2024届上海市宝山区高三年级下册二模物理试卷（含答案与解析）

2024年上海高考宝山区

高三年级物理学科等级考第二次质量监测试卷

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，答题前，务必在答题纸上填写姓名、报名号、考场号和座位

号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得

分。

3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的

选择类试题，每小题只能选一个选项。

4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过

程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。

5.除特殊说明外，本试卷所用的重力加速度大小g均取9.8m/s2

一、自行车

行车是一种通常代步交通工具，给我们的日常生活带来了方便。

1.在夏天，一辆自行车停在烈日下，在阳光照射下车胎内的气体温度逐渐升高，设车胎容积保持不变。

（1）关于车胎内的气体下列说法中正确的是（）

A.气体的密度增大B.每个气体分子的动能都增加

C.每个气体分子的温度都升高D.每秒钟撞击单位面积车胎壁的分子数增多

（2）若在同一时刻自行车的后胎气压始终大于前胎气压，则经过相同时间，后胎气压的变化量一定

（选择：A.大于B.小于C.等于）前胎气压的变化量。

2.如图所示，一辆自行车在水平路面上，设自行车被骑行时地面对后轮的摩擦力为Hi,自行车被推行时

地面对后轮的摩擦力为徐，则（）

A.Pfl向左，向右

B.尸口向右，向左

C.Ffi和札都向右

D.Ri和五都向左

3.如图，变速自行车有3个链轮和6个飞轮，链轮和飞轮齿数如表所示。骑行时通过选择不同的链轮和

飞轮，可以采用合理的变速模式，这辆变速自行车共有种变速模式。假设踏板的转速不变,

该自行车可实现的最大行驶速度与最小行驶速度之比为

飞轮

链轮

4.如图甲所示，质量为60kg的人骑着一辆质量为20kg的自行车，以5m/s的速度在笔直的水平马路上匀

速行驶，遇红灯后在距停车线10m处开始刹车，假设刹车后自行车做匀减速直线运动。

（1）（计算）试问在刹车过程中自行车受到的阻力至少应为N；

（2）设刹车过程中某时刻自行车的速率为口在由初速度5m/s减速至v的过程中自行车克服阻力做的功为

W,则如图乙所示的W-V图像中正确的是（）

二、游泳

游泳是人凭借浮力，通过肢体有规律的运动使身体在水中运动的技能。

5.游泳时我们向后作划臂、蹬腿动作，就会获得向前的推动力，解释这一现象用到的物理规律是

=在水中前进时会受到水对人体的阻力，该阻力与在人体前进方向上横截面的投影面积成正

比，则下面二图中合理的游泳姿势为（选择：A.图1B.图2）所示。

Ml图2

6.如图所示，游泳池中有一初学者双手借助一块浮板，在水面上正以匀速直线运动方式向前游动，他的

双手对浮板施加的力

A.水平向前B.竖直向下

C.向前偏斜向上D.向前偏斜向下

7.某人使图游过黄浦江，他以一定速度，且视线始终垂直河岸向对岸游去，设江水匀速流动，则（）

A.江水的流速越大，渡江时间越短

B.渡江时间与江水的流速大小无关

C.江水的流速越大，渡江路程越短

D.渡江路程与江水的流速大小无关

8.一游客静止地漂浮在海滨浴场的水面上，发现一列水波平稳地向他传来，从第1个波峰通过他身体开始

计时，到第10个波峰通过时恰好为15s。若该水波为简谐横波，则水波的频率为Hz,第12s

末时游客浮动的速度方向为=

9.质量》i=100kg的小船静止在水面上，船上左、右两端各站着质量加甲=60kg、小乙=40kg的游泳者。当甲

朝左，乙朝右，同时以相对河岸3m/s的速率跃入水中时，不计水的阻力，则小船的运动方向为

；运动速率为m/So

10.（计算）有一游泳池，在泡底水深/7=1.5in处有一个点光源，已知水的折射率〃=1.3,试求：游泳池边

上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径R（结果保留两位有效数字）。

三、太阳能

太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，太阳能来源于太阳内部氢的核聚变，太阳能既便捷又环保。

