试卷六——2023年上海高中物理学业水平合格性考试模拟卷（沪科版2020）

沪科版（2020）高中物理新教材新题型合格考模拟试卷六

一、阅读材料《磁悬浮列车》，回答下列1～5题，共20分。

磁悬浮列车是一种利用磁力作用使车辆悬浮在轨道上运行的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线感应电动机作为动力驱动列车运行。由于其悬浮在轨道上，减少了摩擦力，运行时不同于其他常规列车，只受来自空气的阻力。上海磁浮列车是世界上第一条投入商业化运营的磁浮示范线，具有交通、展示、旅游观光等多种功能。

1. （3分）一磁悬浮列车在某次测试中往返运行了80km，用时10min，这两个数据分别指（    ）

A. 路程、时间间隔                B. 路程、时刻

C. 位移的大小、时间间隔          D. 位移的大小、时刻

【答案】A

【解析】磁悬浮列车在某次测试中往返飞行了80千米，位移是0，80千米是指路程；用时10分钟，是指从开始到回来所用的时间间隔，故A正确，BCD错误。

2. （3分）磁悬浮列车在匀速行驶的过程中，置于车内水平桌面上的书本（    ）

A. 只受重力            B. 只受重力和支持力

C. 只受重力和摩擦力    D. 受重力、支持力和摩擦力

【答案】B

【解析】书本放在桌面上，受到重力和桌面的支持力，由于书随高铁一起匀速运动，没有相对车的运动或运动趋势，故书本不受摩擦力，只受重力和支持力，故B正确，ACD错误。

3. （3分）磁悬浮列车在水平直轨道上运行，不计一切阻力，当牵引力为F时，列车从静止开始在t时间内前进了x。如果牵引力增大为2F时，列车从静止开始在t时间内前进了（    ）

A.x                    B.2x                

C.4x                   D.8x

【答案】B

【解析】根据牛顿第二定律得：

根据运动学公式可得：，联立解得：，

如果牵引力增大为时，列车从静止开始在时间内前进，故正确，错误；

4.（4分）若把质量为20 t的列车从轨道上浮起10 cm，则至少所需的能量为      J，这些能量可供一只功率为40W的日光灯正常工作              s0 （g取10m/s2）

【答案】20000J；500s

【解析】把质量是的列车从轨道上浮起所需的能量等于重力势能的增加量，为：

；根据，得到：

5. （7分）上海磁悬浮列车线路起于龙阳路站，止于浦东机场站，中间没有停靠。在某次试车时，列车从静止开始先加速行驶了210s，速度达到120 m/s ，然后匀速行驶了30 s，最后再经过210 s的减速运动停在了站台。假设列车在加速和减速运动的过程中加速度大小不变。

（1）求列车在加速阶段的加速度大小。

（2）根据以上数据定性画出列车运动的v-t图像，并根据图像计算线路的总长度。

（3）若要进一步缩短列车在两站间的运行时间，请你提供一个可行的方法。

 【答案】（1）；（2）磁浮列车运动的图象见解析，总长度为；

（3）要想缩短距离，可以增大最大速度，就是增大加速时间，减小匀速时间。

【解析】（1）根据加速度的定义知

（2）做初速度为零的匀加速运动，做匀速直线运动，做匀减速直线运动，速度减为零，做图象如图；

位移等于图线与时间轴围成的面积，为

（3）根据以上计算知要想缩短距离，可以增大加速度，就是增大磁悬浮列车的合力。

二、阅读材料《北斗卫星导航系统》，回答下列6～10题，共20分。

北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星导航定位系统，也是继美国GPS 、俄罗斯GLONASS 之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度的定位、导航、校时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和投时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2 m/s，授时精度10 ns。截止2022 年12月，共有55颗在轨运行的北斗导航卫星。

1.（3分）在发射北斗导航卫星的过程中，某段时间内火箭速度的变化规律为υ=（2t+4）m/s ,由此可知这段时间内（    ）

A. 火箭的初速度为4m/s                 B. 火箭的加速度为6 m/s2

C. 火箭做匀减速直线运动                D. 在3 s末，火箭的瞬时速度为12 m/s

【答案】A

【解析】AB、根据，火箭初速度，加速度，A对，B错；

C、火箭做匀加速直线运动，故C错误；

D、末，火箭的瞬时速度，故D错误；

2. （3分）2020年6月23日，我国成功发射第55颗北斗导航卫星。该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。该卫星（    ）

