精品解析：上海市上海交通大学附属中学2024届高三上学期摸底考试物理试题（解析版）

上海交通大学附属中学2023-2024学年度第一学期高三物理摸底试卷注意事项：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。答案一律写在答题纸上。3.标注“简答”的题需要给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。智能手机智能手机可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入，具有独立的操作系统，大多数采用大容量电池、电容式触摸屏，并可安装第三方程序，功能强大实用性高。1.5G（第五代移动通信技术）采用的通信频率比4G更高，则相比4G信号（）A.5G信号传播速度更快 B.5G信号波长更长C.5G信号更趋近于直线传播 D.5G信号与4G信号相遇会发生干涉2.电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，电容器的电容变大，在这过程中下列说法正确的是（）A.电容器所带电荷量增大 B.直流电源对电容器充电C.极板间的电场强度减小 D.电阻R上有从b到a的电流3.如表所示为某手机电池的铭牌数据，当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要______h；充满消耗的电能为______kWh。类型锂离子电池电压4.0V容量4000mAh充电限制电压DC5.0V4.智能手机有许多的传感器，如加速度传感器。小明用手平托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直向上为正方向，手机记录了手机竖直方向的加速度a随时间t变化的图像如图所示。则下列判断正确的是（）A.时刻手受的压力最小 B.手机时刻比速度更小C.时刻手受的压力比手机重力小 D.时刻手机速度最大【答案】1.C2.ABD3.①.4②.4.A【解析】【1题详解】A．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，可知5G信号和4G信号所用的无线电波在真空中传播的快慢相同，故A错误；BCD．5G信号的频率比4G更高，根据可知5G信号波长更短，则5G信号更趋近于直线传播，由于5G信号与4G信号频率不相同，则相遇时不会发生干涉，故BD错误，C正确。故选C。【2题详解】ABD．根据由于电容器的电容变大，电容器接在一恒压直流电源的两端，电压不变，则电容器所带电荷量增大，直流电源对电容器充电，电阻R上有从b到a的电流，故ABD正确；C．根据由于电容器极板间电压不变，板间距离变小，则极板间的电场强度变大，故C错误。故选ABD。【3题详解】[1]当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要的时间为[2]充满消耗的电能为【4题详解】A．时刻手机的加速度向下最大，则手受到的压力最小，故A正确；B．由图像可知，时刻加速度方向仍向下，手机仍处于向下加速过程，则手机时刻比速度更大，故B错误；C．时刻手机的加速度方向向上，手机处于超重状态，手受的压力比手机重力大，故C错误；D．时刻手机的加速度向上最大，手机已经处于向下减速过程，则时刻手机速度不是最大，故D错误。故选A。载人登月我国将在2030年前实现中国人首次登陆月球。载人登月任务主要过程为：首先发射月面着陆器，月面着陆器在环月轨道停泊等待，然后再发射新一代载人飞船，飞船与着陆器在环月轨道交会对接。航天员从飞船进入着陆器，着陆器与飞船分离后下降到月面，航天员开展月面活动。之后，航天员乘坐着陆器起飞上升与飞船对接，航天员进入飞船。飞船与着陆器登月舱分离后，返回地球。5.当月面着陆器在环月轨道做匀速圆周运动时，下列物理量发生变化的是（）A.动能 B.动量 C.角速度 D.机械能6.假设我国航天员登上月球，在月球表面水平抛出小球，如图所示是小球闪光照片的一部分。已知照片上方格的实际边长为a，闪光周期为T，据此分析：月球上的重力加速度为______；已知月球半径为R，着陆器返回停泊轨道时最小发射速度为______。7.