上海市2021届五区联考高三四模物理试卷含解析

1、上海市2021届五区联考高三四模物理试卷一、单项选择题（每小题只有一个正确答案，第18题，每题3分，第912题，每题4分，共40分）1 .已知火星的半径是地球的a倍，质量是地球的b倍，现分别在地球和火星的表面上以相同的速度竖直上抛小球，不计大气的阻力。则小球在地球上上升的最大高度与在火星上上升的最大高度之比为（）A. b/aB. b2/aC. a / bD. b/a2【答案】D【解析】根据在星球表面重力与万有引力相等，有：G挈= ?g,可得：g=霍，故R-R-5拽二拱二 ;竖直上抛运动的最大高度=工，所以有善二内一 二2;故a, B, C错误；Dg火M火R% b2gh火g地«-正确；

2、故选D.2 .如图所示，P球质量为2m,物体Q的质量为m,现用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的。点，物体Q位 于墙壁和球P之间，已知P、Q均处于静止状态，轻绳与墙壁间的夹角为3。，重力加速度为时则下列说法 正确的是（）A. P对Q有方向竖直向下的摩擦力，大小为mgB.若增大P球的质量，则P对Q的摩擦力一定变大C.若增大Q球的质量，则P对Q的摩擦力一定变大D.轻绳拉力大小为g【答案】C【解析】A.Q受到重力、墙壁的弹力、P的压力和向上静摩擦力，即P对Q的摩擦力的方向向上，大小为mg.故A错误.B.由A的分析可知，增大P的质量，P对Q的摩擦力不变，故B错误.C.由B的分析可知，增大Q的质量，Q受到的

3、静摩擦力增大，故C正确.D.P、Q整体受到重力、支持力和绳子的拉力，共3个力作用，设绳子的拉力为F,在竖直方向：Fcos30°=3mg所以绳子的拉力：F=2a/3 mg.故D错误.3. 2016年8月16日I时40分，我国在酒泉用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星”墨 子号”发射升空.如图所示为“墨子号”卫星在距离地球表面500km高的轨道上实现两地通信的示意图.若 己知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,则下列说法正确的是()A.工作时，两地发射和接受信号的雷达方向一直是固定的B.卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9km/sC.可以估算出“墨子号”卫星所受到的万

4、有引力大小D.可以估算出地球的平均密度【答案】B【解析】由于地球自转的周期和“鬓子号”的周期不同，转动的线速度不同，所以工作时，两地发射和接受 信号的雷达方向不是固定的，故A错误.7.9km/s是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，则卫星绕地 球做匀速圆周运动的速度小于7.9km/s,故B正确.由于“墨子号卫星的质量未知，则无法计算“墨子号” 所受到的万有引力大小，故C错误.根据G-p=?(R +力)手知，因周期未知，则不能求解地球的质量，从而不能估算地球的密度，选项D错误；故选B.点睛：解决本题的关键知道卫星做圆周运动向心力的来源，知道线速度、周期与轨道半径的关系，理解第 一宇宙速度的意义.

5、4.如图所示为氢原子的能级图，一个处于基态的氢原子，吸收一个光子受到发后最多可以辐射三种不同 率的光子，则被吸收光子的能量为a£frV 0?=强3-TSt214I A. 10.2eVB. 12.09evC. 12.75eVD. 13.06eV【答案】C【解析】一个氢原子处于激发态最多可以辐射三种不同频率的光子，则该氢原子处于n=4激发态，该氢原 子处于基态时吸收的光子能量为：hv= (-0.85eV) - (-13.6 eV) =12.75eV.ABD.由计算可得被吸收光子的能量为12.75eV , ABD错误；C.由计算可得被吸收光子的能量为12.75eV , C正确.5.如图所示

6、，在水平面上放置着一个密闭绝热的容器，容器内一个有质量的活塞封闭着理想气体，活塞 下部为真空两端固定的轻弹簧被压缩后用绳扎紧现在绳突然断开，当轻弹簧推动活塞上升的过程中，理 气体为Imol氧气，b部分气体为2 mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。解除锁定，活塞 滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为Va、Vb,温度分别为Ta、Tb。下 列说法正确的是A. Va>Vb, Ta>TbB. Va>Vb, Ta<TbC. Va<Vb, Ta<TbD. Va<Vb, Ta>Tb【答案】D【解析】AB.解除锁定前，两部

