2024年上海市虹口區(qū)高考物理二模試卷(含詳細答案解析)

2024年上海市虹口區(qū)高考物理二模試卷

一、實驗題：本大題共1小題，共9分。

1.秋千

蕩秋千是非常普遍的娛樂運動。

①（多選題）人在A處

A.合力不為零

8.向心力為零

C.合力沿切線〃的方向

。.向心力沿d的方向

②從人蕩到C點的過程中，其動能隨時間的變化關(guān)系圖像為

(2)小明同學(xué)蕩秋千時，發(fā)現(xiàn)秋千在運動過程中具有周期性，于是他在實驗室找到一些器材進行探究。

①(多選題)為了能夠滿足“單擺”的模型要求，應(yīng)______o

A.選用I米左右的輕質(zhì)細線

B.選用質(zhì)量較小的塑料球

C將線緊密纏繞在水平橫桿上

。.擺角盡可能的小

②測量擺長時，先用游標卡尺測量小球直徑，方法正確的是______圖。

(3)小明用拉力傳感器替代光電門傳感器，按圖(5)所示安裝好。擺球在小角度擺動的過程中，啟動計算機

軟件，得到圖(6)所示的圖像。則i=1.5s時擺球在_____位置，擺球的振動周期7=_____s。

二、簡答題：本大題共5小題，共15分。

2.雷電

雷電是大氣中的放電現(xiàn)象，多形成在積雨云中。通常下部的雷云因摩擦而帶負電，上部的雷云帶正電。當

某處積聚的電荷密度很大，周圍產(chǎn)生強電場，就可擊穿空氣分子，形成雷電，釋放巨大能量。

(1)由于靜電感應(yīng)，會使雷云下方附近的地面積聚_____電荷，在云層和地面之間產(chǎn)生電場的大致方向:

(2)為避免雷電造成損害，高大的建筑物會裝有避雷針。如圖2,雷雨天，在避雷針附近產(chǎn)生電場，其等勢

面的分布如虛線所示。

①A、B、C三點中，場強最大的位置是______,一帶電量為一2.0x10-7。的電荷心由4運動到。點，則

其電勢能的變化量

②沿水平方向在某區(qū)域建立坐標軸Ox,軸上各點電勢分布如圖3所示，人為圖線最高點，則。

人力點場強為零

B力點場強豎直向上

C。、c兩點場強相同

。.沿水平方向〃點距離避雷針比c點更遠

(3)1752年6月的一天，富蘭克林在空曠地帶高舉裝有金屬桿的風(fēng)箏，剛好一道閃電從風(fēng)箏上掠過，他將

風(fēng)箏線上的電引入萊顧瓶中，I可家進行了各種電學(xué)實驗，證明雷電與人工摩擦產(chǎn)生的電具有相同的性質(zhì)。

已知萊頓瓶的電容C=1000p凡測出其兩端的電壓U=120l則富蘭克林收集到雷電的電量Q=

Co(IpF=IO"尸)

3.跳跳球

跳跳球的彈性很好，內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體，是有趣的兒童玩具。為方便討論，均不計空氣阻力，重力加速

度g取9.8?n/s2。

圖］S2圖3圖4

(1)接觸地面后，跳跳球在被擠壓的過程中，不計內(nèi)能的變化。

①關(guān)于能量的變化，下列說法正確的是______。

4.動能一直減小

B.動能一直增大

C彈性勢能一直增大

。.人的機械能總量保持不變

②為了能彈起更高，接觸地面后，人應(yīng)。

(2)如圖3,跳跳球還可用來跳繩比賽。某同學(xué)1分鐘跳繩12()次，離開地面后重心均升高h二10cm。若將

人看作質(zhì)點，則一次跳躍過程中，球與地面接觸的時間￡=_____s(保留2位有效數(shù)字)。

(3)夏天27℃時給跳跳球充氣，球內(nèi)氣體壓強為不計球的容積變化，在不漏氣的情況下，冬天

-13℃時，球內(nèi)氣體分子熱運動的平均動能_____(填寫其變化情況)，球內(nèi)氣體的壓強p'=______atm.

