的竖直拉力保持不变，估算此人滑到底部所用的时间并写出你的估算依据；
②真实情况下需要考虑人和氦气球受到的空气阻力，简单判断此人滑到底部所用的时间如何变化.
【分析】（1）根据电磁波的波速与频率关系：c＝fλ求解；
（2）将工作人员沿球面下滑的过程类比为单摆的摆动过程，判断摆角是否小于5°，从而用单摆周期公式求解。
【解答】解：（1）根据电磁波的波速与频率关系：c＝fλ，
可得：
，，
根据图（2）判断，此波段内的电磁脉冲信号对应无线电波；
（2）①将此工作人员简化为质点，多个单元拼接而成的反射面等效为一个光滑且平滑的球冠内部，把他沿球面下滑的过程类比为单摆的摆动过程，
摆角，摆角小于5°，沿球面下滑的过程可视为简谐振动，摆长l为球半径，l＝R＝300m，
等效重力加速度，g取9.8m/s2，；
②考虑人和氦气球受到的空气阻力，对人的运动有阻碍作用，滑到底部所用的时间变长
答：（1）计算探测到的电磁脉冲信号的波长0.1m～4.286m，对应无线电波；
（2）①此人滑到底部所用的时间为21.28s；
②真实情况下需要考虑人和氦气球受到的空气阻力，此人滑到底部的时间变长。
【点评】关键熟练掌握电磁波波速与频率的关系。将工作人员沿球面下滑的过程类比为单摆的摆动过程有一定的难度，对学生将实际问题抽象为所学模型的能力要求较高。
2021年上海市杨浦区高考物理二模试卷
一、选择题（共40分.第1-8小题，每题3分，第9-12小题，每题4分.每小题只有一个正确答案.）
1．（3分）电源电动势的大小反映的是（ ）
A．电流做功的快慢
B．电源储存电能的多少
C．电源在单位时间内传送电荷量的多少
D．电源把其他形式的能转化为电能的本领大小
2．（3分）若物体所受的合外力为变力，则物体（ ）
A．一定做曲线运动 B．一定做直线运动
C．速度一定变化 D．速率一定变化
3．（3分）如图是历史上发现中子的实验示意图（ ）
A．x1是质子，x2是电子 B．x1是α粒子，x2是中子
C．x2是质子，x3是中子 D．x2是γ光子，x3是质子
4．（3分）如图，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成.A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的空气分子被电离成为电子和正离子，电子碰到烟气中的煤粉，使其带负电，并被吸附到A上.由此可得，静电除尘是（ ）
A．对静电的利用.离B越近，场强越大
B．对静电的利用.离B越近，场强越小
C．对静电的防范.离B越近，场强越大
D．对静电的防范.离B越近，场强越小
5．（3分）如图为双缝干涉的实验示意图（ ）
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象
B．双缝的间隙越大，条纹的间距越大
C．中心处的明条纹宽度比两侧的明条纹宽度大
D．同样条件下，紫光产生的条纹间距大于红光产生的条纹间距
6．（3分）某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标ν表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，从图中可得（ ）
A．温度升高，曲线峰值向左移动
B．实线对应的气体分子温度较高
C．虚线对应的气体分子平均动能较大
D．与实线相比，虚线对应的速率在300﹣400m/s间隔内的气体分子数较少
7．（3分）某同学骑自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前1，对后轮的摩擦力为F后1.当他推自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前2，对后轮的摩擦力为F后2.（ ）
A．F前1与F后1同向 B．F前2与F后2同向
C．F前1与车前进方向相同 D．F后2与车前进方向相同
8．（3分）如图所示，左端接有电阻R的平行光滑金属导轨水平放置，固定在竖直向上的匀强磁场中，一导体杆与两导轨良好接触，在外力作用下沿导轨方向做周期为1s的简谐运动.图中O位置对应平衡位置，C、D两位置对应简谐运动的左、右最大位移处.两导轨电阻不计.（ ）
A．每经过1s，流过电阻R的电流反向一次
B．杆在C位置时，电阻R的发热功率最大
C．杆由C到O的运动过程中，流过电阻R的电流由b→a
D．杆由C到D的运动过程中，流过电阻R的电流一直变大