11.太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。若太阳每秒钟减少的质量为4x109kg,由爱

因斯坦质能方程可算得，太阳每秒钟辐射出的能量最接近于（）

A.109JB.1018JC.1（）26JD.1035J

12.在中国“人造太阳”全超导托卡马克实验装置中，气核（；H）和旅核（：H）聚变结合成一个新原

子核，并放出一个中子，该新的原子核为（）

A.气核B.氧核C,氢核D.氮核

13.2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望

远镜可用于探测频率为2.47xl（）i5Hz的氢原子谱线，该谱线对应的光子能量为J（结果保留三

位有效数字）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子"=

和能级之间的跃迁。（已知普朗克常量々=6.63x10-34j.s）

nE/eV

00---------------------0

4----------------------0.85

3----------------------1.51

2----------------------3.40

1----------------------13.6

14.“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线，这种射线光子的波长很短，设其波长为九

若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，辐射的总功率为P,卫星探测仪镜头正对着太阳。已知探测仪镜

头面积为S,卫星离太阳中心的距离为L普朗克常量为场,光速为以则硬X射线光子的动量为

,探测仪镜头每秒可接收到个该种光子。

15.（计算）太阳能汽车是利用太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，再利用电动机驱动汽车的一种新

型汽车，目前正处在实验阶段。某辆实验车，太阳能电池板的总面积S=8m2,太阳光照射到电池板单位

面积上的辐射功率6=lkW/m2,对电动机的供电效率7=15%,提供的电压。=120V,电动机的内阻

r=2Q,实验车内部机件摩擦的能耗率4=10%在水平路面行驶时车受到的阻力与=150N。求这辆实

验车在该路面上行驶的最大速率。

四、示波管

示波管是电子示波器的心脏。如图甲所示，它由电子枪、竖直方向偏转极板rr、水平方向偏转极板xr和

荧光屏组成。极板1r的长度为/,间距为d,极板两端加一定电压，其间的电场可视为匀强电场，忽略极

板的边缘效应；xx极板间电压为零。电子刚离开金属丝时速度为零，从电子枪射出后以速度w沿极板中心

线进入偏转极板IT，已知电子电荷量为e,质量为如不计电子受到的重力。

16.电子枪的加速电压为o

17.图乙是电子在偏转极板间运动的示意图，电子竖直方向的偏移距离为y,则电子在偏转极板

间运动的加速度为，电子通过1T极板电势能的变化量为，YY极板间的电压为

18.若电子最后射到荧光屏上的尸点，设尸点与荧光屏中心。点的竖直距离为人，则对〃的大小能产生影

响的物理量是（）

A.yy极板间的长度

B.IT极板间的距离

C.XX，极板间的长度

D.XX极板间距离

E.电子枪的加速电压

19.为使电子流在IT极板间不发生偏转，设想在rr极板区域内加一个与电场垂直的匀强磁场，则该匀

强磁场的方向为,匀强磁场的磁感应强度大小为。

20.若电子枪每秒射出〃个电子，在上题条件下电子沿极板中心线射到荧光屏上。点，被荧光屏全部吸

收，则在前进过程中相邻两电子之间的距离为;荧光屏由于吸收电子受到的力的大小为

五、跑步机

跑步机是一种健身器材，图甲为一种可测速跑步机的简单原理图。跑步机的底座固定一对间距L=0.7m、宽

度d=0.3m的平行金属电极，其间充满磁感应强度8=0.57、方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧与电压传感