(4)某同學(xué)購買的是無法充氣的質(zhì)地稍硬的跳跳球，玩耍時不慎撞成圖4示的凹陷，檢杳發(fā)現(xiàn)也沒漏氣。請

你幫他設(shè)計一個易于操作的方法把球恢復(fù)原狀，并簡要說明其物理原理。

②已知微球偏離平衡位置微小位移x時，光線對微球總的作用力近似滿足F=-依，則微球從平衡位置開

5.微觀粒子的碰撞

通過對微觀粒子碰撞的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中子和中微子等基本粒子，對微觀世界的認識不斷深

入。

(1)下列粒子中，質(zhì)量最小的是一。

A電子

B.原子

C.中子

Da粒子

(2)圖2為盧瑟福所做微觀粒子撞擊的實驗裝置圖。該裝置中，放射源R放出的粒子是______o轉(zhuǎn)動顯微

鏡，在熒光屏S上觀察到有個別粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，據(jù)此提出了原子的______模型。

(3)查德威克用針放出的a射線轟擊被，從而發(fā)現(xiàn)了中子。裝置圖3中的粒子8為—,發(fā)現(xiàn)中子的核反

應(yīng)方程為：—>4-QHO

(4)在核反應(yīng)堆中常用石墨做減速劑。已知碳核質(zhì)量是中子質(zhì)量的12倍，碰撞前中子的動能為&o,碳核均

處于靜止狀態(tài)，中子與碳核相遇即發(fā)生彈性正碰。

①與碳核發(fā)生一次碰撞，中子損失的動能為多少？

②一個中子至少與碳核發(fā)生幾次碰撞，其動能才可減小為原來的萬分之一？

6.發(fā)電機

從發(fā)電廠、變電站引出的輸電線，將電能輸送到鄉(xiāng)村、工廠和千家萬戶，為我們的美好生活做出了巨大貢

獻，而發(fā)電機則是功不可沒。

(1)圖I示為交流發(fā)電的裝置簡圖，邊長為L、匝數(shù)為N的正方形線框。仇/在勻強磁場中以恒定的角速

度3繞。0'軸沿圖示方向轉(zhuǎn)動。

①從圖1示位置開始計時，e、/兩點間電勢差隨時間/的變化關(guān)系圖像為_____。

②已知線框邊長L=0.1771,匝數(shù)N=200,線框總電阻r=40,負載電阻R=16。。穿過線框的磁通量按

圖2示規(guī)律變化，則磁感應(yīng)強度8=T；輸出電壓4=幾

(2)圖3示為某直流發(fā)電機的簡化原理圖。以。點為圓心、半徑為/的圓弧形金屬導(dǎo)軌MN固定在紙面內(nèi),

長為/的導(dǎo)體棒CM可繞。點以角速度3勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場垂直紙面向里，請運用法

拉第電磁感應(yīng)定律，證明導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=

(3)某大型燃煤發(fā)電機組輸出的是正弦交流電，各種功率分配如圖5所示。遠距離輸電過程中的損耗均為輸

電線熱損耗，變壓器視為理想變壓器，1MW=1O6W。

①渦輪機損耗的功率P^=_____MW,整個系統(tǒng)的效率_______%。

②若遠距離輸電線的總電阻/@二250,發(fā)電機的輸出電壓U=2000乙則升壓變壓器的匝數(shù)比為。

答案和解析

1.【答案】A8CAAQ4平衡2

【解析】解：(1)①蕩秋千的人連司座椅看作質(zhì)點，因質(zhì)點在A點時速度為零，故向心加速度與向心力均

為零。而在4點質(zhì)點受到豎直向下的重力和沿繩子方向的拉力，這兩個力合力不為零，在此處加速度沿垂

直繩的方向(圓周運動的切向)，故合力沿切線。的方向，故A4c正確，。錯誤。

故選：ABC.