9．（4分）如图，两平行通电直导线a、b垂直纸面放置，分别通以垂直纸面向里的电流I1、I2，另一通电电流方向垂直纸面向外的直导线c与两导线共面。导线c受到的安培力为零，则（ ）
A．增大I1，导线c受到的安培力向左
B．增大I2，导线c受到的安培力向右
C．I1反向，导线c受到的安培力向左
D．I2反向，导线c受到的安培力向左
10．（4分）关于做匀变速直线运动的物体速度v、位移s、加速度a、时间t之间的关系，下列图像中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．（4分）如图所示，无人机在空中沿竖直方向减速上升，其加速度小于重力加速度.在此过程中（ ）
A．无人机处于超重状态
B．无人机的机械能减小
C．空气阻力对无人机做正功
D．螺旋桨产生的升力大于空气阻力
12．（4分）在水平面Oxy内有两个垂直水平面做简谐振动的波源S1（2.0，0）和S2（14.0，0），如图所示为其俯视图。其振动周期为2s、振幅为0.5cm，两列波的波速均为1m/s。t＝0时刻两波源同时从平衡位置开始垂直水平面向上振动。图中A点坐标（4.5，0），B点坐标（8.0，8.0）。（ ）
A．2.5s后A处质点开始振动，且振幅为1cm
B．5s后B处质点开始振动，且振幅为1cm
C．t＝7.5s时A处质点振动方向垂直水平面向下
D．t＝10s时B处质点振动方向垂直水平面向下
二、填空题（共20分）
13．（4分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”这一实验中选用细长形螺线管，目的是在螺线管沿轴线方向形成较大范围的 .实验过程中，磁传感器的探管应与 保持重合.
14．（4分）当光照射到光电管的阴极K时，电路中产生的电流流过电流表G的方向是 （选填“a流向b”或“b流向a”）若照射光的频率增大，强度不变，电流表G的读数 （选填“增大”“减小”或“不变”）.
15．（4分）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.两颗中子星合并前某时刻，相距约400km.在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，每秒转动12圈.其转速为地球自转转速的 倍.将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，可以估算出这一时刻两颗中子星的速率之和为 m/s.
16．（4分）如图所示，用轻绳系住一个匀质大球B，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球A，各接触面均光滑.系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为45°，两球心连线与轻绳之间的夹角为15°，重力加速度为g.则竖直墙对A球的弹力大小为 ，大球B的质量为 .
17．（4分）如图，一个有质量的小球用一细线悬于箱子顶上的O点，箱子沿某一方向做匀加速直线运动，细线与竖直方向的夹角θ始终不变，重力加速度为g.小球受到的空气阻力不计.写出箱子可能的二种加速度情况：① ；② .
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．（10分）在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学采用如图（1）所示的实验装置，一个带刻度的导热试管内封闭一定质量的气体，有一定厚度的活塞可在试管内无摩擦地滑动，试管的右端通过一个小软管与压强传感器相连.该同学向右缓慢推动活塞左侧的手柄，在这个过程中未用手接触试管，每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，并输入计算机，同时由压强传感器测得对应的压强值.实验共测了6次，实验结果如表所示.
（1）在图（2）所示的坐标纸上已经标出4组数据点，请将余下的二组数据在坐标纸上标出，并作出对应的图像.
（2）该同学经老师提醒后发现自己的体积数据记录有误，漏记了小软管内气体的体积.你认为他的体积数据记录还存在什么问题： .结合图（2）中画出的图像，判断该同学 （选填“需要”或“不需要”）修正体积的数据记录.
（3）该同学从分子动理论的角度分析实验过程：试管内封闭一定质量的气体，温度保持不变，气体分子的 和 一定.气体的体积减小时，单位时间内撞击单位面积的分子数 （选填“增大”“减小”或“不变”），宏观表现为气体的 .
