黄金卷05（上海专用）-【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷

【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷（上海专用） 黄金卷05 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、中国高铁（14分） 高铁具有安全性好，耗时少，载客量高的优点；截止2021年底，中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一；高铁如今不仅是我国经济腾飞的时代见证者，也成了中国走向世界的一张名片。 1. 一列高铁列车和一列普速列车匀速行驶相同的里程，高铁的速度为普速车的2倍，行驶时所受阻力都跟速度的平方成正比，则（　　） A. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的8倍，故消耗的能量是普速车的8倍 B. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的8倍，故消耗的能量是普速车的4倍 C. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的4倍，故消耗的能量是普速车的8倍 D. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的4倍，故消耗的能量是普速车的4倍 2.复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列动车初速度为，以额定功率在平直轨道上行驶，经过一段时间达到最大速度，若行驶过程中受到的阻力不变，该动车的额定功率P为（　　） A. B. C. D. 3. 报道称新一代高速列车牵引功率达9000kW，持续运行速度为350km/h，则新代高速列车沿全长约1300km的京沪线从北京到上海，在动力上耗电约为（　　） A B. C. D. 4. 北京冬奥会重要的交通保障设施——京张高铁，假设质量为m的高铁动车从静止开始以恒定功率P行驶，能获得最大行驶速度为，且行驶过程中受到的阻力大小不变，则当动车的速度为时，求动车的加速度大小。 二、电动打夯机（18分） 电动打夯机可以用来平整地面。如图为某小型电动打夯机的结构示意图，质量为m的摆锤通过轻杆与总质量为M的底座（含电动机）上的转轴相连。电动机通过皮带传动，使摆锤绕转轴O在竖直面内匀速转动，转动半径为R。 5. 摆锤转到最低点时处于（　　） A. 平衡状态 B. 失重状态 C. 超重状态 6. 调节打夯机的转速，使摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面。 （1）摆锤转到最高点时，杆对摆锤的弹力大小为___________； （2）摆锤转到最低点时，打夯机对地面的压力大小为（ ） A.mg +Mg B.2mg +Mg C.mg +2Mg D.2mg +2Mg 7. （计算）电动机是将电能转化为机械能的装置。为了减少发电厂输出的电能在电路上的电能损耗，需要高压输电。若甲乙两地原来用500kV超高压输电，输电线上损耗的电功率为P，在保持输电功率和输电线电阻均不变的条件下，改用1000kV特高压输电，则输电线上损耗的电功率将变为多少？ 8. 打夯机工作时会发出一定的噪音。 （1）已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时波长和频率分别（ ） A.变小、不变 B.不变、变低 C.变大、不变 D.不变、变高 （2）某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率（ ） A.要高 B.相同 C.要低 （3）某同学给打夯机设计了如图所示的减噪装置结构，通过装置的共振可吸收声波。已知该装置的固有频率为f0=，其中m为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度，经测试发现它对频率为200Hz的声音减噪效果最强。若打夯机发出的声波频率为300Hz，为获得更好减噪效果，可以采取的措施有___________（写出一种即可）。 9. 若断开打夯机电源后，摆锤在一段时间内做最大摆角为4°的摆动，不计任何阻力。某同学在摆锤经过最低点时开始计时并计数为1，测得经过时间t，摆锤第N次经过最低点，则当地重力加速度大小为（　　） A. B. C. D. 三、“风光互补”（15分） “风光互补”是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。