②從人點蕩到C點的過程中，動能先增大后減小，當?shù)竭_C點時動能最大。圖像的斜率表示動能變化的快

慢，根據(jù)動能定理可知，動能變億的快慢等于重力做功的快慢，即等于重力的瞬時功率，從A到最低點，

重力的瞬時功率先變大后變小，從最低點到C,重力的瞬時功率先變大后變小，則圖像的傾斜程度先變

大，后變小，再變大，再變小，故A正確，BCD錯誤。

故選：A。

(2)①為了能夠滿足“單擺”的模型要求，應(yīng)選用1米左右的輕質(zhì)細線；選用質(zhì)量較大體積較小的金屬球；

細線不能纏繞在橫桿上，否則擺動過程中擺長會發(fā)生變化；同時要保證擺角盡量的小，故AD正確，錯

誤。

故選：AD.

②用游標卡尺測量小球直徑時，方法正確的是圖4。

(3)￡=1.5s時拉力傳感器示數(shù)最大，擺線的拉力最大，擺球所需向心力最大，擺球速度最大，可知此時擺

球在最低點，即平衡位置。

根據(jù)圖像可知，O~ls時間內(nèi)對應(yīng)擺球由最高點經(jīng)最低點到達另一側(cè)最高點，此為全振動的一半，故振動

周期F=2s。

故答案為：(1)①ABC；②A；(2)①AO；②4；(3)平衡；2。

(1)①對研究對象受力分析，根據(jù)圓周運動的性質(zhì)解答；

②根據(jù)圖像斜率的物理意義，結(jié)合重力的瞬時功率的變化解答；

(2)①根據(jù)單擺的運動能近似為簡諧運動的條件解答；

②根據(jù)游標卡尺的使用方法解答；

(3)根據(jù)拉力傳感器的示數(shù)變化，結(jié)合向心力的變化，得出擺球的位置和對應(yīng)的振動周期。

本題主要考查了圓周運動的特點與單擺的相關(guān)知識，理解單擺運動的特點，結(jié)合實驗原理掌握正確的實驗

操作，并結(jié)合圖像的物理意義即可完成分析。

2.【答案】正向上A點一8.0x10-431.2x10-7

【解析】解：(1)因下部的雷云帶負電，故由于靜電感應(yīng)會使雷云下方附近的地面積聚正電荷，電場方向

由正電荷指向負電荷，則在云層和地面之間產(chǎn)生電場的大致方向是向上。

(2)①等勢面越密集的地方電場強度越強，A、B、C三點中月處等勢面最密集，故場強最大的位置是A

點。

根據(jù)：Ep=q(p,可得此過程其電勢能的變化量為：

-73-4

AEp=q(pc~q9B=q(9c-<PB)=_2.0x10Cx[-31/—(-71Z)x10]/=-8.0xIO70

②48.根據(jù)0-％圖像的斜率絕對值等于電場強度的大小，由圖3可知。點沿水平方向場強分量為零，而豎

直方向的場強分量不為零，且場強方向豎直向上。故A錯誤，B正確；

C根據(jù)沿電場方向電勢降低，由圖3可知沿x軸正方向。點附近電勢升高，c點附近電勢降低，故a、c兩

點水平方向的場強分量方向相反，而它們的豎直方向的場強分量均向上，故。、c兩點的合場強方向一定

不相同，則4、。兩點場強不相同，故。錯誤：

D由圖2可知，在避雷針正上方的等勢面的位置的切線方向為水平方向，此處電場線豎直向上，則8點有

可能處于避雷針正上方，故沿水平方向8點距離避雷針的距離有可能為零，故沿水平方向力點距離避雷針

可能比。點更進，故。錯誤。

