2018上海物理等级考模拟试卷B

2018年上海市普通高中学业水平等级性考试
物理 试卷
考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。

2．试卷包括三部分，第一部分为选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。

一、选题题（共40分。

第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。

每小题只有一个正确答案。

） 1.物理学中研究问题有多种方法，有关研究问题的方法叙述错误的是( )
A ．在伽利略之前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非，是他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法
B ．伽利略斜面实验是将可靠的事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反映自然规律
C ．探究加速度与力、质量三个物理量之间的定量关系，可以在质量一定的情况下，探究物体的加速度与力的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度与质量的关系．最后归纳出加速度与力、质量之间的关系．这是物理学中常用的控制变量的研究方法
D ．在公式I ＝U R 中电压U 和电流I 具有因果关系、公式
E ＝n ΔΦ
Δt 中ΔΦ和E 具有因果关
系，同理在a ＝Δv
Δt
中Δv 和a 具有因果关系
2.由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电荷量分别为q 1和q 2，其间距离为r 时，它们之间相互作用力的大小为F ＝k q 1q 2
r 2，式中k 为静电力常量．若用国际单位制的基本单位
表示，k 的单位应为 ( )
A ．kg·A 2·m 3
B ．kg·A －2·m 3·s －
4 C ．kg·m 2·C －
2
D ．N·m 2·A －
2
3.某同学设计了一种能自动拐弯的轮子．如图所示，两等高的等距轨道a 、b 固定于水平桌面上，当装有这种轮子的小车在轨道上运行到达弯道略微偏向轨道外侧时，会顺利实现拐弯而不会出轨．下列截面图所示的轮子中，能实现这一功能的是( )
4.如图所示，长为L 的轻绳一端固定于O 点，另一端系一质量为m 的小球，现将绳水平拉直，让小球从静止开始运动，重力加速度为g ，当绳与竖直方向的夹角α＝30°时，小球受到的合力大小为( )
A.3mg
B.132
mg C.3
2
mg
D ．(1＋3)mg
5.已知一质量为m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔF N ，假设地球是质量分布均匀的球体，半径为R .则地球的自转周期为( )
A ．T ＝2π mR
ΔF N B ．T ＝2π ΔF N
mR C ．T ＝2π
m ΔF N
R
D ．T ＝2π
R
m ΔF N
6.在“测电源电动势和内阻”的实验中，某同学作出了两个电源路端电压U 与电流I 的关系图线，如图1所示．两个电源的电动势分别为E 1、E 2，内阻分别为r 1、r 2.如果外电路分别接入相同的电阻R ，则两个电源的( )
A ．路端电压和电流不可能同时相等
B ．输出功率不可能相等
C ．总功率不可能相等
D ．效率不可能相等
7.长直导线固定在圆线圈直径ab 上靠近a 处，且通入垂直纸面向里的电流如图中“⊗”所示，在圆线圈开始通以顺时针方向电流的瞬间，线圈将( )
A ．向下平移
B ．向上平移
C ．从a 向b 看，顺时针转动
D ．从a 向b 看，逆时针转动
8.如图，小物块置于倾角为θ的斜面上，与斜面一起以大小为g tan θ的加速度向左做匀加速直线运动，两者保持相对静止，则运动过程中小物块受力的示意图为（ ）
9.某输电线路横穿公路时，要在地下埋线。

为了保护输电线不至于被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过。

电线穿过钢管的方案有两种（如图4所示）：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过。

如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是 （ ）
A ．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的
B ．若输送的电流是恒定电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的
C ．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的
D ．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的
10.如图，直线A 为某电源的U -I 特性曲线，曲线B 为标识不清的小灯泡L 1的U -I 图线，将L 1与该电源组成闭合电路时，L 1恰好能正常发光。