A. 入轨后与其他同步卫星共用一条轨道     B. 入轨后相对于地心静止

C. 距离地面高度大约3000 km              D. 发射速度大于第二宇宙速度

【答案】A

【解析】AC、同步卫星距地面的高度为定值，大约为36000km,入轨后与其他同步卫星共用一条轨道，故A正确，C错误；B、同步卫星入轨后相对于地心做匀速圆周运动，故B错误；D、第二宇宙速度是卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，同步卫星绕地球做匀速圆周运动，发射速度小于第二宇宙速度，故D错误；

3. （3分）我国曾以“一箭双星”方式成功将北斗导航卫星发射升空。该卫星两翼上的太阳能电池把太阳能转化为电能供卫星使用，在正常照射下，其转化效率高达44.5% 。若这种太阳能电池可产生0.6 V的电动势，要获得0.1 A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量约为

A. 0. 06 J               B. 0. 13 J             C. 1. 3 J                D. 6 J

【答案】B

【解析】根据可得，太阳能电池每秒产生的能量为，

设每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量为，则，解得：，

故正确，错误。

4. （4分）如图所示为北斗卫星导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c 三颗卫星均做圆周运动，三颗卫星的轨道半径关系为rc =ra>rb，则卫星c的加速度        卫星b的加速度，卫星α的线速度大小        卫星c的线速度大小。（均选填“大于”“等于”或“小于”）

【答案】小于；等于

【解析】根据牛顿第二定律可得，解得，轨道半径关系为，卫星的加速度小于卫星的加速度；

由万有引力提供向心力有：，解得：，轨道半径关系为，卫星的线速度大小等于卫星的线速度大小。

5. （7分）如图，北斗卫星导航系统中，卫星A与卫星B在同一轨道平面内，均绕地心O做逆时针方向的匀速圆周运动。若卫星A的运动周期为T，卫星B的轨道半径为卫星A轨道半径的2倍。从某次卫星A、B距离最近时开始计时，求。、A 、B 三者间第一次构成直角三角形经历的时间。

【答案】

【解析】设卫星的轨道半径为，卫星周期为，由万有引力定律和牛顿第二定律可得：，  

由题意可知，当时，三者第一次构成直角三角形，此时，如图所示。

设经过时间为，则有：，   解得：

三、阅读材料“生活中的运动与能量”，回答11～15题，共20分

地球无时无刻不处在运动变化之中，地球的自转决定了地球上绝对静止的物体是不可能存在的。在物质的所有属性之中，运动是物质的根本属性，也是物质的存在方式，其他属性都是运动的具体表现。能量是物质运动转换的量度。按照物质的不同运动形式，可对应划分不同类型的能量，不同类型的能量之间可以通过做功而相互转化。

1. （3分）下列国际单位制中，表示能量单位的是（    ）

A. W          B. kg • m/s2              C. kg • m2/s2          D. J/s

【答案】C

【解析】能量单位为Ｊ，与功的单位相同，根据W＝FS，可知，１J=1N·m，根据F=ma知，1N=1kg•m/s2，C对，ABC错

2. （3分）质量为30kg的小孩从高度为2m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为2 m/s， g取10 m/s2，关于力对小孩做的功，下列说法错误的是（    ）

A. 支持力做功为540J                   B. 阻力做功为-540J

C. 合外力做功为60J                    D. 重力做功为600J

【答案】A

【解析】、支持力与运动方向垂直，故支持力做功为0，故错误；

、根据动能定理知，，重力做功为，因为，则阻力做功，故正确。

3. （3分）如图，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A 处自由下落，到达B 处开始与弹簧接触，到达C 处速度为零，不计空气阻力，则在小球从B 处到C 处的过程中（   ）

A. 弹簧的弹性势能先增大后减小         B. 小球到达B 处时动能达最大值

C. 小球的机械能逐渐减小               D. 小球的机械能守恒

【答案】C

【解析】A、在B→C的过程中，弹簧的压缩量逐渐增大，小球始终克服弹力做功，弹性势能不断增大，故A错误；B、小球撞击弹簧，受到弹簧向上的弹力，开始重力大于弹力，继续向下加速运动；弹簧不断被压缩，弹力在增大，当弹力等于重力时，小球的运动速度最大，此后小球受到的弹力大于重力，开始向下做减速运动，直到减速到零，故B错误；C、在小球从B到C的过程中弹簧的弹力对小球始终做负功，故小球的机械能逐渐减小，故C正确；D、在整个过程中，小球受弹力做功，所以小球机械能不守恒，故D错误；

