2024年高考押题预测卷03【上海卷】物理（全解全析）

这是一份2024年高考押题预测卷03【上海卷】物理（全解全析），共17页。试卷主要包含了波源S的频率等内容，欢迎下载使用。
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
一、管道问题（10分）
在力学、电学、热学等领域中，管道问题是经常遇到的。无论是输送流体的管道，还是电子信号传输的线管，亦或是热传导的管道系统，都可能面临各种复杂情况和挑战。这些问题涉及到多方面的知识和技术，需要深入研究和解决。
1．（4分）在选择性必修一的习题中我们曾分析过水流切割问题。密度为、速度为v的水流垂直射在石材上且不反弹。请从动量定理的角度，推导石材表面受到的压强。
2．（6分）粗细不计、长度的光滑管道AB固定在倾角的斜面上，且A、B两点等高，两侧平行的直段AC和BD长度均为，弯段CED是一个半圆。质量的物体（可视为质点）从管道A端静止释放后在管内运动。取。求：
（1）物体的最大速率；（答案均保留2位有效数字）( )
（2）物体在最低点时受到管道的作用力大小F；( )
（3）管道中物体的动能和势能相互转化，正如电磁振荡中不同形式的能量相互转化，请按第一行的类比方式完成表格。
【答案】1．见解析 2． 电容器极板间的电场能 从最低点到最高点的过程
【解析】1．设水流的截面积为，则单位时间与石材表面发生碰撞的水流质量为
根据动量定理有
石材表面受到的压强为
联立解得
2．
（1）设半圆的半径为，根据几何关系有
物体在最低点时，物体的速率最大，根据动能定理有
解得
（2）根据牛顿第二定律
解得物体在最低点时受到管道的作用力大小为
（3）物体在最低点时，速度最大，重力势能最小，在最高点时的重力势能最大；电磁振荡中，电流最大时，电容器极板间的电场能最大，电流最小时，电容器极板间的电场能最小。故物体相对于最低点的重力势能类比于电磁振荡中电容器极板间的电场能，物体从最低点到最高点的过程，重力势能增加，动能减小，类比于电磁振荡中电容器的放电过程。
二、寻找新能源（16分）
能源是现代社会发展不可或缺的重要资源。然而，随着全球人口的增长和经济的发展，能源消耗不断增加，给环境带来了巨大压力，因此，寻找可持续的能源利用方案已成为当今社会的重要课题。
3．（4分）光伏发电是利用太阳能实现 转换（选填“光热”或“光电”）的新能源技术， 能是利用核反应获得的新能源。
4．（3分）风能是我国未来开发和利用的重要能源之一，属于（ ）
A．一次能源B．二次能源
C．不可再生能源D．可再生能源
5．（4分）如图所示是一种被称为“郁金香风力发电机”的小型发电机，该风力发电机能将通过有效面积内空气动能的约40%转化为电能。某同学根据“发电机在发电过程中能量有损耗”这一事实得出结论：发电过程能量是不守恒的，是与能量守恒定律相矛盾的。你认为呢？ 。
6．（4分）电磁波也具有能量，可被人们用来传输信号、杀菌、加热、探测、定位等，除了可见光、红外线、γ射线，请再列举两个电磁波其他频段的名称： ， 。
【答案】3．光电 核 4．AD 5．空气动能除40%转化为电能外，其余一部分转化为内能，能量并没有消失，只是没有被利用，这与能量守恒定律不矛盾 6．无线电波 紫外线
【解析】3．太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置；故光伏发电是利用太阳能实现光电的新能源技术；核能是利用核反应获得的新能源。
4．AB．风能属于一次能源，故A正确；
CD．根据可再生属性，分成可再生能源、非可再生能源，风能为可再生资源，故D正确，C错误。故选AD。
5．空气动能除40%转化为电能外，其余一部分转化为内能，使空气温度升高，故能量并没有消失，只是没有被利用，这与能量守恒定律不矛盾。
6．电磁波谱根据波长情况分为无线电波、微波、红外线、可见光（红橙黄绿蓝靛紫）、紫外线、X射线、γ射线；故除了可见光、红外线、γ射线，再列举两个电磁波其他频段的名称为无线电波、紫外线。
三、生命之源（19分）
水是地球上最常见的物质之一，它是所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成成分。它在空气中含量虽然少，但却是空气的重要组分。
7．（3分）如图所示，把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢竖直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中（ ）
A．测力计示数始终等于玻璃板的重力
B．测力计示数会出现小于玻璃板重力的情况
