2023年上海市浦东新区高三二模物理试卷含详解

浦东新区2022学年度第二学期教学质量检测

高三物理试卷

一、单项选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分）

1. 核反应方程：中X是（　　）

A. 质子 B. 正电子 C. 电子 D. 中子

2. 关于卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是（　　）

A. 在原子中心有一很小的带负电的核 B. 原子的全部质量都集中在原子核里

C. 电子在核外不停地绕核运动 D. 电子绕核运动的向心力由核力提供

3. 磁感应强度的单位用国际单位制基本单位可表示为（　　）

A.  B.  C.  D. T

4. 如图，气缸放置在水平地面上，用质量为、截面积为S的活塞封闭一定质量的气体。活塞上放置一个质量为的重物，不计摩擦，重力加速度为g，大气压强为，平衡时缸内气体的压强为（　　）

A.  B.  C.  D.

5. 下列实验中用到了模拟实验方法的是（　　）

A. ①②③④全都是 B. 只有②③④ C. 只有③④ D. 只有④

6. 图为小球沿竖直方向运动的频闪照片，则小球（　　）

A. 一定做自由落体运动 B. 一定做竖直上抛运动

C. 加速度方向一定向下 D. 加速度方向一定向上

7. 图为某人在医院做心电图的一部分，已知他当时心率为60次/min，且图中每小格宽1mm，则心电图仪卷动纸带的速度约为（　　）

A. 10cm/min B. 30cm/min C. 50cm/min D. 70cm/min

8. 某单摆在地球上做振幅为A的简谐运动时，周期为T。若将该单摆放到重力加速度为地球表面的星球表面做振幅为的简谐运动时，周期为（　　）

A.  B.  C.  D. 3T

9. 一定质量的理想气体，其状态经历a→b→c的变化，V－t图线如图，则（　　）

A. 过程中气体分子平均动能减小

B. 过程中气体压强增大

C. 过程中单位体积内的分子数增多

D. 过程中气体内能减小

10. 如图，将磁铁插入或拔出线圈过程中检流计指针都发生偏转，则（　　）

A. 拔出过程磁场力对磁铁做负功，将其他形式的能转化为电能

B. 拔出过程磁场力对磁铁做负功，将电能转化为其他形式的能

C. 插入过程磁场力对磁铁做正功，将其他形式的能转化为电能

D. 插入过程磁场力对磁铁做正功，将电能转化为其他形式的能

11. 如图，正六边形线框abcdef，各边电阻相同。线框垂直于匀强磁场放置，b、c点与直流电源相接。若闭合电键后fe边受到的安培力大小为F，不考虑各边之间的相互作用，则整个线框受到的安培力大小为（　　）

A. 0 B. 2F C. 5F D. 6F

12. 如图，一根足够长的均质粗糙杆水平固定，一个圆环套在杆上。现给环一个向右的初速度，同时对环施加一个竖直方向的力，力的大小与环的速度大小成正比。则环所受摩擦力的瞬时功率P与速度v的图像不可能为（　　）

A.  B.

C.  D.

二、填空题（每空2分，共20分）

13. 发生光电效应的条件是入射光频率______（选填“大于”或“小于”）金属的极限频率；当发生光电效应时，从金属表面逸出的粒子，其本质与粒子一样都是______。

14. 利用图示装置中的激光照射细铜丝，在抽丝过程中对铜丝的粗细实施自动控制。这一技术利用了光的______现象，如果发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变______（选填“粗”或“细”）。

15. 图为采用动力学方法测量空间站质量示意图，若已知飞船质量为，其推进器的平均推力为，在飞船与空间站对接后，推进器工作内，测出飞船和空间站的速度变化量是，则对接后，飞船的加速度大小______，空间站的质量为______。

16. 图示为控制中心大屏幕上显示的“神舟”十四号飞船在轨运行图，屏幕上的曲线表示它一段时间内先后两次在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的“轨迹”。则飞船运动轨道面与赤道面______（选填“重合”或“不重合”）；已知飞船运行周期为1.5h，在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，地球自转转过的角度为______。

17. 某空间的x轴上只存在沿此轴方向的静电场，x轴上各点电势分布如图。一带电量为的粒子只在电场力作用下由x轴上某点无初速释放，若粒子沿x轴运动过程中的总能量恒为零，则粒子的活动区间是______；运动过程中的最大动能为______。

三、综合题（共40分）（注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。）

18. 某同学用铜片和锌片相隔一定距离平行插入土豆内，制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了图（a）所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱R、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线组成。

