2021-2022学年上海市嘉定区高三（上）期末物理试卷（一模）（含答案解析）

2021-2022学年上海市嘉定区高三（上）期末物理试卷（一模）

1.     在国际单位制中，力学的基本单位有：千克、米、秒，压强的单位用基本单位来表示，应为(    )

A.  B.  C.  D.

2.     质量相同、温度相同的氢气和氧气，在不计分子势能的情况下，它们的(    )

A. 分子平均动能相同，内能相同 B. 分子平均动能相同，内能不同
C. 分子平均动能不同，内能相同 D. 分子平均动能不同，内能不同

3.     演示桌面微小形变的实验采用了放大法，如图所示研究用到相同实验方法的是(    )

A. 斜面理想实验
B. 卡文迪什扭秤实验
C. 共点力合成实验
D. 影响向心力大小因素实验

4.     如图为测量小车瞬时速度的实验装置，实验室有6cm，4cm，2cm，1cm四种规格的挡光片可供选择。为能更准确地测出小车经过光电门时的瞬时速度，你选用的挡光片的规格是(    )

A. 6cm B. 4cm C. 2cm D. 1cm

5.     单摆在经过平衡位置时，它的(    )

A. 速度为0 B. 加速度为0 C. 回复力为0 D. 机械能为0

6.     一定质量的封闭气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强会增大，从微观角度分析，这是因为(    )

A. 气体分子的总数增加 B. 气体分子间的斥力增大
C. 所有气体分子的动能都增大 D. 气体分子对器壁的平均作用力增大

7.     一位同学将水杯竖直握在手里，匀速走在校道上。如果水杯离地的高度保持不变，当他减速向前走时，手对水杯的作用力(    )

A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 无法确定

8.     三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相同、方向如图所示的电流，且。若导线c在d点的磁感应强度大小为B，则d点处的合磁感应强度大小为(    )

A. B
B.
C. 2B
D.

9.     如图a、b、c是中学物理推导初速度为0的匀变速直线运动位移公式所用的图像。下列关于位移公式的推导和这三幅图的说法正确的是(    )
    

A. 这里位移公式的推导主要采用了无限分割与逼近的思想
B. 图a利用矩形面积和表示的位移大小比真实位移大
C. 图b的矩形面积和比图c的三角形面积更接近真实位移的大小
D. 这种用面积表示位移大小的方法只适用于匀变速直线运动

10. 利用如图所示电路可以测量电源的电动势E和内阻r，R为电阻箱，为定值电阻。闭合开关，当R取不同阻值时，电流表对应有不同读数I，多次改变电阻箱的阻值，所得到的图像应为(    )

A.  B.
C.  D.

11. 如图甲为烤肠机，香肠放置于两根水平的平行金属杆中间，其截面图如图乙所未。假设香肠可视为质量均匀的圆柱体，烤熟后质量不变，半径变大，金属杆不再转动。忽略摩擦及金属杆的热胀缩。若金属杆对香肠的支持力为；两根金属杆对香肠的合力为，则香肠烤熟后(    )
     

A. 增大，增大 B. 增大，不变
C. 减小，增大 D. 减小，不变

12. 一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上和处质点的振动图像如图甲、图乙所示，则此列波的传播
    速度不可能是(    )
     

A.  B.  C.  D.

13. 电源是把其他形式的能转化为______的装置，这种转化是通过______做功实现的。
14. 小朋友画了一幅鱼儿在水中吐气泡的图画，如图所示。假设湖水的温度恒定不变，你认为他画得______填“对”或“不对”，你的理由是：______请运用物理原理简要说明。

15. 如图，电源电动势为12V，内阻r为，电阻R为，小灯泡L标有“6V12W”，电动机线圈电阻为。开关闭合后，小灯泡和电动机均能正常工作，则电源的总功率为______ W；电动机的输出功率为______ W。

