2022-2023学年上海市虹口区高三（上）期末物理试卷（一模）（含解析）

2022-2023学年上海市虹口区高三（上）期末物理试卷（一模）
一、单选题（本题共11小题，共33分）
1. 下列物理量中属于矢量的是( )
A. 振幅 B. 周期 C. 功率 D. 加速度
2. 爱因斯坦在物理学中的重要贡献有( )
A. 发现万有引力定律 B. 建立狭义相对论
C. 首次测定元电荷的电荷量 D. 最早发现电磁感应现象
3. 在国际单位制中，“电势”用基本单位可以表示为( )
A. B. C. D.
4. 关于电动势和电压的理解，下列说法正确的是( )
A. 电源两极间的电压就是电源的电动势
B. 家用号干电池的电动势大于号干电池的电动势
C. 两者单位都是伏特，故电动势与电压属于同一物理量
D. 电动势的大小反映电源把其它形式能量转化为电能的本领
5. 如图，甲、乙两颗人造地球卫星在同一圆形轨道上绕地球运行，则两颗卫星( )
A. 动能一定相同
B. 周期一定相同
C. 加速度一定相同
D. 受地球的引力一定相同
6. 从某高处释放一粒小石子，经过从同一地点再释放另一粒小石子。不计空气阻力，落地前，两粒石子间的距离将( )
A. 保持不变
B. 不断减小
C. 不断增大
D. 先增大后减小
7. 宇航员在图示的天宫空间站内将冰墩墩抛出，则( )
A. 冰墩墩处于完全失重状态，是因为其不受重力
B. 冰墩墩在飞行过程中，所受外力的合力不为零
C. 冰墩墩在飞行过程中，因为不受力，所以做匀速直线运动
D. 抛掷瞬间，宇航员对冰墩墩的作用力大于冰墩墩对宇航员的作用力
8. 图示为时刻的波形图，波速。从图示时刻开始，质点领先于质点到达平衡位置。则( )
A. 波沿轴负方向传播
B. 质点的振动周期
C. 时，质点和均沿轴正方向运动
D. 到的时间内，质点通过的路程为
9. 如图，点固定一个点电荷，绝缘细线将另一带电小球悬挂于点．将小球轻轻拉至点，由静止释放后，小球在、间做小幅摆动，不计空气阻力。当小球向左经过最低点时，迅速移走点电荷，则( )
A. 摆动周期减小
B. 小球仍能到达点
C. 再次经过点时，小球的速度大于此前经过点时的速度
D. 再次经过点时，细线的张力大于此前经过点时的张力
10. 如图，圆环均匀带正电，沿其中心轴线建立轴。将另一点电荷从圆心处沿轴正方向移到无穷远处的过程中，电场力做功为。取无穷远处为电势能零点，则电荷具有的电势能与位置坐标的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
11. 如图，飞行员通过手柄控制推力的大小和方向，可以改变单人滑板式飞行器在空中的飞行方向和速度．调节推力，使飞行器沿与竖直成角的方向匀速飞行，飞行员受到空气的阻力与其速度成正比，则( )
A. 推力沿飞行方向指向左上方
B. 飞行方向不变，速度越大，推力与竖直方向夹角越小
C. 若保持推力方向不变，匀速飞行的速度较大时，角较小
D. 若保持推力大小不变，匀速飞行的速度较大时，角较小
二、多选题（本题共1小题，共4分）
12. 图示电路中，电源电动势为，内阻不计。闭合开关，滑动头由中点向下移动的过程中，电表、、示数变化的大小分别为、、，则( )
A. 示数减小、示数增大
B. 示数减小，示数不变
C. 不变，增大
D. 、均不变，且
三、填空题（本题共5小题，共20分）
13. 静电场是______周围空间存在的一种物质；描述电场力的属性和能的属性的物理量分别为______、______。
14. 图示为研究左手定则的实验装置图．闭合电键，铜棒向右摆动，则形磁铁的端为______极选填“”或“”。铜棒从静止开始起，第一次到达右侧最高点的过程中，不计空气阻力，其机械能______选填“增大”、“减小”、“先增后减”、“先减后增”。
15. 跳水比赛中，运动员向上离开踏板的瞬间为计时起点，竖直向上为正方向．运动员可看作质点，其竖直方向的速度与时间的关系如图所示，则运动员到达最高点的时刻为______，踏板距离水面的高度为______。
16. 图示为研究电磁感应现象的实验装置图，、是套在同一圆形铁芯上的两个线圈．事先已经探明：电流从正极流入灵敏电流计时，指针向右偏转。现将电键闭合，再稳定一段时间，观察到电流计的指针先______，最后回到中间位置不动．指针回到中间不再偏转的原因是：______。