（1）图（a）中B为______传感器；

（2）实验测得的路端电压U与相应电流I的拟合图线如图（b）所示，由此得到土豆电池的电动势E＝______V，内阻r＝______；

（3）该同学仅将铜片和锌片插入得更深一些，重复上述实验，则实验得到的U－I图线可能为图（c）中的______（选填“①”、“②”或“③”）；

（4）该土豆电池______（选填“能”或“不能”）使一个“0.4V，28mW”的小电器正常工作。

19. 运动员从飞机上跳伞后的运动轨迹简化为图示中的ABC。已知运动员（含伞包）的质量。在B点时打开伞包后运动员沿着直线段BC滑行，BC段与地面之间的夹角，此时运动员受到的空气升力与飞行方向垂直，空气阻力与飞行方向相反，两者大小与滑行速度满足：，，其中、为可调节的系数。，，取。

（1）若运动员在A点起跳的初速度大小为，下落高度时的速度大小为，求这段过程中机械能的损失量；

（2）若运动员在BC段某时刻调节的值为4.8，的值为1.2，求此时运动员加速度a的大小；

（3）若在BC末段通过调节最终达到匀速滑行，求此时的值。

20. 如图（a），两根足够长、光滑平行金属直导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面的夹角为，导轨电阻不计，其上端连接右侧电路，定值电阻R1阻值为3r，变阻器R的最大阻值为6r。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，一根质量为m、电阻为r、长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上。现调节变阻器R取某一阻值（不为零），棒ab由静止释放，且在运动中始终与导轨接触良好，重力加速度为g，则：

（1）判定金属棒ab中电流方向；

（2）若R取1.5r，分析并在图（b）中作出金属棒ab由静止释放后，加速度a随速度v变化的图像；

（3）R取何值，在金属棒运动稳定时R消耗的功率最大？求出其最大功率；

（4）若导轨MN、PQ不光滑，棒ab释放后始终与导轨接触良好，为了确保棒运动过程中无摩擦损耗，可以在棒的中点施加一个拉力，请给出这个拉力的最小值和方向（此问无需分析过程）。

浦东新区2022学年度第二学期教学质量检测

高三物理试卷

一、单项选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分）

1. 核反应方程：中的X是（　　）

A. 质子 B. 正电子 C. 电子 D. 中子

【答案】B

【详解】根据质量数电荷数守恒，可写出该核反应方程为

所以，X是正电子。

故选B。

2. 关于卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是（　　）

A. 在原子中心有一很小带负电的核 B. 原子的全部质量都集中在原子核里

C. 电子在核外不停地绕核运动 D. 电子绕核运动的向心力由核力提供

【答案】C

【详解】AB．在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故AB错误；

C．带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故C正确；

D．电子绕核运动的向心力由库仑力提供，故D错误。

故选C。

3. 磁感应强度的单位用国际单位制基本单位可表示为（　　）

A.  B.  C.  D. T

【答案】A

【详解】根据题意，由磁感应强度的定义式可知

则单位用国际单位制基本单位可表示为

故选A。

4. 如图，气缸放置在水平地面上，用质量为、截面积为S的活塞封闭一定质量的气体。活塞上放置一个质量为的重物，不计摩擦，重力加速度为g，大气压强为，平衡时缸内气体的压强为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【详解】设平衡时缸内气体的压强为p，对活塞受力分析，有

