2021-2022学年上海市青浦区高三（上）期末物理试卷（一模）（含答案解析）

2021-2022学年上海市青浦区高三（上）期末物理试卷（一模）

1.     2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献．爱因斯坦对物理学的贡献之一是(    )

A. 建立“电磁场理论” B. 创立“相对论”
C. 发现“能量守恒定律” D. 发现“万有引力定律”

2.     据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地如图探测到迄今为止最高能量的射线，能量值为，即(    )

A.  B.  C.  D.

3.     一辆汽车运动的图象如图，则汽车在内和内相比(    )
    

A. 位移大小相等 B. 平均速度相等 C. 速度变化相同 D. 加速度相同

4.     鱼在水中沿直线水平向左加速游动过程中，水对鱼的作用力方向合理的是(    )

A.  B.  C.  D.

5.     如图所示，两根可自由移动的靠得很近的平行长直导线，通以相反方向的电流，且，则两导线所受的安培力和的大小关系及其运动方向为(    )

A. ，且相互靠近 B. ，且相互远离
C. ，且相互靠近 D. ，且相互远离

6.     如图所示为一定质量的理想气体的图线，其中图A是双曲线，其余为直线，下列图象中表示气体在状态A的温度一定高于状态B的是(    )

A.  B.
C.  D.

7.     2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000km。则该核心舱的(    )

A. 角速度比地球同步卫星的小 B. 周期比地球同步卫星的长
C. 向心加速度比地球同步卫星的大 D. 线速度比地球同步卫星的小

8.     在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，某同学将传感器固定在最低点，如图所示。该同学将摆锤从不同位置由静止释放，记录摆锤每次下落的高度h和最低点的速度v，作出图线为(    )

A.  B.  C.  D.

9.     在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是(    )

A. 电压表的示数变大
B. 电流表的示数变小
C. 电源的效率变小
D. 滑动变阻器消耗功率变大

10. 如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是(    )

A. M点的场强比P点的场强大
B. M点的电势比N点的电势高
C. N点的场强与P点的场强相同
D. 电子在M点的电势能比在P点的电势能大

11. A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动如图，在相同时间内，它们通过的路程之比是4：3，运动方向改变的角度之比是3：2，则它们(    )

A. 线速度大小之比为2：3 B. 角速度大小之比为3：4
C. 圆周运动的半径之比为9：8 D. 向心加速度大小之比为2：1

12. 如图，V型对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与水平面夹角均为，其中斜面N光滑。两个质量相同的带电小滑块P、Q分别静止在M、N上，P、Q连线垂直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则P与M间的动摩擦因数至少为(    )
     

A.  B.  C.  D.

13. 闭合电路中，电源把其他形式的能转化为电能，这种转化是通过______做功来实现的；若外电路是纯电阻电路，则通过电流做功，外电路将电能转化为______能．
14. 如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，2s后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，2s内经过的路程为，则该弹簧振子的周期为______ s，振幅为______ m。
15. 如图所示为两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别为和，则图示时刻A、B两质点的竖直高度差为______ cm，从图示时刻起经，E质点通过的路程为______

16. 如图，光滑固定斜面的倾角为，A、B两物体的质量之比为4：1。B用不可伸长的轻绳分别与A和地面相连，开始时A、B离地高度相同。此时B物体上、下两绳拉力之比为______，在C处剪断轻绳，当B落地前瞬间，A、B的速度大小之比为______。
17. 如图所示，一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，开口向下竖直放置．用一段长为15cm的水银柱在管中封有15cm长的空气柱，大气压强是75cmHg，此时气体的压强为______  在距管顶20cm处的A点，玻璃管出现了一个小孔，则稳定时空气柱的长度是______  温度保持不变
18. 某学习小组在“测定电源的电动势和内电阻”这个实验时设计了如下所示方案：
    
    为定值电阻且阻值未知，为滑动变阻器。分析图和图是否能测出电源电动势、是否能测出内阻，将结论写在下面横线处：
    图：______。
    图：______。
    实验电路图如图所示，已知，以为纵坐标，为横坐标，作出相应图线，见图，则：电源电动势______V，内阻______。
19. 表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动自行车满载情况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度．

请参考表中数据，完成下列问题 取：
此电动机的电阻是多少？正常工作时，电动机的效率是多少？
在水平平直道路上行驶过程中电动自行车受阻力是车重包括载重的k倍，试计算k的大小．
仍在上述道路上行驶，若电动自行车满载时以额定功率行驶，当车速为时的加速度为多少？