17. 图甲中，粗糙程度相同的斜面固定在地面上，将小物块从斜面顶端由静止释放，经匀加速下滑到底端。图乙中的、两条曲线分别表示该过程重力、摩擦力对物块做功随时间的变化关系，虚线为时曲线的切线，则切线斜率的物理意义是______。以地面为重力势能零势能面，当物块重力势能时，其动能______。
四、实验题（本题共1小题，共10分）
18. 在“用测量电源的电动势和内阻”的实验中，同学将待测电源、电阻箱、阻值为的定值电阻、电流传感器连成图甲所示的电路。
同学认为：阻值太小，可以去掉。你______同学的观点选填“赞同”、“不赞同”，理由是：______。
同学实验时，调整电阻箱的阻值，记录多组电阻箱的阻值和电流传感器示数，在计算机上绘出的关系图线，如图乙中的线所示．将电源换为电源，测量多组数据，在同一坐标系中绘出图线。
不计电流传感器的内阻，依据图线可知，电源的电动势______，内阻______。
若将定值电阻分别与电源、连接，则两次消耗的功率______选填“大于”、“等于”或“小于”。
五、计算题（本题共2小题，共33分）
19. 如图，长度为的光滑直杆固定在水平地面，与水平面的夹角，质量为的小球套在杆上。原长为的轻质橡皮筋下端固定在点正下方的点，上端与球相连．将小球从点由静止释放，运动到底端时速度恰为零，橡皮筋始终在弹性限度内，重力加速度为。求：
运动到杆的中点时，小球速度的大小；
运动到杆的中点时，小球重力的功率；
请分析说明：小球从到的过程中，其动能是如何变化的？
20. 光滑金属框架置于水平面内，，各边长度如图所示。边接入阻值为的定值电阻，边接入电压表，导棒平行于，不计框架与导棒的电阻。匀强磁场垂直于框架平面，磁感应强度大小为。在外力作用下，沿框架以初始速度从靠近的位置向右运动，导棒始终与垂直且接触良好。运动到之前的过程中，电压表的示数恒为。
试从功和能量转化关系的角度证明：在、之间运动的过程中，切割磁感线产生的电动势；
若定义“另类加速度”为通过单位位移内的速度改变量，用公式表示为。请分析说明：向右运动的整个过程中，是如何变化的？
由向右运动到的过程中，安培力对导棒所做的功为多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、振幅只有大小没有方向，是标量，故A错误；
B、周期只有大小没有方向，是标量，故B错误；
C、功率只有大小没有方向，是标量，故C错误；
D、加速度既有大小又有方向，运算时遵守平行四边形定则，是矢量，故D正确。
故选：。
矢量是既有大小又有方向、运算时遵从平行四边形定则的物理量。标量是只有大小没有方向、运算时遵从代数运算法则的物理量。
本题考查矢量和标量，要求掌握物理量的矢标性，会区分矢量和标量。
2.【答案】
【解析】解：牛顿发现万有引力定律，故A错误；
B.爱因斯坦建立狭义相对论和广义相对论，故B正确；
C.密立根首次根据油滴实验测定元电荷的电荷量，故C错误；
D.法拉第最早发现了电磁感应现象，故D错误。
故选：。
本题是物理学史问题，根据著名物理学家，如牛顿、爱因斯坦、密立根、法拉第等人在物理学上的贡献进行解答。
本题考查物理学史，属于常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名实验要加强记忆，注意积累。
3.【答案】
【解析】解：电势的单位是伏特，符号：，由可知，，由知，由得，，由得，
故，故C正确，ABD错误；
故选：。
电势的单位是伏特，根据物理量间的关系分析答题。
本题考查力学单位制，解题关键是需掌握各物理量间的关系，结合关系推导单位。
4.【答案】
【解析】解：电源两极间的电压是路端电压，不是电源的电动势，故A错误；
B.家用号干电池的电动势等于号干电池的电动势，都是，故B错误；
电动势和电压的单位都是伏特，但它们的物理意义不同，电动势反映的是电源把其它形式能量转化为电能的本领大小，即非静电力做功本领大小的物理量，电压反映的电场力做功本领的大小，故C错误，D正确。
故选：。
A.电源的电动势等于外电路断开时的路端电压，据此作答；
B.家用号干电池的电动势等于号干电池的电动势，据此作答；
电动势与电压表示的物理意义不同，据此作答。
电源的电动势与路端电压既有联系，又有本质区别，要加深理解并掌握。
5.【答案】
【解析】解：、卫星的万有引力提供其做圆周运动的向心力，则
解得：；；
因为卫星的半径相同，但卫星的质量大小未知，所以无法判断出动能的大小关系，周期一定相等，加速度的大小相等，但方向不相同，故AC错误，B正确；
