2023-2024学年上海市高三上学期第一次模拟考试物理试卷(含解析)

2023-2024学年上海市高三上学期第一次模拟考试物理试卷（含解析）学校:___________班级：___________姓名：___________考号：___________

一、单选题

1．下列关于运动的描述正确的是（）

A．研究一列火车通过某一路标所用的时间，可把火车当做质点

B．在地面上看到月亮在云中穿行，参考系是地面

C．两个质点通过的位移相同，它们的路程可以不同

D．直线运动的路程和位移的大小一定相等

2．关于温度与内能的说法正确的是（）

A．每个分子的内能等于它的势能和动能的总和

B．一个分子的运动速度越大，它的温度就越高

C．物体内能变化时，它的温度可以不变

D．同种物质，温度较高时的内能一定比温度较低时的内能大

3．关于牛顿第一定律下列说法中正确的是()

A．它表明了力是维持物体运动状态的原因

B．它表明了物体具有保持原有运动状态的性质

C．它表明了改变物体的运动状态并不需要力

D．由于现实世界不存在牛顿第一定律所描述的物理过程，所以牛顿第一定律没有用处．

4．关于物体的动量，下列说法中正确的是（）

A．速度大的物体，动量也一定越大

B．做匀速圆周运动的物体，其动量一定不变

C．物体的动能不变时，动量也一定保持不变

D．物体的速度发生变化时，其动量一定变化

5．如下左图所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是()

A．B．

C．D．

6．一物体运动的位移一时间图像如图所示，则不正确是（）

A．0.5s时物体的速度为6m/s

B．第3s末物体的速度为8

3

m/s

C．第3s内物体的平均速度为2m/s

D．4s内物体的平均速度为2.5m/s

7．我国航天事业处于世界领先地位。我国自行研制的风云二号气象卫星和神舟号飞船都绕地球做匀速圆周运动。风云二号离地面的高度是36000km，神舟号飞船离地面的高度是340km。①它们的线速度都大于第一宇宙速度；②风云二号的向心加速度小于神舟号飞船的向心加速度；③风云二号的线速度大于神舟号飞船的线速度；④风云二号的周期大于神舟号飞船的周期。以上说法中正确的是（）

A．只有②④B．只有①③C．只有②③D．只有①④

8．若单摆的摆长适当变大，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度不变，则单摆振动的（）

A．频率不变，振幅不变B．频率变小，振幅变大

C．频率变小，振幅不变D．频率变大，振幅变大

9．在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、

b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标（ra，φa）标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是（）

A．E a：Eb=1：4 B．E c：Ed=2：1

C．W ab：Wbc=3：1 D．W bc：Wcd=1：3

10．厂商通过在手机背面安装感应线圈来实现无线充电，如图是一种结构紧凑的双层感应线圈设计图，a、b为线圈的两端。当线圈处在向上增强的磁场中时，感应电流流向及两线圈之间的安培力方向应为（）

A．从a端流出，两层线圈相互排斥B．从a端流出，两层线圈相互吸引

C．从b端流出，两层线圈相互排斥D．从b端流出，两层线圈相互吸引

11．如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg，现移动右侧玻璃管，使两侧管内水银面相平，此时气体柱的长度为（）

A．20cm B．25cm

C．40cm D．45cm

12．汽车以额定功率上坡时，为增大牵引力，应使汽车的速度（）

A ．减小

B ．增大

C ．先增大后减小

D ．先减小后增大

二、填空题

13．在光刻机内部，芯片电路的紫外线影像通过一系列复杂的光路和狭小的孔径，微缩到几纳米的尺度后在硅晶片表面曝光蚀刻出实际电路。紫外线波长越短，衍射越________，为得到更小的曝光尺寸就需要波长更短的紫外线，对光刻机可采取的改进措施为____________。

14．在桥面上竖直向上抛出一个石子，2s 末速度为5m/s ，方向向下，4s 末落至水面，则石子的初速度是_______m/s ，桥面到水面的距离为________m.（g =10m/s 2）

15．两个带电粒子分别在电场中的M 、N 两点处，其受力方向如图所示.则N 点处的粒子带___________（填“正”或“负”）电荷；M 、N 两点处的电场强度大小M E __________（填“>”“<”或“=”）N E 。

16．如图，粗细均匀的长玻璃管竖直放置且开口向下，管内的水银柱封闭了一部分体积的空气柱。当外界大气压缓慢增大，水银柱将________（上升、不动、下降）；若大气压增大p ∆，水银柱移动1L ，大气压再增大p ∆，水银柱又移动2L ，则：1L ________2L （选填“>”、“<”、“=”）。（保持温度不变）