“风光互补”照明是一个新兴的新能源利用领域，它不仅能减少城市照明对常规输电的依赖，也为农村照明提供了新的解决方案。 如图（a）所示是新型“风光互补”景观照明灯，它由：风轮、太阳能电池、照明灯以及蓄电池组成，灯规格为30V，2.5A。 10.照明灯的额定功率为______W。 11.如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为，要想使太阳能电池的最大输出功率达到36W.太阳能电池板的面积至少要为______（太阳能电池板的效率取20%） 12.风轮是将空气的动能转化成风轮自身机械能的装置，其机械能再通过发电机组转化成电能。已知风轮的迎风面积为，空气的密度为，整个装置的能量转化效率为20%。若此时风速为，那么单位时间内通过风轮的空气质量为______kg，风力发电机的输出功率为______W. 13.夜晚，照明灯调用蓄电池内储存的电能进行供电（假定此时太阳能电池与风轮均不发电），其电路图如图（b）所示，定值电阻的阻值未知。蓄电池两端的电压U与电流I的曲线如图（c）所示，求： ①该蓄电池的电动势E和内阻r； ②为确保规格为30V，2.5A的照明灯可以正常工作，定值电阻的阻值。 四、北斗卫星导航系统（18分） 北斗卫星导航系统（简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主研发的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航的国家重要基础设施。 13. 北斗系统用电磁波传递信息，下列选项不属于电磁波的是（　　） A. 无线电波 B. 紫外线 C. 超声波 D. X射线 14. 在发射北斗导航卫星的过程中，某2s内卫星速度随时间的变化规律为v=（8t+3）m/s，由此可知（　　） A. 卫星的加速度为3m/s2 B. 卫星在2s内通过的位移为22m C. 卫星2s末的速度为16m/s D. 卫星做变加速直线运动 15. 如图一颗北斗导航卫星在做轨道半径为r的匀速圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，这颗北斗卫星的运行周期为_______；向心加速度为______。 16. 某颗北斗卫星质量为m，该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其做圆周运动的半径变为R2，则R1_______R2（选填“<”、“=”或“>”）。若已知G为引力常量，M为地球质量，则此过程中合外力对该卫星做功为_________。 17. 北斗导航卫星中的“北斗三号"搭载了氢原子钟，原子钟通过氢原子能级跃迁产生电磁波校准时钟。氢原子的部分能级结构如图，则（　　） A. 用10.5eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态 B. 氢原子由基态跃迁到激发态后，原子的电势能增大 C. 一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子 D. 一群处于用n=2能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射金属铂（铂逸出功为6.34eV），能发生光电效应 五、磁力缓降的奥秘（20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，试验人员利用依附于建筑外墙的逃生轨道，从高处以较慢的速度下降，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。 18. 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，不与内壁摩擦，不计空气阻力。 （1）结合楞次定律进行分析，并说明强磁铁开始下落一小段距离的加速度a方向：________；以及a和g的大小关系a_____g； （2）实验中已经测得强磁铁在铜管中下落的最大速度为；设强磁铁从静止开始下落时t=0，其下落过程中，速度大小v随时间 t变化的关系图线是如图（ ） A． B． C． D． 19. 该装置原理可等效为：间距L=0.5m的两根竖直导轨上部连通，人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑，磁铁产生磁感应强度B=0.2T的匀强磁场。人和磁铁所经位置处，可等效为有一固定导体棒cd与导轨相连，整个装置总电阻始终为R，如图3所示。 （1）在某次逃生试验中，质量的测试者利用该装置以v1=1.5m/s的速度匀速下降，已知与人一起下滑部分装置的质量m=20kg，本次试验过程中忽略摩擦。判断导体棒 cd 中电流的方向，总电阻R多大； （2）如要使一个质量的测试者利用该装置以的速度匀速下滑，其摩擦力f多大？ （3）保持第（2）问中的摩擦力不变，让质量测试者从静止开始下滑，测试者的加速度将会如何变化？当其速度为v2=0.78m/s时，加速度a多大？要想在随后一小段时间内保持加速度不变，则必需调控摩擦力，请写出摩擦力大小。 六、新冠病毒（15分） 新冠病毒主要通过飞沫和接触传播，具有很强的传染性。 20. 假设一个飞沫的直径为5μm（微米），质量为1×10−15kg，带电量为10-15C，在空气中以2m/s的速度水平飞行。若突然遇到一个竖直向下的匀强电场，电场强度为1×106N/C，求： （1）飞沫在电场中所受的电场力大小； （2）飞沫做匀变速曲线运动时，加速度的大小和方向。 21. 为了检测新冠病毒，常使用紫外线灯对物体表面进行消毒。紫外线灯的发光原理是利用低压汞蒸气放电时产生的紫外线。假设紫外线灯的功率为40W，发出的紫外线主要波长为254nm，则该紫外线灯每秒发出的光子数为 。普朗克常数h=6.63×10-34Js。 22. 呼吸机是治疗新冠肺炎的重要设备，其核心元件为呼吸机马达（即电动机）。下表表为某品牌呼吸机马达的技术参数，用图示交流电源通过理想变压器给马达供电，则（ ） A.马达内线圈的电阻为120Ω B.马达正常工作时理想变压器原、副线圈的匝数比为55:6 C.该交流电源的电压有效值为311V D.该交流电源每秒内电流方向变化50次 23. 新冠病毒具有很强的传染性，转运新冠病人时需要使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱（即舱内气体压强低于外界的大气压强），这种负压舱既可以让外界气体流入，也可以将舱内气体过滤后排出。若某负压舱容积为，初始时温度为27℃，压强为；运送到某地区后，外界温度变为9℃，大气压强变为，已知负压舱导热且与外界没有气体交换，容积保持不变。绝对零度取。 （1）求送到某地区后负压舱内的压强； （2）运送到某地区后需将负压舱内气体抽出，使压强与当地大气压强相同，求抽出的气体质量与舱内剩余质量之比。 试卷第2页，共22页 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷（上海专用） 黄金卷05 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、中国高铁（14分） 【答案】8. B 9. B 10. B 11. 【1题详解】 列车行驶时所受阻力都跟速度的平方成正比，则 所以列车的功率为 高铁克服阻力做功的功率与普速车之比为 行驶过程中消耗的能量大小等于阻力做的负功，而且两列车行驶相同的里程， 则 因此高铁消耗的能量是普速车的4倍。 故选B。（3分） 【2题详解】 根据机车启动过程公式，该动车的额定功率P为 故选B。 （3分） 【3题详解】 新代高速列车沿全长约1300km的京沪线从北京到上海所用时间为 在动力上耗电约为 故选B。（3分） 【4题详解】 由公式 ，所以 又 所以 根据牛顿第二定律，有 解得 （5分） 二、电动打夯机（18分） 【答案】5. C 6.①. Mg ②. D 7. 8. ①. C ②. A ③. 减小m或L 9. C 【5题详解】 摆锤转到最低点时处于具有竖直向上的加速度，处于超重状态。故选C。（2分） 【6题详解】 （1）因为摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面，所以此时杆对摆锤的弹力大小为。（2分） （2）打夯机底座刚好不能离开地面，可得摆锤到达最高点时，杆对底座的拉力刚好为， 所以此时杆对摆锤为拉力，大小等于，对摆锤有 摆锤转到最低点时，对摆锤有 摆锤转到最低点时，设打夯机对地面的压力大小为，有 联立解得 故选D。 （3分） 【7题详解】 输送电功率P输=UI不变，则特高压输电电流与超高压输电电流之比为：I特：I超=U超：U特=1：2 输电线上损耗的电功率：P=I2R 其中R不变，则特高压输电与超高压输电损耗功率之比为 P特：P超=I特2：I超2 因此，输电线上损耗的电功率变为 P特=P （2分） 【8题详解】 （1）由 已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时频率频率不变， 所以波长变长。故选C。（2分） （2）由多普勒效应可知某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率更高。 故选A。