解得

故选D。

5. 下列实验中用到了模拟实验方法的是（　　）

A. ①②③④全都是 B. 只有②③④ C. 只有③④ D. 只有④

【答案】B

【详解】①．油膜法估测分子大小采用的是理想模型法，故①错误；

②．演示气体压强实验采用的是模拟实验方法，故②正确；

③．伽尔顿板演示统计规律采用的是模拟实验方法，故③正确；

④．描绘电场等势线采用的是模拟实验方法，故④正确。

故选B。

6. 图为小球沿竖直方向运动的频闪照片，则小球（　　）

A. 一定做自由落体运动 B. 一定做竖直上抛运动

C. 加速度方向一定向下 D. 加速度方向一定向上

【答案】C

【分析】考查了自由落体运动和竖直上抛运动。

【详解】竖直上抛运动和自由落体运动互为逆运动，所以无法判断小球是上升还是下落，但是当小球在竖直方向上运动时，受重力作用，加速度向下，故C正确。

故选C。

7. 图为某人在医院做的心电图的一部分，已知他当时心率为60次/min，且图中每小格宽1mm，则心电图仪卷动纸带的速度约为（　　）

A. 10cm/min B. 30cm/min C. 50cm/min D. 70cm/min

【答案】C

【详解】此人心跳周期为

由图可知，相邻峰值之间的距离约为8mm，心电图仪卷动纸带的速度约为

故选C。

8. 某单摆在地球上做振幅为A的简谐运动时，周期为T。若将该单摆放到重力加速度为地球表面的星球表面做振幅为的简谐运动时，周期为（　　）

A.  B.  C.  D. 3T

【答案】D

【详解】单摆的周期公式为

可知单摆的摆动周期与振幅无关，当把该单摆放在星球上摆动时，周期变为

故选D。

9. 一定质量的理想气体，其状态经历a→b→c的变化，V－t图线如图，则（　　）

A. 过程中气体分子平均动能减小

B. 过程中气体压强增大

C. 过程中单位体积内的分子数增多

D. 过程中气体内能减小

【答案】B

【详解】AB．根据题意，由图可知，的过程中，气体的温度不变，气体分子平均动能不变，由玻意耳定律有

由于

则有

即过程中气体压强增大，故A错误，B正确；

CD．根据题意，由图可知，过程中气体体积不变，温度升高，则单位体积内的分子数不变，气体内能增大，故CD错误。

故选B。

10. 如图，将磁铁插入或拔出线圈过程中检流计指针都发生偏转，则（　　）

A. 拔出过程磁场力对磁铁做负功，将其他形式的能转化为电能

B. 拔出过程磁场力对磁铁做负功，将电能转化为其他形式的能

C. 插入过程磁场力对磁铁做正功，将其他形式的能转化为电能

D. 插入过程磁场力对磁铁做正功，将电能转化为其他形式的能

【答案】A

【详解】由楞次定律知道感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的变化，阻碍其相对运动，无论磁铁插入或拔出过程磁场力均对磁铁做负功，将其他形式的能转化为电能。

故选A。

11. 如图，正六边形线框abcdef，各边电阻相同。线框垂直于匀强磁场放置，b、c点与直流电源相接。若闭合电键后fe边受到的安培力大小为F，不考虑各边之间的相互作用，则整个线框受到的安培力大小为（　　）

A. 0 B. 2F C. 5F D. 6F

【答案】D

【详解】设通过fe电流为I，根据并联知识，通过bc电流为5I，闭合电键后fe边受到的安培力大小为F，方向向上，bc边受到的安培力大小为5F，方向向上，ba、af、fe、ed受到的合力为零，所以整个线框受到的安培力大小为6F。

故选D。

12. 如图，一根足够长的均质粗糙杆水平固定，一个圆环套在杆上。现给环一个向右的初速度，同时对环施加一个竖直方向的力，力的大小与环的速度大小成正比。则环所受摩擦力的瞬时功率P与速度v的图像不可能为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

详解】A．设摩擦力

动摩擦因数，当

时，摩擦力的瞬时功率

符合A项图像，故A可能，不符合题意；

C．当

时，摩擦力的瞬时功率

符合C项图像，故C可能，不符合题意；

B．对于C中，当圆环减速到

F=mg

时，摩擦力为零，功率为0，符合B项图像，故B可能，不符合题意；

D．D项图像不可能存在，故D不可能，符合题意。

故选D。

二、填空题（每空2分，共20分）

13. 发生光电效应的条件是入射光频率______（选填“大于”或“小于”）金属的极限频率；当发生光电效应时，从金属表面逸出的粒子，其本质与粒子一样都是______。

【答案】    ①. 大于    ②. 电子

【详解】[1]发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率。

[2]当发生光电效应时，金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，其本质与粒子一样都是电子。

14. 利用图示装置中的激光照射细铜丝，在抽丝过程中对铜丝的粗细实施自动控制。这一技术利用了光的______现象，如果发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变______（选填“粗”或“细”）。

【答案】    ①. 衍射    ②. 细

【详解】[1][2]当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细。

15. 图为采用动力学方法测量空间站质量的示意图，若已知飞船质量为，其推进器的平均推力为，在飞船与空间站对接后，推进器工作内，测出飞船和空间站的速度变化量是，则对接后，飞船的加速度大小______，空间站的质量为______。

【答案】    ①.     ②.

【详解】[1]根据题意，由加速度的定义式可得，对接后，飞船的加速度大小为

[2]根据题意，设空间站的质量为，对整体由牛顿第二定律有

代入数据解得

16. 图示为控制中心大屏幕上显示的“神舟”十四号飞船在轨运行图，屏幕上的曲线表示它一段时间内先后两次在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的“轨迹”。则飞船运动轨道面与赤道面______（选填“重合”或“不重合”）；已知飞船运行周期为1.5h，在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，地球自转转过的角度为______。

【答案】    ①. 不重合    ②.

【详解】[1][2]飞船运动轨道面与赤道面不重合；在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，地球自转转过的角度为

17. 某空间的x轴上只存在沿此轴方向的静电场，x轴上各点电势分布如图。一带电量为的粒子只在电场力作用下由x轴上某点无初速释放，若粒子沿x轴运动过程中的总能量恒为零，则粒子的活动区间是______；运动过程中的最大动能为______。

【答案】    ①. [x2，x3]    ②.