(3)根據(jù)電容C=今，可得收集到雷電的電量Q=CU=1000xIO-12x1206=1.2x10-7Co

故答案為：(1)正；向上；(2)①A點；—8.0x10-4；②B；(3)1.2x10-7

(1)根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，電場方向的規(guī)定分析解答。

(2)①根據(jù)等勢面越密集的地方電場強度越強，電勢能與電勢的關(guān)系解答。

②根據(jù)9圖像斜率的物理意義解答44選項；根據(jù)沿電場方向電勢降低，結(jié)合圖3可知判斷。兩點

的場強方向是否相同；根據(jù)圖2判斷4點可能所處的位置.0

(3)根據(jù)電容定義式解答。

本題考查了電場的基本性質(zhì)，電勢與電場強度的關(guān)系是電場基本性質(zhì)的核心問題。掌握沿電場線電勢降

低；等勢面與電場線處處垂直；電場強度越強的地方沿電場線電勢降落地越快。掌握租-X圖像斜率的物

理意義。

3.【答案】C下蹲并用力向下蹬地面0.21變小1.3

【脩析】解：(1)接觸地面后，跳跳球在被擠壓的過程中，跳跳球?qū)θ说膹椓χ饾u增大，先小于人的重

力，后大于人的重力，可知人先加速運動后減速運動到最低點，故人和跳跳球的系統(tǒng)動能先增大后減小。

跳跳球的形變量一直增大，故彈性勢能一直增大。跳跳球的機械能一直增大，根據(jù)機械能守恒，可知人的

機械能減小，故C正確，A8。錯誤；

②為了能彈起更面，接觸地面后，人應(yīng)下蹲并用力向下蹬地面，增大跳跳球的彈性勢能。

(2)離開地面后人做豎直上拋運動，由/1=4跳2,可得每一次上升或下降的時間為：

跳繩120次在空中的總時間為：q=120x2t0

則一次跳躍過程中，球與地面接觸的時間￡=需

其中：h=10cm=0.1m,g=9.Bm/s2

解得：t?0.21s。

(3)溫度是分子平均動能的標志，球內(nèi)氣體溫度降低，其分子熱運動的平均動能變小。

根據(jù)查理定律可得：黑=1

1

112

其中：pi=l.Satm,%=(273+27)K=300K,T2=(273-13)K=260K

解得：p'=13atm0

(4)方法：取一個大容器，向其中倒入足夠多的熱水，再把變形的跳跳球浸沒在熱水中，經(jīng)過一段時間，

球就能自動恢復(fù)原貌。

其物理原理為：球浸入熱水后，內(nèi)部封閉氣體溫度升高，最初點體體積幾乎不變，根據(jù)查理定律，氣體壓

強增大，達到一定數(shù)值，就可以推動外殼恢發(fā)原狀。

故答案為：(1)①C②下蹲并用力向下蹬地面。(2)0.21；(3)變小i1.3；(4)見解答。

解：(1)根據(jù)力與運動的關(guān)系或功與能的關(guān)系分析系統(tǒng)動能與人的機械能變化，根據(jù)跳跳球的形變量變化

分析其彈性勢能的變化；

②從增大跳跳球的彈性勢能的角度解答。

(2)離開地面后人做豎直上拋運動,根據(jù)運動學(xué)公式求解每一次上升或下降的時間，求出跳繩120次在空中

的總時間，根據(jù)時間關(guān)系求解次跳躍過程中，球與地面接觸的時間。

(3)溫度是分子平均動能的標志，物體溫度越高，其分子熱運動的平均動能越大。根據(jù)查理定律求解末態(tài)