（2分） （3）当两机械波频率相同时有可能能发生干涉，所以要减低该装置的固有频率， 根据公式 可以减小m或L。（2分） 【9题详解】 摆锤做单摆周期为 由单摆周期公式 得 故选C。（3分） 三、“风光互补”（15分） 【答案】10. 75 11. 0.75 12.（1）7 （2）70 13.（1）40，2 （2）2 【10题详解】 照明灯的额定功率为 （2分） 【11题详解】 由能量关系可知 ，解得 S=0.75m2 （2分） 【12题详解】 （1）单位时间内通过风轮的空气质量为 （2分） （2）风力发电机的输出功率为 （2分） 【12题详解】 （1）该蓄电池的电动势 ，内阻为 （4分） （2）根据闭合电路的欧姆定律可知 ，解得 R0=2Ω （3分） 四、北斗卫星导航系统（18分） 【答案】13. C 14. B 15. ①. ②. 16. ①. > ②. 17. BD 【13题详解】 无线电波、紫外线、X射线都属于电磁波，超声波属于机械波，则不属于电磁波的选C。（2分） 【14题详解】 AD．某2s内卫星速度随时间的变化规律为v=（8t+3）m/s，可知卫星做匀加速直线运动， 加速度为 故AD错误； B．卫星做匀加速直线运动，在2s内通过的位移为 故B正确； C．卫星2s末的速度为 故C错误。故选B。（3分） 【15题详解】 [1][2]北斗导航卫星在做轨道半径为r的匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g， 有 ， 联立解得卫星的周期和向心加速度为 （2分） （2分） 【16题详解】 [1]卫星受到极稀薄空气的摩擦作用，则其线速度变小，万有引力大于向心力，则卫星做向心运动， 轨道半径变小，即；（2分） [2]轨道半径为时，有 ， 卫星的引力势能为 轨道半径为时，有 ， 卫星的引力势能为 合外力对该卫星做功变为摩擦产生的热量，根据能量守恒定律得 解得 （4分） 【17题详解】 A．处于基态的氢离子跃迁到激发态，如果到第2能级 如果到第3能级 10.5eV的光子能量都不符合跃迁条件，故A错误； B．按照波尔理论，氢原子由基态跃迁到激发态，核外电子从低轨道跃迁到高轨道，克服库仑力做功， 原子的电势能增大，故B正确； C．大量处于激发态的氢原子，向低能级跃迁能辐射有 即能辐射6种光子，故C错误； D．的氢原子从激发态向低能级跃迁，释放最大10.2eV能量的光子，因 发出的光照射金属铂（铂逸出功为6.34eV），能发生光电效应，故D正确。故选BD。（3分） 五、磁力缓降的奥秘（20分） 【答案】18. ①. 竖直向下 ②. 小于 ③. D 19.（1）d到c，；（2）； （3）加速度逐渐减小，当时，， 【18题详解】 （1）[1][2]磁铁下落过程中，根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍磁铁的下落， 磁铁受到向上的安培力，所以磁铁的加速度a<g；（2分） 由于开始下降时安培力小于重力，所以加速度方向竖直向下。（2分） （2）[3]磁铁做加速度逐渐减小的加速运动，直至匀速直线运动，而速度—时间图像的斜率表示加速度。 故选D。（3分） 【19题详解】 （1）磁场向下运动，等价于导棒cd向上切割磁感线，根据右手定则可知：电流方向为d到c， 由于导棒cd受到向下的安培力，等价于磁铁和人受到向上的反作用力，和整个装置的重力平衡， 根据受力分析，由平衡条件可知 解得 （3分） （2）根据受力分析由平衡条件可知 解得 （3分） （3）根据牛顿第二定律有 解得 可知随着速度v增加，加速度逐渐减小（2分） 当 解得 而当时，代入上式可得 （2分） 此后保持加速度不变，则应有 可得 代入数据有 （3分） 六、新冠病毒（15分） 【答案】20.（1）1×10−9N （2）106 m/s2，方向竖直向下 21. 2.4×1023 22.B 23.（1）； （2） 【20题详解】 （1）根据电场力的公式F=qE，所以电场力F=1×10−9N。（2分） （2）根据牛顿第二定律F=ma，加速度a=mF​=1×106m/s2，方向竖直向下。（2分） 【21题详解】 根据光子能量公式E=hv和波长与频率的关系v=λc​，以及功率与能量的关系Pt=NE​， 则每秒发出的光子数N= 2.4×1023个。（2分） 【22题详解】 A.马达空载时，为非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解电阻，所以其内阻不是120 Ω，故A错误； B.理想变压器的原副线圈匝数之比等于交流电源的电压有效值与供电电压之比，即 n1:n2=U1:U2=220V:24V =55:6，故B正确； C.交流电源电压的有效值应为220V，故C错误； D.