2023届上海市黄浦区高三上学期一模物理试题（解析版）

黄浦区2022学年第一学期高三

物理综合练习

一、单项选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）

1．下列运动属于匀变速运动的是（　　）

A．匀速直线运动 B．匀速圆周运动

C．简谐运动 D．竖直上抛运动

2．下列关系式中不是利用物理量之比定义新的物理量的是（　　）

A． B． C． D．

3．两等量异种点电荷间电场线的分布情况是（     ）

A． B．

C． D．

4．如图所示为沿着树枝匀速向上爬的蝉，则（     ）

A．蝉受到一个不为零的恒定合外力 B．树枝对蝉的作用力竖直向上

C．树枝对蝉的作用力垂直树枝向上 D．蝉对自己施加的一个向上的力

5．如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（     ）

A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒

B．该实验现象不符合能量守恒定律

C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长

D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流

6．两列振动情况均相同的水波在 t = 0 时刻的叠加情况如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。两列波的振幅均为3cm，则 a、b两点在该时刻的竖直高度差以及c点的位移大小分别为（　　）

A．12cm，0 B．12cm，3cm C．6cm，6cm D．6cm，0

7．如图，斜面体M放在粗糙的水平面上。第一次物块m恰能沿斜面匀速下滑，斜面体静止不动。第二次用平行于斜面向下的力F推动物块，使物块加速下滑，则（     ）

A．两次地面对斜面的支持力一样大

B．第一次地面对斜面的支持力较大

C．第二次地面对斜面的摩擦力水平向左

D．第二次地面对斜面的摩擦力水平向右

8．做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的3倍，摆球的振幅减为原来的，则单摆振动的（　　）

A．周期不变，经过平衡位置的速度不变

B．周期不变，经过平衡位置的速度减小

C．周期改变，经过平衡位置的速度不变

D．周期改变，经过平衡位置的速度减小

9．电磁炮是通过给导轨回路通以很大的电流，使抛射体在导轨电流产生磁场的安培力作用下沿导轨加速运动，最终以很高的速度将抛射体发射出去。如图为电磁炮的原理示意图，电流方向如图所示，磁场垂直于轨道平面，则（　　）

A．可减小导轨回路中的电流来提高抛射体的发射速度

B．两轨道间磁场的方向垂直轨道平面向上

C．改变电流的方向不影响抛射体的发射方向

D．抛射体的发射速度与抛射体的质量无关

10．如图变速自行车有3个链轮和6个飞轮，链轮和飞轮的齿数如表所示。假设踏板的转速不变，通过选择不同的链轮和飞轮，该自行车行驶的最大速度与最小速度之比为（　　）

A．12:7 B．2:1 C．24:7 D．16:5

11．黄浦滨江滑板公园的一根滑道如图所示，小吕同学从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道至A点起跳。此过程中可将人视为质点，不计摩擦力及空气阻力，以滑道最低点所在平面为零势能面，人的重力势能Ep、动能Ek与水平位移x的关系图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

12．在水平力 F 的作用下质量为 2 kg 的物块由静止开始在水平地面上做直线运动，水平力 F 随时间 t 变化的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为 0.1，g 取 10 m/s2。则（　　）

A．6 s 时物块的动能为零

B．3 s 时物块离初始位置的距离最远

C．0 ~ 6 s 时间内合外力对物块所做的功为 8 J

D．0 ~ 6 s 时间内水平力 F 对物块所做的功为 20 J

二、填空题（共20分，每小题4分）

13．描述电场能性质的物理量是______，该物理量的单位用国际单位制中的基本单位______（选填“能”或“不能”）表示为 kg·m·A−1·s−3。

14．我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为_______W，小兰_______（选填“能”或“不能”）将它随身携带乘机。

15．小程同学设想人类若想在月球定居，需要不断地把地球上相关物品搬运到月球上。经过长时间搬运后，地球质量M地逐渐减小，月球质量m月逐渐增加，但M地> m月，不计搬运过程中质量的损失。假设地球与月球均可视为质量均匀球体，月球绕地球转动的轨道半径不变，它们之间的万有引力将______，月球的线速度将______。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）

16．在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中，连接成如图（a）所示的电路，定值电阻R = 0.5Ω。图中方框B中的传感器的名称是________。根据实验数据绘制的U—I图线如图（b）所示，由此可得该电池的内阻为________Ω。