D、因为卫星受到的万有引力与卫星的质量有关，所以无法判断出引力的大小关系，故D错误；
故选：。
根据万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律得出物理量的表达式并完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解卫星的向心力来源，结合牛顿第二定律即可完成分析。
6.【答案】
【解析】解：设落地前第一个小石子运动的时间为，则第二个小石子运动的时间为，根据位移时间公式得：
所以随着时间的增大，两粒石子间的距离将增大，故C正确，ABD错误。
故选：。
从某高处释放一粒小石子，小石子做自由落体运动，根据位移时间公式即可求解。
该题主要考查了自由落体运动位移与时间的关系，难度不大，属于基础题。
7.【答案】
【解析】解：、宇航员在天宫空间站内将冰墩墩抛出，冰墩墩处于完全失重状态，不受支持力，仍受重力，故A错误；
B、冰墩墩在飞行过程中，所受外力的合力等于重力，不为零，故B正确；
C、冰墩墩在飞行过程中，只受重力，做的不是匀速直线运动，故C错误；
D、宇航员对冰墩墩的作用力与冰墩墩对宇航员的作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律知两者大小相等，故D错误。
故选：。
冰墩墩处于完全失重状态，重力没有消失，冰墩墩在飞行过程中，所受外力的合力等于重力。根据冰墩墩的受力情况判断其运动情况。宇航员对冰墩墩的作用力与冰墩墩对宇航员的作用力是一对作用力和反作用力，遵守牛顿第三定律。
解决本题时，要知道物体处于失重状态时，仍受重力，只是物体对支持物的压力小于重力。
8.【答案】
【解析】解：、从图示时刻开始，质点领先于质点到达平衡位置，说明图示时刻质点正向下运动，由波形平移法可知，波沿轴正方向传播，故A错误；
B、该波的波长为，则周期为，故B错误；
C、时，质点沿轴负方向运动，质点沿轴正方向运动，故C错误；
D、波从处传到质点的时间为，则到的时间内，质点振动的时间为，因为，所以到的时间内，质点通过的路程为，故D正确。
故选：。
从图示时刻开始，质点领先于质点到达平衡位置，说明图示时刻质点正向下运动，由波形平移法判断波的传播方向。读出波长，由求出波的周期，即等于质点的振动周期。根据时间与周期的关系判断时，质点和的运动方向，并求质点通过的路程。
解答本题时，要理解质点的振动与波的传播过程之间的内在联系，知道质点的振动周期与波的传播周期相等，根据质点的振动方向能判断波的传播方向。
9.【答案】
【解析】解：、因为小球在之间受到的库仑力指向圆心方向，则单摆周期公式中中的值可认为保持不变，则摆动周期保持不变，故A错误；
B、小球在之间受到的库仑力指向圆心方向，与速度方向垂直，对小球不做功，小球在间做小幅度摆动过程中只有重力做功，机械能守恒，所以小球仍能到达点，故B正确；
C、根据上述分析可知，小球的机械能守恒，所以再次经过点时，小球的速度等于此前经过点时的速度，故C错误；
D、小球第一次经过点时，根据牛顿第二定律可得：
小球再次经过点时，根据牛顿第二定律可得；
可知再次经过点时，细线的张力小于此前经过点时的张力，故D错误；
故选：。
根据单摆的周期公式得出摆动周期的变化；
理解小球运动过程中的能量转化，从而得出小球的速度变化；
根据牛顿第二定律得出前后两次经过点时的细线的张力的大小关系。
本题主要考查了库仑定律的相关应用，根据单摆的周期公式和牛顿第二定律即可完成分析，难度不大。
10.【答案】
【解析】解：滑动变阻器滑动片向下移动，增大，总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中的总电流减小，由于电源内阻不计，路端电压不变，通过电阻的电流不变，即电流表的示数不变；根据并联电路的电流特点，电流表的示数，由于减小，不变，因此减小，即电流表示数减小，故A错误，B正确；
根据欧姆定律可知，由于电阻不变，因此的比值不变；把定值电阻、作为电源的内阻，则，作为电源的等效内阻，因此的比值不变，由于，所以此，故C错误，D正确。
故选：。
滑动触头向下滑动的过程中电路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律，则总电流减小，由于电源内阻不计，因此路端电压不变，电阻两端的电压不变，根据欧姆定律求解电流表的示数，根据并联电路的电流特点求解电流表的示数；
