2024年高考押题预测卷02【上海卷】物理（全解全析）

这是一份2024年高考押题预测卷02【上海卷】物理（全解全析），共20页。
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、运动会（13分）
运动会是一场激情四溢体力和智力的盛宴。运动员们在赛场上挥洒汗水，展现速度、力量与技巧，尽情诠释着团结、拼搏和超越的精神。
1．（3分）如图所示，学生练习用头颠球。某一次足球静止自由下落80cm，被重新顶起，离开头部后竖直上升的最大高度仍为80cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．头部对足球的平均作用力为足球重力的10倍
B．足球下落到与头部刚接触时动量大小为3.2kg·m/s
C．足球与头部作用过程中动量变化量大小为3.2kg·m/s
D．足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为3.2N·s
2．（4分）如图所示，同学踩着轻质滑板（可整体视为质点）以4m/s的速度冲上一足够高的固定光滑斜面，则该同学可以冲到的最高点高度为 m。若解除斜面的固定，假设斜面与地面之间光滑，斜面质量与同学质量相等，那么该同学冲到的最高点高度为 m（本题中g取10m/s2）。
3．（6分）2023年3月12日，在短道速滑世锦赛男子5000米接力决赛中，中国队以7分04秒的成绩获得冠军。某次训练中，参与接力的两队员，甲质量为m=60kg，乙质量为M=75kg，接力前两人的速度均为=10m/s，方向均向前，且甲在前，乙在后。接力时，如图所示，乙从后面猛推甲，动作完成瞬间，乙的速度变为=2m/s，方向不变，若接力过程两人所受的系统外力远小于推力，且接力前后瞬间两人均在同一条直线上运动，求：
（1）乙猛推甲的动作完成瞬间，甲的速度大小；
（2）乙猛推甲过程，甲和乙组成的系统的机械能的变化量∆E。
【答案】1．C 2．0.8 0.4 3．（1）20m/s；（2）5400J
【解析】1．AC．足球静止自由下落80cm时的速度为v1，下落的时间为t1，由速度位移关系公式可得足球落到头部时的速度大小为
由位移时间关系公式可得足球下落到头部的时间为
足球反弹后做竖直上抛运动，上升的最大高度也是80cm，由运动的对称性可知，足球上抛的初速度大小是
上升的时间
头部与足球接触的时间
取向上为正方向，对足球由动量定理可得
代入数据解得
可得
A错误，C正确；
B．由动量公式可得足球下落到与头部刚接触时动量大小为
B错误；
D．足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为
D错误。
故选C。
2．[1]同学踩着轻质滑板冲到光滑斜面最高点的过程中机械能守恒，则有
代入数据解得
[2]同学踩着轻质滑板冲到光滑斜面最高点的过程中，同学与光滑斜面组成的系统动量守恒，则有
系统的机械能守恒，则有
代入数据解得
3．（1）取初速度v0为正方向，乙猛推甲的过程中，甲、乙组成的系统动量守恒，则有
解得
方向与初速度方向相同。
（2）乙猛推甲过程，乙对甲做功，转化为甲、乙组成系统的机械能，使系统机械能增加，由能量守恒定律可得
代入数据解得
二、宇宙探索（16分）
《流浪地球2》中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。随着物理学的发展，我们越来越倾向于我们周围的环境。在本题中，我们将跟随宇航员，进入太空中探索。本题中，若未特殊说明，地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G。
4．（4分）如图所示，该系统的甲、乙两颗卫星的轨道分别是同一平面内的椭圆和圆，甲的轨道近地点正好在地面附近，已知远地点与地面的距离为，甲轨道的远地点与乙轨道的最近距离为，乙的质量为，乙的机械能为 ，甲、乙的周期之比为 .
5．（4分）（论证）卫星在战争中起着重要作用，而利用卫星摧毁敌方卫星正成为各国研究的重点。假设我方卫星欲发射一枚小型导弹去追击处在同一圆轨道的敌方卫星，则我方发射的导弹怎么运动使得永远无法击中对方.