19．（15分）如图所示，OACO为固定在水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有阻值R＝5Ω的短电阻丝（图中用粗线表示），导轨其它部分电阻不计。导轨OAC的形状满足y＝5sin（x）（单位：m），匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度B＝0.1T。一足够长、阻值不计的金属棒ab在水平外力F作用下，t＝0时刻以水平向右的恒定速度v＝2m/s从导轨上O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直。
（1）写出滑动过程中外力F与时间t的关系，并求出外力F的最大值；
（2）求整个回路的发热功率P＝0.2W时所对应的时刻t。
20．（15分）我国500米口径球面射电望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”，如图（1）所示.其主动反射面系统是一个球冠反射面，球冠直径为500m，由4450块三角形的反射面单元拼接而成.它能探测到频率在70MHz～3GHz之间的电磁脉冲信号（1MHz＝106Hz，1GHz＝109Hz）.
（1）计算探测到的电磁脉冲信号的波长，并根据图（2）判断对应哪种电磁波；
（2）为了不损伤望远镜球面，对“中国天眼”进行维护时，工作人员背上系着一个悬在空中的氦气球，氦气球对其有大小为人自身重力的、方向竖直向上的拉力作用，如图（3）所示.若他在某处检查时不慎从距底部直线距离20m处的望远镜球面上滑倒（球面半径R＝300m）.
①若不计人和氦气球受到的空气阻力，氦气球对人的竖直拉力保持不变，估算此人滑到底部所用的时间并写出你的估算依据；
②真实情况下需要考虑人和氦气球受到的空气阻力，简单判断此人滑到底部所用的时间如何变化.
2021年上海市杨浦区高考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（共40分.第1-8小题，每题3分，第9-12小题，每题4分.每小题只有一个正确答案.）
1．（3分）电源电动势的大小反映的是（ ）
A．电流做功的快慢
B．电源储存电能的多少
C．电源在单位时间内传送电荷量的多少
D．电源把其他形式的能转化为电能的本领大小
【分析】电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势。电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，与外电路的结构无关。电源的电动势在数值上等于内、外电压之和。
【解答】解：电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，电动势越大，本领越大，既不表示电流做功的快慢，也不表示电源储存电能的多少，也不表示在单位时间内传送电荷量的多少。故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查对于电源的电动势的理解能力。电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小，与其他无关。
2．（3分）若物体所受的合外力为变力，则物体（ ）
A．一定做曲线运动 B．一定做直线运动
C．速度一定变化 D．速率一定变化
【分析】根据合外力与速度方向判断物体的运动情况，当合外力与速度方向在同一直线上时，物体做直线运动，虽然合力在变化，但仍然是直线运动；当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动。
【解答】解：AB、物体所受的合力与速度共线时做直线运动，不共线时做曲线运动，则物体受合外力为变力，物体可能做直线运动，也可能做曲线运动，故AB错误；
CD、物体受到不为零的合外力作用，则物体加速度不为零，则速度一定变化，但是速率不一定变化，例如匀速圆周运动，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】本题解题的关键在于判断合外力和速度方向是否在同一直线上。
3．（3分）如图是历史上发现中子的实验示意图（ ）
A．x1是质子，x2是电子 B．x1是α粒子，x2是中子
C．x2是质子，x3是中子 D．x2是γ光子，x3是质子
【分析】天然放射性元素钋（Po）衰变放出的α粒子轰击铍（Be）时会产生高速中子流，轰击石蜡时会打出质子。
【解答】解：查得威克发现中子的实验装置示意图，
图中粒子x1代表的是α粒子，粒子x1轰击铍核的核反应方程是→，所以x2为中子流；
中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，所以x3为质子，B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】此题考查了原子核的人工转变，这种题型属于基础题，根据物理学史内容很容易解决，只要善于积累，难度不大。