根据欧姆定律可知，据此分析；把定值电阻、作为电源的内阻，因此的比值表示等效内阻，据此分析。
本题考查分析、处理复杂电路问题的能力．对于电路问题，首先要搞清电路的结构，弄清电表测量哪部分电路的电压或电流。
11.【答案】
【解析】解：点电荷从圆心处沿轴正方向移动到无穷远处的过程中，电场力做功为。根据电势能的定义可知，点电荷在处的电势能为，又与的关系图像的斜率的绝对值表示静电力的大小，将圆环分成很多个可视为点电荷的小段，根据电场叠加的特点可知，处电场强度为零，且从向左，向右电场强度都减小，无穷远处电场强度为零。电荷从向左或者向右受到的静电力都是先增大后减小的，故A正确，BCD错误；
故选：。
根据电势能的定义得出处的电势能，结合图像的斜率的物理意义分析出正确的图像。
本题主要考查了电势能与电场力做功的关系，理解电场叠加的特点，结合电势能的定义和图像的物理意义即可完成分析。
12.【答案】
【解析】解：、飞行员受到重力、空气阻力和推力，空气阻力方向与飞行方向相反，若推力沿飞行方向指向左上方，与空气阻力方向相反，飞行员所受的合力不为零，不可能做匀速直线运动，故A错误；
B、飞行方向不变，速度越大，则阻力方向不变，大小增大，则阻力与重力的合力增大，根据平衡条件知推力与重力和阻力的合力等大反向共线，作出重力和阻力的合力如图所示黑线到红线，可知，随着阻力越大，与竖直方向夹角越大，则推力与竖直方向夹角越大，故B错误；
C、若保持推力方向不变，则阻力与重力的合力方向不变，匀速飞行的速度较大时，阻力较大，采用三角形定则作图如图所示黑线到红线，知角较小，故C正确；
D、若保持推力大小不变，则阻力与重力的合力大小不变，匀速飞行的速度较大时，阻力较大，重力不变，采用三角形定则作图如图所示黑线到红线，则角较大，故D错误。
故选：。
飞行员做匀速直线运动时，合力为零，分析飞行器的受力情况，采用图解法进行分析。
本题采用图解法处理动态平衡问题，关键要灵活运用平衡条件的推论：三力平衡时，任意一个力与其余两个力的合力等大反向共线。
13.【答案】电荷 电场强度 电势
【解析】解：静电场是电荷周围空间存在的一种物质；描述电场力的属性和能的属性的物理量分别为电场强度、电势。
故答案为：电荷；电场强度；电势
熟悉电场的基本概念即可完成分析。
本题主要考查了电场的基本概念，理解电场中的力和能的相关物理量即可完成分析，属于基础题型。
14.【答案】 增大
【解析】解：导体棒向右运动，说明导体棒受到向右的安培力作用，根据左手定则可知磁场方向竖直向下，因此形磁铁的端为极；导体棒所受的安培力对导体棒做正功，机械能增大。
故答案为：；增大。
导体棒向右运动，说明导体棒受到向右的安培力作用，根据左手定则判断磁场方向；安培力做正功，机械能增大，据此作答。
通电导体在磁场中受安培力作用，安培力可以对导体棒做正功，可以做负功或不做功；安培力对导体棒做正功，电能转化为机械能。
15.【答案】
【解析】解：由题意，运动员从开始向上做竖直上抛运动，即加速度为的匀减速上升到最高点速度减为零后再做自由落体运动，直到接触水面。之后由于水的阻力运动员向下做减速运动到速度为零。根据题设条件可知，运动员在时刻到达最高点。
时刻接触水面，该时间内的位移为：，所以跳板距离水面的高度为。
故答案为：、
在图象中，图象与坐标轴所围的面积表示位移，横轴上方为正，下方为负，速度的正负代表运动的方向，直线的斜率表示加速度的大小，根据图象可以分析运动员的运动状态，再由题意求最高点的时刻及水面踏板的距离。
本题考查对速度时间图象的理解，要知道在速度时间的图象中，面积表示位移，速度的符号表示速度的方向。
16.【答案】向左偏转 穿过线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，表头指针不发生偏转
【解析】解：开关闭合时，线圈的上端为极、下端为极，穿过线圈的磁场方向向下；闭合开关瞬间，穿过线圈的磁通量增加，线圈中感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可知线圈的下端相对于电源的正极，电流从表头的负接线柱流入，表头指针向左偏转；闭合开关，线圈中产生的磁场稳定后，线圈产生的磁感应强度不发生变化，穿过线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，表头指针不发生偏转。