17．利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了五次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。当磁感应强度沿坐标轴各分量方向与坐标轴的正方向一致时软件读数为正，反之读数为负。根据表中测量结果可推理得测量地点位于______半球（选填“南”或“北”），当地的地磁场大小约为________μT。（保留2位有效数字）

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．“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验装置如图（a）。

（1）当重物加速向下运动时，小车所受的拉力的大小______（选填“大于”、“等于”或“小于”）重物所受重力的大小。当重物的质量m______（选填“远大于”、“近似于”或“远小于”）小车的质量M时，小车所受的拉力的大小近似等于重物所受重力的大小。

（2）为了减小误差，改进了实验装置，用力传感器直接测量得到小车受到绳子拉力的大小。通过合理的实验步骤，五组同学得到的 a—F 图像如图（b）。根据 a—F 图像中的数据找到小车受力均为 F= 0.12N 时各组的加速度 a，并将各组加速度a及小车质量M的数据填入下表，则表中 X 处的数值为______。利用表中的数据再做 a—M 图像得到一条曲线，为进一步探究加速度a与物体质量 M的关系时，可在下表中补充______（填物理量符号）数据列，再次建立图像。

（3）在探究小车质量M一定时，加速度a与物体受力F的定量关系时，某组同学得到如图（c）所示的 a—F图像，图像不过坐标原点的最可能原因是______，由图像可得小车的质量为______（用图中h、i表示）。

19．三个静止点电荷附近的某块区域中的等势线分布如图所示。图中相邻等势线之间的电势差均为1V，有几条等势线所对应的电势已标明。正方形网格每一格的边长是1cm。A、B、C、D是图示平面上的4个点。将一根细长的光滑直玻璃管固定在所示的区域中，玻璃管的一端位于B处，另一端位于C处，B和C均位于等势线上。（e = 1.6×10−19C）

（1）电子位于A点处，则其受到的静电力沿什么方向？请说明判断理由；

（2）将一个电子从A点移至D点，该电子的电势能变化了多少？请计算并说明理由；

（3）将一个带正电的小球从B端放入管中，并且给它一个向右的初速度，使它能够在玻璃管的约束下运动到C处。运动过程中小球的速率如何变化，请描述并说明理由。（A、B、C等高）

20．如图所示的装置由安装在水平台面上的高度H可调的斜轨道KA、水平直轨道AB、圆心为O1的竖直半圆轨道BCD、圆心为O2的竖直半圆管道DEF、水平直轨道FG等组成，F、D、B在同一竖直线上，轨道各部分平滑连接，已知滑块（可视为质点）从K点静止开始下滑，滑块质量m = 0.1kg，轨道BCD的半径R = 0.8m，管道DEF的半径r = 0.1m，滑块与轨道FG间的动摩擦因数μ = 0.4，其余各部分轨道均光滑且无能量损失，轨道FG的长度L = 3m，g取10m/s2。

（1）若滑块恰能过D点，求高度H的大小；

（2）若滑块在运动过程中不脱离轨道，求经过管道DEF的最高点F时的最小速度；

（3）若滑块在运动过程中不脱离轨道且最终能静止在水平轨道FG上，求可调高度H的范围。

1．D

【详解】

A．匀变速运动是指加速度大小和方向都恒定不变，速度大小变化（或方向变化）的运动，由于匀速直线运动的速度大小与方向均保持不变，所以匀速直线运动不是匀变速运动，A错误；

B．匀速圆周运动的加速度大小不变，但方向时刻改变，根据上述可知匀速圆周运动不是匀变速运动，B错误；

C．简谐运动的加速度

可知简谐运动的加速度大小随位移的变化而变化，根据上述分析可知简谐运动不是匀变速运动，C错误；

D．竖直上抛运动的加速度为重力加速度，加速度大小方向均不变，速度大小发生变化，根据上述可知竖直上抛运动是匀变速运动，D正确。

故选D。

2．C

【详解】

A．比值定义法，就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量大小的变化而变化。由于电场强度由场源电荷与空间位置到场源电荷的距离决定，与试探电荷与试探电荷所受电场力的大小没有决定的关系，因此是比值定义式，A错误；