6．（8分）2021年5月15日7时18分，我国火星探测器“天问一号”的着陆巡视器（其中巡视器就是“祝融号”火星车）成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，这标志着我国是继美国、前苏联之后第三个成功进行火星探测的国家，展示了中国在航天技术领域的强大实力，为中国乃至国际航天事业迈出了历史性的一大步。 “天问一号”的着陆巡视器从进入火星大气层到成功着陆经历了气动减速段、伞系减速段、动力减速段、悬停避障与缓速下降段，其过程大致如图所示。已知火星质量为（约为地球质量的0.11倍）、半径为（约为地球半径的0.53倍），“天问一号”的着陆巡视器质量为，地球表面重力加速度为。
（1）（论证）着陆巡视器在动力减速段做的是否为竖直方向的匀减速直线运动？
（2）（计算）设着陆巡视器在伞系减速段做的是竖直方向的匀减速直线运动，试求火星大气对着陆巡视器的平均阻力。（结果保留3位有效数字）
【答案】4． 5．见解析 6．（1）见解析；（2）1.03×104N
【解析】4．乙卫星的轨道半径为2R，则根据
解得动能
重力势能
可得乙卫星的机械能
甲卫星的半长轴为，根据开普勒第三定律可知
5．在同一轨道上运动的卫星都满足
若同一轨道上的导弹加速，则
即导弹做圆周运动需要的向心力大于地球提供的引力，此时导弹将做离心运动而偏离原来的轨道而进入高轨道；若同一轨道上的导弹减速，则
即导弹做圆周运动需要的向心力小于地球提供的引力，此时导弹将做向心运动而偏离原来的轨道而进入低轨道；则我方卫星欲发射一枚小型导弹去追击处在同一圆轨道的敌方卫星，则我方发射的导弹无论怎么运动都永远无法击中对方。
6．（1）设动力减速阶段着陆巡视器初速度为v1，末速度为v2，若此过程为匀减速直线运动
即此过程不是匀减速直线运动；
（2）着陆巡视器在地球表面时，有
，着陆巡视器在火星表面时，有
由题意，有
，
联立解得
g火=3.8m/s2
取向下为正方向，伞系减速过程着陆巡视器初速度为v0，时间t′=90s，m=1300kg，此过程加速度
设火星大气对着陆逼视器阻力的大小为f，由牛顿第二定律，可得
mg火-f=ma
联立解得
f=1300×（3.8+4.1）N≈1.03×104N
三、科技改变生活（22分）
世界的科技在这几十年中取得了飞速的发展，人类的生活也越来越富足。
7．（3分）公园里有一种“旋转秋千”的游乐项目，模型如图所示。可视为质点的座椅通过轻质缆绳悬挂在旋转圆盘上，旋转圆盘转动的角速度为ω，缆绳与竖直方向夹角为θ，不计空气阻力，下列说法正确的有（ ）
A．座椅受到重力、缆绳拉力和向心力
B．座椅转动角速度ω越大，夹角θ越小
C．启动加速时，游客所受的合外力可能大于游客的向心力
D．同一座椅以相同角速度转动，有游客乘坐与没有游客乘坐时的夹角θ不同
8．（4分）图甲是我国自主设计开发的全球最大回转自升塔式起重机，它的开发标志着中国工程用超大吨位塔机打破长期依赖进口的局面，也意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从t=0时刻由静止开始提升质量为m=200kg的物体，其a-t图像如图乙所示，5~10s内起重机的功率为额定功率，不计其它阻力，则此起重机的额定功率为 W，10s内起重机对物体做的功为 J（g取10m/s²）。
9．（3分）如图所示，电动公交车做匀减速直线运动进站，连续经过R、S、T三点，已知ST间的距离是RS的两倍，RS段的平均速度是10m/s，ST段的平均速度是5m/s，则公交车经过T点时的瞬时速度为（ ）
A．3m/sB．2m/sC．1m/sD．0.5m/s
10．（12分）新交规规定：“在没有信号灯的路口，一旦行人走上人行道，机动车车头便不能越过停止线”。如图甲所示，一长度为D=5m的卡车以的初速度向左行驶，车头距人行道为，人行道宽度为。同时，一距离路口为的行人以的速度匀速走向长度为的人行道。图乙为卡车的侧视图，货箱可视为质点，货箱与车之间的动摩擦因数为，货箱距离车头、车尾的间距为、。（重力加速度g取10m/s²）求：
（1）当司机发现行人在图中位置时立即加速且以后加速度恒定，要保证卡车整体穿过人行道时，人还没有走上人行道，卡车的加速度最小为多少；
（2）如果司机以第（1）问的最小加速度加速，且穿过人行道后立即匀速，通过计算说明货箱是否会掉下来；
（3）当司机发现行人在图示位置时立即减速且以后加速度恒定，要保证不违反交规，且货箱不撞到车头，求卡车刹车时加速度大小需要满足的条件。