三、实验题

17．酒精测试仪的工作原理如图所示，其中电源的电动势为E 、内电阻为r ，P 是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r ʹ的倒数与酒精气体的浓度C 成正比，R 0为定值电阻。为了判断浓度C 增大时电压表读数如何变化，我们用到的主要物理规律有（请写出一个）：____________，当浓度C 趋于无穷大时电压表读数将趋于________。

18．测干电池的电动势和内电阻的实验电路图如图所示，已知干电池允许的最大供电电流为0.5A 。

（1）现有两种滑动变阻器：A ．1000Ω、0.1 A ；B ．10 Ω、2.0 A ，实验时应选用_______。

（2）闭合电键S 前，滑动变阻器的滑动触片P 应置于_____端（填“a ”或“b ”）。

（3）实验中没有接保护电阻，为了防止损坏电流表，实验中滑动变阻器的滑动触片P 不允许置于_____端（填“a ”或“b ”）。

（4）根据实验得出的图线求出干电池的电动势和内阻，E ＝_____V ，r ＝______Ω。

四、解答题

19．质量为1kg m =的小球系于一根长为1m l =的细绳一端，细绳的另一端固定于O 点，现使小球在竖直平面内做圆周运动，试求：

（1）小球能通过最高点的条件；

（2）若小球以4.0m /s 的速度通过最高点，细绳对球的作用力；

（3）若小球以7.5m /s 的速度通过最低点，细绳对球的作用力.

20．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨电阻不计，其间距为1m L =。左端通过导线连接一个 1.5ΩR =的定值电阻，整个导轨处在磁感应强度大小0.5T B =，方向竖直向下的匀强

磁场中，质量0.2kg m =、电阻0.5Ωr =、长度为1m 的匀质金属杆垂直导轨放置，且与导轨接触良好。在杆的中点施加一个垂直杆的水平拉力F ，使杆由静止开始运动，拉力F 的功率3W P =保持不变，当杆的速度6m/s v =时撤去拉力F 。求：

（1）杆的速度为4m/s 时，杆的加速度的大小；

（2）从撤去拉力F 到杆停下整个过程中，杆上产生的热量1Q ；

（3）从撤去拉力F 到杆停下整个过程中，杆滑动的位移大小x 。

参考答案

1．C

【详解】A．研究一列火车通过某一路标所用的时间，火车的长度是一个主要因素不能忽略，所以不可以把火车当做质点，A错误；

B．在地面上看到月亮在云中穿行，参考系是云，B错误；

C．位移跟初末位置有关，路程为运动轨迹的长度，所以两个质点通过的位移相同，它们的路程可以不同，C正确；

D．直线运动时若不是单向运动，有往返的话，此时路程和位移不相等，D错误。

故选C。

2．C

【详解】A．组成物质的所有分子动能与分子势能之和是物体的内能，对单个分子不能谈内能，故A错误；B．分子的平均动能越大，物体的温度越高，单个分子的运动速度大小，对物体温度高低没有意义，故B错误；

C．物体的内能与物质的量、温度和体积有关，物体内能变化时，它的温度可能不变，故C正确；

D．物体的内能不光受温度的影响，还与物体的质量以及体积有关，所以温度高的物体内能不一定大，故D 错误。

故选C。

3．B

【详解】由牛顿第一定律可得，力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，故AC错误；由牛顿第一定律可知，物体保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有力迫使它改变这种运动状态，所以物体具有保持原有运动状态的性质；故B正确；牛顿第一定律是通过科学推理得出的，但其推论却得到了实践的验证，有着非常重大的现实意义，故D错误．故选B．

【点睛】牛顿第一定律是重要的力学定律，也叫惯性定律，揭示了力与运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因．

4．D

【详解】A．质量与速度的乘积是物体的动量，速度越大的物体动量不一定大，故A错误；

B．做匀速圆周运动的物体，动量大小不变，但方向改变，所以其动量改变，故B错误；

C．物体的动能不变，动量大小不变，但方向可以改变，故C错误；

D．质量与速度的乘积是物体的动量，物体的速度发生变化时，其动量一定变化，故D正确。

故选D。

5．C

【详解】试题分析：通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，根据磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小．

解：通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，因此根据磁感线的分布，再由磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小可知，