4．（3分）如图，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成.A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的空气分子被电离成为电子和正离子，电子碰到烟气中的煤粉，使其带负电，并被吸附到A上.由此可得，静电除尘是（ ）
A．对静电的利用.离B越近，场强越大
B．对静电的利用.离B越近，场强越小
C．对静电的防范.离B越近，场强越大
D．对静电的防范.离B越近，场强越小
【分析】电极A、B间接高电压后，它们之间产生了很强的电场，气体分子被电离成为电子和正离子，电子较轻，容易被粉尘吸附，故粉尘带负电，被正极A吸引，从而达到除尘的目的．
【解答】解：B接到高压电源负极，A接正极，电极截面如图所示，由电场线可判断越靠近B场强越强；粉尘吸附电子后带负电，因此向正极A运动，最后煤粉将被吸附到A极上；这属于静电的应用，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题涉及静电除尘的原理，关键是电子容易被吸附到灰尘上，故灰尘会吸附带带正电的A上．
5．（3分）如图为双缝干涉的实验示意图（ ）
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象
B．双缝的间隙越大，条纹的间距越大
C．中心处的明条纹宽度比两侧的明条纹宽度大
D．同样条件下，紫光产生的条纹间距大于红光产生的条纹间距
【分析】干涉中也存在光的衍射现象；根据双缝干涉条纹的间距公式判断干涉条纹间距的变化．
【解答】解：A、双缝干涉中通过每个单缝的光都在衍射，故A正确；
B、根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ知，双缝的间隙变大，则屏上明暗相间的条纹间距越小，故B错误；
C、根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ知，可知，中心处的明条纹宽度与两侧的明条纹宽度一样的，故C错误；
D、根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ知，当波长越长时，则屏上明暗相间的条纹间距越大，因此同样条件下，紫光产生的条纹间距小于红光产生的条纹间距，故D错误。
故选：A。
【点评】解决本题的关键知道双缝干涉的条纹间距公式，以及知道干涉与衍射现象的原理．
6．（3分）某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标ν表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，从图中可得（ ）
A．温度升高，曲线峰值向左移动
B．实线对应的气体分子温度较高
C．虚线对应的气体分子平均动能较大
D．与实线相比，虚线对应的速率在300﹣400m/s间隔内的气体分子数较少
【分析】温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同，温度越高，速率大的分子占的比例越大。
【解答】解：A、根据分子速率分布的特点：温度越高，速率大的分子占的比例越大，可知温度升高，曲线峰值向右移动，故A错误；
B、由图可知图中实线对应的速率大，由于温度越高，速率大的分子占的比例越大，则实线对应的气体分子温度较高，故B正确；
C、温度是分子平均动能的标志，图中实线对应的温度高，则分子平均动能较大，故C错误；
D、由图可知，300～400m/s段内，与实线相比，虚线对应的速率在300﹣400m/s间隔内的气体分子数较多，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点，知道纵坐标表示的是分子数目所占据的比例，同时明确温度与分子平均动能间的关系。
7．（3分）某同学骑自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前1，对后轮的摩擦力为F后1.当他推自行车时，地面对前轮的摩擦力为F前2，对后轮的摩擦力为F后2.（ ）
A．F前1与F后1同向 B．F前2与F后2同向
C．F前1与车前进方向相同 D．F后2与车前进方向相同
【分析】骑自行车时自行车前轮是从动轮，后轮是主动轮，主动轮为自行车前进提供动力．因为是后轮驱动，所以后轮受到地面对它向前的摩擦力，而前轮不是驱动轮，对地面向前运动，受到地面对它向后的摩擦力．推自行车前进时，地面对前后轮的摩擦力方向都向后．
【解答】解：A、骑车前进时，后轮是主动轮，在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势，故受向前的摩擦力F前1，前轮是从动轮，它在与地面接触处有相对于地面向前滑的趋势，故受向后的摩擦力F前1，F前1与F后1反向，故A错误；
B、推自行车前进时，地面对前后轮的摩擦力F前2、F后2方向都向后，故B正确；
