精品解析：上海市上海交通大学附属中学2024-2025学年高三上学期摸底考试物理试卷

物理试卷 本试卷所有重力加速度g的大小均取9.8m/s2 一、共点力的平衡 甲、乙两个物体质量分别为m1与m2，被不可伸长的细绳与光滑滑轮固定于墙上A点，细绳与滑轮的质量均忽略不计，系统保持静止。О点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。以下三种不同的细绳、滑轮组合中，初始状态α均为70°。 1. 组合1如图所示，且m1=m2。 （1）β等于___________°；。 （2）若对乙施加水平外力，在新的位置重新平衡后β（ ） A．增大 B．减小 C．保持不变 2. 组合2如图所示，m1与m2大小关系未知。 （1）β等于__________°； （2）若将A向上移动一小段距离，在新的位置保持平衡时，β（ ） A．增大 B．减小 C．保持不变 3. 组合3如图所示，m1与m2大小关系未知。 （1）β等于__________°； （2）若用外力将乙向下移动一小段距离，在新的位置保持平衡时，β（ ） A．增大 B．减小 C．保持不变 二、物理实验 4. 如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在实验台上，利用传感器A和碰撞传感器可测得小球的水平初速度v0和飞行时间t，底板上的标尺可以测得水平位移s。保持导轨槽口距底板高度h = 0.420 m不变，研究小球平抛运动的规律，g = 9.8 m/s2。 （1）传感器A是__________传感器。 （2）下列操作有助于减小实验误差是（　　） A. 放置整个装置的台面需要调整至水平 B. 斜槽导轨尽可能光滑 C 导轨末端需要调整至水平 D. 小球每次从导轨同一位置静止释放 （3）小球飞行时间的理论值为__________ms（保留3位有效数字）。 （4）该实验的结论是：____________________________________。 5. 图甲为观察光的干涉和衍射现象的实验装置。某次实验时用绿色激光照射，得到图乙所示的光强分布情况。 （1）缝屏上安装的是______，观察到的是光的_________现象。 A. 单缝，干涉 B. 单缝，衍射 C. 双缝，干涉 D. 双缝，衍射 （2）为了能够在光屏上的相同区域观察到更多的条纹，可采用的方法有（　　） A. 改用红光照射 B. 改用紫光照射 C. 增加光屏到缝屏的距离 D. 减小光屏到缝屏的距离 E. 改用缝更宽的缝屏 F. 改用缝更窄的缝屏 （3）单色光从空气射入水中，光的（　　） A. 频率变大 B. 波速变小 C. 波长变大 三、竖直方向的振动 质量m = 0.2 kg的小球用轻质弹簧竖直悬挂，如图甲所示，把小球向下拉至某位置（未超出弹性限度）由静止释放，小球之后运动的速度时间图像如图乙所示（取竖直向下为正方向），不计空气阻力，g = 10 m/s2。 6. 在0 − 2 s时间内，小球的加速度（　　） A 一直减小 B. 一直增大 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小 7. 在t = 2 s时，小球重力的功率为_________W。 8. 在（　　），整个系统的势能增加。 A. 0 − 2 s内 B. 2 s − 4 s内 C. 4 s − 6 s内 D. 6 s − 8 s内 9. 下列说法正确的是（　　） A. 在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，小球的位移相同 B. 在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，小球回复力大小相同 C. 在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，弹簧形变量大小相同 D. 小球从t = 1 s和t = 5 s两个时刻开始计时，回到平衡位置所需最短时间相同 10. 在0 − 4 s时间内，重力的冲量为______Ns；在2 s − 6 s时间内，弹簧弹力的冲量为_______N·s。 四、蛙泳 蛙泳是一种人类模仿青蛙游泳动作的游泳姿势，可简单拆分为蹬腿加速及惯性前进两个过程，示意图如图甲所示。 11. 运动员游泳时，头在水中下潜的过程中，被水封在外耳道内的气体，可视为理想气体。若不考虑气体温度变化，该过程中，气体的压强_________，体积________。