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2024年上海市奉贤区高三下学期高考二模物理试卷含详解
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这是一份2024年上海市奉贤区高三下学期高考二模物理试卷含详解，共20页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸，3sin等内容，欢迎下载使用。
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。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.本试卷标注“多选”的试卷，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试卷，每小题只能选一个选项。
4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试卷，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、奥运项目
在2024年巴黎夏季奥林匹克运动会中，除了体操等传统项目外，还将增设攀岩和滑板等项目。
1. 如图所示，攀岩运动员在到达较高处时，为恢复体能，每攀爬一步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后，用力一蹬向上攀爬一步的过程中，运动员（ ）
A. 始终处于超重状态B. 始终处于失重状态
C. 先超重，后失重D. 先失重，后超重
2. 艺术体操运动员以频率f=4Hz上下抖动长绸带一端，绸带自左向右呈现波浪状起伏。t=0时刻，绸带形状如图所示（符合正弦函数图像特征）。
（1）P为绸带上的一点，其偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为______。
A．x=0.3sin（8πt）（SI）B．x=30sin（8πt）（SI）
C．x=03sin（4t）（SI）D．x=0.3sin（8πt+）（SI）
（2）若运动员保持抖动幅度不变，加快抖动频率，则波的传播速度会______。
A．增大B．减小C．保持不变
3. 如图所示，半径为R的四分之一圆弧轨道的最底端A点刚好与水平面相切。为研究滑板运动，在A点安装一个压力传感器。总质量为m的运动员和滑板从圆弧轨道面顶端由静止滑下，运动员通过A点时压力传感器的示数为F。之后运动员从水平面的边沿B点水平滑出，在空中飞行一段时间后落于地面C点。测得A、B两点间的距离为s，水平面离地高度为h，B点到落地点C的水平距离为x，当地重力加速度大小为g，不计空气阻力。则运动员
（1）通过圆弧面最低点A时的速度大小vA为______。
A．B．C．D．
（2）通过B点时的速度大小vB=______；
（3）落地前瞬间，重力的功率P=______。
二、颠羽毛球
小岩同学通过练习颠羽毛球来提高手眼协调能力和反应速度。在某次颠球时，羽毛球拍将质量为m的羽毛球以初速度v0竖直向上击出，若将羽毛球击出的瞬间确定为零时刻，且羽毛球在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足f=kv（k为常数），当羽毛球落回至击出点时速度大小为vt，不计风力，则
4. k的单位为___________（用国际制基本单位表示）；
5. 在此次击球过程中，羽毛球拍对羽毛球做的功W与的大小关系是（ ）
A. W=B. W>C. W6. 对于羽毛球从被击出到落回至击出点运动过程：
（1）若规定竖直向上为正方向，则羽毛球的速度-时间（v-t）图像，可能的是_______。
A B． C． D．
（2）（论证）羽毛球受到的空气阻力的冲量If =0______；
（3）（计算）羽毛球运动时间t_____。
三、上海光源
上海光源是一台同步辐射光源，其内部加速到接近光速的电子在磁场中偏转时会沿轨道切线发出波长连续的电磁波，包含远红外到X射线波段，被广泛用于各种前沿科学研究。
7. 上海光源产生的电磁波中，可用于人体透视检查的是（ ）
A. X射线B. 紫外线
C. 可见光D. 远红外线
8. 利用上海光源发射的激光，设计实验测定某半圆柱形玻璃砖的折射率，如图所示。O点为圆心，用一束红色激光从C点对准圆心O射入玻璃砖，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点顺时针缓慢旋转，当转过39°角时，折射光线消失。则
（1）玻璃对红色激光的折射率n=___________（保留3位有效数字）；
（2）若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度___________39°。
A．大于 B．等于 C．小于
9. 上海光源的核心之一是加速电子的回旋加速器，如图所示，两个D形金属盒分别和某高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面向下，电子源置于盒的圆心附近。已知电子的初速度不计，质量为m，电荷量大小为e，最大回旋半径为R，普朗克常量为h。则
（1）所加交流电源的频率为_________。
A． B． C． D．
（2）用高速电子辐射产生的波长为 λ 的X射线照射在金属锌片上，会产生光电效应，已知金属锌的逸出功为W，光速为c，则打出光电子的最大初动能为___________；
（3）当加速器中电子的动能为Ek时，其物质波的波长为___________；
（4）电子加速后获得的最大速度vm=___________；
（5）（计算）已知两D形盒间加速电场的电势差大小恒为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，求电子在电场中加速所用的总时间t________。
四、锂电池
锂电池具有能量密度高、充电速度快等优势，已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域。
10. 如图甲，在电动汽车的充电桩中，变压器的原、副线圈匝数之比n1：n2=1：2，当原线圈接上图乙中的正弦交流电后，副线圈中的电流为100A，忽略原、副线圈和输电线的能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 该充电桩的输出电压为380V
B. 该充电桩工作时原线圈可以通入直流电
C. 副线圈的瞬时电压峰值为380V
D. 原线圈的输入功率为76kW
11. 电动汽车使用的电源一般由许多小型锂电池串并联组成，有小组设计实验测定某一节锂电池的电动势和内阻，如图甲所示，其中单位角度对应电阻丝的阻值为r0，主要实验步骤如下：
（1）将器材如图甲所示连接。开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________（选择：“A”或“B”）端；