B．根据上述，由于电势是由场源电荷、空间位置到场源电荷的距离已经零电势的选择决定，与试探电荷、电势能没有决定的关系，因此是比值定义式，B错误；

C．由于加速度与合力成正比，与质量成反比，即加速度大小由物体所受外力的合力与物体的质量共同决定，则表达式不属于比值定义式，C正确；

D．根据上述，由于角速度由圆周运动的受力与线速度决定，与物体转过的角度与时间没有决定的关系，因此是比值定义式，D错误。

故选C。

3．A

【详解】

A．为两等量异种点电荷间电场线的分布，A正确；

B．为两等量同种正点电荷间电场线的分布，B错误；

C．为两等量同种负点电荷间电场线的分布，C错误；

D．为带电平行金属平板间电场线的分布，D错误。

故选A。

4．B

【详解】

由题知，蝉沿着树枝匀速向上爬，则蝉的合外力为零，即树枝对蝉的作用力与蝉的重力等大、反向。

故选B。

5．D

【详解】

AB．由楞次定律，线圈中产生感应电流，使磁铁始终受到阻碍，时而体现引力，时而体现斥力，导致电流做功，从而使系统的机械能转化为内能，导致磁铁和弹簧组成的系统的机械能减少，但这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，AB错误；

C．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动，所以当磁铁向下靠近金属线圈时，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互排斥，同理当磁铁向上远离金属线圈时，根据楞次定律，可得线圈中产生了顺时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互吸引，因此与磁铁的磁极无关，C错误；

D．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，D正确。

故选D。

6．A

【详解】

根据图形可知，a点是波谷与波谷叠加，则此时刻a点的位移为

-3cm-3cm=-6cm

b点是波峰与波峰的叠加，则此时刻b点的位移为

3cm+3cm=6cm

则a、b两点在该时刻的竖直高度差为

6cm-（-6cm）=12cm

c点是波峰与波谷的叠加，则此时刻c点的位移为

3cm-3cm=0

故选A。

7．A

【详解】

物块m放在斜面上，恰能沿斜面匀速下滑，斜面体静止不动。物体与斜面均处于平衡状态，可以将二者看作一个整体，该整体受到的合外力为零，由于水平无外力，所以整体没有水平运动的趋势，故地面给斜面的摩擦力为零；地面给斜面的支持力与系统的重力相等。施加沿斜面向下的力后，不影响两物体间的相互作用力，所以斜面的受力情况不变。

