2023-2024学年上海市某中学高三年级上册期末考试物理试卷（含答案）

松江二中2023学年第一学期期末考试

高三物理考生注意：

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考号，姓名，班级（等级考填写等级考班级号）。

作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。

3.本试卷标注“多选”的试卷，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卷，每小

题只能选一个选项。

4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试卷，在列式计算，逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图

示，文字说明，公式，演算等。

5.除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。

一,自行车（24分）

自行车是绿色环保的交通工具，已有100多年的历史，由于环保以及交通的问题，自行车再度成为人们喜爱的交通，健身工

具，世界自行车行业的重心正从传统的代步型交通工具向运动型，山地型,休闲型转变。

1.早期有两款自行车,一款是将脚踏直接安在前轮上骑行，如图甲所示，另一款是无脚踏链条靠骑车者两脚在地上划着走,

如图乙所示。下列关于这两款自行车在正常向前骑行过程中前，后轮所受地面摩擦力方向的叙述中，正确的是（）

甲乙

A.甲图款前轮所受摩擦力向前，后轮所受摩擦力向后

B.甲图款前轮所受摩擦力向后，后轮所受摩擦力向前

C.乙图款前轮所受摩擦力向前，后轮所受摩擦力向后

D.乙图款前轮所受摩擦力向后，后轮所受摩擦力向前

2.如图所示的链条传动装置,D轮带动C轮转动，则两轮沿方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”），D轮边缘P

点的线速度大小为力,C轮边缘Q点的线速度大小为％，若链条有些打滑，则vPve。（选填"或，y”）

3.变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度。如图所示是某一变速自行车齿轮传动结构示意图，图中A,B轮齿数为

48,42,C,D轮齿数为18,12,若脚踏板转速一定，下列说法正确的有（）

B.该自行车可变换四种不同档挡

C.当B轮与C轮组合时，骑行最轻松

D.若该自行车的最大行驶速度为4m/s，则最小行驶速度为2m/s

4.电动自行车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接，当下坡或刹车时，自行车就可带动发电机向蓄电池充电，将机械能

转化成电能储存起来。当人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上运动，第一次关闭充电装置,让车自由滑行，其动能-

位移关系如图线①所示，第二次启动充电装置,其动能-位移关系如图线②所示。设转化装置的效率为80%,则（）

A.自由滑行时，人和车所受的合力大小为100N

B.启动充电装置后，人和车所受的合力先减小后增大

C.启动充电装置后向蓄电池所充的电能为160J

D.启动充电装置后转化为电能的功率保持不变

5.用电流表和电压表（均非理想电表）测定某电动自行车电池的电动势E和内阻匕已知这个电池的电动势约为11V~13V,

内阻小于3Q,实验电路图如图甲所示，要求尽量减小实验误差。

（1）实验小组先利用图乙所示的电路测量电流表的内阻,实验步骤为:

a。先将滑动变阻器的滑片调至最左端，把单刀双掷开关掷于“1”,再闭合开关S,此后调节滑动变阻器的滑片使两表均有

适当的示数.

bo保持滑动变阻器的滑片位置不变，把Si掷于“2”,调节电阻箱使

c«读出电阻箱的阻值为2.6。,则电流表的内阻为

（2）利用图甲电路进行实验,得到多组电压U和电流/的值，并作出图线如图丙所示,可知电池的电动势为V,

内阻为Qo（结果保留三位有效数字）

（3）本实验中非理想电流表和电压表的内阻对实验结果（填“有”或“无”）影响。

二，天宫空间站（20分）

天宫空间站是我国建成的国家级太空实验室，空间站在轨实施了110个空间科学研究与应用项目，涉及空间生命科学与人

体研究，微重力物理和空间新技术领域，部分项目已取得阶段性应用成果，展现了中国航天的强大实力。

6.天宫空间站距地面的高度为地球半径为R,地球表面重力加速度为g,万有引力常量为G,则空间站中质量为m的航

天员受到的重力为，航天员对空间站的压力为=

7.“天和”核心舱里的航天员睡觉时，可以（选涂：A.随地而眠B.像家里一样躺在床上C.钻入固定在舱壁上的睡

袋里），理由是»