若地球上的人测得飞船从月球返回地球的时间为，飞船中的航天员测得飞船从月球返回地球的时间为，仅考虑狭义相对论效应，则（）A. B. C. D.无法判断8.航天员离开着陆器登陆月面前必须身穿航天服。航天服内封闭了一定质量的理想气体，其体积，压强，温度。打开舱门前，需对舱内进行泄压直到舱内外压强相等，此时航天服内气体体积，温度，压强______Pa；为便于月面活动，航天员还需把航天服内的一部分气体缓慢放出，使体积恢复，气压降到。假设释放气体过程中温度不变，则放出的气体与原来气体的质量之比为______。【答案】5.B6.①.②.7.A8.①.②.【解析】【5题详解】当月面着陆器在环月轨道做匀速圆周运动时，着陆器的动能不变，角速度不变，机械能不变；由于线速度的方向发生改变，则动量的方向发生变化。故选B。【6题详解】[1]小球在月球表面做平抛运动，竖直方向有可得月球上的重力加速度为[2]已知月球半径为R，根据可得可知着陆器返回停泊轨道时最小发射速度为【7题详解】若地球上的人测得飞船从月球返回地球的时间为，飞船中的航天员测得飞船从月球返回地球的时间为，飞船相对地球上的人是运动的，飞船相对于航天员是静止的，仅考虑狭义相对论效应，则有故选A。【8题详解】[1]根据理想气体状态方程有其中，可得[2]为便于月面活动，航天员还需把航天服内的一部分气体缓慢放出，使体积恢复，气压降到。假设释放气体过程中温度不变，根据玻意耳定律可得放出的气体与原来气体的质量之比为联立可得室温超导2023年7月22日，韩国研究团队发布论文，声称合成了全球首个室温常压超导体。室温超导，即在室温条件下实现超导现象。而通常情况下，材料只有在非常低的临界温度之下，电阻才会突然降到零，进入超导状态。9.如图虚线框内为高温超导限流器。当通过限流器的电流时，将造成超导体失超，从超导态转变为正常态（一个纯电阻，且）。已知超导临界电流为，限流电阻，小灯泡L上标有“6V6W”的字样，电源电动势，内阻。原来电路正常工作，超导部件处于超导态，灯泡L正常发光，现L突然发生短路，则（）A.灯泡L短路前通过的电流为B.灯泡L短路后超导部件将由超导状态转化为正常态，通过灯泡电流为零C.灯泡L短路后通过的电流为4AD.灯泡L短路后通过的电流为10.如果能够实现常温超导，用超导体代替常规导线输电将会节约大量的电能。如图是远距离输电示意图，已知发电机的功率为300kW，输出电压300V，用户电压220V，升压变压器匝数比，输电导线总电阻为。变压器可视为理想变压器。求：①若用超导体代替常规导线，可以节省的功率是______；②降压变压器匝数比______。11.亿钡铜氧（YBCO）超导线材在94K时，将呈现超导特征，但常温下，仍然为一般导体。某同学在实验室找到一根用YBCO材料制成的弹性导电绳，想测量其电阻率。实验过程如下：如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。先闭合开关、，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置，记录两表的示数和。①断开开关，电流表的示数______（选填“变大”或“变小”），电压表的示数______（选填“变大”或“变小”），调节滑动变阻器R的滑片，使电流表示数为。记下此时电压表示数以及弹性导电绳AB间的距离和横截面积，则此时导电绳的电阻______（结果用含、和的式子表示）。②多次拉伸导电绳，每次都测量并记录AB间的距离L和导电绳横截面积S，调节滑动变阻器R的滑片的位置，使电流表的示数为，记下此时的电压表示数U。绘制如图（c）所示的图像。已知图线的斜率为k、纵截距为d，若不考虑电流表的内阻，则弹性导电绳的电阻率______。（结果用含k或d的式子表示）③若考虑电流表的内阻，则（2）中的电阻率的测量值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】9.D10.①.2000W②.11.①.变小②.变大③.④.k⑤.不变【解析】9题详解】A．短路前，灯泡与超导电阻串连接入电路，因灯泡正常发光，则电路中电流所以超导部件超导，通过R2被短路，通过的电流为零，故A错误；BCD．