另有一相同材料制成的灯泡L 2，标有“6V ，22W”，下列说法中正确的是（ ）
A ．电源的内阻为3.125Ω
B ．把灯泡L 1换成L 2，L 2可能正常发光
C ．把灯泡L 1换成L 2，电源的输出功率可能相等
D ．把灯泡L 1换成L 2，电源的输出功率一定变小
（A ） （B ） （C ） （D ）
a
G
F N ma
G F N F f
ma
G
F N
G
F N
F f θ
甲
R
图4
乙 R
1 I /A 0
10 3.2
B
A
2 1.6 2
U /V 4 6
8
11.一个粒子做一维简谐振动，当粒子的速度为v 1时，其与平衡位置的距离为y 1，当粒子的速度为v 2时，其与平衡位置的距离为y 2，那么，其振动周期为 ( )
A.2π√
y 12+y 22v 12+v 2
2 B. 2π√
y 12−y 22v 22−v 1
2 C. 2π√
v 12+v 2
2y 12+y 2
2 D. 2π√
v 22−v 1
2y 12−y 2
2
12.如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d ，极板面积为S ，这两个电极与可变电阻R 相连。

在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B 。

发电导管内有电阻率为的高温电离气体，气体以速度v 向右流动，并通过专用管道导出。

由于运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。

若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电
功率。

调节可变电阻的阻值，根据上面的公式或你所学过的物理知识，可求得可变电阻R 消耗电功率的最大值为( )
A ．
B ．
C ．
D ．
二、填空题（共20分）
13.激光在真空中传播速度为c ，进入某种均匀介质时，传播速度变为真空中的1
n ，则激光在
此均匀介质中的波长变为在真空中波长的__________倍；某激光光源的发光功率为P ，发射激光的波长为λ，该激光进入上述介质时由于反射，入射能量减少了10%，该激光在这种介质中形成的光束横截面积为S ，则在垂直于光束传播方向的截面内，单位时间内通过单位面积的光子个数为__________。

（已知普朗克常量为h ）
14.一定质量的理想气体在初始状态a 时的压强为p 0、体积为V 0，其后气体分别经历了a→b→c→d 的状态变化，变化过程中p 与1
V 的关系图线及各状态的压强、体积大小如图所
示。

由图可知，气体在状态d 时的压强大小为________，且可推断，从状态a 变化到状态d ，气体的内能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

ρ2)vBdS P R RS ρd =
+（223v B dS ρ2224v B d S ρ224v B dS ρ
226v B dS ρ
1V
p 0 2p 0 p 0 1
V 0
4V 0 6V 0
a
b
c
d
15.如图，在水平直道上的托球跑步比赛中，某同学将质量为m的球置于球拍光面中心，从静止开始先做加速度大小为a的匀加速直线运动，速度达到v0后做匀速直线运动至终点。

球相对球拍静止，且受到与速度方向相反的空气阻力kυ。

不计球与球拍间的摩擦，重力加速度为g，则在匀速直线运动阶段球拍面与水平方向夹角θ0＝______，而在匀加速直线运动
阶段tanθ随时间t变化的关系式为tanθ＝______。

16.三个质量相等的带电小球在光滑水平面上沿一直线排列，间距为L，q A=6q，q B=-3q，F 为恒定外力。

为使三者始终保持间距为L的运动，F=______，q C=______。

17.某机器内有三个圆环A、B、C同轴，最大圆环C固定不动，A、B围绕轴绕同一方向匀速转动，角速度分别为ωA=10πrad/s、ωB=60πrad/s，A环边缘上有一个信号发射窗口P，每隔0.06s间歇地发射红外线，某时刻P发出的红外线穿过B环边缘上缺口Q使C圆环接受。

如图所示，则圆环C接受信号周期为________s；经过较长的一段时间后，圆环C 上接受信号的位置有______处。

υ
球拍l
θ
球
三、综合题（共40分）
注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。

18.如图（a ）所示为某同学“用DIS 研究通电螺线管的磁感应强度”的电路实物图，电流从接线柱A 流入螺线管，从接线柱B 流出螺线管。

（1）实验操作正确，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度B 的分布如图（b ）中的图线1，从图中可以看出，螺线管中部的磁感应强度特点是___________________________；
（2）该同学发现螺线管是由很细的导线紧密绕制而成，其右侧还有一个接线柱C 。

为了探究螺线管导线的绕线方式及其如何与三个接线柱A 、B 、C 相连，他接着做了以下探究性实验：保持其它条件不变，仅使电流从接线柱A 流入，从接线柱C 流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布如图（b ）中的图线2，且发现图线2中间部分的磁感应强度比图线1中间部分的磁感强度的一半值略大些。