C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力
D．因为拉起时还需要克服水分子间的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
8．（3分）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广人青少年带来一堂精彩的太空科普课，其中有一个实验是王亚平在太空拧毛小，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉。关于形成这种现象的原因，下列说法正确的是（ ）
A．在空间站水滴不受重力
B．水和手发生浸润现象
C．水和手发生不浸润现象
D．在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上
9．（3分）两端开口、粗细相同的洁净玻璃管A和塑料管B竖直插入水中，管中液面的高度如图所示，则（ ）
A．A中是毛细现象，B中不是毛细现象
B．A中是不浸润现象，B中是浸润现象
C．B壁附近水分子间的作用力表现为引力
D．只减小两管的直径，管中的液面均上升
10．（4分）如图，水面上的S是波源，M、N为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，是因为波发生了 （选填“干涉”或“衍射"）现象，为了使树叶停止振动，可 （选填“增加”或“减小”）波源S的频率。
11．（6分）航天员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验。在空间站中的微重力环境下有一个水球，如果在水球中心注入空气，形成球形气泡，内外两球面球心均在O点，如图所示。一束单色光从外球面上的A点以与AO连线成i角度射入球中，已知水的折射率为，内球面半径为R，外球面半径为2R，光速为c、则光在水中的传播速度v= c；为使光在内球表面上发生全反射入射角i的最小正弦值为 。

【答案】7．D 8．B 9．C 10．衍射 增加 11． 0.5
【解析】7．由于玻璃板上下表面大气压相等，相互抵消，而玻璃板的下表面受水分子的吸引力，因此拉起时拉力大于玻璃板的重力。
故选D。
8．A．虽然在太空中，水处于失重状态，但仍然受到重力作用，只不过重力完全提供它做圆周运动的向心力，A错误；
BC．由于水处于完全始终状态，而水和手发生浸润现象，从而水在手的表面形成一层水膜，B正确，C错误；
D．水的表面张力是由水本身的性质决定的，与是否失重无关，D错误。
故选B。
9．AB．A、B两管中都是毛细现象，只不过A中是浸润现象，B中是不浸润现象，A、B错误；
C．由于B的塑料管与水是不浸润的，因此塑料管与水分子间的作用力小于水分子与水分子间的作用力，因此在接触层中，水分子的密度减小，分子间表现为引力作用，C正确；
D．若两管的直径减小，A管中的液面上升，B管中的液面下降，D错误。
故选C。
10．[1]波穿过小孔，绕到树叶位置振动现象属于波的衍射现象。
[2]波长越长，衍射现象越明显，由于波速是由介质决定的，保持不变，根据
增加波源的振动频率，从而减小波长，使衍射现象不明显，可以使树叶停止振动。
11．[1]根据
可知光在水中的传播速度
[2]恰好发生全反射时，光路图如图
可知
再根据正弦定理
联立解得
二、太空电梯（19分）
科幻电影《流浪地球》中的太空电梯非常吸引观众眼球。在影片中太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，如图所示。图中配重空间站比同步卫星更高，距地面高达10R，若地球半径为R，自转周期为T，重力加速度为g。
12．（3分）关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．同步卫星上的物体处于超重状态
B．同步卫星运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间
C．同步卫星可以通过北京的正上方
D．同步卫星在赤道正上方一定高度处
13．（3分）为防止航天员的肌肉萎缩，中国空间站配备了健身自行车作为健身器材，自行车模型如图乙所示。自行车大齿轮、小齿轮、后轮的半径都不相同。关于边缘上的三个点A、B、C的说法正确的是( )
A．B点和C点的线速度大小相等B．B点和C点的角速度相等
C．A点和B点运转的周期相等D．A点和B点的角速度相等
14．（3分）空间站中可采用动力学的方法测物体的质量。如图所示，质量为m的物体A是可同时测量两侧拉力的力传感器，待测物体B连接在传感器的左侧。在外力作用下，物体A、B和轻绳组成的系统相对桌面开始运动，稳定后力传感器左、右两侧的读数分别为F1、F2，由此可知待测物体B的质量为 。
