2024年上海市金山区高三下学期高考&等级考二模物理试卷含答案

这是一份2024年上海市金山区高三下学期高考&等级考二模物理试卷含答案，共8页。
考生注意：
1．本卷满分100分，考试时间为60分钟；
2．答题前，务必在答题纸上填写学校、姓名和考试号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上与试卷题号对应的位置，在试卷上作答一律不得分。
3．标注“多选”的试卷，每小题应选两个或以上的选项；未特别标注的选择题，每小题只有一个正确选项。
4．标注“计算”“简答”“论证”的试卷，回答问题时须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、统计规律
大量随机事件的整体表现所显示的规律性叫做统计规律。
1．根据统计规律的含义，完成下表
2．（多选）“伽尔顿板”实验中，让大量小球从上方漏斗形入口落下，最终小球都落在槽内。重复多次实验后发现（ ）
A．某个小球落在哪个槽是确定的
B．大量小球在槽内的分布是有一定规律的
C．大量小球落入槽内后均匀分布在各槽中
D．越远离漏斗形入口处的槽内，小球聚集得越少
3．若有10g某放射性元素，其半衰期是T。
（1）经过时间4T后，该元素还剩________g；
（2）若将该元素和另一元素（半衰期大于T ）化学反应后形成化合物，化合物中该元素的半衰期为T’，则（ ）
Uc
ν
ν1
ν0
O
U1
A．T’＞TB．T’＝TC．T’＜T
4．单光子的双缝干涉实验现象显示了光具有________。在体现光具有粒子性的光电效应现象中，若某金属在不同单色光照射下反向遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图所示，则可知普朗克常数h＝________（用U1、ν0、ν1和e表示）。
二、电子秤
如图为P
S
R0
A
E
某电子秤的电路图，E为电源，R0为定值电阻。
1．它是利用弹簧长度的变化使连入电路的电阻变化，实现将力信号转换为_______信号，将压力的大小与电流表示数一一对应，便可得到所称重物的重力。
2．当称重物时，滑片P向下端滑动，连入电路的电阻和电流表的示数将分别（ ）
A．变大、变大B．变大、变小
0
I/A
4.0
6.0
a
0.5
U/V
C．变小、变大D．变小、变小
3．闭合开关，滑片P滑动过程中，若变阻器两端电压U与电流表示数I的关系图线如图所示，未称重时对应图中a点。由图可知，变阻器的最大阻值为_______Ω，在滑片P滑动过程中变阻器消耗的最大功率为_______W。
h
三、足球运动
足球运动深受广大民众喜爱。已知足球质量m＝0.4kg。
1．如图，运动员将足球从地面上以速度v踢出，足球恰好水平击中高为h的球门横梁。
（1）足球在向斜上方飞行过程中，下列能表示足球所受合外力方向的是（ ）
A
B
C
D
（2）若不计空气阻力，以地面为零势能面，则足球在飞行过程中的机械能为（ ）
A． EQ \F(1,2)mv2B．mghC． EQ \F(1,2)mv2+mghD． EQ \F(1,2)mv2-mgh
（3）若足球以10m/s的速度撞击球门横梁后，以6 m/s的速度反方向弹回，横梁触球时间为0.1s，则横梁对足球的平均作用力大小为________N；
h/m
O
3
Ek/J
24
10
2．假设足球所受空气阻力大小保持不变。某同学将足球竖直向上抛出，足球上升过程中，其动能Ek随上升高度h的变化关系如图所示。足球上升2m的过程中机械能减少了________J，运动过程中所受的阻力大小为________N。（结果均保留三位有效数字，重力加速度g取10 m/s2）
四、电动打夯机
m
O
M
电动打夯机可以用来平整地面。如图为某小型电动打夯机的结构示意图，质量为m的摆锤通过轻杆与总质量为M的底座(含电动机)上的转轴相连。电动机通过皮带传动，使摆锤绕转轴O在竖直面内匀速转动，转动半径为R。
1．摆锤转到最低点时处于（ ）
A．平衡状态 B．失重状态 C．超重状态
2．调节打夯机的转速，使摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面。
（1）摆锤转到最高点时，杆对摆锤的弹力大小为________；
（2）摆锤转到最低点时，打夯机对地面的压力大小为（ ）
A．mg +MgB．2mg +MgC．mg +2MgD．2mg +2Mg
