上海市崇明区2024届高三年级一模考试物理试卷(附答案)

α
β
γ O
a
b
c
上海市崇明区2024届高三年级一模考试物理试卷
一、光波和机械波
光和机械波一样，都具有波的性质，他们不仅能够产生反射、折射，还能产生干涉和衍射，能够传递能量，携带信息。

完成下列问题：（6分）
1．（多选）下列关于光的说法正确的是（ ）
A ．光波和超声波属于同种性质的波
B ．光能发生偏振现象，说明光波是一种横波
C ．阳光照耀下的肥皂泡呈现彩色花纹是光衍射的结果
D ．将白光分别照射到单缝和双缝上，光屏上都可能呈现彩色条纹 2．如图所示，一个半圆形的玻璃砖，其折射率n ．入射光a 沿着玻璃砖半径射到直边上O 点，分成两束光线b 和c ，虚线为过O 点的法线，则有（ ） A ．sin /cos n γβ= B ．sin /sin n αγ= C ．sin /cos n αβ= D ．sin /sin n γβ=
3．一列机械横波向右传播，在0t =时的波形如图所
示，A 、B 两质点间距为8m ，B 、C 两质点在平衡位置的间距为3m ，当1s t =时，质点C 恰好通过
平衡
位置，该波的波速可能为（ ）
A ．13m/s
B ．3m/s
C ．13m/s
D ．27m/s
A
B
C
v
二、神舟出征，太空“会师”
2023年10月26日，“神舟十七号”载人飞船在我国酒泉卫星发射中心成功发射，17时46分“神十七”入轨后，成功对接天和核心舱前向端口，19时34分，“神十七”三名宇航员顺利进驻中国空间站，和“神十六”三名宇航员会师。

完成下列问题：（13分）
4．空间站和地面指挥中心之间需要通过电磁波来实现通信．用实验证实了电磁波的存在，被誉
为无线电通信的先驱者的物理学家是（ ） A ．安培
B ．麦克斯韦
C ．法拉第
D ．赫兹
5．（多选）下列实验中，能在空间站完成的有（ ）
A ．弹簧振子实验
B ．平抛运动实验
C ．光的双缝干涉实验
D ．验证机械能守恒实验
6．（1）在研究空间站围绕地球运动过程中，空间站能否看成质点？答 ，（选填“能”或
“不能”）简要说明理由： ． （2）若地球表面重力加速度为9.8m/s 2，地球半径为6400km ，空间站轨道离地高度为400km ，
则空间站绕地球运动的周期为 ．
7．运载火箭的发射是利用了反冲原理．若某时刻火箭正处于水平飞行状态，此时火箭的总质量为M ，速度大小为0v ．当火箭以1v 速度向后喷出质量为m 的高温高压气体后，火箭获得的速度2=v ．
（不考虑重力影响） 8．测量“神十六”飞船从空间站返回地球的时间．若地球上观察者测得的时间为t ∆，飞船中的航天员测得时间为t '∆，仅考虑狭义相对论效应，则（ ） A ．t t '∆<∆
B ．t t '∆=∆
C ．t t '∆>∆
D ．无法判断
三、风力发电系统
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，全球风能约有2.74×109MW ，可以利用的风能为2×107MW ，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