CD、地面对前轮的摩擦力F前1向后，推自行车时地面对后轮的摩擦力F后2向后，均与车前进方向相反，故CD错误。
故选：B。
【点评】正确的进行受力分析和知道物体间力的作用是相互的是解答本题的关键，考查了学生理论联系实际的能力．
8．（3分）如图所示，左端接有电阻R的平行光滑金属导轨水平放置，固定在竖直向上的匀强磁场中，一导体杆与两导轨良好接触，在外力作用下沿导轨方向做周期为1s的简谐运动.图中O位置对应平衡位置，C、D两位置对应简谐运动的左、右最大位移处.两导轨电阻不计.（ ）
A．每经过1s，流过电阻R的电流反向一次
B．杆在C位置时，电阻R的发热功率最大
C．杆由C到O的运动过程中，流过电阻R的电流由b→a
D．杆由C到D的运动过程中，流过电阻R的电流一直变大
【分析】根据导体杆切割的速度方向，运用右手定则判断感应电流方向；根据速度的变化得出感应电动势的变化，从而得出电流的变化。导体杆做简谐运动，产生正弦式交流电，电流的有效值不变，则发热功率不变。
【解答】解：A、根据右手定则知，当导体棒的速度方向变化时，感应电流的方向发生改变，一个周期内速度方向变化两次，则每经过1s，流过电阻R的电流方向反向两次，故A错误；
B、杆做简谐运动，根据E＝BLv知，产生正弦式交流电，发热功率用有效值计算，可知电阻R的发热功率不变，故B错误；
C、杆由C到O的运动过程中，根据右手定则知，杆中的电流方向向下，则流过电阻R的电流方向由b→a，故C正确；
D、杆由C到D的运动过程中，速度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，则流过电阻R的电流先增大后减小，故D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键掌握切割产生的感应电动势公式E＝BLv，以及会运用右手定则判断感应电流的方向，注意导体杆做简谐运动，产生正弦式交流电。
9．（4分）如图，两平行通电直导线a、b垂直纸面放置，分别通以垂直纸面向里的电流I1、I2，另一通电电流方向垂直纸面向外的直导线c与两导线共面。导线c受到的安培力为零，则（ ）
A．增大I1，导线c受到的安培力向左
B．增大I2，导线c受到的安培力向右
C．I1反向，导线c受到的安培力向左
D．I2反向，导线c受到的安培力向左
【分析】同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．导线越近，磁场越强，安培力越大。
【解答】解：对导线c，其受到导线a对其向右的安培力F1和导线b对其向左的安培力F2，其合力为零而处于平衡状态，
A、若增大I1，导线c受到的安培力F1增大，F2不变，其合力向右，故A错误；
B、若增大I2，导线c受到的安培力F2增大，F1不变，其合力向左，故B错误；
C、I1反向，导线c受到的安培力F1向左，F2不变，其合力向左，故C正确；
D、I2反向，导线c受到的安培力F2向右，F1不变，其合力向右，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了学生对用安培定律中导线之间相互作用力、电流的大小、导线之间的距离等因素的关系了解和掌握，属于常见题型．
10．（4分）关于做匀变速直线运动的物体速度v、位移s、加速度a、时间t之间的关系，下列图像中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】匀变速直线运动的加速度一定，速度随时间均匀变化．根据匀变速直线运动的速度公式、位移公式，可分析速度﹣时间图象、位移﹣时间图象形状．
【解答】解：A、匀变速直线运动的速度与时间的关系为v＝v0+at，则v﹣t图象是一条倾斜的直线，故A错误；
B、对于匀加速直线运动，加速度不随位移变化而变化，故B正确；
C、由2as＝v2﹣v02可知s﹣v图象是一条抛物线，而v﹣s图象不符，故C错误；
D、匀变速直线运动的加速度a一定，故D错误。
故选：B。
【点评】解决本题的关键要掌握匀变速直线运动的基本规律，根据解析式分析图象的形状．
11．（4分）如图所示，无人机在空中沿竖直方向减速上升，其加速度小于重力加速度.在此过程中（ ）
A．无人机处于超重状态
B．无人机的机械能减小
C．空气阻力对无人机做正功
D．螺旋桨产生的升力大于空气阻力
【分析】根据加速度方向判断无人机所处状态，以及力的大小关系；根据力的方向和运动方向判断空气阻力对无人机做的功；根据升力和空气阻力的合力做功判断无人机的机械能。
【解答】解：A、无人机沿竖直方向减速上升，故其加速度向下，处于失重状态，故A错误；
BD、无人机受重力、螺旋桨产生的升力和空气阻力三个力作用，因其加速度向下并小于重力加速度，可知升力和空气阻力的合力向上，即升力大于阻力，二力合力做正功，则无人机的机械能增大，故B错误，D正确；
C、空气阻力方向向下，对无人机做负功，故C错误。
故选：D。
【点评】本题要注意机械能的变化与升力和空气阻力的合力做功有关，与重力做功无关。
