2024届上海市杨浦区、徐汇区、嘉定区、奉贤区高三 一模物理试卷(含答案)

考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。

2．本考试分设试卷和答题纸。

答题前，务必在答题纸上填写姓名、报名号、考场号和座位号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。

作答必须写在答题纸上，在试卷上
4．本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。

5．除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小g 均取9.8m/s 2。

一、氧气制备
富含氧气的空气是天然的制氧原料。

工业制氧先使空气降温液化，再适当升温分馏出高纯度液氧。

液氧在航天、医疗等领域均有广泛应用。

1．干燥纯净空气在制冷装置中多次循环后，得到冷凝的液化空气。

（1）空气在循环时会经历剧烈的膨胀降温过程。

降温前空气分子热
运动的速率分布曲线I 如图所示，降温后空气分子热运动的速率分布曲线II 可能为
（2）达到冷凝温度前，一定质量的空气（可视为理想气体）经某一过程，放出热量Q ，外
界对空气做功W ，在这一过程中气体温度下降，则（Q 、W 均为正） A ．W －Q ＞0 B ．W －Q ＜0
2．当血氧饱和度过低时，需立即给病人供氧。

某容积50L 的医用氧气袋，充满氧气后内部气压约为1.1×105Pa 。

若该氧气袋输出的氧气压强保持在1.01×105Pa ，阀门的出气流速恒为2.0L/min ，则该袋氧气最多可供氧______min 。

（在此过程中气体温度不变，结果保留2位有效数字）
v f (v )
O
I
II
B v f (v ) O
A II I
v f (v )
O
II
I C v
f (v )
O
II
I
D
v
f (v )
O I
2024届上海市杨浦区、徐汇区、嘉定区、奉贤区高三 一模物理试卷
二、航天技术
从东方红一号到天宫空间站，我国的航天技术经过五十多年的发展，已达到了世界领先水平。

1．1970年，我国发射的第一颗人造地球卫星以某种波向太空发送《东方红》乐曲信号，该波属于
A．机械波B．引力波C．物质波D．电磁波
2．（计算）长征5号运载火箭长为L，发射初期火箭总质量为m，平均推力为F，估算火箭离地上升距离L所需的时间t。

（重力加速度为g）
3．天舟二号采用自主快速交会对接模式，成功对接天和核心舱后向端口。

二者对接前、后瞬间的总动量大小分别为p1、p2；总动能分别为E1、E2，则
A．p1＞p2，E1＞E2B．p1＝p2，E1＞E2
C．p1＞p2，E1＝E2D．p1＝p2，E1＝E2
4．（计算）天宫空间站的质量为m，绕地球运行的线速度大小为v。

以无穷远处为零势能面，求空间站的机械能E。

5．航天员在空间站做了一系列实验。

（1）地面环境下某液体可沿一竖直毛细管爬升高度d。

若在空间站中将相同毛细管插入同种液体相同深度，管内、外液面间距为d′，则该液体对毛细管
A．浸润，d′大于d B．浸润，d′小于d
C．不浸润，d′大于d D．不浸润，d′小于d
（2）（多选）若航天员用弹簧振子做振动实验，得到振子的振动图
线如图所示。

在0～1.0s内，振子速度大小不断增大的时间段
是
A．0～0.25s B．0.25～0.5s C．0.5～0.75s D．0.75～1.0s
t/s 0.2
-0.2
1.0
0.5
弹弓是一种传统非遗技艺项目的器械。

图（a ）是一种“Y ”型弹弓,两根完全相同的皮筋一端和弹兜相连，另一端分别固定在Y 形支架的两个弓眼上，弹兜和皮筋质量均可忽略不计。

使用者先拉伸皮筋，并保持弹丸静止，此时两皮筋长度相同，如图（b ）所示，然后释放弹丸，让其弹出。

1．用力F 1拉皮筋使弹丸处于静止状态时，两侧皮筋间夹角为θ。

若仅增大弓眼间距，再用力F 2拉皮筋使弹丸处于静止状态，此时两皮筋间的夹角仍为θ，则 A ．F 1＞F 2
B ．F 1＝F 2
C ．F 1＜F 2
2．在t ＝0时，以初速度v 0＝60m/s 竖直向上射出一质量m ＝1.0×10-2kg 的弹丸，其上升的最大高度h ＝40.8m 。