8.2021年10月16日0点23分,成功发射的神舟十三号载人飞船进入轨道I运行。之后与在高度为400km的轨道H上

运行的“天和”核心舱成功对接点为对接点），航天员进入核心舱开始工作。已知地球半径为6400km,地球表面重力

加速度为g。则下列说法中正确的是（）

A.对接前，飞船在M点的加速度与“天和”核心舱在M点的加速度相等

B.对接前，飞船在N点与M点加速度的大小相等

c.进入核心舱后，航天员的向心加速度为g

D.进入核心舱后，质量为m的航天员对核心舱的压力为加8

9.在空间站中有如图所示的装置：甲，乙两个光滑圆形轨道安置在同一竖直平面内，甲的半径更小,轨道之间有一条粗糙

的水平轨道相通。一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过8段后滑上乙轨道，最后离开圆轨道。不计空间站内的

空气阻力，若小球经过甲,乙最高点时的速度为v科vz,与轨道间的弹力为网分尸NZ,则（）

A.v>vzB.u尹二u乙

C.FN甲<FN乙D.FN甲〉FN乙

10.在空间站中细绳一端固定，航天员用手抓住绳的另一端上下抖动,若上下抖动的频率逐渐增大，某时刻在一段绳上观察

到如图所示的波形，则该波的传播方向（选涂：A.向右B.向左），从图示时刻起，先到波谷的质点是（选涂：

A.质点aB.质点A

三,冬奥会（19分）

冬奥会是世界规模最大的冬季综合性运动会，每四年举办一届。2022年第24届冬季奥运会在北京和张家口举行，北京冬

奥会运动项目有：高山滑雪，自由式滑雪，短道速滑，花样滑冰，冰壶等。中国代表团共收获9金,4银,2铜，金牌数和奖牌数

均创历史新高。

11.跳台滑雪是冬季奥林匹克运动会最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，假设运动员从

助滑道上滑下后从跳台A处沿水平方向飞出,在斜坡B处着陆。飞行过程中，运动员与斜坡间距离最大处记为C处（图中

未画出）。将运动员和滑雪板整体看成质点，不计空气阻力,已知斜坡与水平方向的夹角0=30。。

（1）运动员从A处水平飞出到在斜坡8处着陆的过程中（）

A.运动员的动能越来越大B.运动员的动能先减小后增大

C.运动员所受重力的功率先增大后减小D.运动员所受重力的功率先减小后增大

（2）关于运动员从A处飞出后的运动，下列说法正确的是（）

A.运动员运动到C处时,速度恰好为零

B.运动员运动到C处时，加速度恰好为零

C.运动员从A处运动到C处所用时间等于从C处运动到B处所用时间

D.运动员从A处运动到C处所用时间小于从C处运动到2处所用时间

（3）根据题干中已知信息，可以求出（)

A.运动员从A处沿水平方向飞出时的初速度

B.运动员从A处飞出到着陆所用的时间

C.运动员着陆点B处与起跳点A处间的距离

D.运动员在B处着陆前瞬时速度的方向

12.北京冬奥会中，图1为中国运动员投掷冰壶的镜头。冰壶的一次投掷过程可以简化为如图2所示的模型：在水平冰

面上,运动员将冰壶甲推到A点放手，冰壶甲以速度为从A点沿直线ABC滑行,之后与静止在2点的冰壶乙发生正碰。已

知两冰壶的质量均为办冰面与两冰壶间的动摩擦因数均为n，AB=L，重力加速度为g,冰壶可视为质点。不计空气阻力。

(1)求冰壶甲滑行到2点时的速度大小v.

(2)若忽略两冰壶发生碰撞时的能量损失,碰后两冰壶最终停止的位置将如图3所示：甲停在2点,乙停在B点右侧某

点。。请通过计算，分析说明.

(3)在实际情景中，两冰壶发生碰撞时有一定的能量损失。如果考虑了它们碰撞时的能量损失，请你参照图3,在图4中

画出甲，乙两冰壶碰后最终停止的合理位置。(画出两冰壶的合理位置即可，不必说明理由。)

图1图2

四，磁力缓降的奥秘(13分)

2017年6月20日，高475米的武汉绿地中心高楼旁的公寓楼外墙上，体重80公斤的试验人员利用依附于建筑外墙的逃生

轨道，从高处以1.5米/秒的速度下降，并安全抵达地面，标志着中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安

全逃生装置试验成功。如图1所示，试验中技术人员身绑安全带,双手握住带有磁铁的逃生装置的两个把手下降。

图1图2

我们可以将下降过程进行如下建模:一根足够长的空心铜管竖直放置，使一枚直径略小于铜管内径,质量为M的圆柱形强

磁铁从管内某处由静止开始下落，如图2所示。已知重力加速度g,强磁铁在管内运动时，不与内壁接触，不计空气阻力。

13.结合楞次定律，牛顿运动定律分析说明强磁铁的运动情况。

14.该情景中的定量计算非常复杂，但我们可以利用学过的知识来对下述问题进行分析。实验中测得强磁铁在铜管中下

落的最大速度为

(1)设强磁铁从静止开始下落时U0,其下落过程中，速度大小v随时间r变化的关系图线是()

(2)图2中，强磁铁达到最大速度%后铜管的热功率为.