12．（4分）在水平面Oxy内有两个垂直水平面做简谐振动的波源S1（2.0，0）和S2（14.0，0），如图所示为其俯视图。其振动周期为2s、振幅为0.5cm，两列波的波速均为1m/s。t＝0时刻两波源同时从平衡位置开始垂直水平面向上振动。图中A点坐标（4.5，0），B点坐标（8.0，8.0）。（ ）
A．2.5s后A处质点开始振动，且振幅为1cm
B．5s后B处质点开始振动，且振幅为1cm
C．t＝7.5s时A处质点振动方向垂直水平面向下
D．t＝10s时B处质点振动方向垂直水平面向下
【分析】利用波传播的原理，根据已知条件求出传播时间，然后分析各质点的振动情况。注意两列波的路程差等于波长的整数倍时，是振动加强点，两列波的路程差等于半个波长的奇数倍时，是振动减弱点。
【解答】解：A、两个波在传播时，振幅为0.5cm，A距离S1更近，先被S1带动，则有AS1＝4.5m﹣2m＝2.5m，则A处开始振动的时间为t＝＝s＝2.5s，则2.5s后A处质点开始振动，且振幅为0.5cm，故A错误；
BD、B距离S1的距离为：BS1＝m＝10m，而B距离S2的距离为BS2＝m＝10m，则两个波同时到达B点，时间为t＝10s，所以10s后B处质点开始振动，由于同相位振动，此时振动方向为垂直水平面向上，振幅为1cm，故BD错误；
C、S2传到A的时间为t'＝＝s＝9.5s，所以t＝7.5s时只有S1传到A，此时A振动了时间为t″＝7.5s﹣2.5s＝5s＝2T，即此时A的振动方向垂直水平面向下，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查波的叠加原理的理解，根据时间于周期的关系入手是常见的思路。
二、填空题（共20分）
13．（4分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”这一实验中选用细长形螺线管，目的是在螺线管沿轴线方向形成较大范围的 匀强磁场 .实验过程中，磁传感器的探管应与 螺线管轴线 保持重合.
【分析】依据通电螺线管的磁场分布与条形磁铁的磁场类似，从而即可分析求解。
【解答】解：根据通电螺线管的磁场分布与条形磁铁的磁场类似，那么通电螺线管内部磁场是匀强磁场，
因此在实验过程中，磁传感器的探管应与螺线管轴线保持重合；
故答案为：匀强磁场；螺线管轴线。
【点评】考查电流周围的磁场分布，掌握通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场区别，理解匀强磁场的特征。
14．（4分）当光照射到光电管的阴极K时，电路中产生的电流流过电流表G的方向是 a流向b （选填“a流向b”或“b流向a”）若照射光的频率增大，强度不变，电流表G的读数 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）.
【分析】当入射光的频率大于金属的极限频率时，会发生光电效应，根据电子的移动方向得出电流的方向，结合光电流的影响因素分析即可。
【解答】解：发出的光电子从阴极K移动到阳极A，则流过电流表的电子方向为b流向a，那么电流方向为a流向b；
若保持照射光强度不变，仅增大照射光频率，则光子数目减小，那么电流表G的示数会减小；
故答案为：a流向b；减小。
【点评】解决本题的关键掌握光电效应的条件：当入射光的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，注意电子定向移动方向与电流方向相反。
15．（4分）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.两颗中子星合并前某时刻，相距约400km.在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，每秒转动12圈.其转速为地球自转转速的 1.0368×106 倍.将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，可以估算出这一时刻两颗中子星的速率之和为 3.0144×107 m/s.
【分析】利用转速的定义可以求出中子星转速和地球自转转速的倍数。利用线速度和角速度的关系可以求出速率之和
【解答】解：（1）地球自转的周期是24h，则中子星的转速是地球自转转速倍数为＝1.0368×106；
（2）根据v＝ωr可知，v1＝ωr1，v2＝ωr2，解得v1+v2＝（r1+r2）ω＝Lω＝2πnL＝2π×12×4×105m/s＝3.0144×107m/s。
故答案为：1.0368×106，3.0144×107。
【点评】本题考查万有引力与航天的基本问题，结合基本量之间的关系就可以求具体问题。
16．（4分）如图所示，用轻绳系住一个匀质大球B，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球A，各接触面均光滑.系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为45°，两球心连线与轻绳之间的夹角为15°，重力加速度为g.则竖直墙对A球的弹力大小为 mg ，大球B的质量为 .