15．（10分）根据本题中关于太空电梯的相关材料，请分析和计算以下问题：
（1）通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为多少？
（2）若配重空间站没有缆绳连接，仍绕地球做匀速圆周运动。则在该处其线速度大小又为多少；分析判断若缆绳断裂，空间站是逐渐远离地球而去，还是掉落回地球，你的依据是？
【答案】12．D 13．B 14． 15．（1）；（2），依据见解析
【解析】12．A．同步卫星上的物体处于完全失重状态，故A错误；
B．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据得：
同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B错误
C．同步卫星在赤道正上方，故C错误；
D．同步卫星在赤道正上方一定高度处，故D正确。故选D。
13．AB．B点和C点同轴转动，角速度相同，但半径不同，根据
线速度大小不相等，故A错误，B正确；
C．A点和B点同链条转动，线速度相等，但半径不同，根据
运转的角速度不同，周期
不相等，故CD错误。故选B。
14．[1]根据牛顿第二定律，对整体
对B
联立解得
15．（1）配重空间站轨道半径为11R，线速度大小
（2）若配重空间站没有缆绳连接，仍绕地球做匀速圆周运动，根据
地面上的物体
解得
根据
得：
轨道半径越大，线速度越小，即空间站所在高度对应轨道的线速度应比同步卫星小，而空间站线速度大于同步卫星的线速度，所以若缆绳断裂，空间站逐渐远离地球而去。
五、火星探索（18分）
火星是太阳系的内层行星，火星有两个天然卫星：火卫一和火卫二、2021年5月15日，“天问一号”带着“祝融号”火星车成功着陆火星，开展对火星物质结构的研究。
16．（3分）现已测出火卫一距离火星9378km，火卫二距离火星23495km。若仅考虑火星对其作用力，两者绕火星转动的线速度分别为和，周期分别为和，则（ ）
A．，B．，
C．，D．，
17．（4分）已知火星的质量为m、半径为r，太阳的质量为M，火星与太阳的距离为l。小李同学认为：由，就可以求出火星表面的重力加速度。你认为小本同学的解法是 的（选填“正确”或“错误”），这是因为： 。
18．（3分）祝融号火星探测器在火星表面着陆过程可以简化为三个过程：先无动力加速下降，后匀速下降，再减速下降，则祝融号在下落过程中（ ）
A．先失重，后平衡，再超重B．先超重，后平衡，再失重
C．先平衡，后失重，再超重D．先失重，后超重，再失重
19．（4分）“祝融号”火星车，其动力主要来源于太阳能电池。现将“祝融号”的动力供电电路简化如图，已知定值电阻，太阳能电池电动势，内阻r未知，电动机线圈电阻，当火星车正常行驶时，电动机两端的电压，R消耗的功率为125W．则太阳能电池的内电阻r为 ，电动机输出的机械功率为 W。
20．（4分）科学家设计了一种电磁阻尼缓冲装置用于火星探测器在火星表面实现软着陆，其原理如图所示。该装置的主要部件有两部分：①由高强绝缘材料制成的缓冲滑块K，其边缘绕有闭合的矩形线圈；②包括绝缘光滑缓冲轨道等部件的探测器主体。探测器主体能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，探测器主体继续下降，磁场下移，致使探测器主体减速缓冲，则在缓冲过程中（ ）
A．磁场对线圈段的作用力向上
B．线圈段中电流方向由b到a
C．探测器主体的机械能减少量等于线圈中产生的焦耳热
D．探测器主体的重力势能减少量等于线圈中产生的焦耳热
【答案】16．B 17． 错误 火星对表面处物体的万有引力才等于物体在火星上的重力，即可得，小李同学求出的是太阳在火星轨道处的重力加速度 18．A 19． 500W 20．BC
【解析】16．根据
可得
可得
根据开普勒第三定律
可知
故选B。
17．该解法错误；火星对表面处物体的万有引力才等于物体在火星上的重力，即
可得
小李同学求出的是太阳在火星轨道处的重力加速度。
18．祝融号火星探测器在火星表面先无动力加速下降，加速度向下，失重；后匀速下降，平衡，再减速下降，加速度向上，超重，故选A。
19．R消耗的功率为125W，可知电流
则由
可得
r=1Ω
电动机输出的机械功率为
20．AB．由右手定则可知，线圈段中电流方向由b到a；由左手定则可知，磁场对线圈段的作用力向下，选项A错误，B正确；
CD．由能量关系可知，探测器主体的机械能减少量等于线圈中产生的焦耳热，选项C正确，D错误。故选BC。
