2024年上海市普陀区高考物理二模试卷(含详细答案解析)

2024年上海市普陀区高考物理二模试卷

一、简答题：本大题共5小题，共100分。

1.如图，某款气压式升降椅通过与椅面连接的气缸上下运动来控制椅子升降，气动杆固

定在底座上，气缸与气动杆之间密闭一定质量的空气（气缸气密性、导热性良好，不计气证椅面

气缸与气动杆间的摩擦）。已知椅面与气缸的总质量为6.0kg,气动杆的横截面积为,气动杆

30cm2。（大气压强po=1.0x105Pa,重力加速度大小g=lOm/s2）

（1）没有任何物体放置在椅面上时,

①密闭空气的压强为

A.2.0x104Pa

8.8.0x104Pa

C.1.0x105Pa

£>.1.2x105Pa

②若降低室温，椅面将

A.上升

保持不动

C下降

③在室温降低的过程中，密闭气体的

4内能不断减小，向外放出热量

内能不断减小，从外界吸收热量

C内能保持不变，向外放出热量

。.内能保持不变，从外界吸收热量

（2）在室温恒定的房间中，质量为54口的某同学坐上空的椅面（双脚始终悬空），椅面缓慢下降后达到

稳定状态。该同学坐上椅面前气缸内密闭气柱的长度为______cm。

2.氢原子光谱是指氢原子内的电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同

波长的光子而得到的光谱。玻尔理论对其进行了解释，如图为氢原子的

能级图。

(普朗克常量h=6.63x10-34/.s,元电荷e=1.6x10-190

(1)一群处于几=4能级上的氢原子，跃迁到基态最多能发出_____种不

同频率的光，其中最小频率为_____Hz(保留2位有效数字)。

(2)一群处于n=5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有一种

能使某金属发生光电效应，且光电子的最大初动能为0.2e，，则咳金属的

逸出功W=______eVo

(3)氢原子钟是利用氢原子能级跃迁过程中产生的电磁波进行校准。北斗卫星绕地球运动，根据狭义相对

论，静止在地面的氢原子钟与安装在北斗卫星上的同一氢原子钟相比______。

A.走得慢

8.走得快

C元时相同

3.中国宇航员利用“天宫”空间站的微重力环境，进行的太空授课活动。将空间站的运动视为匀速圆周运

动，忽略地球自转的影响。

(1)天宫空间站质量为〃?，其运行机道半径为若地球质量为M,引力常量为G,则空间站在轨运行周期

为______,其具有的机械能为______(无穷远处引力势能为零)。

(2)(多选)授课时，宇航员往金属圈上的水膜中不断注水，水膜“长成”了水球。与水膜成为水球原因相同

的现象有______;

A.木也可停在水面上B.空间站形成的-水桥”C.隼L的％珠成球形D.玻璃」.的春蜻熔化至圆形

(3)若用弹簧振子进行实验，将一根弹性长绳左端与振子相连，。是振子振动的平衡位置，如图。所示。垂

直F弹簧沿绳建立x轴，振子振动后，某时刻长绳的波形图如图b所示。

A.沿x轴正方向

8.沿x轴负方向

C.沿)，轴正方向

。.沿y轴负方向

②若绳波的波速为2.5m/s,则该弹簧振子的振动周期为5。

(4)观看在方格布前研究小球碰撞的授课视频后，某同学通过软件每隔相等时间截取一张视频图片，如图1

为连续截取的三张图片。

①若小球和大球的质量分别为m】、m2,则可估算出_____:

4.叫：m2=1：2

8叫：m2=1：3

。.讥1：m2=2：3

。.叫：m2=1：5

②通过估算可判断两小球的碰撞属于;

A弹性碰撞

日非弹性碰撞

(5)“高微重力科学实验柜”的简化模型如图2所示，A和8是两个喷气装置。宇航员演示时，先使柜体悬

浮于空间站中。点。然后给其一个向左的初速度，同时使A向左喷气；经过时间口，关闭A的同时使8向

右喷气；又经过时间关闭从此时柜体又悬浮于。点。若43喷气时对柜体的作用力大小恒定且相

等(忽略喷出气体的质量)，则。与功的比值为。

(6)观看“太空水球”光学实验后，某同学用内径为R、外径为2R的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播。

将玻璃砖放置在水平面上，一束单色光从P点以入射角，•射入玻璃砖，如图3所示。

①若i=45。，单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃瓶对该单色光的折射率n=_____o