16. 2021年10月，神舟十三号载人飞船成功发射，若点火不久，火箭竖直发射升空的某一瞬间，仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的3倍，则此时飞船的加速度大小为______；飞船经多次变轨后与空间站组合体完成交会对接，共同沿圆形轨道环绕地球运行，已知运行周期为T，地球半径为R，则空间站离地面的高度为______。地球表面的重力加速度为
17. 在和处分别固定两个带正电的点电荷M、N，现将一点电荷P置于处并由静止释放，它在电场力作用下沿x轴正方向运动重力不计，若其速度大小随位置变化的关系如图所示，则P为______电荷填“正”或“负”；点电荷M、N所带电量之比为______。
     
18. “DIS研究加速度和力关系”的实验装置如图1所示。
    
    实验所用的传感器是______，小车上安装的是该传感器的______部分。
    实验时若要以钩码的重力作为小车所受的合外力，则轨道应满足的条件是______，钩码应满足的条件是______。
    某同学根据多组数据作出了图像，如图2所示，发现图线不过原点，应采取的改进措施是______。
19. 如图甲所示，一台起重机将质量的重物由静止开始竖直向上匀加速提升，4s末达到额定功率，之后保持该功率继续提升重物，5s末重物达到最大速度。整个过程中重物的图像如图乙所示。取，不计额外功率。试计算：
    起重机的额定功率P；
    重物的最大速度；
    前5s起重机的平均功率。
     
20. 如图甲所示，两根足够长、间距、电阻不计的光滑平行导轨水平固定，在导轨的左侧接的定值电阻，质量，电阻的金属杆ab垂直导轨水平放置，磁感应强度的有界匀强磁场垂直于导轨平面。现用水平恒力向右拉动金属杆，使其由静止开始运动。若金属杆初始时距离磁场边界，进入磁场瞬间撤去外力。
    求金属杆进入磁场瞬间的速度大小，并判断此时a、b两点电势的高低；
    进入磁场后，金属杆的速度v随它在磁场中位移的变化规律满足：，k的大小为，则当金属杆运动至位置处的加速度；
    以金属杆初始位置为坐标原点，试在图乙中画出金属杆在整个运动过程中，速度v随位移s的变化图线要有解析过程，并在坐标轴上标出关键点；
    描述金属杆在整个运动过程中能量的变化情况，并计算电阻R上产生的焦耳热Q。
    
    

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：压强定义式为，它的单位是帕斯卡，
根据牛顿第二定律知，而面积S的单位是。
所以：，故ABD错误，C正确。
故选：C。
压强定义式为，根据牛顿第二定律进行推导．
本题关键要掌握国际单位制中力学基本单位：米、千克、秒及公式，
 

2.【答案】B 

【解析】解：由于不计分子势能的情况下，氢气和氧气只有分子动能，温度相同，它们的平均动能相同，而氢气分子的摩尔质量小，质量相等，氢气分子数多，故氢气的内能大，即内能不同，故ACD错误，B正确；
故选：B。
温度相同，分子的平均动能相同，气体分子的摩尔质量不同，分子数不同，故内能不同。
明确物体分子平均动能与温度有关，明确内能的概念。
 

3.【答案】B 

【解析】解：A、在研究力和运动的关系时，伽利略运用了理想实验方法，巧妙地设想了两个对接斜面的实验，故A错误；
B、卡文迪什在测量万有引力常量时，所用的物理思想方法是放大法，故B正确；
C、合力与分力是等效替代关系，所以共点力合成实验采用物理思想方法是等效替代法，故C错误；
D、探究影响向心力大小因素实验时，所用的物理思想方法是控制变量法，故D错误。
故选：B。
将微小的量放大研究的方法是放大法；
合力与分力一定是等效替代的关系；
在研究多个量之间的关系时，常常要控制某些物理量不变，即控制变量法。
对于常用的物理研究方法，如控制变量法、等效替代法、理想化模型法等等，要在理解的基础上掌握，更要注意科学方法的积累和应用。
 