但实际上，因为没有充分的时间与外界热交换，气体温度______，气体内能________，单位时间内撞击到耳骨膜上的气体分子数_______。 A．增大 B．减小 C．保持不变 D．无法确定 12. 若将蛙泳的两个过程各自简化为水平方向的直线运动，某运动员重心运动的v-t图像如图乙所示。已知该运动员质量为60kg，则0-0.5s内运动员平均速度的大小为_______m/s；蹬腿加速的过程中，水对运动员水平方向的平均作用力大小为___________N；惯性前进过程中，水对运动员作用力的大小为__________N（结果均保留两位有效数字） 13. 如图所示是奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，游泳馆的景象呈现在半径r=11cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l=10cm，若已知水的折射率为n=，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h（结果保留两位有效数字）。 五、流浪地球 科幻小说《流浪地球》讲述了一个未来的故事：太阳在大约十几亿年后会进入红巨星阶段，其核心温度会逐渐升高，并放出巨大的能量，地球面临着被太阳烧毁或吞没的危险。为了自救，人类计划带着地球逃离太阳系，到达比邻星系寻找新的生存家园。 该计划大致可分为三步：①终止地球自转、②将地球弹射出太阳系、③地球到达比邻星系。上图是太阳、地球、某绕日行星（P星）、比邻星的关系示意图（图中未呈现准确位置、运动方向等关系）。其中，I是地球绕日轨道，II是地球到达Р星附近过程中的运输轨道，Ⅲ是Р星绕日轨道，IV是地球绕比邻呈轨道。 14. 地球在太阳系内远离太阳的过程中，广义相对论效应_________，受此影响，时间进程将______。 A. 增强，加快 B. 增强，减慢 C. 减弱，加快 D. 减弱，减慢 15. “停止自转"是通过固定在地球赤道上的几千台转向发动机实现的。下列说法正确的有（　　） A. 停止自转的过程中，转向发动机的喷气方向应与地球自转方向相反 B. 不考虑其他因素，停止自转的过程中，赤道上的物体所受重力逐渐增大 C. 不考虑其他因素，停止自转的过程中，南北极处的物体所受重力逐渐减小 D. 停止自转后，地球表面的物体处于完全失重状态 16. 以太阳为参考系，地球原来绕日线速度大小为v；在第②步中，通过安装在地球上的推进式发动机，将地球速度大小变为u，使其能够沿轨道运动至B点，此时速度大小为d。P星运动的线速度大小为w。则v、u和w的大小关系为（　　） A. v>u>w B. v>w>u C. u>v>w D. u>w>v E. w>v>u F. w>u>v 17. 为了使地球获得足够的能量以离开太阳系，需要借助Р星的“引力弹弓”效应。其中，地球、Р星系统的机械能守恒，且可类比为一条直线上小质量钢球与大质量钢球的弹性碰撞。 （1）在物理学中，把碰撞前后动量和________都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，“碰撞前后地球与P星之间的距离相同，从而使系统的_______相等。地球获得的动能增量来自于___________。 （2）（证明）弹性碰撞前后，物体相对速度大小不变_______ （3）已知P星是地球质量的三百余倍，在其轨道上公转的速度大小为v1。地球从很远的距离，以大小为v2（以太阳为参考系）的速度，接近Р星（运动方向会稍微错开一定距离以免相撞）。通过“引力弹弓”效应，地球飞离木星很远距离后，能够获得的最大速度大小为_______（以太阳为参考系，用v1、v2表示） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 物理试卷 本试卷所有重力加速度g的大小均取9.8m/s2 一、共点力的平衡 甲、乙两个物体质量分别为m1与m2，被不可伸长的细绳与光滑滑轮固定于墙上A点，细绳与滑轮的质量均忽略不计，系统保持静止。О点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。以下三种不同的细绳、滑轮组合中，初始状态α均为70°。 1. 组合1如图所示，且m1=m2。 （1）β等于___________°；。 （2）若对乙施加水平外力，在新的位置重新平衡后β（ ） A．增大 B．减小 C．保持不变 2. 