2024年高考第三次模拟考试题：物理（上海卷）（三）（解析版）

这是一份2024年高考第三次模拟考试题：物理（上海卷）（三）（解析版），共10页。
物理
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．试卷满分 100 分，考试时间 60 分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。标注“简答”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，需给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
4．除特殊说明外，本试卷所用重力加速度大小 g 均取 9.8 m/s2。
体育比赛
一、滑雪
冬奥会的单板滑雪比赛场地由助滑区、起跳台、着陆坡、终点区构成。运动员与滑雪板一起从高处滑下，通过跳台起跳，完成空翻、转体、抓板等技术动作后落地。分析时，不考虑运动员空翻、转体等动作对整体运动的影响。
1．若空气阻力不可忽略，运动员在空中滑行时所受合力的图示正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】若空气阻力不可忽略，运动员在空中滑行时受重力和空气阻力，空气阻力与运动方向相反，所以合力方向如图C所示。故选C。
2．简化的赛道如图所示，其中MN为助滑区，水平部分NP为起跳台，MN与NP间平滑连接。可视为质点的运动员从M点由静止自由滑下，落在足够长的着陆坡上的Q点。运动过程中忽略摩擦和空气阻力，g取10m/s2.M到Q的过程中，运动员的速度大小为v、加速度大小为a，下列v-t图或a-t图正确的是
( )
【答案】C
【解析】 运动员从M点由静止自由滑下，运动过程中，忽略摩擦和空气阻力，在斜面上运动，加速度a1=gsinθ，匀加速直线运动，平抛后a2=g，匀变速曲线运动，速度大小是水平匀速和竖直自由落体的合速度，与时间不成正比，故ABD错误C正确。故选C。
二、排球
排球运动是球类运动的项目之一，球场长方形，中间隔有高网，比赛双方各占球场的一方，球员用手将球在网上空打来打去。
3．发球技术是排球运动的基本技术之一，运动员一只手平稳地将球向上抛出，用另一只手击打抛出的球，若要研究发球时让球旋转起来，则 （选择：A．能 B．不能）将球看成质点；
【答案】B
【解析】研究发球时让球旋转起来，则不能将球看作质点。故选B。
4．如图，在排球运动中将对方发过来的球，用手垫回去，则在垫球前后瞬间一定发生变化的是（ ）
A．球的动能 B．球的动量
C．球所受的重力 D．球的质量
【答案】B
【解析】在排球运动中将对方发过来的球，用手垫回去，则在垫球前后瞬间，球的速度大小可能不变，但方向一对改变，所以在垫球前后瞬间一定发生变化的是球的动量。故选B。
三、篮球
篮球运动作为一个常规的球类运动在学校普遍受到学生的喜爱，一个标准合格的篮球质量为0.6kg，当地重力加速度g取10m/s2。完成下列问题：
5．（多选）为了检验一篮球弹性性能，某同学将篮球从H1=1.8米高处自由下落，能够自由弹跳到H2=1.25米高度处。如果不考虑篮球在运动中转动和所受的空气阻力。在篮球与地面接触的运动过程中，篮球（ ）
A．加速度始终向上B．速度为0时加速度最大
C．加速度先向上后向下D．加速度为0时速度最大
【答案】BD
【解析】在篮球与地面接触的运动过程中，篮球下降的过程中篮球的形变量越来越大，弹力越来越大，开始阶段，篮球的压缩量较小，因此地面对篮球向上的弹力小于向下重力，此时篮球的合外力向下，加速度向下，小球做加速运动，根据牛顿第二定律有mg‒kx=ma1。
随着压缩量的增加，弹力增大，合外力减小，则加速度减小，方向向下。当mg=kx时，合外力为零，加速度为0，此时速度最大；由于惯性篮球继续向下运动，此时kx‒mg=ma2。