4.【答案】D 

【解析】解：根据瞬时速度定义可知，挡光片越窄，平均速度越接近小车经过光电门时的瞬时速度，故ABC错误，D正确；
故选：D。
理解光电门测量速度的原理和误差的影响因素，从而选出合适的挡光片规格。
本题主要考查了光电门的相关知识，理解当挡光片的规格越小时，由此得到的瞬时速度的误差更小即可，属于基础题型。
 

5.【答案】C 

【解析】解：AD、单摆在经过平衡位置时的位移为零，速度最大，故此时动能最大，机械能不等于零，故AD错误；
B、单摆在经过平衡位置时，即经过最低点时依然做圆周运动，合力指向圆心，所以加速度不为零，故B错误；
C、单摆在经过平衡位置时的位移为零，由可知，回复力为零；故C正确。
故选：C。
明确单摆的性质，知道单摆在平衡位置时，具有最大速度、最大动能，但位移为零，回复力为零。
本题考查对单摆运动的实质的理解，注意明确物体在平衡位置时的性质。
 

6.【答案】D 

【解析】解：A、气体分子的总数由气体分子的总质量决定，所以质量不变，分子总数不变，故A错误；
B、气体的体积不变，分子间的距离保持不变，所以气体分子间的斥力不变，故B错误；
C、根据温度是气体分子平均动能的标志，所以温度升高时，气体分子的平均动能增大，但不是所有气体分子的动能都增大，故C错误；
D、温度升高时，气体分子的平均动能增大，则气体分子对器壁的平均作用力增大，气体的压强会增大，故D正确；
故选：D。
分子的总数由气体分子的总质量决定，所以质量不变，分子总数不变；
气体的体积不变，分子间的距离保持不变，所以气体分子间的斥力不变；
温度升高时，气体分子的平均动能增大，但不是所有气体分子的动能都增大；
温度升高时，气体分子的平均动能增大，则气体分子对器壁的平均作用力增大，压强增大；
明确气体温度与平均动能的关系，明确气体压强的围观意义。
 

7.【答案】A 

【解析】解：匀速行走时，根据平衡条件可得手对水杯的作用力
当他减速向前走时，设手对水杯的作用力变为，则根据牛顿第二定律有
竖直方向 
水平方向 
整理可得
其中a表示该同学减速运动的加速度大小，故有，故A正确，BCD错误。
故选：A。
先分析该同学匀速行走时手对水杯的作用力，再分析当他减速向前走时手对水杯的作用力，加以比较即可判断手对水杯的作用力的变化。
在本题中，要注意题中问的是手对水杯的作用力，而不是手对杯子的压力或摩擦力，这是易错点。
 

8.【答案】D 

【解析】解：由于直导线c在d点处的磁感应强度大小为B，又因为a、b、c三根导线中电流强度相同，且，所以直导线a、b在d点的磁感应强度大小也等于B，根据安培定则可判断方向如图所示：
a和b直导线在d点产生的磁感应强度方向向上，合成后大小为2B，c直导线在d点产生的磁感应强度方向向左，大小为B，根据平行四边形法则，可知a点的磁感应强度大小为：，故D正确，ABC错误。
故选：D。
根据安培定则先确定三根通电直导线在d点产生的磁场的方向，再利用矢量的叠加原理分析叠加后磁场大小和方向。
本题考查的知识点是：通电直导线周围的磁感应强度大小计算和方向的判断，再利用平行四边形法则求解矢量的合成。
 

9.【答案】A 

【解析】解：A、这里位移公式的推导主要采用了无限分割与逼近的思想，故A正确；
B、位移等于图线与时间轴所围的面积大小，a图中利用矩形面积的和来表示位移大小比实际位移大小偏小，故B错误；
C、c图用梯形面积表示位移大小比b图中用矩形面积的和表示位移大小更接近真实值，故C错误；
D、这种用面积表示位移的方法适用于任何直线运动，故D错误；
故选：A。
在利用速度-时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时，采用极限思想，把时间轴无限分割，得出面积大小等于物体位移的结论，是一种微积分的思想．
本题考查了常见的研究物理问题的方法的具体应用，要通过练习体会这些方法的重要性，培养学科思想．
 