弹丸在运动过程中所受空气阻力大小f 与其速率v 的关系满足f ＝k v ，其中k ＝1.0×10-2N·s/m 。

（1）弹丸从射出到运动至最高点的过程中，其v -t 图线可能为
（2）（论证）分析说明弹丸在整个上升过程中所受空气阻力的冲量大小=f I kh ； （3）（计算）求弹丸从射出到运动至最高点的时间t 。

（结果保留2位有效数字）
O
t A
O
t B
O
t C
O
t
D
弓眼
弓眼 皮筋 弓弩皮筋
弹丸
弹兜
弹兜（a ）
（b ）
光梳是一种复色光，包含频率等间距分布的多种单色光，其中各单色光光强I (ν)与频率ν的关系如图所示。

各单色光的频率可以表示为νk ＝ν0＋k ·Δν (k ＝0，±1，±2，…)，其中ν0是中心频率，相邻两单色光的频率差为Δν。

1．某光梳的光强I 与频率ν的关系如题图所示，则光强I 与波长λ的关系可能为
2．为把光梳中不同频率的单色光分开，可利用同种玻璃对不同频率光的折射率n 不同这一规律。

使光束斜射入一矩形玻璃砖，光束通过玻璃砖后各个单色光会分开并平行地从玻璃砖射出。

为测定玻璃砖对某一单色光的折射率，将玻璃砖置于方格纸上，用插针法得到四个大头针a 、b 、c 、d 的位置如图所示。

（1）画出入射光线、折射光线和出射光线；
（2）由此得到玻璃砖对该单色光的折射率n ＝______。

（保留2位有效数字） 3．如图，由玻璃砖出射的多束平行单色光经单缝后垂直入射到刻有双缝的不透明平面。

双缝间距为d ，双缝所在平面与光屏之间距离为D ，各频率的光在双缝与光屏间传播的速度均可近似为真空中的光速c 。

（1）为使光屏上干涉条纹间距变大，可______
双缝平面与光屏之间的距离D 。

（2）同步地上、下移动单缝和双缝平面，分别得到两种不同频率单色光的相邻干涉条纹间
距为x 1和x 2，这两种单色光的频率差为______。

I
λ A
O
I
λ B
I
λ C
I
λ
D
a
b
c
d
I (ν)
ν-1 ν+1
ν0 ν
O
Δν
…
…ν-1
ν0ν+1
…
… 光屏
双缝
d
D
单缝
五、无线充电技术
无线充电器的发射线圈产生交变磁场，在接收设备（手机等）内的线圈中产生交变电流，实现电能的无线传输。

1．从上往下俯视，当无线充电发射线圈中的电流逆时针增大时，接收设备线圈中的电流为______方向。

2．若接收线圈获得的正弦交流电的电压随时间变化规律如图（a ）所示。

（1）以s 为时间t 的单位，V 为电压u 的
单位，此交流电电压u 随时间t 变化的方程为______；
（2）此交流电压的有效值与图（b ）所示交流电电压的有效值之比为 A ．1:1 B ．1:2 C ．2:1 D ．1:2
3．某发电厂发出的交流电电压为U 1，功率为P 。

远距离输电线路的总电阻为r 。

现采用电压达U 2的特高压输电技术进行输电，变电站理想升压变压器输入线圈和输出线圈的匝数比为______；输电线上损失的功率为______。

4．如图(a)，某无线充电装置接收线圈匝数为N 、半径为a 、电阻为r 。

一匀强磁场垂直穿过线圈，其磁感应强度B 随时间t 变化规律如图(b)所示。

外接定值电阻阻值为R 。

求： （1）（计算）在0～t 0时间内，接收线圈中的感应
电动势E 。

（2）（计算）在0～t 0时间内，通过定值电阻的电荷量q 。

（3）在0～t 0、t 0～1.5t 0两段时间内，定值电阻上产生的热量之比为
A ．2:1
B ．1:1
C ．1:2
D ．1:4 5．另一种无线充电技术是利用电容两个极板的静电耦合实现电能的传输。

（1）在做“观察电容器的充、放电现象”实验时，先将开关S 拨
到位置1，一段时间后再拨到位置2。

在此过程中，根据电压传感器与电流传感器测量数据得到的u -t 和i -t 图线可能为
（2）将一电容为0.2μF 的电容器与一电压恒定的电源连接，电容器充电完成后，两极板上
的电荷量分别为﹢2.4μC 和﹣2.4μC ，则电源电压为______V 。