20. 秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为m，人蹲在踏板上时摆长为，人站立时摆长为。不计空气阻力，重力加速度大小为g。
    如果摆长为，“摆球”摆到最高点时摆角为，求此时“摆球”加速度的大小。
    人蹲着摆动和站立摆动时如果摆角均小于，则时间t内哪一种情况摆动次数多？多几次？
    在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。设人蹲在踏板上从最大摆角开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明。
    

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】【解答】
解：A、麦克斯韦建立“电磁场理论”，故A错误
B、爱因斯坦重要的贡献有创立“相对论”，故B正确
C、焦耳发现“能量守恒定律”，故C错误
D、牛顿发现“万有引力定律”，故D错误
故选：B。
【解析】
爱因斯坦是近代伟大的物理学家，学生要了解其重要贡献．
了解、知道著名物理学家贡献，培养学习兴趣．
 

2.【答案】D 

【解析】

【分析】
题干中给出的能量值为，eV即电子伏特为能量单位，选项中同为能量单位的只有J，换算关系为。
本题考查单位换算，题干中给出的eV为能量单位，分析各选项通过排除法可较快排除错误选项，通过单位换算可求出正确选项，本题难度不大。
【解答】
题干给出射线，能量值为，eV即电子伏特，为能量单位，，
ABC、选项中所给单位均非能量单位，其中V为伏特，是电压/电势差的单位，C为库仑，电荷量的单位，W为瓦特，是功率的单位，故ABC错误；
D、，D正确。
故选：D。  

3.【答案】B 

【解析】解：A、速度图象与坐标轴所围的“面积”物体的位移大小，由图知，内位移较大。故A错误。
B、汽车在内平均速度为，汽车在内平均速度为。故B正确。
C、汽车在内速度变化量，在内速度变化量为，故速度变化量不同。故C错误。
C、根据速度图象的斜率等于加速度可知，在内汽车的加速度沿正方向，而在内加速度沿负方向，所以加速度不相等。故D错误。
故选：B。
解答本题应抓住：速度图象与坐标轴所围的“面积”物体的位移大小；匀变速直线运动的平均速度；速度变化量；速度的正负表示汽车的运动方向；速度图象的斜率等于加速度．根据这些知识即可分析选择．
本题是速度图象问题，关键掌握匀变速直线运动的平均速度、“面积”等于位移、加速度等于斜率、速度变化量是矢量等知识进行判断．
 

4.【答案】D 

【解析】解：鱼在水中受水的浮力保持鱼在竖直方向的平衡，由于水平方向向左加速，故鱼受水平方向向左的外力；故水对鱼的作用力应是浮力与向左推动力的合力；故应斜向左上方；
故选：D。
对鱼进行分析，由牛顿第二定律可明确水对鱼的作用力的方向．
本题要注意明确水对鱼还有竖直向上的作用力，这一力很容易忽略．
 

5.【答案】D 

【解析】

【解答】
解：A、通电导线在其周围产生磁场，通电导线在磁场中受到安培力作用，两导线所受安培力是作用力与反作用力，它们大小相等，故AB错误；
C、由右手螺旋定则可知：在处产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知，所所受安培力向右；由右手螺旋定则可知：在处产生的磁场垂直纸面向外，由左手定则可知，所所受安培力向左；则两导线相互远离；故C错误，D正确；
故选：D。
【分析】物体间力的作用是相互的，物体间的相互作用力大小相等；磁场是由通电导线产生的，一通电导线在另一导线电流的磁场中，会受到安培力作用，由安培定则判断出电流的磁场方向，然后由左手定则判断出安培力方向。
通电导线处于磁场中要受到安培力作用，可得：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。可作为结论让学生记住。  

6.【答案】D 

【解析】

【分析】
由图示图象确定气体压强与体积温度的变化关系，然后应用气体状态方程分析答题。
本题考查了判断气体状态变化过程中各状态参量的变化情况，分析清楚图示图象、应用理想气体状态方程即可正确解题。
【解答】
A、图A是双曲线，故为等温过程，故A错误；
B、图线为等容过程A状态的压强小于B，故A的温度比B低，故B错误；
C、A状态压强大但体积小，B压强小但是体积大，故由无法判断温度的高低，故C错误；
D、A状态压强大但体积大，B压强小体积小，故由可得，状态A的温度一定高于状态B，故D正确。  

7.【答案】C 

【解析】【解答】
解：核心舱和同步卫星都是受万有引力，万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，有

可得：；；；
而核心舱运行轨道距地面的高度为400km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000km，即核心舱的半径比地球同步卫星的半径小
由此可知：核心舱的角速度比地球同步卫星的大，周期比同步卫星短，向心加速度比地球同步卫星大，线速度比地球同步卫星的大，故ABD错误，C正确；
故选：C。
【解析】
卫星的万有引力提供向心力，根据相关公式判断每个物理量的大小关系。
常规的万有引力定律应用，可通过口诀“高轨低速长周期”完成判断。
 