正弦交流电每个周期内电流方向变化2次，该交流电的周期为0.02s，1s内包含50个周期， 所以该交流电每秒内电流方向变化100次，故D错误。（3分） 【23题详解】 （1）运送过程舱内气体体积恒定，由查理定律得 解得 （2分） （2）抽出气体过程是等温变化，设舱内体积温V0，气体压强达到当地大气压时总体积为V3， 由 得 所以抽出气体和剩余质量之比是 （4分） 试卷第2页，共22页 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷（上海专用） 黄金卷05 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、中国高铁（14分） 高铁具有安全性好，耗时少，载客量高的优点；截止2021年底，中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一；高铁如今不仅是我国经济腾飞的时代见证者，也成了中国走向世界的一张名片。 1. 一列高铁列车和一列普速列车匀速行驶相同的里程，高铁的速度为普速车的2倍，行驶时所受阻力都跟速度的平方成正比，则（　　） A. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的8倍，故消耗的能量是普速车的8倍 B. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的8倍，故消耗的能量是普速车的4倍 C. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的4倍，故消耗的能量是普速车的8倍 D. 高铁克服阻力做功的功率是普速车的4倍，故消耗的能量是普速车的4倍 2.复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列动车初速度为，以额定功率在平直轨道上行驶，经过一段时间达到最大速度，若行驶过程中受到的阻力不变，该动车的额定功率P为（　　） A. B. C. D. 3. 报道称新一代高速列车牵引功率达9000kW，持续运行速度为350km/h，则新代高速列车沿全长约1300km的京沪线从北京到上海，在动力上耗电约为（　　） A B. C. D. 4. 北京冬奥会重要的交通保障设施——京张高铁，假设质量为m的高铁动车从静止开始以恒定功率P行驶，能获得最大行驶速度为，且行驶过程中受到的阻力大小不变，则当动车的速度为时，求动车的加速度大小。 【答案】8. B 9. B 10. B 11. 【1题详解】 列车行驶时所受阻力都跟速度的平方成正比，则 所以列车的功率为 高铁克服阻力做功的功率与普速车之比为 行驶过程中消耗的能量大小等于阻力做的负功，而且两列车行驶相同的里程， 则 因此高铁消耗的能量是普速车的4倍。 故选B。 【2题详解】 根据机车启动过程公式，该动车的额定功率P为 故选B。 【3题详解】 新代高速列车沿全长约1300km的京沪线从北京到上海所用时间为 在动力上耗电约为 故选B。 【4题详解】 由公式 ，所以 又 所以 根据牛顿第二定律，有 解得 二、电动打夯机（18分） 电动打夯机可以用来平整地面。如图为某小型电动打夯机的结构示意图，质量为m的摆锤通过轻杆与总质量为M的底座（含电动机）上的转轴相连。电动机通过皮带传动，使摆锤绕转轴O在竖直面内匀速转动，转动半径为R。 5. 摆锤转到最低点时处于（　　） A. 平衡状态 B. 失重状态 C. 超重状态 6. 调节打夯机的转速，使摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面。 （1）摆锤转到最高点时，杆对摆锤的弹力大小为___________； （2）摆锤转到最低点时，打夯机对地面的压力大小为（ ） A.mg +Mg B.2mg +Mg C.mg +2Mg D.2mg +2Mg 7. （计算）电动机是将电能转化为机械能的装置。为了减少发电厂输出的电能在电路上的电能损耗，需要高压输电。若甲乙两地原来用500kV超高压输电，输电线上损耗的电功率为P，在保持输电功率和输电线电阻均不变的条件下，改用1000kV特高压输电，则输电线上损耗的电功率将变为多少？ 8. 打夯机工作时会发出一定的噪音。 （1）已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时波长和频率分别（ ） A.变小、不变 B.不变、变低 C.变大、不变 D.不变、变高 （2）某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率（ ） A.要高 B.