3．（计算）电动机是将电能转化为机械能的装置。为了减少发电厂输出的电能在电路上的电能损耗，需要高压输电。若甲乙两地原来用500kV超高压输电，输电线上损耗的电功率为P，在保持输电功率和输电线电阻均不变的条件下，改用1000kV特高压输电，则输电线上损耗的电功率将变为多少？
4．打夯机工作时会发出一定的噪音。
（1）已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时波长和频率分别（ ）
A．变小、不变B．不变、变低
C．变大、不变D．不变、变高
（2）某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率（ ）
A．要高B．相同C．要低
薄板
空气
L
（3）某同学给打夯机设计了如图所示的减噪装置结构，通过装置的共振可吸收声波。已知该装置的固有频率为f0＝ EQ \F(60, EQ \R(mL))，其中m为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度，经测试发现它对频率为200Hz的声音减噪效果最强。若打夯机发出的声波频率为300Hz，为获得更好减噪效果，可以采取的措施有________（写出一种即可）。
5．若断开打夯机电源后，摆锤在一段时间内做最大摆角为4°的摆动，不计任何阻力。某同学在摆锤经过最低点时开始计时并计数为1，测得经过时间t，摆锤第N次经过最低点，则当地重力加速度大小为（ ）
A． EQ \F(π2N 2R,t 2)B． EQ \F(4π2N 2R,t 2)C． EQ \F(π2（N-1）2R,t 2)D． EQ \F(4π2（N-1）2R,t 2)
五、电磁阻拦
M
N
a
d
b
c
v0
D
P
Q
B
0.2m
0.1m
某模型小组用小车探究电磁阻拦的效果。如图所示（俯视），在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行），小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界磁场。已知小车总质量m＝0.2kg，金属框宽为0.1m、长为0.2m，电阻R＝2Ω，磁场宽度D＝0.4m，磁感应强度B＝1.2T，不计摩擦。
1．若v0＝5m/s，则ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小为________A；小车的加速度大小为________m/s2。
2．若cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。
（1）线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向（ ）
v
O
t
A．均为abcdaB．均为adcba
C．先abcda再adcbaD．先adcba再abcda
（2）定性画出小车运动的速度v随时间t变化的关系图像；
（3）（计算）求线框在进入磁场的过程中，通过导线截面的电量q；
（4）（论证）某同学认为“线框进入磁场过程的发热量大于穿出磁场过程的发热量”，请分析论证该观点。
3．该小组利用如图（a）所示装置验证感应电动势大小与磁通量变化率之间的关系。线圈匝数和面积均不变，通过调节智能电源在线圈a中产生可控的变化的磁场，用磁传感器测量线圈b内的磁感应强度B，用电压传感器测量线圈b内的感应电动势E。某次实验中得到的B-t、E-t图像如图（b）所示。
B/mT
t/s
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
E/mV
t/s
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
图（b）
图（a）
线圈b
线圈a
智能电源
磁传感器
（1）观察图（b）图像，可得：在线圈b中产生恒定感应电动势的条件是________；感应电动势的大小与________有关。
（2）为了进一步确定定量关系，可利用图（b）中的信息，做出（ ）
A．E-ΔB图像B．E-ΔΦ图像C．E- EQ \F(ΔB,Δt) 图像D．E- EQ \F(ΔΦ,Δt) 图像
六、太空粒子探测器
O
L
A
B
C
D
M
N
图a
太空粒子探测器是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图a所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差为U。足够长的收集板MN平行于边界ACDB，O到MN的距离为L，ACDB和MN之间存在垂直纸面向里的匀强磁场。