8.【答案】A 

【解析】

【分析】由机械能守恒定律可知图线解析式。
本题考查了用DIS研究机械能守恒定律实验中的数据处理环节，关键是要根据机械能守恒定律得图线解析式。
【解答】由机械能守恒定律可知：
整理得：
则图线是过原点的直线，故A正确，BCD错误。
故选：A。  

9.【答案】C 

【解析】

【分析】
根据闭合电路欧姆定律可知电流与电压的变化，根据电源的效率公式判断效率，当电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大。
本题考查闭合电路的欧姆定律，解题关键掌握闭合电路欧姆定律的应用，注意当电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大。
【解答】
开关闭合后，电压表测量路端电压，电流表测量总电流。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，接入电路的电阻减小，总电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，故电压表的示数变小，电流表的示数变大，故AB错误；
C.根据电源效率公式可知，当路端电压U减小时，则电源的效率变小，故C正确；
D.将定值电阻r看成电源的内阻，则等效电源的内阻为2r，滑动变阻器的最大阻值也是2r，因为电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑动过程中，滑动变阻器消耗的功率变小，故D错误。  

10.【答案】C 

【解析】

【解答】
A.如图所示M点和P点电场线的疏密程度相同，M和P点电场强度大小相同，故A错误。

B. M点和N点到正负电荷的距离都相同，它们位于同一个等势面上，电势相同，故B错误。
C. 如上图所示MNP三点电场线疏密程度，场强大小相同，其中N点和P点的方向相同，故C正确。
D. 沿电场线方向电势逐渐减小，M点电势大于P点电势，电子带负电，负电荷在电势越低的地方电势能越大，故电子在P点电势能大于M点电势能，故D错误。
故选C。
【分析】
沿电场线方向电势逐渐减小，根据正负电荷所形成的电场图像分析。
熟悉等量同种电荷和异种电荷形成的电场图像以及电势图像对做题有较大帮助。

11.【答案】D 

【解析】

【分析】
线速度大小等于单位时间内走过的路程；角速度等于单位时间内转过的角度；根据线速度与角速度的关系，求出半径之比；向心加速度等于线速度与角速度的乘积。
本题以A、B两艘快艇在湖面上做圆周运动为情景载体，考查了描述圆周运动的一些物理量，要求学生知道各个物理量之间的关系，并灵活运用。
【解答】
A、根据线速度定义式，已知在相同时间内它们通过的路程之比是4：3，则线速度大小之比为4：3，故A错误；
B、根据角速度定义式，运动方向改变的角度等于圆周运动转过的角度，相同时间内它们转过角度之比为3：2，则角速度之比为3：2，故B错误；
C、根据公式，可得圆周运动半径，线速度之比为4：3，角速度之比为3：2，则圆周运动的半径之比为8：9，故C错误；
D、根据向心加速度公式，结合线速度之比为4：3，角速度之比为3：2，则向心加速度之比为2：1，故D正确。  

12.【答案】D 

【解析】

【解答】
解：滑块Q在光滑斜面N上静止，则P与Q带电同性，两者之间为库仑斥力设为F，两滑块的受力分析和角度关系如图所示

对Q物体在沿着斜面方向有

可得
而对Р物体动摩擦因数最小时有



联立解得，故ABC错误，D正确；
故选：D。
【分析】
分别对PQ受力分析，根据受力平衡计算P受到的摩擦力的大小。
解决本题的关键是分析清楚PQ的受力情况，根据受力平衡计算摩擦力的大小。  

13.【答案】非静电力；内 

【解析】解：闭合电路中，电源把其他形式的能转化为电能，这种转化是通过非静电力做功来实现的；
若外电路是纯电阻电路，则通过电流做功，外电路将电能转化为内能．
故答案为：非静电力，内．
电源通过电流做功把电能转化为其他形式的能；电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱．
本题考查闭合电路中的能量转化情况，关键是明确电动势的概念，知道其反映电源将其他形式能转化为电能的本领．
 

14.【答案】 

【解析】解：振子从A点向右开始计时，振子先到达右侧最大位移处，再反向到达平衡位置，最后到达B点用时2s，因振子经过A、B两点时的速度大小相等，则说明AB关于平衡位置对称，则可知2s时间对应，故周期；
因半个周期内对应的路程为2A，则有，解得：。
故答案为：4；。
根据简谐运动的对称性分析所给时间与周期的关系，从而求解弹簧振子的振动周期；根据2s内的路程以及对称性分析振幅。
本题考查简谐运动的对称性，要注意明确AB两点速度大小相同的意义，从而分析得出由A到B的过程恰好为半个周期。
 

