备战2024年高考模拟物理试卷3（上海专用）（解析版）

PAGEPAGE1上海市2024年等级考物理试卷模拟卷3考生注意：1．试卷满分100分，考试时间60分钟。2．本考试分设试卷和答题纸。3．答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、准考证号，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，在试卷上作答一律不得分。全部试题的作答必须写在答题纸上与试卷题号对应的位置。一、天宫空间站（19分）北京时间2022年11月29日搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，取得圆满成功。飞船入轨后，与空间站组合体进行自主快速交会对接，神舟十五号乘组与神舟十四号乘组进行在轨轮换。北京时间2022年12月31日，中国国家主席习近平在新年贺词中宣布，“中国空间站全面建成”。1.运载火箭的发射速度需（）A.小于第一宇宙速度B.大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度C.大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度D.大于第三宇宙速度【1题解析】第一宇宙速度是卫星绕地球表面运行的最大速度，是火箭发射的最小速度，达到第二宇宙卫星将离开地球，所以运载火箭的发射速度需大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。故选B。2.天宫空间站绕地球运行近似可以看做匀速圆周运动，在天宫空间站运行的过程中，下列哪个物理量保持不变（）A.线速度 B.角速度 C.加速度 D.合外力【2题解析】天宫空间站绕地球运行近似可以看做匀速圆周运动，线速度、加速度和合外力的大小不变方向不断发生变化，角速度不变。故选B。3.航天员在太空舱中工作生活时，处于“完全失重”状态。下列哪种状态也是处于“完全失重状态”（）A.坐在高速旋转的离心机座舱内 B.坐在东方明珠的旋转餐厅中C.跳水运动员从十米高台上跳下 D.伞兵打开降落伞从高空降落【3题解析】A．坐在高速旋转的离心机座舱内，受到座舱对人的支持力和重力，不属于完全失重，故A错误；B．坐在东方明珠的旋转餐厅中，座椅对人的支持力和重力相等，故B错误；C．跳水运动员从十米高台上跳下，只受重力，属于完全失重，故C正确；D．伞兵打开降落伞从高空降落，受到重力和降落伞的拉力，不属于完全失重，故D错误。故选C。4.在运载火箭火发射升空过程中，下列表述正确的是（）A.火箭重力势能增加，重力可能做正功 B.火箭动能增加，所受合外力可能不做功C.火箭机械能一定守恒 D.火箭动量一定增加【4题解析】A．在运载火箭火发射升空的过程中，火箭重力势能增加，重力做负功，故A错误；B．火箭动能增加，根据动能定理可知所受合外力不可能不做功，故B错误；C．火箭在发射升空的过程中，动能和势能都增加，机械能不守恒，故C错误；D．火箭所受合外力的冲量大于零，根据动量定理可知动量一定增加，故D正确。故选D。5.仅考虑狭义相对论效应，在高速飞行的火箭里的时钟走过10s，理论上在地面的观测者测得的时间（）A.大于10s B.小于10s C.等于10s D.都有可能【5题解析】根据狭义相对论时空观的公式可知地面的观测者测得的时间比在高速飞行的火箭里观测的时间长。故选A。6.神舟十五号载人飞船总重量约为8吨，在点火后的前8秒内从静止加速至44m/s。飞船所受合外力总冲量为________kg·m/s，合外力做功为________J。【6题解析】火箭的加速度为火箭受到的合外力为飞船所受合外力总冲量为根据动能定理有二．气体实验7.在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组p-V图线。（1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了________________，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为________图线；【解析】（1）[1]实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的温度不发生变化。[2]根据理想气体状态方程可得或为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，能较直观的判定该关系，可将图线转化为或图像。（2）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是________（多选）。A.两组实验环境温度不同B.两组封闭气体的质量不同C.某组器材的气密性不佳D.某组实验中活塞移动太快【解析】(2）[3]AB．根据，由曲线可知对于同一V值所对应的p值不同，故两组注射器内气体的p与V的乘积不相等，可知当气体质量一定时，若两组实验环境温度T不同，pV乘积不等；同理，当两组封闭气体的质量不同时，pV乘积不等，故AB正确；CD．若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故CD错误。故选AB。（3）某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，请从分子动理论的角度解释这个过程：________________。在这个过程中，理想气体________（选填“吸热”、“放热”或“无热交换”）。【解析】[4]一定质量的理想气体，其分子总数是一个定值，当温度保持不变时，则分子的平均速率也保持不变，当其体积增大几倍时，则单位体积内的分子数变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比，这就是玻意耳定律。[5]缓慢推活塞，气体体积减小，外界对气体做功，而温度保持不变则气体内能不变，故气体放热。