（2）改变金属夹位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据，并作出图像如图乙所示。其中图线斜率为k，与纵轴截距为b，则该节锂电池的电动势和内阻可表示为E=___________，r=___________。（用R0、k、b、r0表示）
12. （简答）现在正大力发展800V乃至更高电压的电动车充电技术，其充电功率可高达350kW，是普通家用充电功率的几十倍，请你描述高压充电的优势？（至少说出两点）
五、火箭与卫星
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。
13. 关于火箭在竖直方向加速起飞的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 燃料用完后，自动脱落的空壳将做自由落体运动
B. 火箭喷出的气流对火箭的作用力大于火箭对喷出的气流的作用力
C. 火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的推进力
D. 火箭携带的卫星机械能逐渐增大
14. 2012年9月我国采用一箭双星的方式发射了北斗系统中的两颗圆轨道半径均为21332km的“北斗-M5”和“北斗-M6”卫星，其轨道如图所示，已知地球半径R=6.370×103km，g=9.8m/s2，则这两颗卫星的
（1）线速度大小为___________m/s（保留4位有效数字）；
（2）运行周期均___________地球自转周期。
A大于 B．小于 C．等于
15. 废弃的卫星由于没有动力补充和太空中有稀薄气体的原因，其运行速率在（ ）
A. 变大B. 变小C. 不变D. 以上均有可能
16. 某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了a→b和b→c两个过程，如图所示，其中a→b为等温过程。则（ ）
A. 气体在状态a的温度高于在状态c的温度
B. a→b→c的过程中外界对气体做正功
C. a→b的过程气体吸热
D. 气体在状态b的内能等于在状态c的内能
17. 某兴趣小组设计了一种火箭电磁发射装置，简化原理如图所示。恒流电源能自动调节其输出电压确保回路电流恒定。弹射装置处在垂直于竖直金属导轨平面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小与回路中电流成正比，比例系数为k（k为常量）。接通电源，火箭和金属杆PQ一起，由静止起沿导轨以大小等于g的加速度匀加速上升到导轨顶端，火箭与金属杆分离，完成弹射。已知火箭与金属杆的总质量为M，分离时速度为v0，金属杆电阻为R，回路电流为I。金属杆与导轨接触良好，不计空气阻力和摩擦，不计导轨电阻和电源的内阻。在火箭弹射过程中，求：
（1）金属杆PQ的长度L；
（2）金属杆PQ产生的电动势E与运动时间t的关系；
（3）恒流电源的输出电压U与运动时间t的关系；
（4）整个弹射过程电源输出的能量W。
2023学年第二学期奉贤区高三物理练习卷
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。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.本试卷标注“多选”的试卷，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试卷，每小题只能选一个选项。
4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试卷，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、奥运项目
在2024年巴黎夏季奥林匹克运动会中，除了体操等传统项目外，还将增设攀岩和滑板等项目。
1. 如图所示，攀岩运动员在到达较高处时，为恢复体能，每攀爬一步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后，用力一蹬向上攀爬一步的过程中，运动员（ ）
A. 始终处于超重状态B. 始终处于失重状态
C. 先超重，后失重D. 先失重，后超重
2. 艺术体操运动员以频率f=4Hz上下抖动长绸带的一端，绸带自左向右呈现波浪状起伏。t=0时刻，绸带形状如图所示（符合正弦函数图像特征）。
（1）P为绸带上的一点，其偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为______。
A．x=0.3sin（8πt）（SI）B．x=30sin（8πt）（SI）
C．x=0.3sin（4t）（SI）D．x=0.3sin（8πt+）（SI）
（2）若运动员保持抖动幅度不变，加快抖动频率，则波的传播速度会______。
A．增大B．减小C．保持不变
3. 如图所示，半径为R的四分之一圆弧轨道的最底端A点刚好与水平面相切。为研究滑板运动，在A点安装一个压力传感器。总质量为m的运动员和滑板从圆弧轨道面顶端由静止滑下，运动员通过A点时压力传感器的示数为F。之后运动员从水平面的边沿B点水平滑出，在空中飞行一段时间后落于地面C点。测得A、B两点间的距离为s，水平面离地高度为h，B点到落地点C的水平距离为x，当地重力加速度大小为g，不计空气阻力。则运动员
（1）通过圆弧面最低点A时速度大小vA为______。
A．B．C．D．
（2）通过B点时的速度大小vB=______；
（3）落地前瞬间，重力的功率P=______。
【答案】1. C 2. ①. A ②. C
3. ①. D ②. ③.
【1题详解】
运动员竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，加速度先向上后向下，则该过程运动员先处于超重状态，后处于失重状态，故选C。
【2题详解】
[1]振动圆频率为
振幅为0.3m，偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为
x=0.3sin（8πt）（SI）
故选A。
[2]介质不变，波的传播速度不变，故选C。
【3题详解】
[1]在A点，由支持力与重力的合力提供向心力，可得
解得
故选D。
[2]从B点运动至C点的时间为
B点的速度为
[3]落地前瞬间，竖直方向速度为
重力的功率
二、颠羽毛球
小岩同学通过练习颠羽毛球来提高手眼协调能力和反应速度。在某次颠球时，羽毛球拍将质量为m的羽毛球以初速度v0竖直向上击出，若将羽毛球击出的瞬间确定为零时刻，且羽毛球在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足f=kv（k为常数），当羽毛球落回至击出点时速度大小为vt，不计风力，则
4. k的单位为___________（用国际制基本单位表示）；
5. 在此次击球过程中，羽毛球拍对羽毛球做的功W与的大小关系是（ ）
A. W=B. W>C. W6. 对于羽毛球从被击出到落回至击出点的运动过程：
（1）若规定竖直向上为正方向，则羽毛球速度-时间（v-t）图像，可能的是_______。
A B． C． D．
（2）（论证）羽毛球受到的空气阻力的冲量If =0______；
（3）（计算）羽毛球的运动时间t_____。
【答案】4. 5. A
6. ①. D ②. 见解析 ③.