保持其它条件不变，仅使电流从接线柱C 流入，从接线柱B 流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布与图线2相似，请根据实验结果猜测螺线管绕线可能是图（c ）中的_________（选填“甲”、“乙”或“丙”）。

（3）该同学通过理论分析，认为第2次实验结果中通电螺线管中心处的磁感强度应该是第1次实验结果的一半，而实际测量结果却存在差异，最可能的原因是______________。

（a ）
2
1 （b ）
（c ）
甲
丙
A
B
C
乙
A B C
A
B
C
19.如图，宽度为L ＝0.5m 的光滑金属框架MNPQ 固定于水平面内，并处在磁感应强度大小B ＝0.4T ，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布。

将质量m ＝0.1kg ，电阻可忽略的金属棒ab 放置在框架上，并与框架接触良好。

以P 为坐标原点，PQ 方向为x 轴正方向建立坐标。

金属棒从x 0＝1m 处以v 0＝2m/s 的初速度，沿x 轴负方向做a ＝2m/s 2的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。

求：
b Q O 1 x /m
（1）金属棒ab 运动0.5 m ，框架产生的焦耳热Q ；
（2）框架中aNPb 部分的电阻R 随金属棒ab 的位置x 变化的函数关系；
（3）为求金属棒ab 沿x 轴负方向运动0.4s 过程中通过ab 的电量q ，某同学解法为：先算出经过0.4s 金属棒的运动距离s ，以及0.4s 时回路内的电阻R ，然后代入q ＝∆φR ＝BLs
R 求
解。

指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。

20.如图所示，在水平O -xy 坐标平面的第一象限上，有一个内外半径几乎同为R ，圆心为x=R 、y =0处的半圆形固定细管道，坐标平面上有沿着y 轴方向的匀强电场。

带电质点P 在管道内，从x =0、y =0位置出发，在管道内无摩擦的运动，其初始动能为E k0，P 运动到x=R 、y=R 位置时，其动能减少了二分之一。

（1）粒子P 带正电还是负点？为什么？
（2）P 所到位置可用该位置的x 坐标来表示，试在0≤x≤2R 范围内导出P 的动能E k 随x 变化的函数
（3）P 在运动过程中受到管道侧壁的弹力N 也许是径向朝里的，也许是径向朝外的，通过定量分析，判定在0≤x≤2R 范围内是否存在弹力N 径向朝里的x 取值区域。

若存在，给出该区域；继而判定在0≤x≤2R 范围内是否存在弹力N 径向朝外的x 取值区域，并给出该区域。

x
y
O
R R P 匀强电场
参考答案：
一、选择题（共40分。

第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。

每小题只有一个正确答案。

）
二、填空题 13. 1n ，0.9PλS hc
14. 034
p ，减小
15. arctan kv 0mg ，a g ＋ka
mg
t
16.18kq 2/L 2; 8q
17. 0.12s ；5
三、综合题
18. （1）匀强磁场（磁感应强度大小基本保持不变）（2分） （2）丙（2分）
（3）螺线管导线存在电阻（流过螺线管的电流发生了变化）（2分）
（第2次实验与第1次相比，线圈匝数少了一半，线圈电阻减小，通过的电流变大） 19.（1）金属棒仅受安培力作用，其大小F ＝ma ＝0.2N ，金属棒运动0.5m ，框架中间生的焦耳热等于克服安培力做的功，所以Q ＝Fs ＝0.1J ，
（2）金属棒所受安培力为F ＝BIL ，I ＝E R ＝BLv R ，F ＝B 2L 2v
R ＝ma ，由于棒做匀减速运
动，v ＝
v 02－2a （x 0－x ）
，所以R ＝B 2L 2
ma
v 02－2a （x 0－x ） ＝0.4x （SI ），
（3）错误之处是把0.4s 时回路内的电阻R 代入q ＝BLs
R 进行计算，正确解法是q ＝It ，因为
F ＝BIL ＝ma ，q ＝mat
BL ＝0.4C ，
20.（1）P所带电荷是负的。

因为无摩擦，P从x=0、y=0运动到x=R、y=R位置时，动能减少，在电势能增加，只有P带负电沿电场线方向运动，其电势能才是增加的。