上海市金山区2023-2024学年高三上学期期末质量监控（一模）物理试卷（含答案）

金山区2023-2024学年高三上学期期末质量监控
物理试卷
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”的试题，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”的试题，回答问题时须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、幼儿滑梯
某幼儿园的滑梯设计高度为2.4 m。滑梯轨道设计为直线，轨道和儿童裤料之间的动摩擦因数为0.4。
1．幼儿从地面攀登上滑梯最高处，重力势能增加量最接近（ ）
A．3.6J B．36J C．360J D．3600J
2．为使幼儿恰能沿轨道匀速下滑，滑梯轨道的水平跨度应为________m。
3．（计算）若轨道的水平跨度设计为3.2m，幼儿从滑梯上沿轨道由静止起下滑到末端需多长时间？（g取10m/s2）
二、通电螺线管
用如图所示的电路研究通电螺线管的磁场（虚线框内是螺线管）。用磁传感器测量螺线管内外的磁感应强度分布。
1．虚线框内螺线管（空心线圈）符号是（ ）
2．合上开关，固定滑片位置，记录磁传感器探测管前端插入螺线管内部的距离d与相应的磁感应强度B，正确操作后得到的实验图像应是（ ）
3．用数字式多用表测量电池两端的电压，如图所示。在闭合电键前，应将黑色表笔插入________，功能旋钮旋转至________。
4．若通电后，在螺线管正上方小磁针N极向右，如图所示，则此时螺线管左侧区域通电直导线受到的安培力方向为________。
5．（计算）移动滑片，多次测量通过螺线管的电流强度I、通电螺线管内部正中间磁感应强度B和电池两端电压U，以此绘出B-I和B-U图线。求电源电动势。
三、气压传动
气压传动是工业中常见的传动方式。如图a所示，面积为2S的活塞A静止，与气缸右端相距L1。用力缓慢右移活塞A，通过压缩气体顶起面积S的活塞B和上方高h的液柱（液体密度ρ），最终活塞B和液体上升L2，如图b所示。活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变。大气压强为p0，忽略弯管中的气体体积，装置不漏气，不计摩擦和两活塞质量。
1．图中液体________（选涂：A．浸润 B．不浸润）竖直管道。管道分子对附着管壁的液体分子的吸引力________（选涂：A．大于 A．小于）液体内部分子间的吸引力。
2．下列选项中，能正确描述某种气体分子速率分布规律的是（ ）
3．初始时，封闭气体的压强大小为________；最终活塞B上升的高度L2＝________（用p0、ρ、g、h、L1表示）。
4．若活塞A对封闭气体做正功W，气体对外放热Q。不考虑气体分子势能，忽略气体质量，则气体内能（ ）
A．增加，且W＝Q B．增加，且W＞Q
C．不变，且W＝Q D．不变，且W＞Q
四、“天宫”中和地面上的实验
用相同的器材分别在地面和“天宫”中做实验，能观察到完全不同的现象。地球表面重力加速度为g。
实验一：如图a所示，用固定细杆悬挂一个质量为m的小球，轻绳长为L。给小球一个垂直于绳、较小的初速度v。
实验二：如图b所示，静止释放质量为3m的球A，同时给质量为m的球B初速度v向A球球心运动，通过背景中小方格观察两球运动情况。
1．在“天宫”中进行实验一，小球第一次回到出发点所用时间为________，小球具有初速度的瞬间，绳子拉力大小为________。
2．在地球表面进行实验一，小球第一次回到出发点所用时间为________，增加小球质量再次实验，该时间________（选涂：A．增大 B．减小 C．不变）。
3．在“天宫”中进行实验二，经过时间Δt两球发生碰撞，忽略两球碰撞时间，照相机拍下如图c所示的不同时刻的两球位置照片。
（1）在碰撞后A球的速度u＝________v；
（2）（简答）两球间的碰撞是否为弹性碰撞？判断依据是什么？
4．（计算）在地球表面进行实验二，两球释放时，A球底部距离地面h，且已知在“天宫”中进行实验二时的Δt和u，不计空气阻力。计算A球落地位置与其释放位置的水平间距x（用u、Δt、g、h表示）。
五、手机的充电
有线和无线两种充电方式均可以给手机电池充电。有线充电需要充电器将民用“220V、50Hz”的正弦交流电转为低压交流电，再变为低压直流电给手机充电。无线充电原理可建模为两个线圈，如图所示：一个通有交流电的线圈甲，正上方h处有一个n匝的线圈乙连接手机电池。
1．有线充电的充电器内含变压器，原副线圈匝数之比为44：1。则降压后得到交流电的（ ）
A．最大值为5V，频率为50Hz
B．有效值为5V，频率为50Hz
C．最大值为5V，频率为1.14Hz
D．有效值为5V，频率为1.14Hz
2．如图所示，某个手机充电时打入电话，手机开始振动，其频率f1。离手机一段距离的充电线A位置也在振动，其频率f2。f1和f2的大小关系以及你判断的依据最合理的是（ ）
A．f1 = f2，简谐振动的规律
B．f1 > f2，简谐振动的规律
C．f1 = f2，机械波的传播规律