15.【答案】20 40 

【解析】解：如图所示，频率相同的两列水波相叠加的现象．实线表波峰，虚线表波谷，则A、E是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强区；由于振幅是5cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡低所以A、B相差
周期，从图示时刻起经，E质点通过的路程为
故答案为：20，40
频率相同的两列水波的叠加：当波峰与波峰、可波谷与波谷相遇时振动是加强的；当波峰与波谷相遇时振动是减弱的．
动方向相同时叠加属于加强，振幅为二者之和，振动方向相反时叠加属于减弱振幅为二者之差．
 

16.【答案】2：1 1：2 

【解析】解：设AB的质量分别为4m和m，对A分析可知，绳子的拉力

对B物体

解得下边绳子的拉力为

则B物体上、下两绳拉力之比为2：1；
设开始时AB距离地面的高度分别为h，则对B根据机械能守恒有：
B落地时间
对A根据速度-时间关系有：
当B落地前瞬间，解得A、B的速度大小之比为1：2，
故答案为：2：1，1：2
根据共点力平衡条件解得B物体上下绳子的拉力，根据运动学公式可解得两物体的速度之比。
本题考查机械能守恒定律，解题关键掌握AB的受力情况分析，根据运动学公司与机械能守恒定律可解得。
 

17.【答案】60； 

【解析】解：封闭气体压强为：；
在距管顶20cm处的A点，玻璃管出现了一个小孔，小孔下方10cm长水银柱会漏去，气压增加了10cmHg，变为；
此后经历等压压缩过程，根据玻意耳定律，有：，解得：；
故答案为：60，
气体压强等于大气压减去水银柱产生的压强；在距管顶20cm处的A点，玻璃管出现了一个小孔，小孔下方10cm长水银柱会漏去，气压增加了10cmHg，此后经历等压压缩过程，根据玻意耳定律列式求解．
本题关键是明确气体压强与大气压强的关系，然后根据玻意耳定律列式求解，不难．
 

18.【答案】能测出电源电动势，能测出电源内阻  能测出电源电动势，不能测出电源内阻   

【解析】解：由图所示电路图可知，电压表测路端电压，电流表测电路电流，由，可知该电路可以测量出电源电动势与内阻；由图所示电路图可知，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压，由闭合回路的欧姆定律可得：

可以看出测量多组U、I的值，可以得到电动势的值和的值，由于阻值未知，所以该电路可以测出电源电动势，但不能测出电源内阻；
在图电路中，电源电动势：
整理得：
结合图可得：，
解得：。
故答案为：能测出电源电动势，能测出电源内阻；能测出电源电动势，不能测出电源内阻；，
根据闭合电路欧姆定律分析能否测出电源电动势和内阻；
根据闭合电路欧姆定律得出图像解析式，结合图像截距和斜率求电动势和内阻。
本题考查电源电动势和内阻测定，解题关键是要掌握应用闭合电路欧姆定律和图像联合分析。
 

19.【答案】解：从表中可知，输出功率，输入功率

，代入解得：
；

   ；
由功率公式得：
由牛顿第二定律得：，  
解得：。 

【解析】从表中可知，输出功率和输入功率，进而求得额外功率，得到内阻和效率．
当牵引力等于阻力时，速度达到最大，根据输出功率通过求出k的大小．
根据输出功率和速度求出牵引力的大小，通过牛顿第二定律求出电动车的加速度．
解决本题的关键知道电动机输入功率、输出功率和内部损坏的功率的关系，以及知道输出功率与牵引力和速度的关系．
 

20.【答案】解：在最高点时受力如图

此时加速度垂直于摆线沿轨迹切线方向，
由牛顿第二定律：

所以 
摆角小于，单摆做简谐振动，周期
所以蹲着摆动时t时间内振动次数
站着摆动时t时间内振动次数
因为，所以站着摆动时振动次数多。
多了的次数为：
设人在最低点站起前后“摆球”的摆动速度大小为v，根据机械能守恒，人蹲在踏板上从最大摆角开始运动到最低点的过程中，有：

保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为的过程中，有：

由此可得：
因为，
解得：
所以
答：如果摆长为，“摆球”摆到最高点时摆角为，此时“摆球”加速度的大小为；
人蹲着摆动和站立摆动时如果摆角均小于，则时间t内站着摆动的情况摆动次数多，多的次数为；
证明过程如上解析所示。 

【解析】根据最高点的速度特点，结合受力分析和牛顿第二定律计算出加速度的大小；
根据单摆的周期公式分别计算出两种情况下的摆动次数并作差；
根据动能定理分析出角度的大小关系。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，同时结合了牛顿第二定律和单摆的周期公式，同时应用了机械能守恒，综合性较强，难度中等。