7、分气体温度相同，体积相同，由可知质量大的部分压强大，即b部分压强大，故活塞左移，平衡时匕V %，月=6,故A、B错误；CD.活塞左移过程中，。气体被压缩内能增大，温度增大，b气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡 时工>（,故C错误，D正确； 故选D。8.如图所示，空间中存在着由一固定的负点电荷Q（图中未画出）产生的电场.另一正点电荷q仅在电场力 作用下沿曲线MN运动，在M点的速度大小为v。，方向沿MP方向，到达N点时速度大小为v,且v<v。, 则（） 一 M 5、PA. Q一定在虚线MP下方B. M点的电势比N点的电势高C. q在M点的电势能比在N点的电势能小D. q在M点的加速

8、度比在N点的加速度小【答案】c【解析】A、场源电荷带负电，检验电荷带正电，它们之间是吸引力，而曲线运动合力指向曲线的内侧， 故Q应该在轨迹的内侧，故A错；B、试探电荷从M到N速度减小，说明M点离场源电荷较近,越靠近场源电荷电势越低，所以M点的电势 比N点的电势低，故B错误；C、只有电场力做功，动能和电势能之和守恒,N点动能小，故在N点电势能大，故C正确；D、离场源电荷越近，场强越大，加速度越大，所以q在M点的加速度比在N点的加速度大，故D错误;故选C【点睛】曲线运动合力指向曲线的内侧,题中只有电场力做功，动能和电势能之和守恒,正电荷在电势越高的点电势 能越大.解决电场线、等势面及带电粒子的运动

9、轨迹的综合问题应熟练掌握以下知识及规律：带电粒子所受合力(往往仅为电场力)指向轨迹曲线的内侧.(2)该点速度方向为轨迹切线方向.(3)电场线或等差等势面密集的地方场强大.(4)电场线垂直于等势面.顺着电场线电势降低最快.9.关于功的概念，下列说法中正确的是()A.因为功有正负，所以功是矢量B.力对物体不做功，说明物体一定无位移C.滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功D.若作用力对物体做正功，则反作用力一定做负功【答案】C【解析】A、功有正负，但功是标量，A错误；B、当力的方向和位移的方向垂直时，力不做功，但有位移，B错误；C、摩擦力方向可以与位移方向相同，也可以相反，故可能做正功，也可能做负功，

10、C正确；D、一对相互作用力做功，可以出现都做正功，都做负功，一正一负或一个做功，一个不做功等各种情况, D错误.故选C.10. 一个带负电的粒子从x=。处由静止释放，仅受电场力作用，沿x轴正方向运动，加速度a随位置变化的关系如图所示，X2-X】=X3-X2可以得出()A.从X1到X3过程中，电势先升高后降低B.在X1和X3处，电场强度相同C,粒子经X1和X3处，速度等大反向D.粒子在X2处，电势能最大【答案】A【解析】AB.由图可知，工2加速度方向沿x轴正方向，工2 工3加速度方向沿X轴负方向，由于粒子带负电，则。占电场强度方向沿X轴负方向，电场强度沿X轴正方向，根据沿电场线方向电势降低可知，

11、从X1到X3过程中，电势先升高后降低，在X】和X3处，电场强度方向相反，故A正确，B错误;C. 一，图像与坐标轴所围面积表示速度变化量，由图像可知，$用速度变化为。，则粒子经X】和X3 处，速度相同，故C错误；D. °电场强度方向沿X轴负方向，电场强度沿X轴正方向，则在X2处电势最高，负电荷的电 势能最小，故D错误。故选A。11.如图所示，由粗糙的水平杆A。与光滑的竖直杆B。组成的绝缘直角支架，在A。杆、B。杆上套有 带正电的小球P、Q,两个小球恰能在某一位置平衡。现将P缓慢地向左移动一小段距离，两球再次达到 平衡。若小球所带电荷量不变，与移动前相比（）B QA.杆AO对P的弹力减小