三、风洞实验风洞是人工产生和控制的气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动，在风力作用的正对面积不变时，风力（v为风速）。8.如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中（）A.人被向上“托起”时处于超重状态B.地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对平衡力C.人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力D.人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小【8题解析】A．人被加速向上“托起”，即气流对人向上的作用力大于人所受的重力，由牛顿第三定律可知人对气流的作用力大于人所受的重力，根据定义，人处于超重状态，故A正确；B．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对相互作用力，故B错误；C．人受到的重力和人受到气流的力作用于同一物体（即人），不是一对作用力与反作用力，故C错误；D．人被加速向上“托起”，人受到的重力大小小于气流对人的作用力大小，故D错误。故选A。9.体验者在风力作用下漂浮在半空。若减小风力，体验者在加速下落过程中（）A.失重且机械能增加 B.失重且机械能减少C.超重且机械能增加 D.超重且机械能减少【9题解析】体验者加速下落，加速度竖直向下，处于失重状态，下落过程中空气阻力做负功，机械能减小。故选B。10.如图1所示，高，直径的透明“垂直风洞”。在本次风洞飞行上升表演中，表演者的质量，为提高表演的观赏性，控制风速v与表演者上升的高度h间的关系如图2所示，。设想：表演者开始静卧于处，再打开气流，请描述表演者从最低点到最高点的受力情况和运动状态：________________。

【10题解析】由（4）（5）可知表演者先做加速度之间减小的加速运动，在做加速度逐渐增大的减速运动。11.在上一题基础上，表演者上升达到最大速度时的高度________m；【11题解析】由图可知则风力表演者在上升过程中的最大速度时有联立解得12.表演者上升能达到的最大高度________m。【12题解析】根据动能定理由（4）可知风力与成线性关系，风力做功联立解得四、电磁炮（15分）“电磁炮”（如图甲）是利用电磁力对弹体加速的新型武器，如图乙所示是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L=0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1×102T，“电磁炮”的弹体总质量m=0.2kg，其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω，电源的内阻r=0.6Ω，电源能为加速弹体提供的电流I=4×103A，不计弹体在运动中产生的感应电动势和空气阻力。13.在某次试验发射过程中，弹体所受安培力大小为________N；弹体从静止加速到4km/s，轨道至少要________m；【13题解析】[1]根据安培力表达式解得[2]根据牛顿第二定律可得根据位移与速度之间的关系可得联立解得14.电磁炮的发射需要大量的电能瞬间释放，这些电能需要电容器来储存，这就需要对电容器先充电。如图所示，导轨的左端连接电容C=5×10-2F的电容器，开关S先接1，使电容器充电，电压充到为U0时将开关S接至2，炮弹受安培力作用开始向右加速运动。直流电源的a端为________（选填“正极”、“负极”或“可正可负”）；【14题解析】由于炮弹受到安培力向右，根据左手定则可知电流方向自下而上可得a端为负极；15.以下分析正确的是（）A.强迫储能器上端为正极B.飞机质量越大，离开弹射器时的动能一定越大C.强迫储能器储存的能量越多，飞机被加速的时间一定越长D.平行导轨间距越小，飞机能获得的加速度将越小【15题解析】A．由于炮弹受到安培力向右，根据左手定则可知电流方向自下而上，强迫储能器下端为正极，故A错误；B．飞机离开弹射器的动能由强迫储能器储存的能量转化而来，与飞机质量无关，故B错误；C．强迫储能器储存的能量转化为飞机的初动能，强迫储能器储存的能量越多，飞机初动能就越大，加速时间越短，故C错误；D．根据可知当L减小，安培力减小，合外力减小，加速度减小，故D正确。故选D。16.充电过程中电容器两极板间的电压u随电容器所带电荷量q发生变化。请在图中画出u-q图像。【16题解析】根据电容器表达式可得图像17.由上图可知，充完电后电容器的电压为________V；并可以借助图像求出稳定后电容器储存的能量为________J。【17题解析】充完电后电容器的电压根据欧姆定理可得解得图像面积表示稳定后电容器储存的能量电容定义式联立可得解得五、电磁感应综合18.如图（a），竖直放置足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距L=1m，上端用阻值为R=10Ω的电阻相连。整个装置处于磁感应强度B=1T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向内。质量为m=0.5kg，电阻不计的金属棒ab从轨道底部以v0=10m/s开始竖直向上运动，然后又向下返回直至匀速运动。运动过程中ab始终与导轨垂直且良好接触，空气阻力不计。求：（1）ab刚开始运动时R中的电流大小和方向；（2）ab刚开始运动时的加速度a0和匀速下滑时的速度v1；（3）比较ab上升过程时间t上与下落返回至出发点的时间t下的长短；（4）以ab的出发点为原点，竖直向上建立x轴，若ab在上升过程中的v-x图像如图（b）所示，求图像与坐标轴所包围的面积S。【解析】（1）棒在磁场中运动产生的动生电动势为流过电阻的电流强度为：电流方向由左向右（2）对初始时刻进行受力分析：根据牛顿第二定律得其中代入数据解得方向竖直向下；对匀速下滑时的进行受力分析，如图所示由受力平衡的条件得电动势为电流为代入数据解得（3）由