【4题详解】
根据公式可知，结合单位的导出方法可知k的单位为
【5题详解】
击球瞬间只有羽毛球拍对羽毛球做的功，根据功能关系可知
故选A。
【6题详解】
（1）规定竖直向上为正方向，上升过程中，根据牛顿第二定律有
加速度向下，随着速度的减小，加速度逐渐减小；
下降过程中，根据牛顿第二定律有
加速度向下，随着速度的增大，加速度逐渐减小，且，图像的斜率反应了加速度。
故选D。
（2）小球运动的v-t图像如图所示，由于位移大小相等，因此图像中两阴影部分面积相等，因为f=kv，则f-t图像的两阴影部分的面积也相等，由I=ft可知上升和下降过程的冲量大小相等，方向相反，则If =0。
（3）取竖直向上为正方向，返回抛出点的速度大小为vt，则根据动量定理可得
-mgt=-mvt-mv0
解得
t=
三、上海光源
上海光源是一台同步辐射光源，其内部加速到接近光速的电子在磁场中偏转时会沿轨道切线发出波长连续的电磁波，包含远红外到X射线波段，被广泛用于各种前沿科学研究。
7. 上海光源产生的电磁波中，可用于人体透视检查的是（ ）
A. X射线B. 紫外线
C. 可见光D. 远红外线
8. 利用上海光源发射的激光，设计实验测定某半圆柱形玻璃砖的折射率，如图所示。O点为圆心，用一束红色激光从C点对准圆心O射入玻璃砖，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点顺时针缓慢旋转，当转过39°角时，折射光线消失。则
（1）玻璃对红色激光的折射率n=___________（保留3位有效数字）；
（2）若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度___________39°。
A．大于 B．等于 C．小于
9. 上海光源的核心之一是加速电子的回旋加速器，如图所示，两个D形金属盒分别和某高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面向下，电子源置于盒的圆心附近。已知电子的初速度不计，质量为m，电荷量大小为e，最大回旋半径为R，普朗克常量为h。则
（1）所加交流电源的频率为_________。
A． B． C． D．
（2）用高速电子辐射产生波长为 λ 的X射线照射在金属锌片上，会产生光电效应，已知金属锌的逸出功为W，光速为c，则打出光电子的最大初动能为___________；
（3）当加速器中电子的动能为Ek时，其物质波的波长为___________；
（4）电子加速后获得的最大速度vm=___________；
（5）（计算）已知两D形盒间加速电场的电势差大小恒为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，求电子在电场中加速所用的总时间t________。
【答案】7. A 8. ①. 1.59 ②. C
9. ①. B ②. ③. ④. ⑤.
【7题详解】
[1] 可用于人体透视检查的射线必需具有穿透性较强的特点，即光子能量比较大，频率比较高，X射线穿透性比较强，能使底片感光，紫外线荧光效应较强，穿透性比较弱，可见光、红外线的频率比较低，穿透能力很弱，因此可用于人体透视检查的射线为X射线，A正确，BCD错误。
【8题详解】
[1][2]由题意可知临界角为
由折射定律得
解得
n=1.59
绿光的频率大于红光的频率，所以绿光的折射率大于红光的折射率，那么绿光发生全反射的临界角小于红光的临界角，因此若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度小于
【9题详解】
（1）[1]交流电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，即
B正确，ACD错误。
（2）[2]由爱因斯坦光电效应方程得
则打出光电子的最大初动能为
（3）[3] 物质波的波长关系式为
动量与动能的关系为
解得
（4）[4] D型盒最大回旋半径为R，则电子做圆周运动的最大半径为R，则
电子加速后获得的最大速度
（5）[5] 电子在电场中加速度大小不变，尽管电子在电场中往返运动，但可以看做电子做初速度为零的匀加速运动，所以电子在电场中运动的时间为
解得
四、锂电池
锂电池具有能量密度高、充电速度快等优势，已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域。
10. 如图甲，在电动汽车的充电桩中，变压器的原、副线圈匝数之比n1：n2=1：2，当原线圈接上图乙中的正弦交流电后，副线圈中的电流为100A，忽略原、副线圈和输电线的能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 该充电桩的输出电压为380V
B. 该充电桩工作时原线圈可以通入直流电
C. 副线圈的瞬时电压峰值为380V
D. 原线圈的输入功率为76kW
11. 电动汽车使用的电源一般由许多小型锂电池串并联组成，有小组设计实验测定某一节锂电池的电动势和内阻，如图甲所示，其中单位角度对应电阻丝的阻值为r0，主要实验步骤如下：
（1）将器材如图甲所示连接。开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________（选择：“A”或“B”）端；
（2）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据，并作出图像如图乙所示。其中图线斜率为k，与纵轴截距为b，则该节锂电池的电动势和内阻可表示为E=___________，r=___________。（用R0、k、b、r0表示）
12. （简答）现在正大力发展800V乃至更高电压的电动车充电技术，其充电功率可高达350kW，是普通家用充电功率的几十倍，请你描述高压充电的优势？（至少说出两点）
【答案】10. D 11. ①. B ②. ③.