【详解】[1][2]粒子带负电荷，开始时由电势低处向电势高处运动，又粒子沿x轴运动过程中的总能量恒为零，则开始运动时动能为零，电势能也为零，则粒子的活动区间是[x2，x3]；电势最高时，动能最大，运动过程中的最大动能为。

三、综合题（共40分）（注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。）

18. 某同学用铜片和锌片相隔一定距离平行插入土豆内，制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了图（a）所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱R、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线组成。

（1）图（a）中B为______传感器；

（2）实验测得的路端电压U与相应电流I的拟合图线如图（b）所示，由此得到土豆电池的电动势E＝______V，内阻r＝______；

（3）该同学仅将铜片和锌片插入得更深一些，重复上述实验，则实验得到U－I图线可能为图（c）中的______（选填“①”、“②”或“③”）；

（4）该土豆电池______（选填“能”或“不能”）使一个“0.4V，28mW”的小电器正常工作。

【答案】    ①. 电压    ②. 0.50    ③. 1429    ④. ③    ⑤. 不能

【详解】（1）[1]A串联在电路中，测量电流，所以A是电流传感器；B与滑动变阻器并联，测量电压，所以B是电压传感器。

（2）[2][3]根据

U=E-Ir

可知，图像与纵轴的交点表示电源的电动势，故

E=0.50V

图像的斜率表示内阻，则可知

（3）[4]根据电阻定律

可知，将铜片和锌片插入越深，横截面积越大，土豆的内阻越小。电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻，随电极插入的深度增大，电源电动势不变，电源内阻减小，故选③；

（4）[5] “0.4V，28mW”小电器正常工作的电流为

用电器的电阻为

将该用电器接入电路后电流为

所以不能正常发光。

19. 运动员从飞机上跳伞后运动轨迹简化为图示中的ABC。已知运动员（含伞包）的质量。在B点时打开伞包后运动员沿着直线段BC滑行，BC段与地面之间的夹角，此时运动员受到的空气升力与飞行方向垂直，空气阻力与飞行方向相反，两者大小与滑行速度满足：，，其中、为可调节的系数。，，取。

（1）若运动员在A点起跳的初速度大小为，下落高度时的速度大小为，求这段过程中机械能的损失量；

（2）若运动员在BC段的某时刻调节的值为4.8，的值为1.2，求此时运动员加速度a的大小；

（3）若在BC末段通过调节最终达到匀速滑行，求此时的值。

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据题意可知，这段过程中机械能的损失量为

代入数据解得

（2）根据题意，由平衡条件有

由牛顿第二定律有

解得

代入数据解得

（3）若在BC末段通过调节最终达到匀速滑行，则有，即

解得

20. 如图（a），两根足够长、光滑平行金属直导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面的夹角为，导轨电阻不计，其上端连接右侧电路，定值电阻R1阻值为3r，变阻器R的最大阻值为6r。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，一根质量为m、电阻为r、长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上。现调节变阻器R取某一阻值（不为零），棒ab由静止释放，且在运动中始终与导轨接触良好，重力加速度为g，则：

（1）判定金属棒ab中的电流方向；

（2）若R取1.5r，分析并在图（b）中作出金属棒ab由静止释放后，加速度a随速度v变化的图像；

（3）R取何值，在金属棒运动稳定时R消耗的功率最大？求出其最大功率；

（4）若导轨MN、PQ不光滑，棒ab释放后始终与导轨接触良好，为了确保棒运动过程中无摩擦损耗，可以在棒的中点施加一个拉力，请给出这个拉力的最小值和方向（此问无需分析过程）。

【答案】（1）由b到a；（2）见解析；（3），；（4），方向垂直斜面向上

【详解】（1）根据右手定则可知，导体棒中电流方向为由b到a。

（2）若R取1.5r，则电路中总电阻为

当金属棒ab沿斜面向下运动时，回路中将产生感应电流，金属棒将受到沿斜面向上的安培力的作用，设某一时刻，金属棒的速度为v，则此时金属棒ab产生的感应电动势大小为

通过金属棒ab的感应电流大小为

金属棒ab受到的安培力大小为

对金属棒ab受力分析可知，沿斜面方向有

解得

可见，金属棒的加速度a与速度v成线性关系，由静止释放时，速度为零，加速度具有最大值

当加速度为零时，速度达到最大值

则加速度a随速度v变化的图像如下

（3）设金属棒运动稳定时，回路中的总电流为Im，此时金属棒受力平衡，则有

解得

R与R1并联分流，则此时通过电阻R的电流为

R上消耗的功率为

当时，金属棒运动稳定时R消耗的功率最大，解得

功率最大值为

（4）不施加拉力时，导轨与金属棒间的压力大小为

若导轨MN、PQ不光滑，那么金属棒在运动过程中将受到摩擦力的作用。为了确保金属棒在运动过程中无摩擦损耗，那么在棒的中点施加的拉力，应该使得金属棒与导轨间压力为零，当拉力方向垂直于斜面向上时，其值最小

此时，金属棒与导轨间压力为零，无摩擦损耗。