某风力发电系统有风机叶轮、传动装置，发电机、变流器、机组升压器和升压站等部分组成。

完成下列问题：（22分）
9．如图，某风力发电机的叶片长35m ，匀速转一圈约4s ，叶片顶端A 点的
线速度大小A =v m/s ．某时刻叶片A 、B 、C 三点中（ ） A ．B 和C 的角速度相同 B ．A 和B 的线速度相同 C ．A 和C 的线速度相同
D ．A 和C 的向心加速度相同
10．风力发电机的叶片转动时可形成半径为R 的圆面，设风速恒定为0v ，风向恰好垂直于叶片
转动面，已知空气的密度为ρ，该风力发电机能将此圆面内空气动能的10%转化为电能．则在时间t 内经过风力发电机叶片圆面的气流的动能k E = ．此风力发电机的发电功率
P = ．
11．发电机主要是利用下列哪个物理原理工作的？（ ）
A ．电流的磁效应
B ．电磁感应原理
C ．磁场对电流的作用
D ．电磁振荡
12．如图为某发电机的模型，边长l 的正方形闭合导线框abcd 在磁感强度为B 的
匀强磁场中绕中心轴OO '顺时针匀速转动，角速度为w ．某时刻转到线框平面和磁场平行．该时刻导线框内的感应电流方向为 （选“abcda ”或者“adcba ”）．若线框内有n 匝线圈．该时刻线框内感应电动势E = ．
13．功率为540kW 的发电机，发出的电压有效值为700V ，通过机组升压变压器将电压升到
10kV ，则需要的升压变压器原副线圈的匝数之比12:n n = ．升压变压器线圈导线的粗细应当选择（ ） A ．原线圈比副线圈粗 B ．原线圈比副线圈
细 C ．原线圈和副线圈一样
粗细
14．从供电网接入小李家的正弦交流电压随时
间变化
图像如图所示，该交流电的频率
f = Hz ，如用多用表交流电压档测量该交流电压，则测量值约为 V ．
四、篮球运动
篮球运动作为一个常规的球类运动在学校普遍受到学生的喜爱．一个标准合格的篮球质量为0.6kg ，当地重力加速度g 取10m/s 2．
完成下列问题：（27分）
15．为了检验一篮球弹性性能，某同学将篮球从1 1.8H =米高处自由下落，能
够自由弹跳到2 1.25H =米高度处．如果不考虑篮球在运动中转动和所受的空气阻力．
O' c d a N O b S
u/v
311
O
0.02
t/s
0.04
w
311
（1）若取向上为正方向，则篮球刚和地面刚接触时的速度大小为 m/s ．篮球在与地面碰
撞过程中，动量改变量p ∆= kg m/s ，地面对篮球所作的功W = J ． （2）为了求得上述过程中篮球受地面的平均冲击力，该同学使用每秒拍摄2000帧照片的高速摄
像机拍摄了整个运动过程，通过tracker 软件计算发现篮球和地面接触的照片一共有23张．则篮球和地面接触的时间t ∆= s ；估算篮球受到地面的平均冲击力 N ． 16．（多选）在篮球与地面接触的运动过程中，篮球（ ）
A ．加速度始终向上
B ．速度为0时加速度最大
C ．加速度先向上后向下
D ．加速度为0时速度最大
17．（计算）在某次传球过程中，不考虑篮球的转动和阻力影响．甲运动员将球从离地1 2.4h =米
高处以130=v m/s 的速度水平传出．求：
（1）当球运动到离抛出点水平距离12米处的乙运动员位置时，球离地的高度2h ； （2）乙运动员接球时，球的速度的竖直分速度大小2y v ；
（3）如果乙在该位置把球接住，使得球速度变为0，则乙运动员对球所作的功．
18．在实际情况下，篮球会受到空气阻力的作用，假设空气阻力大小保持不变．某同学将一个篮
球竖直向上抛出，一段时间后落回原处，测得篮球上升时加速度为11.5m/s 2．则空气阻力
f = N ．以竖直向上为正方向，篮球离地高度h 与运动时间t 图像中可能正确的是（ ）
19．某同学将篮球下落过程的视频用tracker 软件计算分析，得到篮球在不同位置时的速度，然
后计算不同位置的动能、势能和机械能，画出它们随高度h 的变化，取地面为零势能面，得到了图示a 、b 、c 三条图线．则 （1）三根图线分别代表（ ）
A ．a 机械能，b 动能
B ．a 机械能，c 动能
C ．a 动能，b 势能
D ．a 势能，c 动能
（2）通过图像分析，你认为篮球在下落过程是 （选填“受到”、“没有受到”）空气阻力
作用，简要说明理由： ．
E/J
h/m
a
b
c
h
t
O A
h
t O
B h
t
O C
h
t
O
D
五、质谱仪
质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器．其结构如图a 所示，它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成．若从粒子源P 点发出一个电量q 、质量为m 的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过S 3缝射入质量分离器中．整个过程中可以不考虑离子重力的影响．
完成下列问题：（15分）
20．加速器Ⅰ由S 1S 2两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金属板S 1带
电（选填“正”、“负”）．在下降过程中，离子的电势能 （选填“减少”、“增大”、“不变”）．如果离子从速度0v 开始经加速后速度达到1v ，则加速器两极板间电压
1U = ．
21．离子以速度1v 进入速度选择器Ⅱ中，两板间电压为U 2，两板长
度l ，相距d ．离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场． （1）则所加磁场的磁感强度B = ；
（2）在图b 中分别用E F 和B F 标出离子受到的电场力与磁场力方向； （3）离开分离器时离子的速度=v ．
22．若离子以速度v 垂直于磁场方向进入质量分离器Ⅲ，图c 所示．
其磁感应强度大小为B 0．离子在磁场力作用下做半圆周运动 （1）圆周运动的直径X = ．
（2）带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比，设/K q m =，
如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的荷质比大小（ ） A ．12K K > B ．12K K = C ．12K K <
D ．无法比较
p
s 1
s 2
速度选择器Ⅱ B
B 0
加速器Ⅰ 质量分离器Ⅲ +
－
质谱仪底片 s 3
图a
B 0
质量分离器Ⅲ
X
v
S 3 图c
2
1 S 3
质谱仪底片
+
l
－
d
v 1
速度选择器Ⅱ
图b
六、电磁炮
电磁弹射在电磁炮、航天器、舰载机等需要超高速的领域中有着广泛的应用，为了研究问题的方便，将电磁炮简化为如图所示的模型（俯视图）。