12. 高电充电时，充电功率大，可以实现快速充电，节约时间；快充的电功率大，由于电池有内阻，充电电流不宜过大，所以采用高压充电；在充电功率恒定时，高电压充电对应的电流相对小，电池内阻的热损耗更低，电能的利用率更高。
【10题详解】
A．充电桩的输入电压的有效值为
V=380V
根据变压器电压与线圈匝数比可知
解得该充电桩的输出电压为
760V
故A错误；
B．根据变压器原理可知，该充电桩工作时原线圈只能通入交流电，故B错误；
C．副线圈的瞬时电压峰值为
V
故C错误；
D．副线圈的功率为
W=76kW
则原线圈的输入功率为76kW，故D正确；
故选D。
【11题详解】
（1）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝最大阻值处，应在B端；
（2）根据闭合电路欧姆定律可知
解得
根据图像的截距和斜率可知
，
解得
，
【12题详解】
高电充电时，充电功率大，可以实现快速充电，节约时间；快充的电功率大，由于电池有内阻，充电电流不宜过大，所以采用高压充电；在充电功率恒定时，高电压充电对应的电流相对小，电池内阻的热损耗更低，电能的利用率更高。
五、火箭与卫星
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。
13. 关于火箭在竖直方向加速起飞的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 燃料用完后，自动脱落的空壳将做自由落体运动
B. 火箭喷出的气流对火箭的作用力大于火箭对喷出的气流的作用力
C. 火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的推进力
D. 火箭携带的卫星机械能逐渐增大
14. 2012年9月我国采用一箭双星的方式发射了北斗系统中的两颗圆轨道半径均为21332km的“北斗-M5”和“北斗-M6”卫星，其轨道如图所示，已知地球半径R=6.370×103km，g=9.8m/s2，则这两颗卫星的
（1）线速度大小为___________m/s（保留4位有效数字）；
（2）运行周期均___________地球自转周期
A大于 B．小于 C．等于
15. 废弃的卫星由于没有动力补充和太空中有稀薄气体的原因，其运行速率在（ ）
A. 变大B. 变小C. 不变D. 以上均有可能
16. 某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了a→b和b→c两个过程，如图所示，其中a→b为等温过程。则（ ）
A. 气体在状态a的温度高于在状态c的温度
B. a→b→c的过程中外界对气体做正功
C. a→b的过程气体吸热
D. 气体在状态b的内能等于在状态c的内能
17. 某兴趣小组设计了一种火箭电磁发射装置，简化原理如图所示。恒流电源能自动调节其输出电压确保回路电流恒定。弹射装置处在垂直于竖直金属导轨平面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小与回路中电流成正比，比例系数为k（k为常量）。接通电源，火箭和金属杆PQ一起，由静止起沿导轨以大小等于g的加速度匀加速上升到导轨顶端，火箭与金属杆分离，完成弹射。已知火箭与金属杆的总质量为M，分离时速度为v0，金属杆电阻为R，回路电流为I。金属杆与导轨接触良好，不计空气阻力和摩擦，不计导轨电阻和电源的内阻。在火箭弹射过程中，求：
（1）金属杆PQ的长度L；
（2）金属杆PQ产生的电动势E与运动时间t的关系；
（3）恒流电源的输出电压U与运动时间t的关系；
（4）整个弹射过程电源输出的能量W。
【答案】13. CD 14. ①. 4318 ②. B
15. A 16. C
17. （1）；（2）；（3）；（4）
【13题详解】
A．燃料用完后，在自动脱落时具有与火箭相同的速度，因此脱落后将做竖直上抛运动，故A错误；
B．火箭喷出的气流对火箭的作用力与火箭对喷出的气流的作用力是相互作用力，二者等大反向，故B错误；
C．燃料燃烧向下喷气，喷出的气体的反作用力推动火箭升空，获得巨大的推进力，故C正确；
D．火箭对携带的卫星做正功，则机械能逐渐增大，故D正确。
故选CD。
【14题详解】
（1）[1]根据万有引力充当向心力
万有引力充当重力
解得
（2）[2]根据
解得
因为“北斗-M5”和“北斗-M6”卫星轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以周期小于同步卫星的周期，即小于地球自转的周期，故选B。
【15题详解】
考虑稀薄大气阻力，若空间站没有进行动力补充，将会做近心运动，引力做正功，运行速度会越来越大，故选A。
【16题详解】
A． 由于状态b和状态c体积相同，根据
由于
可知
又因为a→b为等温过程，则气体在状态a的温度低于在状态c的温度，故A错误；
B． a→b的过程中气体体积增大，气体对外界做正功，b→c的过程中气体体积不变，外界对气体不做功，故B错误；
C．a→b的过程中气体体积增大，气体对外界做正功
而气体温度不变，内能不变
根据
可知
气体吸收热量，故C正确；
D．由上述知
气体在状态b的内能小于在状态c的内能，故D错误。
故选C。
17题详解】
（1）金属杆所受的安培力
根据牛顿第二定律
联立解得
（2）由速度时间关系可知
回路中感应电动势
（3）金属杆两端电压
根据右手定则感应电流方向向左，为确保回路电流恒定，需满足
电源输出电压
（4）弹射过程经历的时间
电源输出功率
由此可知，电源输出功率与时间呈线性关系，则输出能量
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。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.本试卷标注“多选”的试卷，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试卷，每小题只能选一个选项。
4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试卷，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、奥运项目
在2024年巴黎夏季奥林匹克运动会中，除了体操等传统项目外，还将增设攀岩和滑板等项目。