器（看成理想电压表）和阻值为0.5。的电阻R连接，绝缘橡胶带上每隔距离d就嵌入一个电阻片0.2。的平

行金属条。跑步机工作时绝缘橡胶带跟随脚步一起运动，金属条与电极接触良好，且任意时刻仅有一根金属

条处于磁场中。健身者在一次跑步过程中，电压传感器将其两端的电压U即时采集并输入电脑，获得的电

压U随时间f变化的关系图像如图乙所示。

a

21.在仁4.0s时通过电阻R的电流方向为,电流大小为A„

22.以跑步机上运动的绝缘橡胶带为参照物

（1）在0-4.0s内健身者（）

A向右做匀速直线运动B.向左做匀速直线运动

C.向右做匀加速直线运动D.向左做匀加速直线运动

（2）（计算）写出健身者的运动速率v随时间f变化的函数式

23.（简答）试问是否可以将图甲中的电压传感器，方便地改制成可以测量跑步速率的速率仪呢？如果可

以，请介绍一下方法。

参考答案

一、自行车

行车是一种通常的代步交通工具，给我们的日常生活带来了方便。

1.在夏天，一辆自行车停在烈日下，在阳光照射下车胎内气体温度逐渐升高，设车胎容积保持不变。

（1）关于车胎内的气体下列说法中正确的是（）

A.气体的密度增大B.每个气体分子的动能都增加

C.每个气体分子的温度都升高D.每秒钟撞击单位面积车胎壁的分子数增多

（2）若在同一时刻自行车的后胎气压始终大于前胎气压，则经过相同时间，后胎气压的变化量一定

（选择：A.大于B.小于C.等于）前胎气压的变化量。

2.如图所示，一辆自行车在水平路面上，设自行车被骑行时地面对后轮的摩擦力为Hi,自行车被推行时

地面对后轮的摩擦力为外，则（）

A.Ri向左，所向右

B.尸”向右，人2向左

C.Fh和庄都向右

D.Ffi和五都向左

3.如图，变速自行车有3个链轮和6个飞轮，链轮和飞轮的齿数如表所示。骑行时通过选择不同的链轮和

飞轮，可以采用合理的变速模式，这辆变速自行车共有种变速模式。假设踏板的转速不变,

该自行车可实现的最大行驶速度与最小行驶速度之比为

飞轮

彳

。链轮

4.如图甲所示，质量为60kg的人骑着一辆质量为20kg的自行车，以5m/s的速度在笔直的水平马路上匀

速行驶，遇红灯后在距停车线10m处开始刹车，假设刹车后自行车做匀减速直线运动。

(1)(计算)试问在刹车过程中自行车受到的阻力至少应为N；

(2)设刹车过程中某时刻自行车的速率为v,在由初速度5m/s减速至v的过程中自行车克服阻力做的功为

W,则如图乙所示的W-V图像中正确的是()