【分析】将两个球作为一个整体进行受力分析，根据平衡条件求解墙的支持力表达式；对小球进行受力分析，再次根据平衡条件求解墙的支持力，由此分析。
【解答】解：设绳子拉力为F，墙壁支持力为N，两球之间的压力为T，大球B的质量为m1，将两个球作为一个整体进行受力分析，如图1所示，根据平衡条件得竖直墙对A球的弹力大小N＝（m+m1）gtan45°＝（m+m1）g，
对小球进行受力分析，如图2所示，根据平衡条件可得：N＝mgtan（45°+15°）＝mg
联立得：（m+m1）g＝mg
解得m1＝。
故答案为：，。
【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
17．（4分）如图，一个有质量的小球用一细线悬于箱子顶上的O点，箱子沿某一方向做匀加速直线运动，细线与竖直方向的夹角θ始终不变，重力加速度为g.小球受到的空气阻力不计.写出箱子可能的二种加速度情况：① 加速度水平向右，大小为gtanθ ；② 自由落体运动，加速度为g .
【分析】对小球受力分析，依据矢量的合成法则，及加速度方向，再根据牛顿第二定律求出小球的加速度，从而得出箱子的加速度。
【解答】解：以小球为研究对象，若其加速度方向水平向右，
由牛顿第二定律得：Tcosθ＝mg
Tsinθ＝ma
两式联立解得：a＝gtanθ，
则箱子的加速度水平向右，大小为gtanθ；
以小球为研究对象，若其加速度方向竖直向下，
当绳子拉力T＝0时，
由牛顿第二定律得：mg＝ma
两式联立解得：a＝g，
则箱子是自由落体运动，加速度为g；
故答案为：①加速度水平向右，大小为gtanθ；②自由落体运动，加速度为g。
【点评】本题考查了牛顿第二定律的基本应用，要注意整体法、隔离法的灵活选择，理解确定加速度的方向是解题的关键。
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．（10分）在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学采用如图（1）所示的实验装置，一个带刻度的导热试管内封闭一定质量的气体，有一定厚度的活塞可在试管内无摩擦地滑动，试管的右端通过一个小软管与压强传感器相连.该同学向右缓慢推动活塞左侧的手柄，在这个过程中未用手接触试管，每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，并输入计算机，同时由压强传感器测得对应的压强值.实验共测了6次，实验结果如表所示.
（1）在图（2）所示的坐标纸上已经标出4组数据点，请将余下的二组数据在坐标纸上标出，并作出对应的图像.
（2）该同学经老师提醒后发现自己的体积数据记录有误，漏记了小软管内气体的体积.你认为他的体积数据记录还存在什么问题： 将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值 .结合图（2）中画出的图像，判断该同学 不需要 （选填“需要”或“不需要”）修正体积的数据记录.
（3）该同学从分子动理论的角度分析实验过程：试管内封闭一定质量的气体，温度保持不变，气体分子的 分子总数 和 分子平均动能 一定.气体的体积减小时，单位时间内撞击单位面积的分子数 增大 （选填“增大”“减小”或“不变”），宏观表现为气体的 压强增大 .