1. 如图所示，攀岩运动员在到达较高处时，为恢复体能，每攀爬一步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后，用力一蹬向上攀爬一步的过程中，运动员（ ）
A. 始终处于超重状态B. 始终处于失重状态
C. 先超重，后失重D. 先失重，后超重
2. 艺术体操运动员以频率f=4Hz上下抖动长绸带一端，绸带自左向右呈现波浪状起伏。t=0时刻，绸带形状如图所示（符合正弦函数图像特征）。
（1）P为绸带上的一点，其偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为______。
A．x=0.3sin（8πt）（SI）B．x=30sin（8πt）（SI）
C．x=03sin（4t）（SI）D．x=0.3sin（8πt+）（SI）
（2）若运动员保持抖动幅度不变，加快抖动频率，则波的传播速度会______。
A．增大B．减小C．保持不变
3. 如图所示，半径为R的四分之一圆弧轨道的最底端A点刚好与水平面相切。为研究滑板运动，在A点安装一个压力传感器。总质量为m的运动员和滑板从圆弧轨道面顶端由静止滑下，运动员通过A点时压力传感器的示数为F。之后运动员从水平面的边沿B点水平滑出，在空中飞行一段时间后落于地面C点。测得A、B两点间的距离为s，水平面离地高度为h，B点到落地点C的水平距离为x，当地重力加速度大小为g，不计空气阻力。则运动员
（1）通过圆弧面最低点A时的速度大小vA为______。
A．B．C．D．
（2）通过B点时的速度大小vB=______；
（3）落地前瞬间，重力的功率P=______。
二、颠羽毛球
小岩同学通过练习颠羽毛球来提高手眼协调能力和反应速度。在某次颠球时，羽毛球拍将质量为m的羽毛球以初速度v0竖直向上击出，若将羽毛球击出的瞬间确定为零时刻，且羽毛球在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足f=kv（k为常数），当羽毛球落回至击出点时速度大小为vt，不计风力，则
4. k的单位为___________（用国际制基本单位表示）；
5. 在此次击球过程中，羽毛球拍对羽毛球做的功W与的大小关系是（ ）
A. W=B. W>C. W
（1）若规定竖直向上为正方向，则羽毛球的速度-时间（v-t）图像，可能的是_______。
A B． C． D．
（2）（论证）羽毛球受到的空气阻力的冲量If =0______；
（3）（计算）羽毛球运动时间t_____。
三、上海光源
上海光源是一台同步辐射光源，其内部加速到接近光速的电子在磁场中偏转时会沿轨道切线发出波长连续的电磁波，包含远红外到X射线波段，被广泛用于各种前沿科学研究。
7. 上海光源产生的电磁波中，可用于人体透视检查的是（ ）
A. X射线B. 紫外线
C. 可见光D. 远红外线
8. 利用上海光源发射的激光，设计实验测定某半圆柱形玻璃砖的折射率，如图所示。O点为圆心，用一束红色激光从C点对准圆心O射入玻璃砖，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点顺时针缓慢旋转，当转过39°角时，折射光线消失。则
（1）玻璃对红色激光的折射率n=___________（保留3位有效数字）；
（2）若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度___________39°。
A．大于 B．等于 C．小于
9. 上海光源的核心之一是加速电子的回旋加速器，如图所示，两个D形金属盒分别和某高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面向下，电子源置于盒的圆心附近。已知电子的初速度不计，质量为m，电荷量大小为e，最大回旋半径为R，普朗克常量为h。则
（1）所加交流电源的频率为_________。
A． B． C． D．
（2）用高速电子辐射产生的波长为 λ 的X射线照射在金属锌片上，会产生光电效应，已知金属锌的逸出功为W，光速为c，则打出光电子的最大初动能为___________；
（3）当加速器中电子的动能为Ek时，其物质波的波长为___________；
（4）电子加速后获得的最大速度vm=___________；
（5）（计算）已知两D形盒间加速电场的电势差大小恒为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，求电子在电场中加速所用的总时间t________。
四、锂电池
锂电池具有能量密度高、充电速度快等优势，已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域。
10. 如图甲，在电动汽车的充电桩中，变压器的原、副线圈匝数之比n1：n2=1：2，当原线圈接上图乙中的正弦交流电后，副线圈中的电流为100A，忽略原、副线圈和输电线的能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 该充电桩的输出电压为380V
B. 该充电桩工作时原线圈可以通入直流电
C. 副线圈的瞬时电压峰值为380V
D. 原线圈的输入功率为76kW
11. 电动汽车使用的电源一般由许多小型锂电池串并联组成，有小组设计实验测定某一节锂电池的电动势和内阻，如图甲所示，其中单位角度对应电阻丝的阻值为r0，主要实验步骤如下：
（1）将器材如图甲所示连接。开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________（选择：“A”或“B”）端；
（2）改变金属夹位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据，并作出图像如图乙所示。其中图线斜率为k，与纵轴截距为b，则该节锂电池的电动势和内阻可表示为E=___________，r=___________。（用R0、k、b、r0表示）
12. （简答）现在正大力发展800V乃至更高电压的电动车充电技术，其充电功率可高达350kW，是普通家用充电功率的几十倍，请你描述高压充电的优势？（至少说出两点）
五、火箭与卫星
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。
13. 关于火箭在竖直方向加速起飞的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 燃料用完后，自动脱落的空壳将做自由落体运动