10.【答案】A 

【解析】解：根据闭合电路欧姆定律应有：
变形可得：，可知图像是不过原点的向上倾斜的直线，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据闭合电路欧姆定律列式，通过变形得到与R的关系式，再分析图像的形状。
遇到涉及到图像的问题，应首先根据物理规律写出表达式，然后再整理出关于纵轴物理量与横轴物理量的解析式，即可分析图像的形状。
 

11.【答案】D 

【解析】解：以香肠为研究对象，受到重力、两边金属杆的支持力，如图所示：

香肠烤熟后质量不变，半径较大，重心升高，支持力与重力反方向的夹角减小；
由力的平衡条件可得：
解得金属杆对香肠的支持力为为：，由于变小，变大，变小；
由于香肠烤熟后质量不变，根据平衡条件可得两根金属杆对香肠的合力始终与香肠的重力等大反向，保持不变，故D正确，ABC错误。
故选：D。
通过半径变大分析重心变高，对香肠受力分析利用受力平衡可分析出支持力的变化情况，根据力的平衡条件分析两根金属杆对其合力的变化情况。
本题以烤肠机为情景载体，考查了共点力的平衡问题，关键是能够确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成，然后建立平衡方程进行解答。
 

12.【答案】C 

【解析】解：当该列波向左传播时，根据题可知1m和4m之间的距离满足的关系为

又，
解得：，
当时，可得；当时，可得；
当波向右传播时1m和4m之间的距离关系满足

则
，
当时，可得；当时，可得，故ABD正确，C错误。
本题选不可能的，
故选：C。
当该列波向左传播时，x轴上和处质点相差；当该列波向右传播时，x轴上和处质点相差；再根据求波速。
本题考查横波图像和波的传播，难点在于波的传播方向不确定，需分情况讨论。
 

13.【答案】电能  非静电力 

【解析】解：电源是把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过非静电力做功实现的。
故答案为：电能，非静电力。
根据电源的特点进行判断即可。
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。
 

14.【答案】不对  气泡在水里上升过程中压强逐渐减小时，气泡的体积逐渐增大 

【解析】解：图中画的不对；
根据湖水的温度恒定不变，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有

可知，气泡在水里上升过程中压强逐渐减小时，气泡的体积逐渐增大，所以画的不对。
故答案为：不对；气泡在水里上升过程中压强逐渐减小时，气泡的体积逐渐增大。
湖水的温度恒定不变，气体发生等温变化，根据玻意耳定律可分析判断。
本题考查封闭气体的压强，解题关键掌握气体状态的变化判断，注意温度不变时一定质量的气体符合玻意耳定律。
 

15.【答案】 

【解析】解：电源电动势，解得
电源的总功率
通过小灯泡的电流为
通过电动机电流为
电动机内阻消耗功率为
故其输出功率为
故答案为：36，
当电动机内阻为时求得其内阻消耗的功率，从而求得电动机输出功率．
本题中电动机正常工作时其电路是非电阻电路，不能直接根据闭合电路欧姆定律求出电流．
 

16.【答案】 

【解析】解：仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的4倍，由牛顿第三定律可知宇航员受到的支持力，
那么宇航员受到的合外力，故此时飞船的加速度大小；
地球表面，物体重力即万有引力，所以，，所以，；
飞船沿圆形轨道环绕地球运行，万有引力做向心力，所以有，
解得飞船离地面的高度。
故答案为：2g；。
根据宇航员受力，由牛顿第二定律求得加速度；根据飞船做圆周运动时，万有引力做向心力，求得高度。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
 