12、B.杆BO对Q的弹力减小c. P、Q之间的库仑力减小D.杆A。对P的摩擦力增大【答案】D【解析】A.对两个小球作为整体分析可知，整体在竖直方向只受重力和A。的支持力，故杆A。对小球P 的弹力不变，故A错误；BC.对Q受力如图小球P向左移后，两个小球P、Q间的库仑力方向向图中虚线处变化，则由力的合成和平衡条件可知杆B。 对小球Q的弹力变大，两小球P、Q之间的库仑力变大，故B、C错误；D.对两个小球作为整体受力分析，在水平方向则有杆B。对小球Q的弹力等于杆A。对小球P的摩擦力, 所以可得杆AO对小球P的摩擦力变大，故D正确；故选D。12 .如图所示，质量为叫的木块A放在质量为m2的斜面体B上，现对

13、木块A施加一竖直向下的力F,它们均静止不动，则（A.木块A与斜面体B之间不一定存在摩擦力B.斜面体B与地面之间一定存在摩擦力C.地面对斜面体B的支持力大小等于（叫+D.斜面体B受到4个力的作用【答案】D【解析】A.对木块A进行受力分析，受竖直向下的重力和推力F,垂直斜面的支持力，由平衡条件可知, 木块A还受到沿斜面向上的静摩擦力，故A错误；BC.以AB为整体作为研究对象受力分析，由平衡条件可知，斜面体B与地面之间无摩擦力，地面对斜面 体B的支持力N =（"4 +m2）g + F故BC错误；D.单独以斜面体B为研究对象受力分析，斜面体B受重力，地面对斜面体B的支持力，木块A对斜面体 B

14、的压力及木块A对斜面体B的沿斜面向下的静摩擦力，故D正确。故选D。二、填空题（每小题4分，共20分）13 .在阳光的照射下，充满雾气的瀑布上方常会出现美丽的彩虹，彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内 反射、再折射后形成的，其光线传播路径如图所示，图中的圆面代表水珠过球心的截面，太阳光平行截面 射入球形水珠后，最后出射光线a、b分别代表两种不同颜色的光线，则水珠对a、b两束光折射率的大小 关系是-nb； a、b两种光在水珠内传播速度大小关系是va_vb.（选填“>"、或“< "）【答案】><【解析】根据光路图可知，a光的偏折程度较大，可知a光的折射率较大

15、，即C由公式可知，a光在水滴中传播的速度较小，即匕 <以.14 .如图所示，两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内，相距l=0.3m,导轨的左端M、N用R=0.2C的电阻连接，导轨电阻不计，导轨上跨放着一根电阻r=。,。、质量为m=0.1kg的金属杆，金属杆长度也为I。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.5T,现对金属杆施加适当的拉力使它由静止开始运动。则金属杆作运动时，才能使得M点电势高于N点电势，且R上的电压随时间均匀增加，增加率为0.05V/S；若导轨足够长，从杆开始运动起的第4秒末，拉力的瞬时功率为 W。【答案】0.5m/$2,向右匀加速直线4.6【解析】国杆切

16、割磁感线产生感应电动势：E=Bh/=Blat,电阻R两端电压： ER BlaRR+r R+r每秒内电阻R两端电压增加： BlaRU =R + r解得：a=0.5m/s2；从杆开始运动起的第4秒末，依据运动学公式，则瞬时速度为v=at=0.5x4=2m/s；根据牛顿第二定律，则F-F而B2l2at解得：F=2.3N；再由功率表达式P=Fv,则拉力的瞬时功率为P=2.3x2=4.6W。15 .一定质量的理想气体,在绝热情况下体积减小时,气体的内能（选填“增大”、"不变”或”减小 当一定质量的理想气体从外界吸收热量，同时体积增大时气体的内能 （选填"一定增大"、”可能

17、不变”或“一定减小”）。可看成理想气体的1g氢气和1g氧气，在体积不变的情况下,从10升高到20时, 氢气的内能增加量选填"大于”、"等于”或“小于”）氧气的内能增加量。【答案】增大可能不变大于【解析】1一定质量的理想气体，在绝热情况下，即。=。，体积减小，HPIV>0,气体的内能，根据热 力学第一定律U=W+QU>0即内能增大;2当一定质量的理想气体从外界吸收热量，即。>0,同时体积增大时，即W<0,气体的内能根据热力学第一定律AU=W + Q 得可能大于。或等于。或小于。，即内能可能增加，不变或减小;可看成理想气体的相氯气和坨氧气，在体积不变的情

18、况下，从100c升高到2。时，气体分子的平均 动能增加量相同，但氢气分子的个数多，则氢气的动能增加量多，而理想气体的内能只考虑动能，则氢气 的内能增加量大于氧气的内能增加量。16 .如图所示，容积为100cm3的球形容器与一粗细均匀的竖直长管相连，管上均匀刻有从。至U 100刻度,两个相邻刻度之间的管道的容积等于。.25cm3.有一滴水银（体积可忽略）将球内气体与外界隔开。当温度为20七时，该滴水银位于刻度40处。若不计容器及管子的热膨胀，将。到10。的刻度替换成相应的温度刻度，则相邻刻度线所表示的温度之差是否相等（填，是，否或，不确定，），在此温度计刻度内可测量的温度范围是【答案】是266.