4.（4分）一物体从高处由静止落下，取地面为零势能面，物体的机械能E随它离开地面的高度h的变化如图所示。由图可知物体的质量为       kg，物体下落时受到的阻力大小为        N，

【答案】2.5，5

【解析】由图可知，时，，此时物体的动能为0，

则物体的重力势能，由，  解得

根据功能关系可知，△，由图可知，△，可得

5. （7分）小明同学用实验研究“圆珠笔的上跳”。一支可伸缩的圆珠笔，内有一根弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出。如图，他手握笔杆，使笔尖向上，小帽抵在桌面上，再压下后突然放手，笔杆将竖直向上跳起一定的高度。再某次实验中，小明用刻度尺测得圆珠笔跳起的高度为12 cm。

（1）圆珠笔由桌面静止起跳到上升至最大高度的过程中，能量发生了怎样的变化？

（2）从能量转化的角度计算出圆珠笔起跳的初速度Vo。

【答案】（1）先是圆珠笔弹簧弹性势能转化为圆珠笔动能，之后圆珠笔动能又转化为圆珠笔重力势能。

（2）1.55m/s

【解析】（1）圆珠笔由桌面静止起跳到上升至最大高度的过程中，先是圆珠笔弹簧弹性势能转化为圆珠笔动能，之后圆珠笔动能又转化为圆珠笔重力势能。

（2）圆珠笔上跳过程机械能守恒，则有：

据题有：

解得：

四、阅读材料“波轮洗衣机”，回答16～20题，共20分

波轮洗衣机是家用洗衣机的一种，由电动机带动波轮转动，机内衣物随水不断上下翻滚洗涤。波轮洗衣机的结构比较简羊，维修方便，洗净率高，但对衣物磨损率大，用水多。波轮洗衣机的相底装有一个圆盘波轮，上有凸出的筋。在波轮的带动下，相内水流形成了时而右旋、时而左旋的涡流，带动衣物跟着涡流旋转、翻滚，这样就能将衣物上的脏污洗掉。

1. （3分）洗衣机脱水时应用的原理是（    ）

A. 离心运动                            B. 自由落体运动

C. 平抛运动                            D. 匀速直线运动

【答案】A

【解析】洗衣机的脱水筒能把湿衣服甩干应用原理是离心运动，故A正确，BCD错误；

2. （3分）洗衣机脱水时，有一衣物附着在竖直的筒壁上做匀速圆周运动，此时（    ）

A. 筒壁对衣物的摩擦力随筒转速的增大而增大

B. 衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供

C. 筒壁的弹力随筒转速的增大而减小

D. 衣物受重力、筒壁弹力和摩擦力作用

【答案】D

【解析】ABD、对衣物受力分析可得，衣服受到地球施加的竖直向下的重力、筒壁施加的垂直于桶壁指向转轴的弹力和沿着桶壁竖直向上的静摩擦力作用，衣服随筒壁做圆周运动的向心力是筒壁的弹力提供，竖直方向上衣物的重力与静摩擦力平衡，知筒的转速增大时，摩擦力不变，AB 错，D对；

C、衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，衣物的重力与静摩擦力平衡，筒壁的弹力F提供衣物的向心力，得到，可见，转速增大时，增大，错；

3.（3分）如图，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动。在脱水过程中，衣物经过最高位置A和最低位置B， 其在A、B两点（    ）

A. 加速度相同                        B. 线速度相同

C. 所受合力大小不同                  D. 受筒壁的作用力大小不同

【答案】

【解析】ABC、衣服做匀速圆周运动，在A点和B点的速度大小相等，加速度大小相等，合力F合=ma大小相等，在A点时，速度的方向沿切线水平向右，加速度和合力竖直向下指向圆心，在B点时，速度的方向沿切线水平向左，加速度和合力竖直向上指向圆心，即AB两点的加速度、线速度均不同，ABC 错；