假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到外圆弧面AB上，并从静止开始加速，不计粒子重力、粒子间的相互作用及碰撞。
1．若某粒子沿着垂直ACDB的电场线向右加速运动。
（1）该粒子经过电场过程中，其电势能的变化量为________，到达O点时的速度大小为________；
（2）该粒子在刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向（ ）
A．向上B．向下C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外
（3）（计算）若ACDB和MN之间磁场的磁感应强度为B＝ EQ \R( EQ \F(mU,2qL2))，求该粒子在磁场中做圆周运动的半径r及运动时间t。
2．（计算）若ACDB和MN之间仅存在方向向右、电场强度为E的匀强电场，如图b所示。不同粒子经过加速电场从O点出发运动到MN板，则到达MN板的这些粒子间距最大为多少？
O
E
A
B
C
D
M
N
图b
参考答案
一、统计规律（16分）
1．（4分）（1）随机的（2）明暗相间、等间距
2．（4分）BD
3．（4分）（1）0.625（2）B
4．（2分）波粒二象性eU1/(ν1-ν0)
二、电子秤（9分）
1．（2分）电
2．（3分）C
3．（4分）240.75
三、足球运动（12分）
1．（8分）（1）B（2）A（3）64
2．（4分）1.330.667
四、电动打夯机（22分）
1．（2分）C
2．（5分）（1）Mg（2）D
3．（5分）输送电功率P输＝UI不变，
则特高压输电电流与超高压输电电流之比为I特：I超＝U超：U特＝1：2
输电线上损耗的电功率P＝I2R，其中R不变，
则特高压输电与超高压输电损耗功率之比为P特：P超＝I特2：I超2
因此，输电线上损耗的电功率变为P特＝eq \f(1,4)P
4．（7分）（1）C（2）A（3）减小m或L
5．（3分）C
、
v
O
t
五、电磁阻拦（23分）
1．（4分）0.30.18
2．（1）D（3分）（2）如图（3分）
（3）（3分）线框进入磁场的过程中感应电流的平均值为I＝eq \f(E,R) ＝eq \f(ΔΦ,RΔt)
通过线框截面的电量q＝IΔt ＝eq \f(ΔΦ,R) ＝eq \f(BS,R)
代入数据得q＝0.012C
（4）（3分）由F安＝eq \f(B2L2v,R) ＝ma可知，进磁场过程中的平均安培力较大，进磁场和出磁场过程的位移相等，由W＝Fs可知，进磁场过程中克服安培力做功多，因此线框进入磁场过程的发热量大于穿出磁场过程的发热量。
3．（7分）（1）B（Φ）随时间发生变化B（Φ）的变化率
（2）C
六、太空粒子探测器（18分）
1．（1）﹣Uq（2分） EQ \R( EQ \F(2Uq,m))（2分）（2）A（3分）
（3）（6分）粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，即qvB＝eq \f(mv2,r)，得r＝eq \f(mv,qB)＝2L
根据题意，粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为eq \f(π,6)，
因此t ＝eq \f(1,12)T ＝eq \f(1,12) eq \f(2πr, v) ＝eq \f(1,12) eq \f(2πr, v) ＝eq \f(πL,3) EQ \R( EQ \F(m,2Uq))
2．（5分）粒子从O点出发，进入匀强电场速度方向向上时，
向右匀加速度直线运动，由L＝eq \f(1,2)at2，a＝eq \f(Eq,m)，可知t＝ EQ \R(\F(2mL,Eq))
向上做匀速直线运动，到达MN时，向上运动距离x＝vt＝2 EQ \R(\F(UL,E))
可得，到达MN板的这些粒子间距最大为4 EQ \R(\F(UL,E))
随机事件
规律性
“伽尔顿板”实验
某个小球落入哪个槽内是随机的
越靠近中间小球越多
原子核的衰变
（1）某个原子核的衰变是一个________过程
每经过特定的时间，大量原子核的数目由于衰变减少至原来一半
单光子的双缝干涉
通过双缝后的某个光子在荧光屏上的落点是随机的
（2）通过双缝后，大量光子在荧光屏上会叠加形成________（描述条纹分布特点）的条纹