17.【答案】正  

【解析】解：由图可知，速度先增大后减小，说明电荷P在电荷M，N附近受到斥力，则P为正电荷。
P在处速度最大，合力为零，则

解得

故答案为：正，
根据电荷P的运动状态分析受力情况，根据P在处速度最大，合力为零结合库仑力公式可解得MN电荷量之比。
本题考查电场强度的计算，解题关键掌握图像的认识，注意速度最大，合力为零。
 

18.【答案】位移传感器  发射器  平衡轨道的摩擦力  钩码质量远小于小车的质量  将轨道垫高的一端适当调低一点 

【解析】解：由图可知，实验所用的传感器是位移传感器，小车上安装的是该传感器的发射器部分；
若以钩码的重力作为小车所受的合外力，则小车受到的其他力的合力为0，即需要平衡轨道的摩擦力，对钩码受力分析有：

对小车受力分析有：
联立可得：
因此钩码的质量应远小于小车的质量，才能使得重力和拉力近似相等；
拉力为0时，加速度不为零，说明平衡摩擦力过大，应将轨道垫高的一端适当调低一点。
故答案为：位移传感器；发射器；平衡轨道的摩擦力；钩码质量远小于小车的质量；将轨道垫高的一端适当调低一点
根据实验原理掌握实验器材的选取即可；
对小车进行受力分析，由此判断需要平衡摩擦力以及钩码需要满足的条件；
根据图像分析得到误差产生的原因并加以改正。
本题主要考查了牛顿第二定律的验证实验，熟悉实验器材的选取和图像的分析，解题的关键点是根据受力分析和牛顿第二定律分析出钩码和小车的质量关系。
 

19.【答案】解：根据图乙可知，内重物匀加速上升，加速度大小为：，
设牵引力大小为F，则有：，解得：
则起重机的额定功率；
速度最大时，牵引力等于重力，即，
则重物的最大速度
解得：；
前内重物的位移为：
整个前内，根据功能关系可得：
联立解得：。
答：起重机的额定功率为4200W；
重物的最大速度为；
前5s起重机的平均功率为2520W。 

【解析】根据图乙求解内重物的加速度大小，根据牛顿第二定律求解牵引力大小，根据计算起重机的额定功率；
速度最大时，牵引力等于重力，再根据功率计算公式求解重物的最大速度；
根据图线求解前4s内重物的位移，根据功能关系求解前5s起重机的平均功率。
本题考查了功率计算，解决本题的关键知道整个过程中的运动规律，知道起重机的功率和牵引力、速度的关系。
 

20.【答案】解：金属杆由静止开始运动，只受水平恒力作用，由动能定理得

代入数据解得：
由右手定则，磁感线垂直穿过手心，四指指向a端，故a端电势高于b端；
进入磁场后，金属杆的速度v的变化规律满足：
由牛顿第二定律可求金属杆运动至位置处的加速度，金属杆只受安培力作用





代入数据解得：
画出金属杆在整个运动过程中，速度v随位移s的变化图线如下图示
 ：

：
 ，图像为一次函数
当时，
由得

则

水平恒力F所做的功全部转化为热量


代入数据解得：
答：金属杆进入磁场瞬间的速度大小为，此时a点电势高；
当金属杆运动至位置处的加速度为；
画出金属杆速度v随位移s的变化图线如解析；
电阻R上产生的焦耳热Q为。 

【解析】未进入磁场时只受水平恒力F作用，由动能定理求得速度；
进入磁场后，金属杆只受安培力的作用，由牛顿第二定律即可求出加速度；
分析在时间内，速度-位移图像，时间段内，由题中的公式可求出物体速度为零时的位移，然后作图即可；
水平恒力F所做的功全部转化为热量，再由求出电阻R上的热量。
本题的关键是分析出进磁场前物体做匀加速直线运动，进磁场后只受安培力作用，做减速运动，再由题意知道外力做功全部转变为热量。