B. 火箭喷出的气流对火箭的作用力大于火箭对喷出的气流的作用力
C. 火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的推进力
D. 火箭携带的卫星机械能逐渐增大
14. 2012年9月我国采用一箭双星的方式发射了北斗系统中的两颗圆轨道半径均为21332km的“北斗-M5”和“北斗-M6”卫星，其轨道如图所示，已知地球半径R=6.370×103km，g=9.8m/s2，则这两颗卫星的
（1）线速度大小为___________m/s（保留4位有效数字）；
（2）运行周期均___________地球自转周期。
A大于 B．小于 C．等于
15. 废弃的卫星由于没有动力补充和太空中有稀薄气体的原因，其运行速率在（ ）
A. 变大B. 变小C. 不变D. 以上均有可能
16. 某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了a→b和b→c两个过程，如图所示，其中a→b为等温过程。则（ ）
A. 气体在状态a的温度高于在状态c的温度
B. a→b→c的过程中外界对气体做正功
C. a→b的过程气体吸热
D. 气体在状态b的内能等于在状态c的内能
17. 某兴趣小组设计了一种火箭电磁发射装置，简化原理如图所示。恒流电源能自动调节其输出电压确保回路电流恒定。弹射装置处在垂直于竖直金属导轨平面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小与回路中电流成正比，比例系数为k（k为常量）。接通电源，火箭和金属杆PQ一起，由静止起沿导轨以大小等于g的加速度匀加速上升到导轨顶端，火箭与金属杆分离，完成弹射。已知火箭与金属杆的总质量为M，分离时速度为v0，金属杆电阻为R，回路电流为I。金属杆与导轨接触良好，不计空气阻力和摩擦，不计导轨电阻和电源的内阻。在火箭弹射过程中，求：
（1）金属杆PQ的长度L；
（2）金属杆PQ产生的电动势E与运动时间t的关系；
（3）恒流电源的输出电压U与运动时间t的关系；
（4）整个弹射过程电源输出的能量W。
2023学年第二学期奉贤区高三物理练习卷
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。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.本试卷标注“多选”的试卷，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试卷，每小题只能选一个选项。
4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试卷，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、奥运项目
在2024年巴黎夏季奥林匹克运动会中，除了体操等传统项目外，还将增设攀岩和滑板等项目。
1. 如图所示，攀岩运动员在到达较高处时，为恢复体能，每攀爬一步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后，用力一蹬向上攀爬一步的过程中，运动员（ ）
A. 始终处于超重状态B. 始终处于失重状态
C. 先超重，后失重D. 先失重，后超重
2. 艺术体操运动员以频率f=4Hz上下抖动长绸带的一端，绸带自左向右呈现波浪状起伏。t=0时刻，绸带形状如图所示（符合正弦函数图像特征）。
（1）P为绸带上的一点，其偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为______。
A．x=0.3sin（8πt）（SI）B．x=30sin（8πt）（SI）
C．x=0.3sin（4t）（SI）D．x=0.3sin（8πt+）（SI）
（2）若运动员保持抖动幅度不变，加快抖动频率，则波的传播速度会______。
A．增大B．减小C．保持不变
3. 如图所示，半径为R的四分之一圆弧轨道的最底端A点刚好与水平面相切。为研究滑板运动，在A点安装一个压力传感器。总质量为m的运动员和滑板从圆弧轨道面顶端由静止滑下，运动员通过A点时压力传感器的示数为F。之后运动员从水平面的边沿B点水平滑出，在空中飞行一段时间后落于地面C点。测得A、B两点间的距离为s，水平面离地高度为h，B点到落地点C的水平距离为x，当地重力加速度大小为g，不计空气阻力。则运动员
（1）通过圆弧面最低点A时速度大小vA为______。
A．B．C．D．
（2）通过B点时的速度大小vB=______；
（3）落地前瞬间，重力的功率P=______。
【答案】1. C 2. ①. A ②. C
3. ①. D ②. ③.
【1题详解】
运动员竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，加速度先向上后向下，则该过程运动员先处于超重状态，后处于失重状态，故选C。
【2题详解】
[1]振动圆频率为
振幅为0.3m，偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为
x=0.3sin（8πt）（SI）
故选A。
[2]介质不变，波的传播速度不变，故选C。
【3题详解】
[1]在A点，由支持力与重力的合力提供向心力，可得
解得
故选D。
[2]从B点运动至C点的时间为
B点的速度为
[3]落地前瞬间，竖直方向速度为
重力的功率
二、颠羽毛球
小岩同学通过练习颠羽毛球来提高手眼协调能力和反应速度。在某次颠球时，羽毛球拍将质量为m的羽毛球以初速度v0竖直向上击出，若将羽毛球击出的瞬间确定为零时刻，且羽毛球在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足f=kv（k为常数），当羽毛球落回至击出点时速度大小为vt，不计风力，则
4. k的单位为___________（用国际制基本单位表示）；
5. 在此次击球过程中，羽毛球拍对羽毛球做的功W与的大小关系是（ ）
A. W=B. W>C. W
（1）若规定竖直向上为正方向，则羽毛球速度-时间（v-t）图像，可能的是_______。
A B． C． D．
（2）（论证）羽毛球受到的空气阻力的冲量If =0______；
（3）（计算）羽毛球的运动时间t_____。
【答案】4. 5. A
6. ①. D ②. 见解析 ③.