19、4K333K【解析】相等，因为是等压变化，温度变化与体积变化比值恒定（或温度数值与。到10。的刻度数值成 线性关系;水银由。刻度到40刻度处：由等压变化,乜=匕T TJ 解得:旦=100x293 k = 2664K.匕100 + 40x0.25'水银由。刻度到100刻度过程，由等JS变化:解得:匕1 (100 + 100x0.25)x266.4=K. = 333K100温度测量的范围：266.4K333K。17 .如图所示，阳光与水平面的夹角为e。现修建一个截面为梯形的鱼塘，欲使它在注满水的情况下，阳 光可以照射到整个底部。光在水中的传播速度V=_；鱼塘右侧坡面的倾角a应满足的条件是_

20、。（设光 在真空中的速度为C,水的折射率为n）【解析】国光在水中的传播速度欲使鱼塘注满水的情况下，阳光可以照射到整个底部，则折射光线与底部的夹角大于等于如故折射角/兀r-a又入射角sinz根据折射定律有=则有 sin/sin（- 0q' 9cos 0n >.=sing 2）/。所以cos 6 cos a >n三、实验题（本题共1。分）18 .某同学用如图甲所示的装置做“探究合力做的功与动能改变量之间的关系”的实验，他们将光电门固定 在水平轨道上的B点，并用重物通过细线拉带有遮光条的小车，然后保持小车和重物的质量不变，通过改 变小车释放点到光电门的距离（s）进行多次实验，实验

21、时要求小车每次都从静止释放。(1)用螺旋测微器测量遮光条的宽度，其示数如图乙所示，则遮光条的宽度，/=mm。(2)为了减小误差，实验时需要进行的操作是。A.将水平轨道上的A端垫高适当的高度，以平衡摩擦力B.使重物的质量m远大于小车及遮光条的总质量MC.调节水平轨道左端滑轮的高度(3)某次实验中，测得小车及遮光条的版量M=lkg,光电门记录小车通过的时间& = 0.002s,则在此次实验中小车及遮光条增加的动能为J (结果保留到小数点后两位)。(4)实验中利用计算拉力对小车做的功W在方格纸上做出纭一卬图像(耳是小车和重物动能之和),如图所示。由图像可以看出AE总是略大于W,造成这种现象的

22、原因是102330).540 4s【答案】4.700AC 2.76 VV = mgs平衡摩擦力过度【解析】(1)田螺旋测微器的精确度为0.01mm,主尺的读书为4.5mm,读数为4.5mm + 20.0 x 0.01inii)=4.700mm (2) 2AB.本实验研究小车受到的合力对小车所做的功与小车动能的改变量之间的关系，可认为小车受 到的合力与重物的重力大小相等，故需要平衡摩擦力，且满足重物的质量远小于小车和遮光条的总质量， B错误A正确；C.需调节水平轨道左端滑轮的高度，使连接光电门的细线与轨道平行，C正确。故选AC。(3) 3小车及遮光条经过光电门的速度v = = 2.35m/s N增加的动能AEk=1a/v2=2.76Jok 2(4)因为平衡摩擦力后，可将重物的重力视为小车受到的合力，所以用重力乘于小车释放点到光电门 的距离S计算拉力所做的功，即W = mgs o(4) 5实验中，让重物的质量远小于小车及遮光条的总质量，则平衡摩擦力后，可将重物的重力视为小车受到的合力，则分析可知造成稣总是略大于W是平衡摩擦力过度造成的。四、解答题(本大题共2题，共30分)19. 一列沿x轴传播的简谐横波，在白。时刻的波形如图实线所示，在t】=0.2s时刻的波形如图虚线所示。若波向x轴正方向传播，