短路后，电路的总电阻减小，总电流增大，由于超过临界电流，故超导体失超，转化为正常态；两个电阻并联，电路中的电阻为通过灯泡的电流为路端电压为通过的电流为通过的电流为故BC错误，D正确。故选D。10题详解】①[1]根据题意可知，由于超导体的电阻为0，则用超导体代替常规导线，可以节省的功率等于用常规导线时损失的功率，设升压变压器的输出电压为U2，升压变压器副线圈电流为I2，则根据原副线圈匝数与电压之间的关系有理想变压器输出功率等于输入功率，，则输电线上的输电电流为则损失的功率为即用超导体代替常规导线，可以节省的功率为2000W。②[2]输电线路损失的电压为设降压变压器的输入电压为U3，则有所以降压变压器匝数比【11题详解】①[1][2]断开开关S2，电路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，外电压增大；则电流表的示数变小，滑动变阻器两端电压变小，则电压表的示数变大。[3]开关S2闭合时，根据欧姆定律可得断开开关S2时有联立解得导电绳的电阻为②[4]若不考虑电流表的内阻，则有可知图像的斜率为电阻率，则有③[6]若考虑电流表的内阻，则有可知图像的斜率不变，所以②中的电阻率的测量值不变。带电粒子的运动电场和磁场都可以对带电粒子发生作用，因此可以利用电场和磁场来控制带电粒子的运动。12.托卡马克（一种磁约束装置）利用磁场对带电粒子的作用来实现可控核聚变，使一个氘核（）和一个氚核（）聚变结合成一个氦核（），同时放出一个粒子并向外辐射一个光子，放出的粒子为（）A.质子 B.中子 C.电子 D.正电子13.甲、乙两点电荷相距L，乙的质量为m，在库仑力的作用下，它们由静止开始运动。刚开始运动时甲的加速度为a，乙的加速度为6a，经过一段时间后，乙的加速度变为a，速度为v，则此时两电荷相距______，甲的速度为______。14.电子在加速器中做匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”，光的频率是电子圆周运动频率的n倍。设同步辐射光频率为，电子质量为m，电荷量为e，则加速器中的匀强磁场的磁感应强度______，若电子运动半径为R，则它的速率为______。15.如图所示，一质量为、带电荷量大小为的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向夹角为。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度g取。求：（，）①电场强度E的大小；②若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s时小球的速度大小v及方向。③若撤去电场，求小球摆到最低点时细线弹力的大小。【答案】12.B13.①.②.14.①.②.15.①7.5×104N/C；②12.5m/s；方向与竖直方向夹角为37°斜向下；③0.14N。【解析】【12题详解】根据质量数守恒、电荷数守恒可知故放出的粒子为中子。故选B。【13题详解】[1][2]以乙为研究对象，根据牛顿第二定律和库仑定律，解得两球的间距为根据两球受到同样大小的库仑力，有F=m甲a=m乙×6a可见，甲的质量为m甲=6m乙以两球组成的系统为研究对象，由动量守恒，又有m乙v乙=m甲 v甲所以，甲的速度为【14题详解】[1][2]光的频率是电子圆周运动频率的n倍。则圆周运动频率为。根据粒子在磁场中运动的周期根据得解得【15题详解】①对小球，由平衡条件可得qE=mgtanθ解得电场强度E的大小为E=7.5×104N/C②剪断细线后，小球只受重力和电场力，所以两力的合力沿着绳的方向，小球做初速度为零的匀加速直线运动，小球受到的合力为由牛顿第二定律得F=ma由速度—时间公式得v=at代入数据解得v=12.5m/s方向与竖直方向夹角为37°斜向下；③若撤去电场，根据能量守恒定律有在最低点解得T=0.14N磁悬浮列车磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。16.有一种磁悬浮地球仪，通电时，地球仪会悬浮起来（如图甲），其原理如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来，则下列叙述中正确的是（）A.增大线圈中的