【答案】7．C 8． 9．C 10．（1）；（2）会；（3）
【解析】7．A．座椅受到重力、缆绳拉力的作用，故A错误；
BD．重力、缆绳拉力的合力提供座椅做圆周运动的向心力，设缆绳的长度为，转盘半径为，则
可得
根据几何关系可知，座椅转动角速度ω越大，夹角θ越大，夹角θ与质量无关，同一座椅以相同角速度转动，有游客乘坐与没有游客乘坐时的夹角θ相同，故BD错误；
C．启动加速时，游客所受的合外力一部分提供向心力，一部分提供切向的加速度，故启动加速时，游客所受的合外力可能大于游客的向心力，故C正确。
故选C。
8．[1]物体末的速度为
内，根据牛顿第二定律有
重机的额定功率为
[2]内，物体的位移为
内，起重机对物体做的功为
内，起重机对物体做的功为
10s内起重机对物体做的功为
9．根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，可得
设RS的距离为，根据动力学公式有
联立解得
，，
故选C。
10．（1）人走上人行道的时间为
在3s末卡车刚好穿过人行道，加速度最小，设为，则
解得
（2）卡车穿过人行道时
货箱的加速度
假设货箱没掉下来，货箱加速的时间为
货箱的位移为
卡车的位移为
故货箱相对卡车向后运动
假设错误，货箱会掉下来。
（3）①人穿过人行道的时间
假设12s内卡车的位移小于40m，加速度最小，由
可得
以此加速度卡车减速为零的时间为
说明此加速度卡车在9s时已经减速为零，9s后不再运动，而此时刹车距离
说明假设错误，故卡车在40m内速度减小为零，加速度最小为
②货箱刚好不撞车头时，卡车的加速度最大，设为，有
解得
刹车时加速度需要满足的条件
四、稳态强磁场（16分）
2022年8月，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研制的国家稳态强磁场实验装置，能产生了的稳态磁场，刷新了同类型磁体的世界纪录。
11．（4分）将下列科学家与相应的实验匹配（选择相应的字母在实验下方）
A．赫兹 B．库仑 C．法拉第 D．奥斯特
（1）( ) （2）( ) （3）( ) （4）( )
12．（8分）质谱仪结构如图所示，P为一束带电量为的粒子，经高电压U加速后，进入速度选择器。速度选择器是由相互垂直的电场和磁场组成，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。求：
（1）能沿直线通过狭缝的粒子速度大小；
（2）这束粒子通过狭缝后进入磁感应强度为磁场，分别落在，处，请分析并说明出现这一现象的原因。
13．（4分）如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，L为阻值恒定的小灯泡，为定值电阻，为磁敏电阻（磁场越强，电阻越大），电容器两极板处于水平状态。
闭合开关S，电容器中心P点处带电小球正处于静止状态，若磁场变弱，则可判断电压表的示数 （选涂：A．变大 B．变小 C．不变），小球将 运动（选涂：A．向上 B．向下 C．不会）。
【答案】11．C B A D 12．（1）；（2）见解析 13．变大 向下
【解析】11．（1）图为法拉第电磁感应实验装置；故选C。
（2）图为库仑扭称实验装置；故选B。
（3）图为赫兹证实电磁波的实验装置；故选A。
（4）图为奥斯特电流磁效应实验；故选D。
12．（1）能沿直线通过狭缝，则
解得
（2）根据
可得
由于速度、磁感应强度大小和电荷量都相同，则半径不同的原因为粒子的质量不同。
13．由于磁场减弱，电阻变小，电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流I变大，路端电压变小；通过定值电阻的电流变大，两端电压变大，则电压表的示数变大；
[2]由于路端电压变小，两端电压变大，可知电容器极板电压变小，根据
可知电容器极板间电场强度变小，带电小球受到的电场力变小，带电小球的合力方向向下，小球向下运动。
五、近代物理（14分）
在近代物理学中，我们有了牛顿力学基石后，开始逐步对气体，固体，液体等的微观与宏观表现进行研究。我们将在解决问题中体会到近代物理学的美感。
14．（3分）下列说法正确的是（ ）
A．晶体一定具有各向异性的特征
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的作用力变小
C．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的