D、在A点时，合力，，在B点时，合力，，即在A点时受筒壁的作用力小于在B点时受筒壁的作用力，D对；

4. （4分）某学生实验小组利用如图所示的电路测量洗衣机的某电阻，使用的器材：多用电表、电压表、滑动变阻器、导线若干。将多用电表的挡位调到电阻挡，再将红表笔和黑表笔短接，进行         。将图中多用电表的黑表笔和       （选填"“1”或“2”）端相接，红表笔接另一端。

【答案】（1）欧姆调零；（2）2；

【解析】（1）欧姆表使用前一定要欧姆调零；（2）“红进黑出”，电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表；电流从电压表正接线柱流入，故红表笔接触1，黑表笔接2；

5. （7分）一台国产全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表。试根据表中提供的数据计算:

（1）这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流为多大？

（2）如洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少千瓦时（kW•h）？

（3）若洗衣机电机的直流电阻为20Ω，则该洗衣机的工作效率为多少？

【答案】（1）2A；  （2）0.293度    （3）81.8%

【解析】（1）根据得：．

（2）洗衣机消耗的电能：

（3），

五、阅读材料“认识电容器”，回答21～25题，共20分

在人类开始认识和研究电现象时面临的一个主要问题就是如何储存来之不易的电荷。一位荷兰的物理学家在1746年发明的莱顿瓶是世界上第一个电容器，因最先在荷兰莱顿试用，故得名“莱顿瓶”。富兰克林从1750年起用莱顿瓶做过许多实验和演示。那时欧洲的一些人甚至把用莱顿瓶电击鸟类和其他一些动物作为表演以谋生。传说在1780年前欧洲人还曾用其所存储的静电能来治疗牙疼。

1.（3分）下列元器件中，电容器是（    ）

A．         B．         C．       D．

【答案】C

【解析】A为滑动变阻器；B为三极管； C为电容器；D为电感线圈；C对，ABD错

2. （3分）某电容器在充电过程中，关于其电容C与所带电荷量Q之间的关系，下列图像正确的是（    ）

【答案】C

【解析】电容器的电容由定义，但却由决定大小，C与Q、U无关，C对ABD错

3. （3分）在如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，已知电源内阻较小，下列判断正确的是（    ）

A. 滑动变阻器R的阻值变小              B. 灯泡L变暗

C. 电源消耗的功率增大                   D. 电容器C的电荷量减小

【答案】B

【解析】ABC、当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值变大，则电路中的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律，可知总电流变小，即灯泡的电流变小，所以灯泡变暗；电源的电流变小，根据，可知电源消耗的功率变小，故正确，错误；．当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值变大，则总电流变小，所以路端电压增大，即电容器两端电压变大，电容器的电荷量变大，故错误。

4. （4分）如图，平行板电容器的两个极板与水平面成一定角度，两极板与一直流电源相连（图中电源省略）。若一带电粒子恰能沿图中所示水平虚线向左通过电容器，则在此过程中，该粒子的动能逐渐     ，电势能逐渐           ，机械能逐渐       。（均选填“不变”“增大”或“减小”）

【答案】增大，减小，增大

【解析】带电粒子在电场中受到电场力与重力，根据题意可知，粒子做直线运动，力和速度一定在同一直线上，则可知，电场力必定垂直极板向上，电场力与重力的合力水平向左与速度方向相同，粒子做匀加速直线运动，粒子的动能逐渐增大；电场力垂直于极板向上，电场力做正，则电势能减小，机械能增大。
 

5. （7分）电子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，电子的初动能为Ek，A、B两极板间电压始终为U，间距为d，且可以看成电容器，电容大小为C。若A、B极板的长度均为L，不考虑电子所受重力，元电荷为e。

（1）求A极板带的电荷量Q。

（2）写出电子射出A、B极板时的偏转距离y的表达式。

（3）若使d 稍微减小，（1）（2）题中求出的两个量将如何变化，请说明理由。

【答案】(1)CU;   （2）；  极板所带电荷量增大；电子射出极板时的偏转距离增大。

【解析】（1）A极板带的电荷量

（2）设电子质量为m，初速度为，

电子在极板间做类平抛运动运动，由牛顿第二定律得：

水平方向：,   竖直方向：;   电子的初动能;   解得：

（3）若使稍微减小，由可知电容器的电容增大，不变，板所带电荷量增大；电子射出、时的偏移量，增大。