(3)强磁铁下落过程中,可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻

是恒定的。当强磁铁的速度为:%时，它受到的电磁力为，加速度为0

五，电磁技术(24分)

电场与磁场都可以对“带电体”施加力的作用，当今世界已经研发利用电场和磁场的力的性质来控制“带电体”的运动，在科

研，工业，医疗，军事等领域的发展提供前沿技术支持。

15.如图是静电推进装置的原理图，发射极与吸板分别接在直流电源两端，两极间产生电场，虚线为等差等势面(相邻等势

面的电势差相等)。在电场力的作用下，一个带电液滴从发射极加速飞向吸板,a力是其路径上的两点，不计液滴重力，则

()

+-

-------------------OO----------------------

\I®

E®=I~—

//

A.液滴带正电力点电场强度大

B.液滴带正电,a点电场强度大

C.液滴带负电力点电场强度大

D.液滴带负电,a点电场强度大

16.平行板电容器C的极板水平放置，它和三个可变电阻及电源连接成如图所示的电路。今有一质量为优的带电油滴在

两极板之间静止悬浮。为了使油滴上升，可采用的办法是(

A.增大R|B.增大此

C.增大号D.增大C的极板间距

17.如图,四幅图描绘了生活中常见的电容器，下列说法叙述正确的是（）

T

A.甲为可变电容器，动片旋出时可以使其与定片的距离增大，从而改变电容

B.图乙为莱顿瓶，瓶内外锡箔相当于电容器的两个极板,可以用来储存电荷

C.图丙中电容器只要与电源相连，电流表的示数始终不为零

D.图丁所示是电解电容器，击穿电压为80V

18.电容式麦克风（图甲）是利用导体间的电容器充放电原理，以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压，以改

变导体间的静电压直接转换成电讯号，能实现原音重现，具有超高灵敏度，快速的瞬时响应等特点，是音响专家的最佳选择。

图乙为电容式麦克风的原理示意图。£为电源,R为电阻，薄片尸和。为两金属板。从左向右对着振动片P说话，尸振动而

。不动。某歌手歌唱前有拍话筒的习惯，于是尸,。间距先变小再变大，若电源负极接地,在这个过程中（）

绝缘固定支架

图甲

A.板间场强先变小再变大

B.。板上电荷量先变小再变大

C.电阻R中先有从N到M的电流，再有从M到N的电流

D.若P,。正中间固定一带负电粒子,P,。靠近过程中（不碰到粒子），粒子的电势能变小

19.如图所示，匀强电场E的区域内，在。点处放置一点电荷+0。。力,c,d,ej为以。点为球心的球面上的点,act/平面与电

场线平行力dy平面与电场线垂直，则下列说法中正确的是（)

b

A.e/两点的电场强度相同

B.yc两点的电势相同

C.在。点释放一个不计重力的正点电荷，释放后将沿ac直线向右运动

D.将一个负点电荷沿着球面移动一段路径，电势能可能不变

20.如图,某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L,宽度为4高为九上下两面是绝缘板，前

后两侧面是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于磁感应强度大小为民方向沿

z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为〃的导电液体（有大量的正，负离子），且开关闭合前后，液体在管道

进，出口两端压强差的作用下，均以恒定速率为沿x轴正向流动,液体所受的摩擦阻力不变。试求：

（1）求开关闭合前,M,N两板间的电势差大小4，

（2）求开关闭合前后，管道两端压强差的变化他.

1.A2.顺时针>3.BC4.C5.电压表示数不变2.6011.72.40无

【解析】1.AB.图甲前轮是主动轮，前轮相对于地面向后运动，所以前轮受到向前的摩擦力,后轮是从动轮，后轮相当于

地面向前运动，所以后轮受到向后的摩擦力，故A正确,B错误.

CD.图乙前后轮都是从动轮,所以前后轮都受到向后的摩擦力,CD错误。

故选Ao

2.[1]D轮带动C轮转动，而链条上部分绷直，所以两轮沿顺时针转动.