【4题详解】
根据公式可知，结合单位的导出方法可知k的单位为
【5题详解】
击球瞬间只有羽毛球拍对羽毛球做的功，根据功能关系可知
故选A。
【6题详解】
（1）规定竖直向上为正方向，上升过程中，根据牛顿第二定律有
加速度向下，随着速度的减小，加速度逐渐减小；
下降过程中，根据牛顿第二定律有
加速度向下，随着速度的增大，加速度逐渐减小，且，图像的斜率反应了加速度。
故选D。
（2）小球运动的v-t图像如图所示，由于位移大小相等，因此图像中两阴影部分面积相等，因为f=kv，则f-t图像的两阴影部分的面积也相等，由I=ft可知上升和下降过程的冲量大小相等，方向相反，则If =0。
（3）取竖直向上为正方向，返回抛出点的速度大小为vt，则根据动量定理可得
-mgt=-mvt-mv0
解得
t=
三、上海光源
上海光源是一台同步辐射光源，其内部加速到接近光速的电子在磁场中偏转时会沿轨道切线发出波长连续的电磁波，包含远红外到X射线波段，被广泛用于各种前沿科学研究。
7. 上海光源产生的电磁波中，可用于人体透视检查的是（ ）
A. X射线B. 紫外线
C. 可见光D. 远红外线
8. 利用上海光源发射的激光，设计实验测定某半圆柱形玻璃砖的折射率，如图所示。O点为圆心，用一束红色激光从C点对准圆心O射入玻璃砖，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点顺时针缓慢旋转，当转过39°角时，折射光线消失。则
（1）玻璃对红色激光的折射率n=___________（保留3位有效数字）；
（2）若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度___________39°。
A．大于 B．等于 C．小于
9. 上海光源的核心之一是加速电子的回旋加速器，如图所示，两个D形金属盒分别和某高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面向下，电子源置于盒的圆心附近。已知电子的初速度不计，质量为m，电荷量大小为e，最大回旋半径为R，普朗克常量为h。则
（1）所加交流电源的频率为_________。
A． B． C． D．
（2）用高速电子辐射产生波长为 λ 的X射线照射在金属锌片上，会产生光电效应，已知金属锌的逸出功为W，光速为c，则打出光电子的最大初动能为___________；
（3）当加速器中电子的动能为Ek时，其物质波的波长为___________；
（4）电子加速后获得的最大速度vm=___________；
（5）（计算）已知两D形盒间加速电场的电势差大小恒为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，求电子在电场中加速所用的总时间t________。
【答案】7. A 8. ①. 1.59 ②. C
9. ①. B ②. ③. ④. ⑤.
【7题详解】
[1] 可用于人体透视检查的射线必需具有穿透性较强的特点，即光子能量比较大，频率比较高，X射线穿透性比较强，能使底片感光，紫外线荧光效应较强，穿透性比较弱，可见光、红外线的频率比较低，穿透能力很弱，因此可用于人体透视检查的射线为X射线，A正确，BCD错误。
【8题详解】
[1][2]由题意可知临界角为
由折射定律得
解得
n=1.59
绿光的频率大于红光的频率，所以绿光的折射率大于红光的折射率，那么绿光发生全反射的临界角小于红光的临界角，因此若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度小于
【9题详解】
（1）[1]交流电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，即
B正确，ACD错误。
（2）[2]由爱因斯坦光电效应方程得
则打出光电子的最大初动能为
（3）[3] 物质波的波长关系式为
动量与动能的关系为
解得
（4）[4] D型盒最大回旋半径为R，则电子做圆周运动的最大半径为R，则
电子加速后获得的最大速度
（5）[5] 电子在电场中加速度大小不变，尽管电子在电场中往返运动，但可以看做电子做初速度为零的匀加速运动，所以电子在电场中运动的时间为
解得
四、锂电池
锂电池具有能量密度高、充电速度快等优势，已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域。
10. 如图甲，在电动汽车的充电桩中，变压器的原、副线圈匝数之比n1：n2=1：2，当原线圈接上图乙中的正弦交流电后，副线圈中的电流为100A，忽略原、副线圈和输电线的能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 该充电桩的输出电压为380V
B. 该充电桩工作时原线圈可以通入直流电
C. 副线圈的瞬时电压峰值为380V
D. 原线圈的输入功率为76kW
11. 电动汽车使用的电源一般由许多小型锂电池串并联组成，有小组设计实验测定某一节锂电池的电动势和内阻，如图甲所示，其中单位角度对应电阻丝的阻值为r0，主要实验步骤如下：
（1）将器材如图甲所示连接。开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________（选择：“A”或“B”）端；
（2）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据，并作出图像如图乙所示。其中图线斜率为k，与纵轴截距为b，则该节锂电池的电动势和内阻可表示为E=___________，r=___________。（用R0、k、b、r0表示）
12. （简答）现在正大力发展800V乃至更高电压的电动车充电技术，其充电功率可高达350kW，是普通家用充电功率的几十倍，请你描述高压充电的优势？（至少说出两点）
【答案】10. D 11. ①. B ②. ③.