故答案为：向左偏转；穿过线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，表头指针不发生偏转。
闭合开关，线圈产生磁场，磁感线穿过线圈，闭合开关瞬间，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，表头指针发生偏转，据此作答；闭合开关后，线圈中产生的磁场稳定，穿过线圈的的磁通量不发生变化，据此分析作答。
本题主要探究了感应电流产生的条件：穿过电路闭合的磁通量发生变化；注意表头指针的偏转方向与流入表头的电流方向有关。
17.【答案】小物块的重力在时的瞬时功率
【解析】解：在整个运动过程中，重力做正功，摩擦力做负功，所以图像是重力做功的图像，图像是摩擦力做功的图像。根据可知切线斜率的物理意义是小物块的重力在时的瞬时功率。
小物块在时下滑到斜面的最底端，重力做功的大小为：
摩擦力做功的大小为：
以地面为重力势能的零势能面，当物块重力势能为时，物块处于斜面的中点位置，则从最初的位置到中点位置的过程中，根据动能定理可得：
解得：。
故答案为：小物块的重力在时的瞬时功率；。
理解图像的物理意义，根据图象结合动能定理得出物块在对应位置的动能。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解图像的物理意义，结合动能定理即可完成分析。
18.【答案】不赞同 如果去掉，电阻箱接入电路的阻值为零时会导致电源短路 小于
【解析】解：电阻串联在电路中，其保护电阻的作用，如果去掉，电阻箱接入电路的阻值为零时会导致电源短路，可能会损坏电源，不能把去掉，不赞同同学的观点。
根据图甲所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得：，整理得：，由图乙图线可知，图线的斜率，图线的纵轴截距，代入数据解得，电源的电动势，内阻。
由图乙所示图线与图线可知：图线斜率，纵轴截距，即：，，解得：，，若将定值电阻分别与电源、连接，由闭合电路的欧姆定律可知：，由电功率公式可知：，则小于。
故答案为：不赞同；如果去掉，电阻箱接入电路的阻值为零时会导致电源短路；；；小于。
电路中接入保护电阻可以防止电源短路。
根据图示电路图应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求出电源电动势与内阻；根据电功率公式分析答题。
本题考查了测电源电动势与内阻实验，理解实验原理是解题的前提与关键，应用闭合电路的欧姆定律即可解题。
19.【答案】解：小球从到的过程中，橡皮筋处于松弛状态，只有重力做功
根据动能定理
得
运动到杆的中点时，小球重力的功率
小球从到的过程中，重力做正功，动能增大；小球从到的过程中，重力做正功，橡皮筋弹力做负功，动能减小，运动到底端时速度恰为零，动能为零，因此小球从运动到的过程中，小球动能先增大，后减小到零。
答：运动到杆的中点时，小球速度的大小为；
运动到杆的中点时，小球重力的功率为；
小球从到的过程中，动能先增大，后减小到零。
【解析】小球从到的过程中，橡皮筋处于松弛状态，只有重力做功，根据动能定理求速度；
根据重力功率公式作答；
根据合力做功与动能变化故选作答。
注意：由于橡皮筋的原长为，因此小球从运动到点，橡皮筋处于松弛状态，小球不受橡皮筋的弹力作用，这是求解速度的关键。
20.【答案】解：由闭合电路欧姆定律得：
导体棒受到的安培力
导体棒克服安培力做的功等于电阻上的焦耳热，则：
联立解得：
电压表的示数恒为，所以导体棒在段做匀速运动，
导体棒经过点后开始做变速运动，将点设为第二阶段位移的起点，则
，，联立解得，可知随着增加，变大。
回路中电流始终恒定
导体棒在段安培力对其做功为，解得
导体棒在段受到的安培力的平均值，安培力对其做功
解得：
答：见解析
在之间不变，为零，在之间逐渐变大
由向右运动到的过程中，安培力对导棒所做的功为
【解析】根据闭合电路欧姆定律计算出电流，然后计算克服安培力做的功等于电阻上的焦耳热；
段导体棒做匀速运动，过了后导体棒做变速运动，根据电压表示数不变列出的表达式；
段安培力为恒力，之后安培力为变力，安培力与位移满足线性关系，根据图像或平均值即可求解。
本题考查电磁感应中的功能、闭合电路欧姆定律，解题的关键是要知道电压表示数不变的隐含条件，注意功的正负问题，这是易错点。
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