【答案】1.©.D②.A2.B

3.①.17②.24：7

4.①.100②.A

【解析】

【1题详解】

(1)[1]A.车胎内的气体温度逐渐升高，车胎容积保持不变，车胎内的气体质量不变，则车胎内的气体密

度不变，故A错误；

BC.车胎内的气体温度逐渐升高，只能说明车胎内的气体分子的平均动能增大，故BC错误；

D.车胎内的气体温度逐渐升高，车胎容积保持不变，则车胎内气体的压强增大，则每秒钟撞击单位面积

车胎壁的分子数增多，故D正确。

故选D。

(2)⑵根据查理定律有

p_

T~M

整理可得

AT

^P=­P

由于在同一时刻自行车的后胎气压始终大于前胎气压，则经过相同时间，后胎气压的变化量一定大于前胎

气压的变化量。

故选A„

【2题详解】

自行车被骑行时，地面对后轮的摩擦力为自行车前进的动力，所以Ri方向向右。自行车被推行时，地面

对后轮的摩擦力为阻力，所以压方向向左。

故选B

【3题详解】

[1]设踏板的角速度为。，链轮的半径为彳，飞轮的半径为马，车轮的半径为R,则飞轮的角速度为

①飞=*=至=也

r2r2r2

可知自行车行驶的速度为

v=a＞飞R=2R

4

由于半径与齿数成正比，则结合表中数据可知，当链轮和飞轮的齿数分别为48、24时与链轮和飞轮的齿

数分别为28、14时的自行车速度相同，所以这辆变速自行车共有17种变速模式。

⑵自行车行驶的最小速度为

则自行车行驶的最大速度为

叫n町max

max

故该自行车可实现的最大行驶速度与最小行驶速度之比为

叫maxR

%ax_-mm_小〉,-max—48*28_24

Vmin叫minR^minqmin287

弓max

【4题详解】

(1)[1]开始刹车经10m后刚好停止的过程，可得自行车的加速度大小为

252

a-——v=------m/s2=1.25m/s2

2x2x10

对于自行车匀减速运动的状态，得刹车过程中自行车受到的阻力至少为

2

耳=m总a=(60kg+20kg)x1.25m/s=100N

(2)⑵自行车由初速度5m/s减速至v的过程中，根据动能定理有

整理可得

故选A。

二、游泳

游泳是人凭借浮力，通过肢体有规律的运动使身体在水中运动的技能。

5.游泳时我们向后作划臂、蹬腿动作，就会获得向前的推动力，解释这一现象用到的物理规律是

。在水中前进时会受到水对人体的阻力，该阻力与在人体前进方向上横截面的投影面积成正

比，则下面二图中合理的游泳姿势为（选择：A.图1B.图2）所示。

6.如图所示，游泳池中有一初学者双手借助一块浮板，在水面上正以匀速直线运动的方式向前游动，他的

双手对浮板施加的力

A.水平向前B.竖直向下

C.向前偏斜向上D.向前偏斜向下

7.某人使图游过黄浦江，他以一定速度，且视线始终垂直河岸向对岸游去，设江水匀速流动，则（）

A.江水的流速越大，渡江时间越短

B.渡江时间与江水流速大小无关

C.江水的流速越大，渡江路程越短

D.渡江路程与江水的流速大小无关

8.一游客静止地漂浮在海滨浴场的水面上，发现一列水波平稳地向他传来，从第1个波峰通过他身体开始

计时，到第10个波峰通过时恰好为15s。若该水波为简谐横波，则水波的频率为Hz,第12s

末时游客浮动的速度方向为o

9.质量〃2=100kg的小船静止在水面上，船上左、右两端各站着质量机用=60kg、机乙=40kg的游泳者。当甲

朝左，乙朝右，同时以相对河岸3m/s的速率跃入水中时，不计水的阻力，则小船的运动方向为

；运动速率为m/So

10.（计算）有一游泳池，在海底水深/z=L5m处有一个点光源，己知水的折射率"=1.3,试求：游泳池边

上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径R（结果保留两位有效数字）。

【答案】5.①.牛顿第三定律②.A6.D7.B

8.0.0.6②.竖直向下（向下）

9.①.向右②.0.6

10.1.8m

【解析】

[5题详解】

[1]游泳时我们向后作划臂、蹬腿动作，就会获得向前的推动力，解释这一现象用到的物理规律是牛顿第三

定律。

⑵在水中前进时会受到水对人体的阻力，该阻力与在人体前进方向上横截面的投影面积成正比，则下面二

图中合理的游泳姿势为图1,因为图1中在人体前进方向上横截面的投影面积小，受到的阻力小。

故选A„

【6题详解】

游泳池中有一初学者双手借助一块浮板，在水面上正以匀速直线运动的方式向前游动，根据受力平衡可

知，浮板对双手的作用力斜向上偏后，则双手对浮板施加的力向前偏斜向下。

故选D。

【7题详解】

设人渡江时垂直河岸的速度为n人，河岸宽度为d,则渡江时间为

d

t=—

v人

可知渡江时间与江水的流速大小无关；渡江过程沿河岸方向的位移为

X="