故选A。

8．B

【详解】

根据

可知，周期与振幅和摆球质量无关，即周期不变。令摆角为，当摆球运动至平衡位置过程有

，，

解得

可知，振幅减小时，经过平衡位置的速度v减小。

故选B。

9．C

【详解】

A．炮弹运动受到安培力又，故增加导轨回路中的电流来提高抛射体的发射速度，A错误；

B．根据安培定则可知，两轨道间磁场的方向垂直轨道平面向下，B错误；

C．改变电流的方向，磁场方向垂直轨道平面向上，根据左手定则可得，力方向不变，故不影响抛射体的发射方向，C正确；

D．根据动能定理可知，合外力做功不变，动能变化量不变，质量大的速度小，D错误；

故选C。

10．C

【详解】

设踏板的角速度为，链轮的半径为，飞轮的半径为，车轮的半径为，则飞轮的角速度为

可知自行车行驶的速度大小为

由于半径与齿数成正比，则自行车行驶的最小速度为

自行车行驶的最小速度为

该自行车行驶的最大速度与最小速度之比为

11．C

【详解】

AB．斜面上运动时，设初始时距斜面底端水平距离为L，

AB错误；

CD．斜面上运动时

圆弧上运动时因水平位移与上升高度不成正比，故后阶段不是一次函数，C正确，D错误；

故选C。

12．D

【详解】

A. 物块与地面的滑动摩擦力为

，根据动量定理有

代入数据解得

3s后水平力F反向，物块加速度为

物块做匀减速运动，运动时间为

所以4s末速度为零，之后反向加速，物块加速度为

6s末的速度为

6s末物块的动能为

故A错误；

B．4s末速度为零，之后反向运动，所以4 s 时物块离初始位置的距离最远，故B错误；

C．0 ~ 6 s 时间内根据动能定理有

故C错误；

D. 内位移大小为

内位移大小为

内位移大小为

、内水平力F做正功，内水平力F做负功，内水平力F做的功为

故D正确。

故选D。

13．     电势     不能

【详解】

[1]根据

可知，描述电场能性质的物理量是电势；

[2]根据上述表达式，通过单位运算，可知电势的单位为

可知，该物理量的单位用国际单位制中的基本单不能表示为 kg·m·A−1·s−3。

14．     12     能

【详解】

[1]由图（b）可看出此“充电宝”在输入过程中的电压为5V，最大电流为2.4A，则在输入过程中的最大功率为

Pmax = UImax= 5 × 2.4W = 12W

[2]“充电宝”充满电后，移动电源的电能为

E = UIt = 3.7 × 20Wh = 74Wh < 100Wh

则小兰能将它随身携带乘机。

15．     变大     变小

【详解】

[1]令地球与月球质量和值为A，根据

可知，当地球质量减小，而M地> m月，地球与月球之间的万有引力将变大。

[2]根据

解得

地球质量减小，则月球的线速度将变小。

16．     电压传感器     0.7

【详解】

[1]由图（a）可看出，方框B并联在滑动变阻器两端，则方框B中的传感器是电压传感器。

[2]根据闭合电路的欧姆定律有

E = U＋I(R＋r)

整理有

U = －(R＋r)I＋E

结合图（b）有

解得

r = 0.7Ω

17．     北     44##45

【详解】

[1]地磁场分别如图所示

地球可视为一个大磁场，磁场南极大致在地理北极附近，磁场北极在地理南极附近。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球。

[2]磁感应强度为矢量，由表格中可得处当地的地磁场大小约为

18．     小于     远小于     0.32     （或）     实验中未能消除轨道摩擦的影响（或未平衡轨道的摩擦力或轨道的倾角过小等）    

【详解】

（1）[1]当重物加速向下运动时，对重物有

可知，当重物加速向下运动时，小车所受的拉力小于重物所受重力的大小；

[2]对小车有

解得

可知，当重物的质量远小于小车的质量时，小车所受的拉力的大小近似等于重物所受重力的大小。

（2）[3]根据表中数据，解得

[4]根据

解得

，

可知，为进一步探究加速度a与物体质量 M的关系时，可在表中补充（或 等）数据列，再次建立图像。

（3）[5]根据图像可知，当细绳拉力较小不为0时，小车的加速度仍然为0，表明实验中未能消除轨道摩擦的影响（或未平衡轨道的摩擦力或轨道的倾角过小等）；

[6]根据上述，对小车进行分析有

解得

结合图像有

解得

19．（1）向右的（或由A指向B），见解析；（2）-1.28×10−18J，见解析；（3）逐渐减小，见解析

【详解】

（1）电场线与等势面垂直且指向电势降低的方向，根据图形可知A点的电场强度几乎是向左的，由于电子带负电荷，其受力方向与该点电场强度方向相反，即A点处电子受到的静电力几乎是向右的（或由A指向B）。

（2）由于相邻等势线之间的电势差均为1V，根据图像可知

φA= -3V

φD = 5V

则有

UAD = φA - φD = -8V

则将一个电子从A点移至D点，电场力做功

WAD = qUAD = （-1.6×10−19）×（-8）J = 1.28×10−18 J

可知

ΔEp = -WAD = -1.28×10−18J

即电子从A点移至D点，电场力做正功，电势能减少了1.28×10−18 J。       

（3）由于A、B、C等高，则小球从B运动到C的过程中，重力不做功，重力势能不变，则只有静电力做功，由于电场方向向左，小球带正电，所受电场力向左，可知电场力做负功，电势能增大，则动能减小，即速率逐渐减小。

20．（1）2m；（2）2m/s；（3）2m ≤ H < 3m

【详解】

（1）恰能过D点时，由牛顿第二定律可得

则恰能过BCD的最高点D的最小速度为

从释放到D点过程，以AB所在平面为零势能面，据机械能守恒定律可得

解得

H = 2m

（2）滑块在运动过程中不脱离轨道，则通过轨道BCD的最高点D的最小速度为

DF过程，以D所在平面为零势能面，据机械能守恒定律可得

解得

vF = 2m/s

经半圆管道的F点时，若vF > 0，滑块即可通过F点，则经过管道DEF的最高点F时的最小速度vF = 2m/s。

（3）保证不脱离轨道，滑块在F点的速度至少为vF = 2m/s，若以此速度在FG上滑行直至静止运动时，有

μmg = ma

则加速度大小为

a = μg = 0.4 × 10m/s2 = 4m/s2

H = 2m时，FG上滑行距离为

，不掉落轨道

若滑块恰好静止在G点，根据公式v2－v02 = 2ax，可得F点的最大速度为

从K释放到F点过程，以AB所在平面为零势能面，据机械能守恒定律可得

解得

滑块不脱离轨道且最终静止在轨道FG上，可调高度H的范围应满足

2m ≤ H < 3m