②若单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，则入射角1=。

4.风是由空气流动引起的一种自然现象。从放飞风筝、风帆助航，到风力发电……都是人类对风的有效利

用O

(1)某同学静止站在水平地面上放风筝＜风筝的重力不能忽略)，他缓慢释放拉风筝的细线，风筝先后经过同

一竖直线上的〃、人两点，如图1所示。若风筝在。、〃两点时，细线对风筝的拉力大小相等。

发

电用

机户

图1图2

①风筝在〃、〃两点受到空气对其的作用力大小分别为七、&,则

BFa=Fb

C.Fa<Fb

②风筝在〃、〃两点受到空气对其的作用力方向与竖直方向的夹角分别为6、%,则

A.鱼>8b

B6a=8b

C.6a<%

(2)一艘帆船受水平风力的推动，在静水中做匀速直线运动，速度大小为孙。若水时船阻力大小恒为力船

帆的迎风面积为S,空气密度为p,则风速约为

ArzV

公-o

Rr7+

忌VO

（3）风电机组利用风能带动风轮机叶片旋转，再通过升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动发电，为人们提

供清洁能源。

隔鼬

①某款风电机组通过三片长度为▲的叶片获取风能，如图。所示。叶片匀速转动一周的时间为。叶轮尖

端的线速度的大小为______。升速齿轮箱某组齿轮如图b所示，A、8为齿轮上两点，已知。=2砧。4、B

点的向心加速度大小之比的：aB=___________o

②风力发电的输电原理如图2所示（变压器均为理想变压器）。若输电线的总电阻为28。，降压变压器的匝

数比%：n4=130：1,副线圈的输出电压3=220V、输出功四为1430HK那么降压变压器输入电压

U3=_____V,输电线的焦耳热功率；。力=_______kWo

（4）某风速测量装置由风杯组系统和电磁信号产生系统组成，如图心。所示。电磁信号产生系统由半径为

心圆形区域的匀强磁场，阻值为，•固定于风轮转轴的导体棒。做导体棒长度大于L），以及测量电路共同组

成。勺强磁场的磁感应强度大小为8、方向竖直向下“

①风推动风杯绕轴逆时针匀速转动，A端与弹性簧片接触时，流经电流表的电流方向是

A.atb

B.b->a

②（计算）若导体棒A端与弹性簧户接触时流过电路的电流强度恒为/,测量电路中保护电阻的阻值为尤其

余电阻不计。求风杯转动的角速度3。

5.1934年，约里奥-居里夫妇用a粒子轰击铝箔弘4,获得了中子和得P,放射性同位素猾P乂衰变产生

言Si和正电子。磷30是首个通过人工方法获得的放射性同位素,

（1）同位素具有相同的______;

A.核子数

8中子数

C质子数

（2）磷30具有放射性，其衰变方程为得P-言Si+______。得产的半衰期是2.5min,4g患P经过lOmin后还

剩______g。

（3）如图所示，将a粒子、中子、正电子，以及离子P3-和S/+等五种粒子一起注入到加速电场的中心P（忽

略各粒子的初速度），部分粒子经电场加速从加速电场负极板上的小孔N射出；然后沿以0为恻心、R为

半径的圆弧通过静电分析器，再经速度选择器筛选后，某种粒子进入磁分析器中，在磁场中偏转后被磁场

i力界处的探测板收集。设原子核中每个核干的质量均为已知元电荷为“整个系统姓于真空中，不计粒

子重力和粒子间的相互作用力）。

①经电场加速从加速电场负极板上的小孔N射出的粒子有_____。

②若加速电场两极板间的电压大小为U，两极板间距为以静电分析器中与圆心0等距离的各点场强大小

相等，方向指向圆心。则Si，+在加速电场中所受电场力大小为_____o

静电分析器中，与圆心01距离为R处的电场强度的大小为。

③（论证）在②的条件下，若粒子注入速度选择器后，它们的运动轨迹如图中虚线①、②、③所示，分析说

明到达探测板的粒子是Si4+。

④（计算）在②③的条件下，若磁分析器中以。2为圆心的足够大半圆形区域内，分布着方向垂直于纸面向外

的匀强磁场,

答案和解析

1.【答案】QCA30

【解析】解：(1)①没有任何物体放置在椅面上时，根据平衡条件，有

PiS=mg+p0S

解得Pi=1.2x105Pa

故A8c错误，。正确:

故选：Do

②若降低室温，封闭气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律，有

匕匕

解得外=,匕

由于72<71，故/〈匕，故椅面将下降，故C正确，A8错误；

故选：C。

③在室温降低的过程中，密闭气体体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定

律，气体向外放出热量，故A正确，8C。错误;

故选：Ao

(2)根据玻意耳定律，有pif=pJsS

质量为54奴的某同学坐上空的椅面，根据平衡条件，有

p3s=(M+m)g+pQS

其中：％。-12cm

解得：h=30cm

故答案为：(1)①。；②C;③A：［2)30

(1)①根据平衡条件结合压力和压强的关系解答；

②封闭气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律解答；

③温度降低，内能减小，根据热力学第一定律分析解答；

(2)分析气体初末状态，根据玻意耳定律分析解答。

本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程，熟悉物体状态参量的分析，结合气体的相关定律即可完成

解答。

2.【答案】61.6x101612.868

【解析】解：(1)一群氢原子从n=4激发态跃迁到基态最多能发出第=6种不同频率的光；从几=4能级到

n=3能级的能量最小，频率最小为

琦-£13(-0.85)-(-1.51)x1.6x10-19

h6.63x10-34

(2)一群处于n=5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有一种能使某金属发生光电效应，应为

n=5能级到几=1能级的能量，根据光电效应方程有

Ekm=E5-E.-W

解得W=12.86eV

(3)北斗卫星在高空绕地球高速运动，根据时钟延缓效应，静止在地面的氢原子钟与安装在北斗卫星上的

同一氢原子钟相比走得快，故AC错误，B正确。

故选:B.

故答案为：(1)6；1.6X1016；(2)12.86；(3)8

(1)根据数学组合公式得出氢原子向低能级趺能辐射的谱线条数；根据能量子公式解得频率；

(2)根据光电效应方程解答；

(3)根据狭义相对论分析。

本胭考查了能级跃迁的基本运用，知道吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差才能被吸收发生跃迁，

注意光电效应方程的应用。

3.【答案】2n空一G竿ABCDCO.QDAyJl.+1>[230°

【解析】解：(1)由万有引力提供句心力可得：G皆竿

解得」=符=2〃底

机械能E=七力+Ek

由引力势能公式可得：Eg/=-G?

由万有引力提供向心力可得：G华=m2

r，r

解得：v=J华

根据动能表达式可得：Ek=1/nv2=绊

故机械能E=M_G也

2rr

(2)四个选项所描述的现象和水球的成因一样，都是液体表面张力作用的结果，故A3CO正确.

故选：ABCD.

(3)①根据同侧法可得：绳上x=2.5m处的质点振动方向是沿＞，轴正方向，故。正确，人错误。

故选：C。

②由公式：“=轲得：

A2

T=-=TTrs=0.8s

v2.5

故当绳波的波速为2.5m/s,则该弹簧振子的振动周期为0.8s。

(4)①.由第一张与第二张照片可知：小球的初速度为：%二生，

由第二张与第三张照片可知：碰撞后的小球速度大小为：%=?，

碰撞后的大球速度为：以=牛，

设水平向左为正方向，根据动量守恒定律可得：

用Xi工x

口下=一恤彳+啊了2

由图可知：-1.5=—m1-14-m2-0.5

可得：m1：m2=1：5,故。正确，ABC错误。

故选：Do

②.碰撞前的能量为：E=；叫诏=£恤谚

rnvmv

碰撞后的能量为：E;=1m2V2+1ii=^i2

故碰撞前后能量不变，即该碰撞为弹性碰撞。故B错误，A正确。

故选：Ao

(5)当4向左喷气时，设4关闭时物块速度为％,作用时间为匕，选水平向右为正方向，对物块动量定理

得：Ftr=mv1+mv；

当B向右喷气时，作用时间为12,水平向左为方向，对物块动量定理得：Ft2=mv1

物块在力+及时间内，总位移为零，所号

联立解得：u=dpi，

所以：^=/2+1,故ABC错误，Z)正确。

故选：。。

(6)①.由题意可知，光在A点入射角为i=45。，设折射角为r,如图所示

则玻璃砖对该单色光的折射率为九=码=芋=

sinrA

2

②.光在内球表面上恰好发生全反射，入射角最小，设为i,光路图如图所示

根据折射率的定义式可得:

由几何知识可得sin4A8。=sinC

2RR

在ZL48。中，由正弦定理可得:

sinzjIB。sinr

根据折射定律可得:

联立解得sini=0.5

即入射角为30°。

答：(1)2冗舄，誓—G^；(2MBCD；(3)①C,②0.8；(4)①。；②4(5)口+1;(6)①心，②30°。

(1)根据万有引力提供向心力，结合动能和引力势能的表达式分析求解；

(2)根据液体表面张力结合给的实际案例分析求解：

(3)根据振动的特点，结合波长、波速和周期的关系分析求解；

(4)根据匀速运动分析速度关系，结合动量守恒分析前后动量和动能的变化；

(5)根据动量定理，结合位移与速度的关系分析求解；

(6)根据折射定理结合全反射的特点，画出光路图，找准几何关系分析求解。

本题综合考查了万有引力、几何光学、能量和动量等知识，熟悉各个物理量的含义，准确掌握其计算公

式，合理分析运动过程是解决此类问题的关键。

4.【答案】CAB空1：22860070B

【解析】解：(1)①在。、2两点分别对风筝受力分析，根据共点力平衡规律，风筝受到风力与绳子拉力和

风筝重力的合力等大反向，如图

由平行四边形法则，风筝受到的风力方向与在a点时的不同，由于绳子的拉力和风筝的重力大小不变，在

人时两个力间夹角小，则合力大，即风筝在〃点受到的风力比在。点时的大，故C正确，A8错误。

故选：Co

②由上述分析可知在〃时两个力间夹角小，故A正确，BC错误;

故选：Ao

(2)设风速为也/时间内吹到船帆迎风面枳上的空气质量为小，选取风运动的方向为正方向，对空气根据

动量定理可得一"=0-m(v-v0)

其中zn=pS(y-v0)t

代入数据联立解得u=JJ+Vo

故AC3错误，3正确;

故选:瓦

(3)①根据线速度的公式可知u=半：

A、8两点线速度相等，根据。=巳可知，%：aB=l：2；

r

②根据变压器电压之比和线圈匝数之比的关系可知2=鲁

解得出=28600V

副线圈的电流为/=今

U4

根据电流之比和线圈匝数之比的关系可知?=黑

‘3"4

则输电线的焦耳热功率2寿=族

解得p抬=70000勿=70kW

(4)①根据右手定则可知流经电流表的电流方向是a,故A错误，B正确;

故选：B。

②根据法拉第电磁感应定律可知E=BLv=BL与

根据闭合电路欧姆定律有E=/(/?+r)

解得3尹

DL

故答案为：(1)C：4(2)3：(3)当：1：2；28600：70；(4)3：风杯转动的角速度为当尹

(1)根据共点力平衡条件结合力的合成分析解答；

(2)根据动量定理分析解答；

(3)根据向心加速度及变压器电压之比和线圈匝数之比的关系分析解答；

(4)根据右手定则与法拉第电磁感应定律分析解答。

解决本题的关键要明确原副线圈电压之比、电流之比与匝数之比的关系；升压变压器的输出取率、降压变

压器的输入功率以及功率损失的关系，注意共点力平衡条件及动量定理的运用。

5.【答案】质子数0.25a粒子、正电子、离子S1+半名

LK

【解析】解：(1)同位素具有相同的质子数，不同的中子数，故核子数不同，故C正确，错误。

故选：C。

(2)根据电荷数和质量数守恒可知其衰变方程为：猾Pt言Si+晒

猾P的半衰期为T=2.5min,经过t=lOmin=4T,还剩于质量为m=4x(1)4^=0.25g。

(3)①因粒子初速度为零，故带正电的粒子才能从加速电场的负极板上的小孔N射出，则a粒子、正电子，

离子Si4+能从小孔N射出。

②加速电场的电场强度大小为：Ei",离子SJ+带电量为4e,则其在加速电场中所受电场力大小为：

厂.4eU

F=4eE=-^―o

设带电量为+q,质量为，〃的离子从小孔N射出的速度为v,圆心/距离为R处的电场强度的大小为E。

对离子在加速电场被加速的过程，根据动能定理得：

q^=^mv2-0,解得：v-

离子在静电分析器中做匀速圆周运动，由电场力提供向心力，则有:

qE=墨，解得：E

KK

③由②的结论可知，a粒子(带电量为2e