D．在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力
15．（3分）一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中A、B间的虚线是一条双曲线，发生等温变化，则气体在A、B、C三个状态相比，有( )
A．单位体积内气体分子数A状态>B状态=C状态
B．气体分子平均一次碰撞器壁对器壁的冲量，A状态=B状态>C状态
C．从A状态→C状态，气体吸收热量
D．从C状态→B状态，气体内能不变
16．（3分）下列说法正确的是（ ）
A．甲图为光电效应实验，验电器和锌板带异种电荷
B．乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易在虚线处断开
C．丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力
D．戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到平行于肥皂泡平面且垂直于棉线的力使之向左弯曲
17．（5分）2023年10月26日17时46分，神舟十七号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。神舟十七号载人飞行的主要任务包括实施航天员出舱活动和舱外科学任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B。 核心舱气体容积，气闸舱气体容积为。核心舱和气闸舱的气压都为（地球表面标准大气压）。核心舱内航天员要到舱外太空行走，先进入气闸舱，用一台抽气机抽取气闸舱中气体，每次抽取气体体积为，当气闸舱气压降到后才能打开气闸门B，且每次从气闸舱抽取的气体都立刻充入到核心舱内。抽气送气过程中两舱温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。是否只要抽气次数达到了63次，即可打开闸门B，如果不是，至少需要多少次。
【答案】14．CD 15．B 16．CD 17．65
【解析】14．A．单晶体一定具有各向异性的特征，多晶体具有各向同性，故A错误；
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间距减小，则作用力变大，故B错误；
C．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化，故C正确；
D．在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，说明水银与玻璃不浸润，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力，故D正确。
故选CD；
15．A．A到C是等容变化，所以单位体积内气体分子数A状态=C状态，C到B是体积变大，所以单位体积内气体分子数B状态C状态，C到B是等压变化，体积增大，所以温度升高，分子的平均速率变大，所以气体分子平均一次碰撞器壁对器壁的冲量，B状态> C状态，A、B间的虚线是一条双曲线，可知，A、B状态温度相同，所以气体分子平均一次碰撞器壁对器壁的冲量，B状态=Ａ状态，故B正确；
C．从A状态→C状态，是等容变化，压强减小，所以温度降低，内能减少，故气体放出热量，故C错误；
D．从C状态→B状态，气体体积增大，温度升高，气体内能增大，故D错误。
故选B；
16．A．甲图为光电效应实验，验电器和锌板接触，所以带同种电荷，故A错误；
B．乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易沿边长处断开，故B错误；
C．要使核发生聚变反应必须使核子间距离达到核力（引力）作用范围，核力只有紧密接触且相邻的核子间才有，要达到这个距离必须克服核子间库伦斥力做功，所以丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力，故C正确；
D．戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到表面张力的作用，表面张力平行于肥皂泡平面且垂直于棉线，使之向左弯曲，故D正确。
故选CD；
17．第一次对气闸舱抽气，有
可得
第二次对气闸舱抽气有
可得
第n次对气闸舱抽气有
可得
当
即可打开闸门B，可得