[2]D轮与链条打滑，则力大于链条速度，而等于链条速度，所以“>为。

3.AB.有12:42,12:48,18:42,18:48四种齿轮数，对应四种挡位,A错误,B正确.

C.前后轮齿轮比数为18:42时，即C轮与B轮组合，骑行最轻松,C正确.

D.当自行车前后轮齿轮数比为18:42时，速度最大为4m/s,当自行车前后轮齿轮数比为12:48时，速度最小为

12427,

v-=vx——x——=—m/s

nunmax4§3

D错误.

故选BCo

4.A.自由滑行时，充电装置已关闭，竖直方向上支持力与重力平衡，水平方向上，受到了摩擦力九所以合力大小为摩擦力的

大小。根据动能定律，则

0-Ekf

解得

,Ek500

f=—=——N=50N

x10

A错误.

B.小车最后停止后保持静止，最后合力为0,所以人和车所受的合力不可能后增大,B错误.

C.根据能量守恒，启动充电装置后向蓄电池所充的电能为

E电=(500-50x6)x0.8J=160J

C正确.

D.由图可知，启动充电装置后，图线②的斜率逐渐减小，所以启动充电装置后转化为电能的功率逐渐减小,D错误.

故选C。

5.(1)“北2]只有通过调节电阻箱使电压表示数不变才能使电阻箱阻值等于电流表内阻,所以电流表内阻也为2.60Q

(2)[3]电池电动势就是纵截距11.7V,而电源内阻为斜率减去电流表内阻，即

r=一2.60)。=2.40Q

(3)本实验中非理想电流表和电压表的内阻对实验结果无影响，因为已经测出了电流表的内阻，在计算时已经除去了电

流表内阻的影响。

mR2g

核心舱里的航天员处于完全失重状态，若不固定,会在空中漂动，危及航天员

6.(R+/7)207.C

的安全。8.AC9.BD10.BB

【解析】6.口]空间站中质量为机的航天员受到的重力就是万有引力,大小为

FGMm

一（R+hp

地球表面重力加速度为g,有

GMm,

K

联立解得

F=mR'g

_（R+h）2

⑵因航天员随空间站做匀速圆周运动，万有引力提供向心力,其向下的向心加速度为重力加速度，则在空间站内处于完全

失重状态，则对空间站的压力为零.

7.[1]“天和”核心舱里的航天员睡觉时，可以钻入固定在舱壁上的睡袋里，故选C.

⑵因为核心舱里的航天员处于完全失重状态，若不固定，会在空中漂动,危及航天员的安全。

8.A.根据万有引力产生加速度可知

GMm

——--=ma

r

对接前后为同一M点，则飞船在M点的加速度与“天和”核心舱在M点、的加速度相等，故A正确.

B.因N点比“点离地心的距离近，则对接前,飞船在N点比在M点加速度大，故B错误.

C.进入核心舱后，航天员的向心加速度为

R2g64002g16

a=------7=---------------------T=（一）g

（尺+4）2（6400+400）217

故C正确.

D.进入核心舱后，质量为m的航天员因处于完全失重状态，则航天员对核心舱的压力为零，故D错误。

故选AC。

9.AB.稳定运行的空间站中，小球处于完全失重状态，对直轨道CD无压力，不受摩擦力，小球在直轨道上做匀速直线运动，

小球在圆轨道中做匀速圆周运动，则小球经过甲，乙两点的速度相等，即

V尹二U乙

故A错误,B正确.

CD.小球做匀速圆周运动时，由轨道对小球的弹力提供向心力，由牛顿第二定律可得

v2

5=机一

因何＜匕,则有

故C错误,D正确。

故选BD。

10.口］由题意可知,手上下抖动的频率逐渐增大，从波形来看，从左向右波长变小，由/=；可知,振动频率右边的较大，所以

A

波从右向左传播，故选B.