可知江水的流速越大，渡江过程沿河岸方向的位移越大，则渡江路程越大。

故选B。

8题详解】

[1]由题意可知，水波的周期为

则水波的频率为

了」=0.6Hz

T

⑵由于

Az=12s=7T+-r

5

可知第12s末时游客处于从波峰向平衡位置运动的过程中，则游客浮动的速度方向竖直向下。

【9题详解】

[1]⑵以甲、乙小船为系统，可知系统满足动量守恒，以向左为正方向，则有

叫V一叫丫+根船丫船=0

代入数据解得

口船=一0・6m/s

可知小船的运动方向向右，运动速率为0.6m/s。

【10题详解】

点光源射至「圆形区域”边缘的光刚好发生全反射，如图所示

设临界角为C,则有

可得

「sinCsinC

tanC=------=.=

cosCJl—sin2c

又

R=htanC

联立解得

7?«1.8m

三、太阳能

太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，太阳能来源于太阳内部氢的核聚变，太阳能既便捷又环保。

11.太阳因核聚变释放出巨大能量，同时其质量不断减少。若太阳每秒钟减少的质量为4x109kg,由爱

因斯坦质能方程可算得，太阳每秒钟辐射出的能量最接近于（）

A.109JB.1018Jc.1（）26JD.1（）35J

12.在中国“人造太阳”全超导托卡马克实验装置中，沆核（；H）和旅核（：H）聚变结合成一个新的原

子核，并放出一个中子，该新的原子核为（）

A.气核B.氧核C.氢核D.氮核

13.2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望

远镜可用于探测频率为2.47x1015Hz的氢原子谱线，该谱线对应的光子能量为J（结果保留三

位有效数字）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子"=

和能级之间的跃迁。（已知普朗克常量力=6.63x10-34j。）

nE/eV

00--------------------0

4---------------------0.85

3---------------------1.51

2---------------------3.40

1---------------------13.6

14.“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线，这种射线光子的波长很短，设其波长为九

若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，辐射的总功率为P,卫星探测仪镜头正对着太阳。已知探测仪镜

头面积为S,卫星离太阳中心的距离为L普朗克常量为心光速为以则硬X射线光子的动量为

,探测仪镜头每秒可接收到个该种光子。

15.（计算）太阳能汽车是利用太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，再利用电动机驱动汽车的一种新