12. 高电充电时，充电功率大，可以实现快速充电，节约时间；快充的电功率大，由于电池有内阻，充电电流不宜过大，所以采用高压充电；在充电功率恒定时，高电压充电对应的电流相对小，电池内阻的热损耗更低，电能的利用率更高。
【10题详解】
A．充电桩的输入电压的有效值为
V=380V
根据变压器电压与线圈匝数比可知
解得该充电桩的输出电压为
760V
故A错误；
B．根据变压器原理可知，该充电桩工作时原线圈只能通入交流电，故B错误；
C．副线圈的瞬时电压峰值为
V
故C错误；
D．副线圈的功率为
W=76kW
则原线圈的输入功率为76kW，故D正确；
故选D。
【11题详解】
（1）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝最大阻值处，应在B端；
（2）根据闭合电路欧姆定律可知
解得
根据图像的截距和斜率可知
，
解得
，
【12题详解】
高电充电时，充电功率大，可以实现快速充电，节约时间；快充的电功率大，由于电池有内阻，充电电流不宜过大，所以采用高压充电；在充电功率恒定时，高电压充电对应的电流相对小，电池内阻的热损耗更低，电能的利用率更高。
五、火箭与卫星
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。
13. 关于火箭在竖直方向加速起飞的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 燃料用完后，自动脱落的空壳将做自由落体运动
B. 火箭喷出的气流对火箭的作用力大于火箭对喷出的气流的作用力
C. 火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的推进力
D. 火箭携带的卫星机械能逐渐增大
14. 2012年9月我国采用一箭双星的方式发射了北斗系统中的两颗圆轨道半径均为21332km的“北斗-M5”和“北斗-M6”卫星，其轨道如图所示，已知地球半径R=6.370×103km，g=9.8m/s2，则这两颗卫星的
（1）线速度大小为___________m/s（保留4位有效数字）；
（2）运行周期均___________地球自转周期
A大于 B．小于 C．等于
15. 废弃的卫星由于没有动力补充和太空中有稀薄气体的原因，其运行速率在（ ）
A. 变大B. 变小C. 不变D. 以上均有可能
16. 某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了a→b和b→c两个过程，如图所示，其中a→b为等温过程。则（ ）
A. 气体在状态a的温度高于在状态c的温度
B. a→b→c的过程中外界对气体做正功
C. a→b的过程气体吸热
D. 气体在状态b的内能等于在状态c的内能
17. 某兴趣小组设计了一种火箭电磁发射装置，简化原理如图所示。恒流电源能自动调节其输出电压确保回路电流恒定。弹射装置处在垂直于竖直金属导轨平面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小与回路中电流成正比，比例系数为k（k为常量）。接通电源，火箭和金属杆PQ一起，由静止起沿导轨以大小等于g的加速度匀加速上升到导轨顶端，火箭与金属杆分离，完成弹射。已知火箭与金属杆的总质量为M，分离时速度为v0，金属杆电阻为R，回路电流为I。金属杆与导轨接触良好，不计空气阻力和摩擦，不计导轨电阻和电源的内阻。在火箭弹射过程中，求：
（1）金属杆PQ的长度L；
（2）金属杆PQ产生的电动势E与运动时间t的关系；
（3）恒流电源的输出电压U与运动时间t的关系；
（4）整个弹射过程电源输出的能量W。
【答案】13. CD 14. ①. 4318 ②. B
15. A 16. C
17. （1）；（2）；（3）；（4）
【13题详解】
A．燃料用完后，在自动脱落时具有与火箭相同的速度，因此脱落后将做竖直上抛运动，故A错误；
B．火箭喷出的气流对火箭的作用力与火箭对喷出的气流的作用力是相互作用力，二者等大反向，故B错误；
C．燃料燃烧向下喷气，喷出的气体的反作用力推动火箭升空，获得巨大的推进力，故C正确；
D．火箭对携带的卫星做正功，则机械能逐渐增大，故D正确。
故选CD。
【14题详解】
（1）[1]根据万有引力充当向心力
万有引力充当重力
解得
（2）[2]根据
解得
因为“北斗-M5”和“北斗-M6”卫星轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以周期小于同步卫星的周期，即小于地球自转的周期，故选B。
【15题详解】
考虑稀薄大气阻力，若空间站没有进行动力补充，将会做近心运动，引力做正功，运行速度会越来越大，故选A。
【16题详解】
A． 由于状态b和状态c体积相同，根据
由于
可知
又因为a→b为等温过程，则气体在状态a的温度低于在状态c的温度，故A错误；
B． a→b的过程中气体体积增大，气体对外界做正功，b→c的过程中气体体积不变，外界对气体不做功，故B错误；
C．a→b的过程中气体体积增大，气体对外界做正功
而气体温度不变，内能不变
根据
可知
气体吸收热量，故C正确；
D．由上述知
气体在状态b的内能小于在状态c的内能，故D错误。
故选C。
17题详解】
（1）金属杆所受的安培力
根据牛顿第二定律
联立解得
（2）由速度时间关系可知
回路中感应电动势
（3）金属杆两端电压
根据右手定则感应电流方向向左，为确保回路电流恒定，需满足
电源输出电压
（4）弹射过程经历的时间
电源输出功率
由此可知，电源输出功率与时间呈线性关系，则输出能量
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