相同 C.要低 （3）某同学给打夯机设计了如图所示的减噪装置结构，通过装置的共振可吸收声波。已知该装置的固有频率为f0=，其中m为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度，经测试发现它对频率为200Hz的声音减噪效果最强。若打夯机发出的声波频率为300Hz，为获得更好减噪效果，可以采取的措施有___________（写出一种即可）。 9. 若断开打夯机电源后，摆锤在一段时间内做最大摆角为4°的摆动，不计任何阻力。某同学在摆锤经过最低点时开始计时并计数为1，测得经过时间t，摆锤第N次经过最低点，则当地重力加速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】5. C 6.①. Mg ②. D 7. 8. ①. C ②. A ③. 减小m或L 9. C 【5题详解】 摆锤转到最低点时处于具有竖直向上的加速度，处于超重状态。故选C。 【6题详解】 （1）因为摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面，所以此时杆对摆锤的弹力大小为。 （2）打夯机底座刚好不能离开地面，可得摆锤到达最高点时，杆对底座的拉力刚好为， 所以此时杆对摆锤为拉力，大小等于，对摆锤有 摆锤转到最低点时，对摆锤有 摆锤转到最低点时，设打夯机对地面的压力大小为，有 联立解得 故选D。 【7题详解】 输送电功率P输=UI不变，则特高压输电电流与超高压输电电流之比为：I特：I超=U超：U特=1：2 输电线上损耗的电功率：P=I2R 其中R不变，则特高压输电与超高压输电损耗功率之比为 P特：P超=I特2：I超2 因此，输电线上损耗的电功率变为 P特=P 【8题详解】 （1）由 已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时频率频率不变， 所以波长变长。故选C。 （2）由多普勒效应可知某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率更高。 故选A。 （3）当两机械波频率相同时有可能能发生干涉，所以要减低该装置的固有频率， 根据公式 可以减小m或L。 【9题详解】 摆锤做单摆周期为 由单摆周期公式 得 故选C。 三、“风光互补”（15分） “风光互补”是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。“风光互补”照明是一个新兴的新能源利用领域，它不仅能减少城市照明对常规输电的依赖，也为农村照明提供了新的解决方案。 如图（a）所示是新型“风光互补”景观照明灯，它由：风轮、太阳能电池、照明灯以及蓄电池组成，灯规格为30V，2.5A。 10.照明灯的额定功率为______W。 11.如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为，要想使太阳能电池的最大输出功率达到36W.太阳能电池板的面积至少要为______（太阳能电池板的效率取20%） 12.风轮是将空气的动能转化成风轮自身机械能的装置，其机械能再通过发电机组转化成电能。已知风轮的迎风面积为，空气的密度为，整个装置的能量转化效率为20%。若此时风速为，那么单位时间内通过风轮的空气质量为______kg，风力发电机的输出功率为______W. 13.夜晚，照明灯调用蓄电池内储存的电能进行供电（假定此时太阳能电池与风轮均不发电），其电路图如图（b）所示，定值电阻的阻值未知。蓄电池两端的电压U与电流I的曲线如图（c）所示，求： ①该蓄电池的电动势E和内阻r； ②为确保规格为30V，2.5A的照明灯可以正常工作，定值电阻的阻值。 【答案】10. 75 11. 0.75 12.（1）7 （2）70 13.（1）40，2 （2）2 【10题详解】 照明灯的额定功率为 【11题详解】 由能量关系可知 ，解得 S=0.75m2 【12题详解】 （1）单位时间内通过风轮的空气质量为 （2）风力发电机的输出功率为 【12题详解】 （1）该蓄电池的电动势 ，内阻为 （2）根据闭合电路的欧姆定律可知 ，解得 R0=2Ω 四、北斗卫星导航系统（18分） 北斗卫星导航系统（简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主研发的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航的国家重要基础设施。 13. 北斗系统用电磁波传递信息，下列选项不属于电磁波的是（　　） A. 无线电波 B. 紫外线 C. 超声波 D. X射线 14. 