所以至少需要对气闸舱抽气65次，才能打开闸门B。
六、水力发电（19分）
水力发电一般是指利用位于高处的河流、湖泊，水流至低处使得水轮机转动，水轮机再推动发电机发电。因水力发电厂所发出的电力电压较低，要输送给远距离的用户，就必须将电压经过变压器增高，再由空架输电线路输送到用户集中区的变电所，最后降低为适合家庭用户、工厂用电设备的电压。
18．（3分）水是生命之源，下面关于液态水的说法正确的是（ ）
A．表面的分子力表现为引力B．对接触的固体都是浸润的
C．分子没有固定的平衡位置D．具有液晶的所有物理性质
19．（3分）水力发电使用的发电机应用了（ ）
A．闭合电路欧姆定律B．法拉第电磁感应定律
C．机械能守恒定律D．热力学第二定律
20．（6分）如图为该水力发电站正常发电并进行远距离传输给用户的示意图。若发电机（内阻不计）的输出电压为U1=250V，远距离输电线总电阻为r=88Ω，为了减小损耗采取高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中n3：n4=40：1，用户获得交流电压是降压变压器U4=220V，其最大值为 V，用户获得的功率，若忽略变压器的能量损失，则高压输电线中的电流强度I2= A，升压变压器原、副线圈的匝数比n1 。
21．（4分）一个兴趣小组在枯水期（水力发电设备关闭）利用两个自制的滴水装置，等间隔的将水滴滴落在下游平静水面上，形成的水波向四周传播（可视为简谐波），进行水波的叠加研究。操作中拍摄到某时刻的叠加现象，其简化的示意图如图，其中分别是振幅均为A两个水波波源，该时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。分析可知A点的振幅为 （选填“0”、“2A”或“时增时减”）；为了观察到稳定的干涉现象，可将图中波源 的频率调小（选填“S1”或“S2”）。
22．（3分）兴趣小组在波的实验研究时，观察到平静水面的一些光现象，研讨的结论正确的是（ ）
A．岸上看到的水底物都比实际的深
B．看到“刺眼”的太阳光是全反射现象
C．看到树的倒影是光的折射成的像
D．看到水中的鱼儿是光的折射成的虚像
【答案】18．A 19．B 20．311 25 1:44 21．0 S2 22．D
【解析】18．A．液态水的表面层分子的分布比内部稀疏，表面的分子力表现为引力，A正确；
B．浸润与不浸润是相对的，因此水对接触的固体有的是浸润的，有的是不浸润的，因此不都是浸润的，B错误；
C．当分子间的距离r=r0时，引力和斥力大小相等，方向相反，此二力合力是零，此时分子所处的位置为平衡位置，因此分子有固定的平衡位置，C错误；
D．水具有液晶态，液晶具有晶体在光学性质上的“各向异性”，而水在光学性质上具有“各向同性”，D错误。
故选A。
19．A．闭合电路欧姆定律，是研究闭合电路中的电流与电源电动势和电阻的关系的定律，A不符合题意；
B．法拉第电磁感应定律，是指闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，因此水力发电使用的发电机应用了此定律，B正确；
C．机械能守恒定律，是研究物体的动能和势能可以相互转化，转化中总的机械能不变，C不符合题意；
D．热力学第二定律，是指热量不能自发地从低温物体传到高温物体，或是不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，D不符合题意。
故选B。
20．[1]交流电压U4=220V，则有交流电压的最大值为
[2]已知降压变压器原副线圈的匝数比为
n3：n4=40：1
则有降压变压器的输入电压为
降压变压器的输入电流为
输电线上的电压降
可知升压变压器的输出电压等于
又有
U1=250V
则有升压变压器原、副线圈的匝数比
21．[1]由题图可知，在A点波峰和波谷相遇，由于两波的振幅相等，可知A点的振幅是0。
[2]由题图可知，波源S1的波长大于波源S2的波长，两列波在同一介质中传播，波速相等，由波速公式，可知波源S1的频率小，因此为了观察到稳定的干涉现象，可将图中波源S2的频率调小。
22．A．水底物体反射的光线从水中斜射到空气中时会产生折射，折射角大于入射角，折射光线向水面偏折，人逆着折射光看去，看到的是比实际位置偏高的虚像，因此岸上看到的水底物都比实际的浅，A错误；
B．看到“刺眼”的太阳光是光的直线传播现象，B错误；
C．看到树的倒影是光的反射成的像，C错误；
D．看到水中的鱼儿是光的折射成的虚像，D正确。
故选D。