六、电磁炉原理（18分）
冬天，很多人喜欢用电磁炉吃火锅，如图所示是电磁炉面板下方的线圈，绕线圈的金属丝直径0.4mm，电阻率为1.54×10-8Ω·m。
21．（3分）如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列说法，正确的是（ ）
A．电磁炉面板采用耐油非金属材料，发热部分为铁锅底部
B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品
C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
D．可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率
E．电磁炉和微波炉加热食物原理是相同的
22．（4分）小谢同学把线圈拆了下来，要测量电磁炉内金属丝的长度：
（1）首先用伏安法测金属丝电阻，根据实验电路图（a），用笔画线代替导线，在实物图（b）中完成接线。
（2）如果测得金属丝的电阻为，电磁炉内组成线圈的金属丝总长度为 （保留两位有效数字）
23．（3分）小易同学课后自制了一个简易无线充电装置给充电限制电压为的手机充电，装置由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比为，若电磁炉内部线圈两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈两端电压的有效值约为B．通过车载充电器的电流为交流电
C．接收线圈内电流方向变化50次D．用电压表测得的接收线圈两端电压约为
24．（8分）三峡水利某电厂对用户进行供电的原理如图所示，发电机的输出电压为，该电厂到上海直线距离为1700公里，假设输电线沿直线铺设到上海输电线采用截面积为电磁炉内金属丝1000倍的同材质电缆，为了减小损耗采用了高压输电，变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为，用户获得的电压为，发电厂的输出功率为，输电线上的电流是 A，输电线上损耗的电功率为 W， V，降压变压器原副线圈匝数比 。
【答案】21．AD 22． 20 23．D 24．1000
【解析】21．AB．电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，故电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B错误；
C．电磁炉产生变化的电磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量，陶瓷器皿不能产生涡流，所以电磁炉不能用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，故C错误；
D．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率，故D正确；
E．微波炉加热食物原理是利用微波的能量特征加热食物，而电磁炉是利用电磁感应产生涡流加热食物，故原理不同，故E错误。
故选AD。
22．（1）实物图如图所示
（2）根据电阻定律
，
可得
23．AD．设接收线圈两端电压的有效值约为，充电器两端电压有效值为，由题意可知
根据有效值的定义可得
解得
电压表测得的接收线圈两端电压有效值，故用电压表测得的接收线圈两端电压约为，故A错误，D正确；
B．接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管只能正向通电，具有整流作用，所以通过车载充电器的电流为直流电，故B错误；
C．根据所加电压表达式可知，电流的频率
接收线圈1个周期内电流方向改变两次，故1s内电流方向变化100次，故C错误；
故选B。
24．[1]升压变压器原线圈电流为
根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系
解得输电线上的电流为
[2] 其中
输电线上损耗的电功率为
[3]根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
解得
降压变压器的输入电压
[4] 根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
物体的速度大小
可类比为电磁振荡回路中的电流大小
物体相对于最低点的重力势能
①可类比为电磁振荡中 （物理量）
②物体 （运动过程）
可类比为电磁振荡中电容器的放电过程