方向向上，篮球减速，随着压缩量增大，篮球合外力增大，加速度增大，方向向上。故篮球下降过程中加速度先变小后变大，速度先变大后变小，小球运动最低点时，篮球的速度为0，地面的弹力最大，且弹力大于重力，则小球向上的加速度最大。
篮球反弹的过程中，篮球的形变量越来越小，篮球受地面的弹力越来越小，刚开始阶段，弹力大于重力，合力向上，由牛顿第二定律可得F‒mg=ma3。
加速度越来越小，速度越来越大，当F=mg时，加速度为0，速度最大；由于惯性，篮球继续上升，此后弹力小于重力，合力向下，由牛顿第二定律可得mg‒F=ma3。
加速度方向向下，越来越大；速度减小，弹力为0时篮球离开地面，故BD正确，AC错误。故选BD。
6．在实际情况下，篮球会受到空气阻力的作用，假设空气阻力大小保持不变。某同学将一个篮球竖直向上抛出，一段时间后落回原处，测得篮球上升时加速度为11.5m/s2。则空气阻力 N。以竖直向上为正方向，篮球离地高度h与运动时间t图像中可能正确的是 。
A． B．C． D．
【答案】 0.9 A
【解析】篮球竖直向上运动过程由牛顿第二定律可得f+mg=ma
解得空气阻力f=ma‒mg=0.9N
篮球下降过程，由牛顿第二定律可得mg‒f=ma
上升过程篮球的速度越来越小，h‒t图像的斜率越来越小；下降过程篮球的速度越来越大，h‒t图像的斜率越来越大；由，a'< a
可知下降过程的时间大于上升到时间，故A正确，BCD错误。故选A。
电场
电场具有力的性质也具有能的性质，库仑定律和万有引力定律都满足平方反比律，电场和引力场之间有相似的性质。
7．电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为。在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱。设地球质量为M，半径为R，引力常量为G，如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是（ ）
A．GB．GC．G
【答案】A
【解析】如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则受地球的引力为
则反映该点引力场强弱的是，故选A。
8．当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其r处P点的电势为φ＝k，其中k为静电力常量，Q为点电荷所带电量。若取距该点电荷为R的球面处为电势零点，则P点电势为（ ）
A．φ＝kB．φ＝kC．φ＝kQ ()D．φ＝k
【答案】C
【解析】由题意可知，当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其r处P点的电势为
距该点电荷为R处的M点的电势
则
若取距该点电荷为R的M点的球面处为电势零点，则φM=0
则，故选C。
9．直线AB是某孤立点电荷电场中的一条电场线，一个质子仅在电场力作用下沿该电场线从A点运动到B点，其电势能随位置变化的关系如图所示。设A、B两点的电势分别为φA、φB，质子在A、B两点的动能分别为EkA、EkB，则（ ）
A．该点电荷带负电，位于B点的右侧，φA＞φB，EkA＞EkB
B．该点电荷带正电，位于A点的左侧，φA＞φB，EkA＜EkB
C．该点电荷带正电，位于B点的右侧，φA＜φB，EkA＞EkB
D．该点电荷带负电，位于A点的左侧，φA＜φB，EkA＜EkB
【答案】C
【解析】质子仅在电场力作用下沿该电场线从A点运动到B点，电势能变大，则动能减小，即EkA＞EkB。电场力做负功，则电场力方向从B指向A，则电场线向左，沿电场线电势降低，可知φA＜φB。因图像的斜率等于电场力，可知从A到B电场力变大，场强变大，即B点场强较大，B点距离点电荷较近，则该点电荷带正电，位于B点的右侧。故选C。
现代科技
一、电磁弹射