组合2如图所示，m1与m2大小关系未知 （1）β等于__________°； （2）若将A向上移动一小段距离，在新的位置保持平衡时，β（ ） A．增大 B．减小 C．保持不变 3. 组合3如图所示，m1与m2大小关系未知。 （1）β等于__________°； （2）若用外力将乙向下移动一小段距离，在新的位置保持平衡时，β（ ） A．增大 B．减小 C．保持不变 【答案】1. ①. 55 ②. A 2. ①. 70 ②. C 3. ①. 40 ②. A 【解析】 【1题详解】 （1）由于m1=m2，根据几何关系可知 （2）若对乙施加水平外力，对乙分析如图所示 可知变大，在新的位置重新平衡后，如图所示。 根据几何关系可知，在新的位置重新平衡后β增大。 故选A。 【2题详解】 （1）对O点分析，如图所示。 绕过同一滑轮的绳子拉力相等，根据力的合成关系可知 （2）若将A向上移动一小段距离，绳子上的力大小不变，则在新的位置保持平衡时，β保持不变。 故选C。 【3题详解】 （1）对O点分析，如图所示。 根据几何关系可知 （2）若用外力将乙向下移动一小段距离，在新的位置保持平衡时，如图所示。拉乙绳的拉力增大，根据力的合成关系可知，β增大。 故选A。 二、物理实验 4. 如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在实验台上，利用传感器A和碰撞传感器可测得小球的水平初速度v0和飞行时间t，底板上的标尺可以测得水平位移s。保持导轨槽口距底板高度h = 0.420 m不变，研究小球平抛运动的规律，g = 9.8 m/s2。 （1）传感器A是__________传感器。 （2）下列操作有助于减小实验误差的是（　　） A. 放置整个装置的台面需要调整至水平 B. 斜槽导轨尽可能光滑 C. 导轨末端需要调整至水平 D. 小球每次从导轨同一位置静止释放 （3）小球飞行时间的理论值为__________ms（保留3位有效数字）。 （4）该实验的结论是：____________________________________。 【答案】（1）光电门 （2）AC （3）293 （4）下落高度不变时，平抛运动的水平位移与初速度成正比 【解析】 【小问1详解】 传感器A是光电门传感器。 小问2详解】 A．放置整个装置的台面需要调整至水平，从而确保实验的水平和竖直方向，故A正确； B．斜槽是否光滑对实验无影响，故B错误； C．导轨末端需要调整至水平，保证小球初速度沿水平方向，故C正确； D．根据实验原理可知，小球释放点可以不同，故D错误； 故选AC。 【小问3详解】 根据竖直方向的运动规律有 解得 【小问4详解】 根据平抛运动规律可知，下落高度不变，则小球的运动时间不变，得出实验的结论是：下落高度不变时，平抛运动的水平位移与初速度成正比。 5. 图甲为观察光的干涉和衍射现象的实验装置。某次实验时用绿色激光照射，得到图乙所示的光强分布情况。 （1）缝屏上安装的是______，观察到的是光的_________现象。 A. 单缝，干涉 B. 单缝，衍射 C. 双缝，干涉 D. 双缝，衍射 （2）为了能够在光屏上的相同区域观察到更多的条纹，可采用的方法有（　　） A. 改用红光照射 B. 改用紫光照射 C. 增加光屏到缝屏的距离 D. 减小光屏到缝屏的距离 E. 改用缝更宽的缝屏 F. 改用缝更窄的缝屏 （3）单色光从空气射入水中，光的（　　） A. 频率变大 B. 波速变小 C. 波长变大 【答案】（1）C （2）BDE （3）B 【解析】 【小问1详解】 图乙中光强均匀，则缝屏上安装的是双缝，观察到的是光的干涉现象。 故选C。 【小问2详解】 为了能够在光屏上的相同区域观察到更多的条纹，应减小条纹间距，根据公式 可知应减小波长或光屏到缝屏的距离，用缝更宽的缝屏。 故选BDE。 【小问3详解】 单色光从空气射入水中，光的频率不变，根据 可知光速减小，波长减小。 故选B。 三、竖直方向的振动 质量m = 0.2 kg的小球用轻质弹簧竖直悬挂，如图甲所示，把小球向下拉至某位置（未超出弹性限度）由静止释放，小球之后运动的速度时间图像如图乙所示（取竖直向下为正方向），不计空气阻力，g = 10 m/s2。 6. 在0 − 2 s时间内，小球的加速度（　　） A. 一直减小 B. 一直增大 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小 7. 在t = 2 s时，小球重力的功率为_________W。 8. 