因为ab线段的长度大于通电螺线管的长度，由条形磁铁磁感线的分布，可知应该选C，如果ab线段的长度小于通电螺线管的长度，则应该选B．

由于足够长的直线ab，故C选项正确，ABD错误；

故选C

点评：考查通电螺线管周围磁场的分布，及磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小，本题较简单但会出错．

6．B

【详解】A．图像的斜率等于速度，则0.5s时物体的速度为

0.56

m/s6m/s 1

v==选项A正确，不符合题意；

B．第3s末物体的速度为

3106 42

v

-

=

-

m/s=2m/s

选项B错误，符合题意；C．第3s内物体的平均速度为

386

m/s=2m/s 1

v

-=

选项C 正确，不符合题意；

D ．4s 内物体的平均速度为

10m/s=2.5m/s 4

v = 选项D 正确，不符合题意。

故选B 。

7．A

【详解】①③近地卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力有

2

2Mm v G m R R

= 可得，第一宇宙速度为

v =风云二号气象卫星和神舟号飞船绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力有

22()Mm v G m R h R h

可得，线速度为

v =可知，它们的线速度都小于第一宇宙速度，故①错误；由于风云二号离地面的高度大于神舟号飞船离地面的高度，则风云二号的线速度小于神舟号飞船的线速度，故③错误；

②风云二号气象卫星和神舟号飞船绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力有 2

()Mm G ma R h =+ 可得，向心加速度为

2

()GM a R h =+ 由于风云二号离地面的高度大于神舟号飞船离地面的高度，则风云二号的向心加速度小于神舟号飞船的向心加速度，故②正确；

④风云二号气象卫星和神舟号飞船绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力有

2

224()()Mm G m R h R h T

π=++ 可得，周期为

T =

由于风云二号离地面的高度大于神舟号飞船离地面的高度，则风云二号的周期大于神舟号飞船的周期，故④正确。

故选A 。

8．B

【详解】根据单摆的周期公式2T =摆球离开平衡位置的最大角度不变，由于摆长变长，则离开平衡位置的最大距离增大，即振幅增大 故选B 。

9．C

【详解】AB ．由图可知，a 、b 、c 、d 到点电荷的距离分别为1 m 、2 m 、3 m 、6 m ，根据点电荷的场强公式

2

Q E k

r = 可知 2241a b b a E r E r ==，2241

c d d c E r E r == 故A 、B 错误；

CD ．电场力做功与电势差关系为

W =qU

a 与

b 、b 与

c 、c 与

d 之间的电势差分别为3V ab U =、1V bc U =、1V cd U =，所以

31ab ab bc bc W U W U ==，11

bc bc cd cd W U W U == 故C 正确，D 错误。

故选C 。

10．D

【详解】当线圈处在向上增强的磁场中时，穿过线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流从a 端流入，从b 端流出；两线圈中的感应电流从上往下看都是顺时针方向，则两线圈相互吸引。 故选D 。

11．A

【详解】设玻璃管横截面积为S ，初态，气体的压强为

175cmHg 25cmHg 50cmHg p =-=

体积

130V S =

当两侧管内水银面相平时，设气体柱长度为L ，则气体体积为

2V LS =

压强

275cmHg p =

由玻意耳定律可得

1122pV p V =

联立解得

20cm L =

故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

12．A

【详解】根据P=Fv ，汽车以额定功率上坡时，功率P 不变，为增大牵引力F ，应使汽车的速度v 减小．

A ．减小，与结论相符，选项A 正确；

B ．增大，与结论不相符，选项B 错误；

C ．先增大后减小，与结论不相符，选项C 错误；

D ．先减小后增大，与结论不相符，选项D 错误；

故选A 。

13． 不明显 改变光源提高频率或替换介质减小光速

【详解】[1]由波发生明显衍射现象的条件：孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大，可知波长越短，衍射越不明显；

[2]要减小光的波长，根据

c νλ=⋅

v νλ=⋅

可知可以改变光源提高频率或替换介质减小光速。

14． 15； 20；

【详解】[1]设向上为正方向，初速度为v 0，则根据v =v 0-gt 可知，-5=v 0-2×10，解得：

v 0=15m/s ，

[2]根据h =v 0t -12gt 2

，解得 h =15×4-1

2×10×42=-20m ，

则桥面到水面的距离为20m 。

15． 正 ＞

【详解】[1]根据正电荷受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同，负电荷受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，可知N 处的粒子带正电荷；