T1

⑵由同侧法可以判定〃点和人点均向下振动，形成波谷的时间方=1，而根据/=下可以知道周期变小，即，所以质点

b比质点a先到达波谷，故选Bo

11.ACD12.(1)》弋-2"gL,(2)见解析，(3)见解析

【解析】IL(1)运动员从A处水平飞出到在斜坡2处着陆的过程中，重力一直做正功，运动员的动能越来越大,运动员

竖直方向的分速度越来越大，根据

mV

PG=§y

可知运动员所受重力的功率一直增大。

故选Ao

(2)运动员从A处飞出后做平抛运动，加速度恒为重力加速度，飞行过程中，运动员与斜坡间距离最大处记为C处,可知运

动员运动到C处时,速度方向沿斜面向下，设运动员从A处飞出时的速度为%，运动员从A处运动到C处所用时间为4,从

A处运动到B处所用时间为L，则有

tan6=^=回

%%

12

tan6=^=/^」鸣

XABv0t22v0

可得

t2=2tl

可知运动员从A处运动到C处所用时间等于从C处运动到B处所用时间。

故选Co

(3)运动员从A处运动到B处,有

£2

tan0==-——=-tancr

加22%2%2

可得运动员在B处着陆前瞬时速度的方向与水平方向的夹角正切值为

tana=2tan9

根据题干中已知信息，无法求出运动员从A处沿水平方向飞出时的初速度，运动员从A处飞出到着陆所用的时间,运动员

着陆点8处与起跳点A处间的距离，可以求出运动员在8处着陆前瞬时速度的方向。

故选D。

12.(1)对滑行的冰壶分析可知,受重力和支持力平衡，还受摩擦力就等于合力,根据牛顿第二定律得

=ma

根据匀变速直线运动位移速度公式可得

2—

vVQ=-2aL

解得

(2)碰撞模型中，作用时间很短,认为碰撞的内力远大于外力，动量守恒,设冰壶甲刚刚碰后的速度为叽冰壶乙刚刚碰后的

速度为匕，有

mv=mvl+mv2

又忽略两冰壶发生碰撞时的能量损失，有

—1mv2=—1mv,2+—12

22122

联立解得

V

1=°,V2=M-

由于又是正碰，所以冰壶甲停在2点，冰壶乙继续运动一段距离停在D点。

(3)在实际情景中，两冰壶发生碰撞时有一定的能量损失，则碰撞后甲仍有一定向右的速度，乙的速度比弹性碰撞后的速

度小，甲，乙两冰壶碰后最终停止的合理位置如图所示，甲,乙停在BD之间，甲在B点右侧，乙在D点左侧。

.法乙

A---------99。方一。

13.见解析14.DMgvm^Mg

【解析】13.强磁铁从静止开始下落，穿过铜管的磁通量变化，铜管中会产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流对磁

铁有向上的阻力，因为开始的速度比较小,感应电流较小，所以开始时阻力小于重力，根据牛顿第二定律

Mg-f=ma

可知加速度向下,磁铁加速下落，加速度减小，速度增大,则磁通量变化率增大，感应电流增大,所以阻力增大，过段时间，阻力

与重力平衡，加速度等于零,磁铁开始匀速下落。

14.(1)口］根据小题1的分析可知，磁铁先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动。

故选D.

(2)［2］强磁铁达到最大速度时，阻力与重力平衡，则有

于=Mg

则铜管的热功率为

P=3=Mg%

(3)[3]由题意可得当强磁铁的速度为时，受到的磁力

T4

[4]由牛顿第二定律可得加速度为

Mg-f1

a=----------g=~g

Ml

15.B16.C17.B18.C19.D20.(1)U=Bvd,(2)Np=

oopd+LhR

【解析】15.根据题意由图可知，发射极接正极，吸板接负极，则电场方向由发射极到吸板，一个带电液滴从发射极加速飞

向吸板，可知电场力和电场方向相同，则液滴带正电，等势线越密电场线越密，由电场线越密电场强度越大可知,a点电场强

度大。

故选B.

16.A.带电油滴悬浮在两极板之间静止不动，则有

mg=qE

若要油滴上升，电场力需要变大,即要使极板间电场强度增大，若以增大，极板两端电压不变，由

E上

d

可知,极板间电场强度不变，故A错误.

B.若增大&,由串联分压原理可知,总两端的电压减小,即极板两端电压减小，则极板间电场强度减小，故B错误.

C.若以增大，由串联分压原理可知,以两端的电压变大,即极板两端电压变大，则极板间电场强度变大，故C正确.

D.增大C的极板间距，由

E工

d

可知,极板间电场强度减小，故D错误。

故选C.

17.A.甲为可变电容器，动片旋出时可以使其与定片的正对面积减小,从而改变电容，故A错误.

B.图乙为莱顿瓶，瓶内外锡箔相当于电容器的两个极板，可以用来储存电荷，故B正确.

C.图丙中电容器充电过程，电流表的示数不为零,充电完成电路稳定后，电流表示数为零，故C错误.

D.图丁所示是电解电容器，额定电压为80V,小于击穿电压，故D错误。

故选B.

18.A.U不变，先变小再变大,由场强表达式

可知板间场强先变大再变小，故A错误.

B