型汽车，目前正处在实验阶段。某辆实验车，太阳能电池板的总面积S=8m2,太阳光照射到电池板单位

面积上的辐射功率6=lkW/m2,对电动机的供电效率7=15%,提供的电压。=120V,电动机的内阻

r=2Q,实验车内部机件摩擦的能耗率4=1°%在水平路面行驶时车受到的阻力%=15。N。求这辆实

验车在该路面上行驶的最大速率。

【答案】11.C12.C

13.①.1.64义IO”②.2③.1

15.6m/s

【解析】

【11题详解】

由爱因斯坦质能方程可知

E—Amc2

代入数据可得

E=3.6X1026J

C正确。

故选C。

【12题详解】

根据题意写出核反应方程

：H+；HT■:n+：A

根据质量数守恒、电荷数守恒可知

y—4,x=2

则新的原子核为：He,C正确。

故选C。

【13题详解】

［1］该谱线对应的光子能量为

s=hv=6.63x10-34*2.47xlO15J-1.64xl0-18J

⑵［3］该光子的能量为

«1.64x1018J~10.2eV

由图中可知〃=2和〃=1的能级差之前的能量差为10.2eV。

【14题详解】

口］根据光子的动量可知

h

p=­

2

⑵太阳每秒辐射〃个硬X射线光子，镜头每秒可接收到的光子数为N,则有

太阳辐射的总功率为P,即太阳每秒辐射的能量为

c

P=nhv=nh—

A

联立解得

“PS4

N=---------

^7ihcL

【15题详解】

有题意可知，太阳能电池对电动机提供的电功率为

埼="RS=1200W

流过电动机的电流为

/=&=10A

U

电动机产生的牵引力的功率为

心=(埼-尸厂)(1-4)=900W

实验车达最大速率时做匀速直线运动，此时七=%,则

Umax=~=6mzs

Ff

四、示波管

示波管是电子示波器的心脏。如图甲所示，它由电子枪、竖直方向偏转极板yr、水平方向偏转极板xr和

荧光屏组成。极板门的长度为/,间距为d,极板两端加一定电压，其间的电场可视为匀强电场，忽略极

板的边缘效应；XX'极板间电压为零。电子刚离开金属丝时速度为零，从电子枪射出后以速度W沿极板中心

线进入偏转极板方，已知电子电荷量为e,质量为7",不计电子受到的重力。

16.电子枪的加速电压为-

17.图乙是电子在偏转极板KT间运动的示意图，电子竖直方向的偏移距离为则电子在偏转极板1T

间运动的加速度为，电子通过IT极板电势能的变化量为，rr极板间的电压为

18.若电子最后射到荧光屏上的尸点，设尸点与荧光屏中心。点的竖直距离为/?,则对/?的大小能产生影

响的物理量是（）

A.YY极板间的长度

B.yy极板间的距离

C.XX，极板间的长度

D.X*极板间的距离

E.电子枪的加速电压

19.为使电子流在1T极板间不发生偏转，设想在IT极板区域内加一个与电场垂直的匀强磁场，则该匀

强磁场的方向为,匀强磁场的磁感应强度大小为。

20.若电子枪每秒射出"个电子，在上题条件下电子沿极板中心线射到荧光屏上。点，被荧光屏全部吸

收，则在前进过程中相邻两电子之间的距离为;荧光屏由于吸收电子受到的力的大小为

2

【答案】16.—

2e

17

①.等②一?③•辛—

19.①.垂直于纸面向外②.当二

Z2e

20.①.—②.nmv

nQ

【解析】

【16题详解】

根据

12

Uoe=-mvo

解得电子枪的加速电压为

2

mv0

2e

【17题详解】

[1]

根据

/=vot

12

y=-a厂

2

可得

⑵电势能的变化量

2my2vl

AEp=—W=—may—[2

[3]yr极板间的电压为

mad_2mydv^

【18题详解】

尸点与荧光屏中心。点的竖直距离为/?与偏转距离y成正比，则由

22

1Ue2UelUI

------1—--------=-------

2dm2dmv；4dU。

则对的大小能产生影响的物理量是：rr极板间的长度/,YY极板间的距离d以及电子枪的加速电压

Uo,

故选ABE»

【19题详解】

口]⑵为使电子流在双极板间不发生偏转，设想在rr极板区域内加一个与电场垂直的匀强磁场，因电

子受电场力向下，则洛伦兹力应该向上，则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向外；根据

『Uc

Ee=-e=Bev0

可得匀强磁场的磁感应强度大小为

2yvm

B=o

%

[20题详解】

[1]若电子枪每秒射出W个电子，两电子间的时间间隔为

,1

—s

n

则在前进过程中相邻两电子之间的距离为

Ax=%加=—

n

⑵由动量定理

-FA?=0-^tnmv0

解得

F=nmv0

五、跑步机

跑步机是一种健身器材，图甲为一种可测速跑步机的简单原理图。跑步机的底座固定一对间距L=0.7m、宽

度d=0.3m的平行金属电极，其间充满磁感应强度3=0.57、方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧与电压传感

器（看成理想电压表）和阻值为0.5。的电阻R连接，绝缘橡胶带上每隔距离d就嵌入一个电阻尸0.2。的平

行金属条。跑步机工作时绝缘橡胶带跟随脚步一起运动，金属条与电极接触良好，且任意时刻仅有一根金属

条处于磁场中。健身者在一次跑步过程中，电压传感器将其两端的电压U即时采集并输入电脑，获得的电

压U随时间f变化的关系图像如图乙所示。

绝缘橡胶带

压橡胶带

传运动方向

感

器

\£属条

b金属电极

甲…一

21.在仁4.0s时通过电阻R的电流方向为,电流大小为Ao

22.以跑步机上运动的绝缘橡胶带为参照物

（1）在0-4.0s内健身者（）

A向右做匀速直线运动