【分析】（1）根据描点法作出的图象；
（2）该同学每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，从图像分析压强和体积的关系，由此分析；
（3）因为气体温度及质量不变，所以分子总数和分子平均动能不变，根据气体压强的产生原因进行分析。
【解答】
解：（1）根据图表数据描点，作出的图象如图所示；
（2）该同学每次从活塞左边沿对应的试管刻度读取体积值，所以他将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值；
从图像可知，温度不变时，压强与体积成反比，所以不需要修正；
（3）因为气体温度及质量不变，所以分子总数和分子平均动能不变；气体的体积减小时，单位体积内的分子数增多，所以单位时间内撞击单位面积的分子数增大；每个分子撞击的平均作用力不变，但是单位时间内撞击的分子数增多，所以宏观表现为气体的压强增大。
故答案为：（1）图象见解析；（2）将有一定厚度的活塞体积也计入气体体积值；不需要；（3）分子总数；分子平均动能；增大；压强增大。
【点评】本题主要是考查理想气体的压强与体积关系实验，该实验采用控制变量法，通过作图分析压强与体积的关系，掌握实验原理和实验方法是关键；另外还要知道气体压强的产生原因。
19．（15分）如图所示，OACO为固定在水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有阻值R＝5Ω的短电阻丝（图中用粗线表示），导轨其它部分电阻不计。导轨OAC的形状满足y＝5sin（x）（单位：m），匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度B＝0.1T。一足够长、阻值不计的金属棒ab在水平外力F作用下，t＝0时刻以水平向右的恒定速度v＝2m/s从导轨上O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直。
（1）写出滑动过程中外力F与时间t的关系，并求出外力F的最大值；
（2）求整个回路的发热功率P＝0.2W时所对应的时刻t。
【分析】（1）金属棒在导轨上从O点滑动到C点，切割磁感线产生感应电动势，求出时间t时有效切割长度L，求出感应电动势，然后求出感应电流，求出安倍力，由平衡条件求出外力F与时间t的关系；
（2）求出发热功率与时间t的关系，从而求出功率为0.2W对应的时刻。
【解答】解：（1）时间t时，金属棒水平方向运动的距离 x＝vt
此时有效的切割长度
感应电动势 E＝BLv
电路总电阻
感应电流
金属棒受到的安倍力 F安＝BIL
由平衡条件知 F＝F安
代入数据，联立解得：（0≤t≤3s）
Fmax＝0.2N
（2）由（1）可得（0≤t≤3s）
整个回路的发热功率P＝I2R，代入数据解得
当P＝0.2W时，或
答：（1）（0≤t≤3s），外力F的最大值为0.2N；
（2）发热功率为0.2W时对应的时刻为或。
【点评】本题中导线的有效切割长度随时间做正弦规律变化，产生正弦交变电流。本题关键是求出有效切割长度与时间的关系，从而求出外力与总的发热功率与时间的函数表达式。
20．（15分）我国500米口径球面射电望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”，如图（1）所示.其主动反射面系统是一个球冠反射面，球冠直径为500m，由4450块三角形的反射面单元拼接而成.它能探测到频率在70MHz～3GHz之间的电磁脉冲信号（1MHz＝106Hz，1GHz＝109Hz）.
（1）计算探测到的电磁脉冲信号的波长，并根据图（2）判断对应哪种电磁波；
（2）为了不损伤望远镜球面，对“中国天眼”进行维护时，工作人员背上系着一个悬在空中的氦气球，氦气球对其有大小为人自身重力的、方向竖直向上的拉力作用，如图（3）所示.若他在某处检查时不慎从距底部直线距离20m处的望远镜球面上滑倒（球面半径R＝300m）.
①若不计人和氦气球受到的空气阻力，氦气球对人的竖直拉力保持不变，估算此人滑到底部所用的时间并写出你的估算依据；
②真实情况下需要考虑人和氦气球受到的空气阻力，简单判断此人滑到底部所用的时间如何变化.
【分析】（1）根据电磁波的波速与频率关系：c＝fλ求解；
（2）将工作人员沿球面下滑的过程类比为单摆的摆动过程，判断摆角是否小于5°，从而用单摆周期公式求解。
【解答】解：（1）根据电磁波的波速与频率关系：c＝fλ，
可得：
，，
根据图（2）判断，此波段内的电磁脉冲信号对应无线电波；
（2）①将此工作人员简化为质点，多个单元拼接而成的反射面等效为一个光滑且平滑的球冠内部，把他沿球面下滑的过程类比为单摆的摆动过程，
摆角，摆角小于5°，沿球面下滑的过程可视为简谐振动，摆长l为球半径，l＝R＝300m，
等效重力加速度，g取9.8m/s2，；
②考虑人和氦气球受到的空气阻力，对人的运动有阻碍作用，滑到底部所用的时间变长
答：（1）计算探测到的电磁脉冲信号的波长0.1m～4.286m，对应无线电波；
（2）①此人滑到底部所用的时间为21.28s；
②真实情况下需要考虑人和氦气球受到的空气阻力，此人滑到底部的时间变长。
【点评】关键熟练掌握电磁波波速与频率的关系。将工作人员沿球面下滑的过程类比为单摆的摆动过程有一定的难度，对学生将实际问题抽象为所学模型的能力要求较高。
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