发射轨道为固定在水平面上的两个间距为L 的平行金属导轨，整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中。

发射导轨的左端为充电电路，已知电源的电动势为E ，内电阻位r 。

电容器的电容为C 。

子弹载体可简化为一根垂直放置于金属导轨上、质量为m 、长度也为L 电阻为R 的金属导体棒cd 。

忽略一切摩擦阻力以及导轨和导线的电阻。

完成下列问题：（17分）
23．发射前，将开关S 连接a ，先对电容器进行充电．
（1）充电过程中电容器两极板间的电压u 随时间t 的变化的u t -图像和下列哪个图像相似（ ）
（2）当充电自然结束时，电容器两端的电压为 ．电容器所带的电量为 ． 24．电容器充电自然结束后，将S 接到b ，电容器经金属导体棒对外放电．
（1）此时导体棒中电流方向 （填“c 到d ”或者“d 到c ”），刚放电的瞬间，导体棒受到
的安培力F = ．
（2）（计算）如果轨道足够长，当导体棒炮弹离开导轨前已经达到最大速度m v ．
①简要说明电容器中电能是否能全部放完？ ②求最大速度m v ．
u/v
t/s
O
A u/v
O
t/s C u/v t/s O
B
u/v
t/s
O
D R
E,r
c
d
参考答案
一、光波和机械波（6分，每题2分）
1、BD
2、A
3、C
二、神舟出征，太空“会师”（13分）
4、（2分）D
5、（2分）AC
6、（5分）（1）（1分）能 ；（2分） 空间站大小和其绕地球运动的半径相比可以忽略。

（2）（2分）92.6min,或者5558.7s ，或者1.54 h
7、（2分） （M 0v +m 1v ）/（M- m ） 8、（2分） C
三、风力发电系统（22分）
9、（4分）54.95（35π/2），A 10、（4分）ρπR 2t 0v 3 /2 ρπR 20v 3 /20
11、（2分）B 12、（4分）abcda n w Bl 2 13、（4分）7:100 A
14、（4分）50, 220
四、篮球运动（27分）
15、（1）（6分）6 、 6.6 、 -3.3（填3.3得1分）
（2）（4分）0.011 、 606（填600得1分） 16、（2分）B D 17、（共6分） （1）（2分）根据题意，篮球被传出后，可以看做平抛运动，则： 水平方向：x =v 1t 竖直方向：y =gt 2/2 （1分） 代入数据，得：y =0.8m
故此时球离地的高度2h =h 1-y =1.6m （1分）
（2）（2分）因为竖直方向做自由落体运动，所以：2y v 2=2gy （1分） 代入数据，得：2y v =4m/s （1分） 或者 2y v =gt =4m/s
（3）（2分）篮球到达乙运动员位置时的速度v 22= v 12+2y v 2
根据动能定理，乙运动员对球所作的功W =0- m v 22/2 （1分） 代入数据，得：W =-274.8J （1分） 或者：W =0-(mgy +m v 12/2)= -274.8J 18、（4分）0.9 ， A 19、（1）（2分）A （2）（3分）受到 理由：随高度h 的减
小，机械能减少。

五、质谱仪（15分）
20、（6分）正 减少 m （v 12-v 02）/2q
21、（1）（2分）U 2/d v 1（2）（2分）略（3）（1分）v 1
22、（1）（2分）2m v /qB 0 （2）（2分）C
六、电磁炮（17分）
23、（1）（2分）B （2）（4分） E ，CE
24、(1)（4分） c 到d ， BEL /R 24、（2）（7分）
①（3分）电容器中的电能不能全部放完。

只要说到“不能”给分（1分）
由于导体棒运动过程在做切割磁感线，导体棒上会产生与电容器电压反向的感应电动势，该电动势会阻碍电容器电能的释放。

当电容器电压与感应电动势相等时，不再放电。

（2分） 能说的到反向感应电动势得（1分），表述完整得2分。

②（4分）
电容器自然充电结束后，电容器两端电压为E ,电容器内电量为Q 1=CE 。

电容器开始放电后，导体棒cd 开始向右加速运动，若经过∆t 速度达到的最大值为m v 时，导体棒因切割磁感线所产生的电动势E 感=BL m v ,导体中不再有电流，电容两端的电压和感应电动势相等，U =E 感 （ 1分）
电容器上的电量为Q 2=CE 感
在整个过程中，电容器释放的电量ΔQ = Q 1- Q 2=C (E - BL m v ) （ 1分）
设在此过程中cd 的平均电流为I ，cd 受到的平均安培力为F ，则有： F =BLI I ∆t =ΔQ =C (E - BL m v )
由动量定理F ∆t =m m v -0, （ 1分） 得BLI ∆t =BL C (E - BL m v )= m m v
由以上解得：m v =BLCE /（m +CB 2L 2） （ 1分）。