在发射北斗导航卫星的过程中，某2s内卫星速度随时间的变化规律为v=（8t+3）m/s，由此可知（　　） A. 卫星的加速度为3m/s2 B. 卫星在2s内通过的位移为22m C. 卫星2s末的速度为16m/s D. 卫星做变加速直线运动 15. 如图一颗北斗导航卫星在做轨道半径为r的匀速圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，这颗北斗卫星的运行周期为_______；向心加速度为______。 16. 某颗北斗卫星质量为m，该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其做圆周运动的半径变为R2，则R1_______R2（选填“<”、“=”或“>”）。若已知G为引力常量，M为地球质量，则此过程中合外力对该卫星做功为_________。 17. 北斗导航卫星中的“北斗三号"搭载了氢原子钟，原子钟通过氢原子能级跃迁产生电磁波校准时钟。氢原子的部分能级结构如图，则（　　） A. 用10.5eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态 B. 氢原子由基态跃迁到激发态后，原子的电势能增大 C. 一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子 D. 一群处于用n=2能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射金属铂（铂逸出功为6.34eV），能发生光电效应 【答案】13. C 14. B 15. ①. ②. 16. ①. > ②. 17. BD 【13题详解】 无线电波、紫外线、X射线都属于电磁波，超声波属于机械波，则不属于电磁波的选C。 【14题详解】 AD．某2s内卫星速度随时间的变化规律为v=（8t+3）m/s，可知卫星做匀加速直线运动， 加速度为 故AD错误； B．卫星做匀加速直线运动，在2s内通过的位移为 故B正确； C．卫星2s末的速度为 故C错误。故选B。 【15题详解】 [1][2]北斗导航卫星在做轨道半径为r的匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g， 有 ， 联立解得卫星的周期和向心加速度为 ， 【16题详解】 [1]卫星受到极稀薄空气的摩擦作用，则其线速度变小，万有引力大于向心力，则卫星做向心运动， 轨道半径变小，即； [2]轨道半径为时，有 ， 卫星的引力势能为 轨道半径为时，有 ， 卫星的引力势能为 合外力对该卫星做功变为摩擦产生的热量，根据能量守恒定律得 解得 【17题详解】 A．处于基态的氢离子跃迁到激发态，如果到第2能级 如果到第3能级 10.5eV的光子能量都不符合跃迁条件，故A错误； B．按照波尔理论，氢原子由基态跃迁到激发态，核外电子从低轨道跃迁到高轨道，克服库仑力做功， 原子的电势能增大，故B正确； C．大量处于激发态的氢原子，向低能级跃迁能辐射有 即能辐射6种光子，故C错误； D．的氢原子从激发态向低能级跃迁，释放最大10.2eV能量的光子，因 发出的光照射金属铂（铂逸出功为6.34eV），能发生光电效应，故D正确。故选BD。 五、磁力缓降的奥秘（20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，试验人员利用依附于建筑外墙的逃生轨道，从高处以较慢的速度下降，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。 18. 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，不与内壁摩擦，不计空气阻力。 （1）结合楞次定律进行分析，并说明强磁铁开始下落一小段距离的加速度a方向：________；以及a和g的大小关系a_____g； （2）实验中已经测得强磁铁在铜管中下落的最大速度为；设强磁铁从静止开始下落时t=0，其下落过程中，速度大小v随时间 t变化的关系图线是如图（ ） A． B． C． D． 19. 该装置原理可等效为：间距L=0.5m的两根竖直导轨上部连通，人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑，磁铁产生磁感应强度B=0.2T的匀强磁场。人和磁铁所经位置处，可等效为有一固定导体棒cd与导轨相连，整个装置总电阻始终为R，如图3所示。 （1）在某次逃生试验中，质量的测试者利用该装置以v1=1.5m/s的速度匀速下降，已知与人一起下滑部分装置的质量m=20kg，本次试验过程中忽略摩擦。