在（　　），整个系统的势能增加。 A. 0 − 2 s内 B. 2 s − 4 s内 C. 4 s − 6 s内 D. 6 s − 8 s内 9. 下列说法正确的是（　　） A. 在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，小球的位移相同 B. 在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，小球回复力大小相同 C. 在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，弹簧的形变量大小相同 D. 小球从t = 1 s和t = 5 s两个时刻开始计时，回到平衡位置所需最短时间相同 10. 在0 − 4 s时间内，重力的冲量为______Ns；在2 s − 6 s时间内，弹簧弹力的冲量为_______N·s。 【答案】6. A 7. −8 8. BD 9. BD 10. ①. 8 ②. −6.4 【解析】 【6题详解】 图像斜率代表加速度，可知在0 − 2 s时间内，小球的加速度一直减小。 故选A。 【7题详解】 根据功率的计算公式有 【8题详解】 系统能量守恒，动能减小的过程，势能增大，则2 s − 4 s内、6 s − 8 s内势能增大。 故选BD。 【9题详解】 A．图像与坐标轴围成的面积代表位移，可知在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，小球的位移方向不相同，故A错误； B．t = 1 s和t = 5 s两个时刻，小球位移大小相等，根据，可知回复力大小相同，故B正确； C．在t = 1 s和t = 5 s两个时刻，加速度相等，根据牛顿第二定律可知，在t = 1 s有 在t = 5 s有 弹簧的形变量大小不相同，故C错误； D．根据振动的对称性可知，小球从t = 1 s和t = 5 s两个时刻开始计时，回到平衡位置所需最短时间相同，故D正确； 故选BD。 【10题详解】 [1]根据冲量的计算公式有 [2]在2 s − 6 s时间内，根据动量定理有 解得 四、蛙泳 蛙泳是一种人类模仿青蛙游泳动作的游泳姿势，可简单拆分为蹬腿加速及惯性前进两个过程，示意图如图甲所示。 11. 运动员游泳时，头在水中下潜的过程中，被水封在外耳道内的气体，可视为理想气体。若不考虑气体温度变化，该过程中，气体的压强_________，体积________。但实际上，因为没有充分的时间与外界热交换，气体温度______，气体内能________，单位时间内撞击到耳骨膜上的气体分子数_______。 A．增大 B．减小 C．保持不变 D．无法确定 12. 若将蛙泳的两个过程各自简化为水平方向的直线运动，某运动员重心运动的v-t图像如图乙所示。已知该运动员质量为60kg，则0-0.5s内运动员平均速度的大小为_______m/s；蹬腿加速的过程中，水对运动员水平方向的平均作用力大小为___________N；惯性前进过程中，水对运动员作用力的大小为__________N（结果均保留两位有效数字） 13. 如图所示是奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，游泳馆的景象呈现在半径r=11cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l=10cm，若已知水的折射率为n=，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h（结果保留两位有效数字）。 【答案】11. ①. A ②. B ③. A ④. A ⑤. A 12. ①. 1.9 ②. ③. 13. 1.9m 【解析】 【11题详解】 [1][2]运动员游泳时，头在水中下潜的过程中，液体压强增大，则气体的压强增大，根据玻意耳定律可知，体积减小； [3][4][5]但实际上，因为没有充分的时间与外界热交换，则Q=0，体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律有可知气体内能增大，温度增大，单位时间内撞击到耳骨膜上的气体分子数增大。 