[2]电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场线越密，电场强度越大，故

M N E E > 16． 上升 >

【详解】[1]设外界大气压为p ，封闭气体的压强为p 1，根据受力平衡可知

p =p 1+ph

当大气压强p 1增大时，水银柱长度不变，管内气体压强增大；再根据波意耳定律

p 1V 1=p 2V 2

可知，压强增大，气体体积减小即长度变短，水银柱上升；

[2]设封闭气体的横截面为S ，气柱的长度为l ，封闭水银柱受力平衡

1pS mg p S =+

解得

1mg p p S

=- 由于气体的温度不变，所以pV 的乘积应该是一定值，设为C ，则

1()mg p V p S l C S

=-⨯= 解得

C l pS mg

=- 当外界大气压增大相同的量p ∆时，根据函数关系可知气柱的长度会减小，且气柱先后两次移动的长度关系为12L L >。

17． 闭合电路欧姆定律 00

ER r R + 【详解】[1] 酒精气体传感器电阻r ʹ的倒数酒精气体的浓度C 成正比。酒精气体的浓度C 的变化会影响酒精气体传感器电阻，电路总电阻会变化，由闭合电路欧姆定律可知回路中电流会变化，电压表读数会变化。

因此为了判断浓度C 增大时电压表读数如何变化，我们用到的主要物理规律是闭合电路欧姆定律。

[2] 当浓度C 趋于无穷大时，酒精气体传感器电阻r ʹ趋于零。由闭合电路欧姆定律得

0E I R r

=+ 电压表读数

000

ER U IR r R ==+ 18． B a b 1.45 1.75

【详解】（1）[1]由于干电池参数（1.5V 0.5A ）可知外电阻最小约为3Ω，A 的电阻太大，测量时误差较大，且A 的最大电流太小，不能用，故应选择B.10Ω 2.0A ；

（2）[2]为保护电路，闭合电键S 前滑动变阻器的滑片P 应置于a 端，此时有电阻的最大值；

（3）[3]滑片P 不允许置于b 端，由于本实验中没有保护电阻，滑片P 置于b 端时电路短路，有可能会损坏电流传感器；

（4）[4][5]延长图线，如图

与U 轴交点坐标即为电动势，求得

1.45V E =

而图线的斜率即为内电阻，求得

1.450.75Ω 1.75Ω0.400

U r I ∆-===∆- 19．（1/s .（2）6.0N ，即小球受到竖直向下的拉力.（3）66.3N ，即小球受到竖直向上的拉力.

【详解】小球在竖直平面内做圆周运动，分析在最高点和最低点小球所受到的合力，这个合力充当小球圆周运动的向心力.

（1）小球通过最高点时受到重力和绳子拉力作，则

2

T v mg F m R

+= 所以

2

T v F m mg R

=- 要小球能通过最高点，绳子拉力必大于或等于零，则

2

0v m mg R

-≥ 即

/v s ≥

（2）设细绳对小球的作用力为竖直向下的N F ，则

2

N v mg F m R

+= 所以

2

2N 4.010N 6.0N 1v F m mg R ⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭

即小球受到竖直向下的拉力.

（3）设细绳对小球的作用力为竖直向上的N F '

，则

22N v F mg m R '

-= 所以

222N

7.510N 66.3N 1v F m mg R '⎛⎫=+=+≈ ⎪⎝⎭ 即小球受到竖直向上的拉力.

20．（1）2

1.25m s 或2

2.5m ；（2）0.9J ；（3）9.6m 【详解】（1）根据题意可知，杆加速阶段，当杆的速度为4m/s 时，感应电动势为

2V E BLv ==

感应电流为

1A E I R r

==+ 杆受到的安培力为

0.5N F BIL ==安

由公式P Fv =可得，此时拉力为

11

0.75N P F v == 由牛顿第二定律可得，杆的加速度的大小为

2

11 1.25m s F F a m -==安

当杆的速度6m/s v =时撤去拉力F 之后，杆做减速运动，杆的速度减小到4m 时，杆受到的安培力为0.5N ，由牛顿第二定律可得，杆的加速度的大小为

2

2 2.5m s F a m ==安

（2）根据题意可知，撤去拉力F 到杆停下整个过程中，由能量守恒定律可知，杆的动能转化为电路中产生的总热量，则有

2312

.6J Q mv == 则杆上产生的热量为

10.9J r Q Q R r

==+ （3）根据题意，撤去拉力F 到杆停下整个过程中，由动量定理有

F t mv =安

由E BLv =，E I R r

=+和F BIL =安可得 22B L v F R r

=+安 则有

22B L vt mv R r

=+∑ 可得

22

B L x mv R r

=+ 解得

()22

9.6m mv R r x B L +==