D．f1 > f2，机械波的传播规律
3．当线圈甲中通过如图所示、周期为T的正弦交流电（自上而下看，取顺时针方向为正），将线圈乙视为纯电阻闭合线圈。则T/4~3T/4时间内，自上而下看，线圈乙中的感应电流方向为________。在5T/8时刻，甲乙两线圈相互________（选涂：A．吸引 B．排斥）。
4．（计算）线圈甲通过“三角”交流电，产生的磁场穿过线圈甲和乙。甲的单匝线圈内磁通量Ф甲满足如图所示的变化规律，乙的单匝线圈内磁通量与高度h有关，近似满足Ф乙=Ф甲（1－kh）。若无线充电要求线圈乙中感应电动势大小不低于E0，则充电时两线圈间距h不能超过多少？（结果用E0、Ф0、T、n、k表示）
六、御电飞行的蜘蛛
大气层中存在着电场，在近地区域可视为匀强电场，平时电场强度为100V/m，阴雨天气时甚至能达10000V/m。电势仅在竖直方向产生变化，高处电势更高。蜘蛛带上和地面相同性质的电荷后，可利用电场起飞。某些小蜘蛛可以在空中“飞行”几十公里。
为了验证上述猜想，将一只质量m的蛛放在密闭的容器中，隔绝空气流动、外部电场。在容器内施加竖直方向的电场后，蜘蛛果然飞了起来！已知蜘蛛运动中受到空气阻力大小为f＝kv。
1．地表所带电荷性质、电场线方向是（ ）
A．带正电，电场线竖直向上 B．带负电，电场线竖直向上
C．带正电，电场线竖直向下 D．带负电，电场线竖直向下
2．实验中采用两片间距d、正对面积S的水平金属板。闭合电键K用电压U充电，完成后每片金属板带电量绝对值为Q，中间产生匀强电场，如图所示。完成充电后（ ）
A．K保持闭合，仅增大d，则Q增大
B．K保持闭合，仅减小S，则Q增大
C．断开K，仅增大d，则两板之间电压大于U
D．断开K，仅减小S，则两板之间电压小于U
3．调整电场强度的大小，蜘蛛在容器中竖直方向上匀速运动时其速度v（向上为正）与场强E满足如图所示的图线Ⅰ。则增加蜘蛛带电量后，其E-v图线Ⅱ可能是（ ）
A B C D
4．（多选）蜘蛛匀速竖直上升中，若突然减小电场强度（方向不变），在蜘蛛撞击容器壁之前，蜘蛛的电势能可能（ ）
A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
5．（计算）用100 E0的电场使蜘蛛在容器底部从静止起竖直上升高度h1，再改为50 E0的电场（方向不变，忽略改变时间），蜘蛛以速度v匀速落回容器底部。整个过程中，蜘蛛共克服空气阻力做功多少？（结果用m、g、k、v、h1表示）
6．（简答）若蜘蛛以0.1m/s的速度竖直向上运动，因地磁场的存在（磁场水平分量约10-5T，自南向北），带负电的蜘蛛理论上会受到的洛伦兹力方向指向哪里？实验中为何仅考虑蜘蛛受到电场力而并未考虑洛伦兹力的影响？
参考答案
一、幼儿滑梯（12分）
1．C（3分） 2．6（2分）
3．设轨道与水平面的夹角为θ，有tanθ＝＝0.75 （1分）
幼儿下滑过程中受力如图所示（1分）
沿轨道方向，mgsinθ－μmgcosθ＝ma （2分）
可解得a＝2.8m/s2 （1分）
幼儿做初速为零的匀加速直线运动，s＝at2 （1分）
下滑所用时间 t＝1.69s （1分）
二、通电螺线管（17分）
1．A（3分） 2．A（3分）
3．公共插孔/com（2分） 直流电压档（2分） 4．垂直纸面向里（2分）
5．设电源电动势为E，内阻为r，则U＝E－Ir（1分），可知当I＝0时，U＝E（1分）
由图可知，B与I成正比（1分），即I＝0时，B＝0（1分）
因此，E＝4.5V（1分）
三、气压传动（14分）
1．（1）A（2分） A（2分） 2．A（3分）
3．p0（2分） （2分） 4．D（3分）
四、“天宫”中和地面上的实验（20分）
1．（2分） （2分） 2．π（2分） C（2分）
3．（1）（2分）
（2）碰撞前两球总的机械能为E1＝mv2 （1分）
碰撞后两球总的机械能为E2＝3m（v）2＋m（v）2＝mv2 （1分）
可得碰撞前后系统动量不变且机械能不变，因此两球间的碰撞为弹性碰撞。（2分）
4．A球做自由落体运动，下落的总时间tA＝，B球做平抛运动，两球始终处于同一高度（1分）。
若≤Δt，两球不发生碰撞，A球始终做自由落体运动，x＝0（2分）
若＞Δt，经过时间Δt两球发生碰撞后，A球在水平方向做匀速直线运动（1分）
时间t＇＝－Δt，因此x＝u t＇＝u－uΔt（2分）
五、手机的充电（14分）
1．B（3分） 2．C（3分） 3．顺时针（2分）B（2分）
4．由法拉第电磁感应定律得E＝n＝n （1分）
由图线可知 ＝ （1分）
根据题意 n（1－kh）≥E0 （1分）
得 h≤ （1分）
六、御电飞行的蜘蛛（23分）
1．D（3分） 2．C（3分） 3．D（3分） 4．BD（4分）
5．蜘蛛匀速下降时受力如图所示（1分）
50E0q＋kv＝mg （1分）
整个过程，根据动能定理 100E0qh1－50E0qh1－WFf＝mv2（2分）
可得 WFf＝（mg－kv）h1－mv2 （1分）
6．蜘蛛所受洛伦兹力方向向东。（2分）
洛伦兹力大小为f＝qvB（1分）；电场力大小为F＝Eq（1分）
由＝≈10-8，可知洛伦兹力远小于电场力，因此可忽略。（1分）