电磁弹射在电磁炮、航天器、舰载机等需要超高速的领域中有着广泛的应用，为了研究问题的方便，将电磁炮简化为如图所示的模型（俯视图）。发射轨道为固定在水平面上的两个间距为L的平行金属导轨，整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。发射导轨的左端为充电电路，已知电源的电动势为E，内电阻位r。电容器的电容为C。子弹载体可简化为一根垂直放置于金属导轨上、质量为m、长度也为L电阻为R的金属导体棒cd。忽略一切摩擦阻力以及导轨和导线的电阻。完成下列问题：
10．发射前，将开关S连接a，先对电容器进行充电。
（1）充电过程中电容器两极板间的电压u随时间t的变化的图像和下列哪个图像相似 。
A．B． C．D．
（2）当充电自然结束时，电容器两端的电压为 。电容器所带的电量为 。
【答案】（1） B （2）E CE
【解析】（1）电容器充电时，随着极板上电荷量的增加，电容器电压逐渐升高，且电压增加的越来越慢，充满电荷时电压不变。故选B。
（2）当充电自然结束时，电容器两端的电压数值上等于电源电动势，即为E，电容器所带的电量为Q=CE。
二、质谱仪
质谱仪通常用作分离和检测物质组成，一般由加速电场、速度选择器、偏转磁场、质谱仪底片等组成。
如图甲所示，一束含有多种成份的带电粒子（其所受重力均可忽略），无初速从O点进入加速电场，此电场中有O、a、b三点，沿着水平方向（x轴）上该三点的电势φ变化如图乙所示，经电场加速后进入速度选择器，最后，部分粒子经半个圆周的偏转射到质谱仪底片上。通过计算机的处理，可分析粒子成份。
11．带电粒子的加速
（1）a、b两点的电场强度大小 。
A．Ea>Eb B．Ea＜Eb C．Ea=Eb D．无法确定
（2）若某带电粒子的电荷量为q，质量为m。则经过加速电场后，粒子离开加速电场时的速度v= 。（图中φ0已知）
【答案】（1）C （2）
【解析】（1）由于加速电场为匀强电场，而匀强电场中任意两点的场强均相同，则可知a、b两点处的场强相等。故选C。
（2）根据图乙可知加速电场两端的电势差U=φ0
由动能定理有
解得
三、机器人
机器人（Rbt）是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。机器人能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务。
12．（多选）某机器人工作的额定电压为15V，额定功率为30W，充电时额定电压为24V，额定电流为0.5A，电池容量为2000mA·h，则下列说法正确的是（ ）
A．从零开始充满电大约需要4h
B．指电池储存的电能
C．正常工作时的电流为2A
D．充满电后可连续正常工作的时间约为1h
【答案】ACD
【解析】充电电流为0.5A，电池容量为2000mA·h，从零开始充满电大约需要，A正确；2000mA·h指电池储存的电荷量，B错误；正常工作时的电流为，C正确；正常工作时的电流为2A，充满电后可连续正常工作的时间约为，D正确。故选ACD。
13．研究机器人中导电材料Z的导电规律：
（1）为了测量通过Z的电流随电压从零逐渐增大过程中的变化规律，设计的如图1的电路图存在错误，请在图上予以纠正 ；
（2）上述实验测得Z的电流与电压的关系，作出如图2的图线；温度传感器得到Z的电阻随温度的变化规律如图3。根据图像可判断Z的电阻随电流变大而 （选涂：A．增大 B．不变 C．减小）；
（3）某同学设计制作了如图4的测温电路。已知电源电动势E=1.5V、内阻r=5Ω、R0=10Ω。闭合开关，电压表示数为0.5V，求：（简答）
①此时Z的温度 （结果保留3位有效数字）；
②若环境温度改变，Z的电功率将如何变化 。
【答案】（1） （2） C （3）26.0℃ 减小
【解析】（1）为了测量通过Z的电流随电压从零逐渐增大过程中的变化规律，电路应选择分压式，如图
（2）由图可知I‒U图像上任一点与原点连线的斜率逐渐增大，根据欧姆定律可知，导体的电阻不断减小，可判断Z的电阻随电流变大而减小。故选C。
（3）①由闭合电路欧姆定律
解得RZ=15.0Ω
由图3可知t=26.0℃
②Z消耗的功率可表示为
当RZ=R0+r=15.0Ω时，Z消耗的功率最大，故若环境温度改变，Z的电功率将减小。