判断导体棒 cd 中电流的方向，总电阻R多大； （2）如要使一个质量的测试者利用该装置以的速度匀速下滑，其摩擦力f多大？ （3）保持第（2）问中的摩擦力不变，让质量测试者从静止开始下滑，测试者的加速度将会如何变化？当其速度为v2=0.78m/s时，加速度a多大？要想在随后一小段时间内保持加速度不变，则必需调控摩擦力，请写出摩擦力大小。 【答案】18. ①. 竖直向下 ②. 小于 ③. D 19.（1）d到c，；（2）； （3）加速度逐渐减小，当时，， 【18题详解】 （1）[1][2]磁铁下落过程中，根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍磁铁的下落， 磁铁受到向上的安培力，所以磁铁的加速度a<g； 由于开始下降时安培力小于重力，所以加速度方向竖直向下。 （2）[3]磁铁做加速度逐渐减小的加速运动，直至匀速直线运动，而速度—时间图像的斜率表示加速度。 故选D。 【19题详解】 （1）磁场向下运动，等价于导棒cd向上切割磁感线，根据右手定则可知：电流方向为d到c， 由于导棒cd受到向下的安培力，等价于磁铁和人受到向上的反作用力，和整个装置的重力平衡， 根据受力分析，由平衡条件可知 解得 （2）根据受力分析由平衡条件可知 解得 （3）根据牛顿第二定律有 解得 可知随着速度v增加，加速度逐渐减小 当 解得 而当时，代入上式可得 此后保持加速度不变，则应有 可得 代入数据有 六、新冠病毒（15分） 新冠病毒主要通过飞沫和接触传播，具有很强的传染性。 20. 假设一个飞沫的直径为5μm（微米），质量为1×10−15kg，带电量为10-15C，在空气中以2m/s的速度水平飞行。若突然遇到一个竖直向下的匀强电场，电场强度为1×106N/C，求： （1）飞沫在电场中所受的电场力大小； （2）飞沫做匀变速曲线运动时，加速度的大小和方向。 21. 为了检测新冠病毒，常使用紫外线灯对物体表面进行消毒。紫外线灯的发光原理是利用低压汞蒸气放电时产生的紫外线。假设紫外线灯的功率为40W，发出的紫外线主要波长为254nm，则该紫外线灯每秒发出的光子数为 。普朗克常数h=6.63×10-34Js。 22. 呼吸机是治疗新冠肺炎的重要设备，其核心元件为呼吸机马达（即电动机）。下表表为某品牌呼吸机马达的技术参数，用图示交流电源通过理想变压器给马达供电，则（ ） A.马达内线圈的电阻为120Ω B.马达正常工作时理想变压器原、副线圈的匝数比为55:6 C.该交流电源的电压有效值为311V D.该交流电源每秒内电流方向变化50次 23. 新冠病毒具有很强的传染性，转运新冠病人时需要使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱（即舱内气体压强低于外界的大气压强），这种负压舱既可以让外界气体流入，也可以将舱内气体过滤后排出。若某负压舱容积为，初始时温度为27℃，压强为；运送到某地区后，外界温度变为9℃，大气压强变为，已知负压舱导热且与外界没有气体交换，容积保持不变。绝对零度取。 （1）求送到某地区后负压舱内的压强； （2）运送到某地区后需将负压舱内气体抽出，使压强与当地大气压强相同，求抽出的气体质量与舱内剩余质量之比。 【答案】20.（1）1×10−9N （2）106 m/s2，方向竖直向下 21. 2.4×1023 22.B 23.（1）； （2） 【20题详解】 （1）根据电场力的公式F=qE，所以电场力F=1×10−9N。 （2）根据牛顿第二定律F=ma，加速度a=mF​=1×106m/s2，方向竖直向下。 【21题详解】 根据光子能量公式E=hv和波长与频率的关系v=λc​，以及功率与能量的关系Pt=NE​， 则每秒发出的光子数N= 2.4×1023个。 【22题详解】 A.马达空载时，为非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解电阻，所以其内阻不是120 Ω，故A错误； B.理想变压器的原副线圈匝数之比等于交流电源的电压有效值与供电电压之比，即 n1:n2=U1:U2=220V:24V =55:6，故B正确； C.交流电源电压的有效值应为220V，故C错误； D.正弦交流电每个周期内电流方向变化2次，该交流电的周期为0.02s，1s内包含50个周期， 所以该交流电每秒内电流方向变化100次，故D错误。 【23题详解】 （1）运送过程舱内气体体积恒定，由查理定律得 解得 （2）抽出气体过程是等温变化，设舱内体积温V0，气体压强达到当地大气压时总体积为V3， 由 得 所以抽出气体和剩余质量之比是 试卷第2页，共22页 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$