O
t
u
O
t
u
O
t
u
O t
t
i t
i t
i t
i
0 t /10-2s u /V
7 1
2
3 （a ）
t
/10-2s u /V 7
1
2
3
(b)
t
B 0-B t 0
2t 0 3t 0 R
（a ） V A
1
2 S 接收线圈发射线圈
六、质谱仪
如图为某质谱仪的原理图。

真空中，一质量为m 、带电量为q 的正离子以大小为v 0的初速度沿x 轴运动，经长度为d 的区域I 后，运动到与区域I 边界相距为L 的yOz 平面。

1．若区域I 中仅存在沿y 轴正方向的匀强磁场，磁感强度大小为B 。

（1）该离子在刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向沿
A ．y 轴正方向
B ．y 轴负方向
C ．z 轴正方向
D ．z 轴负方向 （2）该离子在磁场中做半径R ＝______的圆周运动；离子穿出磁场时垂直于x 轴方向的速
度分量大小v ⊥＝______；
2．（计算）若在区域I 中仅存在沿y 轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E 。

求离子落在yOz 平面上时距原点O 的距离s 。

+q
v 0
I
d
L
z
y
x
O
100
参考答案
一、制备氧气
1．（1）A （2）B
2．27
二、航天技术
1．D 2．解：
不考虑火箭上升过程中推力和质量的变化，火箭所受空气阻力忽略不计，火箭上升的运动可视为匀加速直线运动。

火箭上升过程中受力分析如图所示 由牛顿第二定律得
−=F mg ma
⑴ 火箭上升做匀加速直线运动，则 =L at 1
22
⑵
联立⑴⑵解得： =
2t Lm F -mg
3．B 4． 解：
动能 =
E m v 12k 2⑴ 引力势能
p =−
E GMm r
⑵
空间站受地球万有引力提供其绕地球做匀速圆周运动所需的向心力
r GMm 2
v =r m
2⑶ 机械能
=+E E E k p
⑷
联立⑴⑵⑶⑷解得 v =−E m 2
1
2
5．（1）A
（2）BD
G
F
三、弹弓
1．C 2．（1）A
（2）将上升过程的时间分为n 个极小时间段，弹丸在每个小时段内的运动可视为匀速直线运动，可得在此段时间内空气阻力的冲量v =⋅=⋅ΔΔΔf I k t k h ，对每个时间段的结果求和即得∑∑=
∆=∆=f f
I I
k
h kh 。

（3）解：
弹丸从射出到运动至最高点的过程中，以竖直向上为正方向，由动量定理得
−−=−f mgt I m v 00
解得：v f
t m I mg
--=
=
⨯⨯≈00.01600.408
0.019.8
s 2.0s
四、光梳
1．D
2．（1）如图
（2）1.7 3．（1）增大
（2）
−Dc d x x 11
12
a
b
c
d
f
五、无线充电技术
1．顺时针 2．（1）=u t 7sin π100
)(（2）B
3．U 1:U 2 2
2
2P U r 4．（1）解：
由法拉第电磁感应定律得
==E N
Φt N B t
a ΔΔΔΔπ2
⑴ 由图（d ）得0～t 0图像斜率大小为 =B t B t ΔΔ20
0⑵ 联立⑴⑵解得 =
E NB a t 2π020
⑶
（2）解：
t 0时间内回路中电流 =
+I E R r
⑷ t 0时间内通过R 的电量 =q It 0
⑸
联立⑶⑷⑸解得： 220=
π+q N a B R r
（3）C 5．
（1）A （2）12
六、质谱仪
1．（1）C （2）v 0
m qB qBd m
2．解：
离子在电场中运动过程中，沿x 轴方向不受力，做匀速直线运动；沿y 轴受恒力，做初速度为0的匀加速直线运动。

设离子在电场中运动的时间为t 1，则
=v d t 01
⑴
设离子在电场中运动时沿y 轴正方向加速度大小为a ，离开电场时沿y 轴正方向的速度大小为v y ，沿y 轴方向移动距离为y 1，则
=ma Eq
⑵ =
y at 12
112
⑶ v =y at 1
⑷
离子离开电场后不受外力作用，做匀速直线运动。

设离子离开电场后到落到yOz 平面的时间为t 2，沿y 轴运动的距离为y 2，则
=v L t 02
⑸ =v y y t 22
⑹
设最后离子落在yOz 平面时y 轴坐标
=+y y y 12
⑺
联立⑴~⑺解得离子落在yOz 平面上距原点O 的距离
v ==
+s y Eqd m d
L 0
2(2) 104。