壓強。

(4)利用熱脹冷縮的原理把球恢復(fù)原狀。從氣體實驗定律的物理原理解釋。

本題考查了氣體實驗定律的應(yīng)用，直線運動規(guī)律，機械能守恒定律的應(yīng)用。題目較簡單，根據(jù)相應(yīng)的物理

規(guī)律及原理解答即可。

4.【答案】波粒二象性寸小于aCDB

【解析】解：(1)該公式表明光子既有波動性又有粒子性，即光具有的特性是波粒二象性。

頻率為"的光子其波長為入二%其動量為P=?=弓，垂直照射到平面鏡，在反射的過程中，動量改變量的

大小4P=2p=半。

(2)①由折射定律,=翳，可知n>l,由17=(Vc,則光線在微球內(nèi)的傳播速度小于直空中的光速。。

由光路可逆原理，可知從8點射巴后的折射角等于在A點的入射角，即。=a。

②光束經(jīng)過微球的過程中，其動量變化量為麗二無-雙，則有：而=匯+而

如圖1所示，根據(jù)平行四邊形定則，入射時的動量為:與動量變化量而合成為出射時的動量近。

圖1

可得光束經(jīng)過微球的過程中，其動量變化量的方向與人月垂直向下，根據(jù)動量定理可知微球?qū)馐淖饔?/p>

力與48垂直向下，根據(jù)牛頓第三定律可知光束對微球產(chǎn)生的光壓垂直48向上，故C正確，人A。錯誤。

(3)①根據(jù)上一?問的解答，入射光〃、b對微球甲產(chǎn)生壓力分別指向右上方與左上方，入射光c、d對微球乙

產(chǎn)生壓力分別指向左下方與右下方，如圖2所示。

則兩球所受合力的方向為：甲球受合力向上，乙球受合力向下，故。正確，C錯誤。

②光線對微球總的作用力滿足簡諧運動的回復(fù)力特征，則微球從平衡位置開始做簡諧運動，運動的位移x

隨時間，變化的圖像為正余弦規(guī)律圖像，故8正確，ACO錯誤。

故答案為：(1)波粒二象性；邳：(2)①小于，a；②C：(3)①O；②8

(1)該公式表明光子既有波動性乂有粒子性。根據(jù)頻率與波長的關(guān)系，光子動量的表達式解答。

(2)①根據(jù)折射定律與光路可逆原理解答；

②根據(jù)平行四邊形定則確定光束的動量變化量的方向，根據(jù)動量定理和牛頓第三定律解答。

(3)①根據(jù)上一問的解答，確定各個入射光對微球產(chǎn)生壓力的方向，根據(jù)矢量合成確定兩球所受合力的方

向；

②光線對微球總的作用力滿足簡諧運動的回復(fù)力特征，則微球從平衡位置開始做簡諧運動。

本題考查了光子及光的波粒二象性，光的折射現(xiàn)象，動量定理的應(yīng)用，掌握矢量的變化量的求解方法，掌

握光子動量的表達式。

5.【答案】Aa粒子核式結(jié)構(gòu)質(zhì)子"

【解析】解：(1)中子與質(zhì)子的質(zhì)量相當，a粒子的質(zhì)量大約為質(zhì)子質(zhì)量的四倍，電子的質(zhì)量線為質(zhì)子質(zhì)量

的總Z

故A正確。

(2)圖2為盧瑟福用a粒子轟擊金箔的實驗裝置圖，所以放射源H放出的粒子是。粒f,轉(zhuǎn)動顯微鏡，在熒

光屏S上觀察到有個別粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，據(jù)此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。

(3)查德威克用針放出的a射線轟擊被，從而發(fā)現(xiàn)了中子，裝置圖中的粒子4為質(zhì)子，核反應(yīng)方程為

[也+[BeC+Jn；

(4)①設(shè)中子質(zhì)量為如則碳核質(zhì)量為12機，選中子的初速度方向為正方向，由動量守恒定律、機械能守恒

定律得

mv=+12mv2

111,

5mp7=?mv9f+5(12m泗

乙乙乙

解得%=一凈

中子損失的動能/以=\mv2-\mvl

1

mv9

Eko=2

解得4Ek=

②由第一問可知，中子與碳核碰撞一次，其動能為碰前的(m)2

JLO

最終動能為曲2叫。=嬴“

兩邊取對數(shù)，解得n=27.57

故答案為：(l){2)a粒子，核式結(jié)構(gòu)(3)質(zhì)子，12C

①中子損失的動能4%=^^。

②中子至少需經(jīng)過28次碰撞，其動能才可減小為原來的萬分之一

電子的質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的焉，盧瑟福根據(jù)a粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。中子與碳核相

A0*31

遇，根據(jù)彈性碰撞模型即可求解。

本題為一道綜合性題目，注意夯實基礎(chǔ)，解題關(guān)鍵是需要知道彈性碰撞的規(guī)律。

6.【答案】^0,540/2TT1200361：250

【解?析】解：(1)①根據(jù)圖1,此時瞬時電動勢的表達式e=Em8s=N8L2cos有楞次定律可知線框

中感應(yīng)電流的方向為a在外電路中即為erf,由以上可知從圖1示位置開始計時，《、/兩點間電勢

差隨時間/的變化關(guān)系圖像為B,故8正確，ACO錯誤；

故選:B.