【12题详解】 [1]根据图像与坐标轴围成的面积代表位移可知 平均速度为 [2][3]根据图像斜率可知蹬腿加速过程中，加速度大小为 水对运动员水平方向上的平均作用力为 惯性前进过程中的加速度为 水对运动员的作用力大小为 解得 【13题详解】 设照片圆形区域的实际半径为R，运动员的实际长为L，光路如图 根据折射定律有 由几何关系有 物像比 联立解得 取L=2.0m 解得h=1.9m 五、流浪地球 科幻小说《流浪地球》讲述了一个未来的故事：太阳在大约十几亿年后会进入红巨星阶段，其核心温度会逐渐升高，并放出巨大的能量，地球面临着被太阳烧毁或吞没的危险。为了自救，人类计划带着地球逃离太阳系，到达比邻星系寻找新的生存家园。 该计划大致可分为三步：①终止地球自转、②将地球弹射出太阳系、③地球到达比邻星系。上图是太阳、地球、某绕日行星（P星）、比邻星的关系示意图（图中未呈现准确位置、运动方向等关系）。其中，I是地球绕日轨道，II是地球到达Р星附近过程中的运输轨道，Ⅲ是Р星绕日轨道，IV是地球绕比邻呈轨道。 14. 地球在太阳系内远离太阳的过程中，广义相对论效应_________，受此影响，时间进程将______。 A. 增强，加快 B. 增强，减慢 C. 减弱，加快 D. 减弱，减慢 15. “停止自转"是通过固定在地球赤道上的几千台转向发动机实现的。下列说法正确的有（　　） A. 停止自转的过程中，转向发动机的喷气方向应与地球自转方向相反 B. 不考虑其他因素，停止自转的过程中，赤道上的物体所受重力逐渐增大 C. 不考虑其他因素，停止自转的过程中，南北极处的物体所受重力逐渐减小 D. 停止自转后，地球表面的物体处于完全失重状态 16. 以太阳为参考系，地球原来绕日线速度大小为v；在第②步中，通过安装在地球上的推进式发动机，将地球速度大小变为u，使其能够沿轨道运动至B点，此时速度大小为d。P星运动的线速度大小为w。则v、u和w的大小关系为（　　） A. v>u>w B. v>w>u C. u>v>w D. u>w>v E. w>v>u F. w>u>v 17. 为了使地球获得足够的能量以离开太阳系，需要借助Р星的“引力弹弓”效应。其中，地球、Р星系统的机械能守恒，且可类比为一条直线上小质量钢球与大质量钢球的弹性碰撞。 （1）在物理学中，把碰撞前后动量和________都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，“碰撞前后地球与P星之间的距离相同，从而使系统的_______相等。地球获得的动能增量来自于___________。 （2）（证明）弹性碰撞前后，物体相对速度大小不变_______。 （3）已知P星是地球质量的三百余倍，在其轨道上公转的速度大小为v1。地球从很远的距离，以大小为v2（以太阳为参考系）的速度，接近Р星（运动方向会稍微错开一定距离以免相撞）。通过“引力弹弓”效应，地球飞离木星很远距离后，能够获得的最大速度大小为_______（以太阳为参考系，用v1、v2表示） 【答案】14. C 15. B 16. C 17. ①. 动能 ②. 引力势能 ③. Р星的动能 ④. 见解析 ⑤. 【解析】 【14题详解】 地球在太阳系内远离太阳的过程中，广义相对论效应减弱，受此影响，时间进程将加快。 故选C。 【15题详解】 A．停止自转的过程中，根据牛顿第三定律可知，转向发动机的喷气方向应与地球自转方向相同，故A错误； B．赤道上的物体，根据万有引力与重力的关系可知 不考虑其他因素，停止自转的过程中，向心力变形，则赤道上的物体所受重力逐渐增大，故B正确； C．南北极处的物体，根据万有引力与重力的关系可知 不考虑其他因素，停止自转的过程中，南北极处的物体所受重力不变，故C错误； D．停止自转后，地球表面的物体受万有引力与支持力平衡，处于平衡状态，故D错误； 故选B。 【16题详解】 根据万有引力提供向心力有 解得 则 v>w 根据卫星的变轨原理可知，地球做离心运动，有 u>v 故选C。 17题详解】 （1）[1][2][3]在物理学中，把碰撞前后动量和动能都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，“碰撞前后地球与P星之间的距离相同，从而使系统的引力势能相等。地球获得的动能增量来自于Р星的动能。 （2）两物体质量分别为m1、m2，碰撞前，速度为v1、v2，碰撞后，速度变为v'1、v'2、由动量守恒 由动能守恒 解得 即弹性碰撞前后，两物体相对速度大小不变 （3）地球与木星组成的系统动量守恒，取地球飞走的方向为正方向，有 Mv1-mv2= mv3+ Mv4 由机械能守恒，可得 代入数据解得 由于m≪M，可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$