2024上海高中学业水平等级性考试物理模拟试卷（含答案详解）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页上海市普通高中学业水平等级性考试（模拟）物理试卷（2024年5月）考生注意：1.本场考试时间60分钟，试卷共6页，满分100分，答题纸共2页。2.作答前，在答题纸指定位置填写姓名、报名号、考场号、座位号。将核对后的条形码贴在答题纸指定位置。3.所有作答务必填涂或书写在答题纸上与试卷题号对应的区域，不得错位。在试卷上作答一律不得分。4.选择题和作图题用2B铅笔作答，其余题型用黑色字迹钢笔、水笔或圆珠笔作答。5.“单选”是指仅有一个正确选项，“多选”是指至少有两个正确选项。一、科幻电影中的物理学（28分）2019年，以刘慈欣小说改编的《流浪地球》电影正式登上荧幕，拉开了中国科幻电影的新纪元。时隔三年，《流浪地球2》带来了太空电梯、逐月发动机、数字生命等硬核科幻剧情，使千万影迷为之感到震撼，展现了我国在科幻电影工业上的巨大突破。1．位于地球上方10万千米的领航员空间站，与地球通讯是通过（）A．红外线 B．无线电波 C．声波 D．可见光2．如图为地球地理北极的俯视图，若以领航员空间站为参照物，则地球作逆时针转动。现有一飞船从地球A点发射，目标是前往空间站对接，为修正飞船路线，则其在刚升空后的一段时间内（未摆脱地球引力）推力方向应为图中的____________才能确保不偏航（）A． B． C． D．3．电影中的太空电梯被建造在横跨赤道的加蓬共和国。若将地球视为规则均匀的球体，则在加蓬建设太空电梯更有利于摆脱地球引力束缚而上升是因为（）A．地球自转线速度大 B．地球对太空电梯的万有引力小C．重力加速度较大 D．重力加速度较小4．太空电梯在上升过程中有三个阶段：阶段一：加速上升；阶段二：匀速上升；阶段三：减速上升（开启反向推进器制动）。自阶段三开始大气稀薄，可忽略空气阻力。若全程不考虑超级缆绳对太空电梯的摩擦力，则下列说法正确的是（）A．三个阶段太空电梯的机械能都不守恒B．三个阶段太空电梯和地球整体的机械能都不守恒C．阶段二：若不考虑空气阻力，则太空电梯机械能守恒D．阶段三：乘坐太空电梯的人处于失重状态5．在阶段二中，某时刻地球对太空电梯的万有引力恰好提供向心力，在此刻太空电梯受到地球的向心加速度大小为（力常量G、地球质量M、太空电梯与地心间距离为r），之后太空电梯的向心加速度（选填“符合”或“不符合”）第（1）空中你所写的表达式，原因是。【已知超级缆绳具有高强度、不易弯曲的性质，对太空电梯的运动轨迹具有导向作用】6．如图，领航员空间站具有一个环形旋转舱室的结构，其绕中轴匀速旋转可以使其中的工作人员像地球上的人一样站在舱板上，感受到“重力”。这种“重力”产生的原因是。7．“道路千万条，安全第一条”，电影《流浪地球》的这句活深入人心。然而世界上每天都有车祸发生，使我们痛心。在某条公路上发生一起追尾，甲车在后方由于刹车失灵，以初速度为且无动力向乙车驶去，未碰撞前，乙车以的速度匀速行驶，碰撞后甲车依旧向原方向滑去且速度变为，乙车失去动力且向前滑行了后停止。若甲车质量，乙车质量，两车与地面间的摩擦系数均为，重力加速度，两车始终在一条直线上运动。求甲车刹车失灵瞬间甲乙两车的距离L。二、“交流电之父”与“直流电之父”（17分）被称为“交流电之父”的尼古拉·特斯拉一生致力于科学研究，取得约1000项专利发明，他发现的交流电在如今生活乃至诸多科学领域都具有重要作用，照亮着我们前进。有意思的是，“直流电之父”爱迪生在当年收取了学徒特斯拉，认为电压更高的交流电过于危险，于是两人闹了矛盾。其实，从今天看来，交流电和直流电缺一不可，两者都具有独特的存在意义。8．若没有交流电，在接通电源后以下不能实现的装置是（）A．电灯 B．变压器 C．冰箱 D．电吹风9．为纪念伟大的特斯拉，磁感应强度的单位T以他的名字命名。T用国际基本单位来表示应该为。10．交流发电机是产生交流电的装置。永磁体间近似为磁感应强度的匀强磁场，边长的正方形单匝线圈以角速度绕中轴线匀速转动，P为可调副线圈，现处于“50匝”的档位，主线圈恒为100匝，电阻，则下列说法不正确的是（）A．电压表的示数为B．调节P对电压表的示数无影响C．图示该时刻通过正方形单匝线圈的电流为0，穿过的磁通量最大D．当正方形单匝线圈平行于磁感线时，电流表示数为11．如图为远程输电原理图。发电厂发电电压恒为，输电线路总电阻，某村庄用户用电总功率为，，，则下列说法正确的是（损耗功率<用户用电功率）（）A．发电厂输出电流为B．输电线路的损耗功率为C．若夏季用户普遍使用空调，使用电总功率增大，则输电线路的损耗功率增大D．升压变压器会改变发电厂输出电流频率12．如图是一款家庭烟雾报警器的电路图，其中烟雾传感器在接受到一定浓度的烟雾后降低电阻，从而发出警报声。电路接入家庭电路，内有一定值电阻，报警器始终可近似为的定值电阻，最小报警电压为，最大报警电压为为。变压器主、副线圈匝数比，烟雾传感器阻值变化范围合理的是（）A． B． C． D．13．如今诸多精密的家用电器需要直流电才能使用，因而有了上题整流装置。直流电可以直接给充电宝充电。某种小型台灯可以插在充电宝上使用，下表中分别为两种规格的台灯和充电宝（小灯泡可视为电阻，内阻恒为定值，不计线路阻值），则（）台灯参数表

充电宝参数表型号工作电压工作电流型号输入输出内阻AaBb（参考公式：）A．若选择a型号充电宝，则选择A型号台灯能效转化率高B．若选择a型号充电宝，则选择B型号台灯能效转化率高C．若选择A型号台灯，则选择a型号充电宝能效转化率高D．若选择A型号台灯，则选择b型号充电宝能效转化率高三、地震与监测技术（19分）2008年5月12日的汶川大地震造成了大规模人员伤亡，经济损失极其惨重，这一场灾难被国人们永远铭记于心。如今地震监测技术的不断提高，正为我们撑起一把坚实的“生命保护伞”。地震监测技术的主要原理是利用了横波与纵波的速度差进行预警，赶在更严重的地震波到达前发送预警信号，为人们争取宝贵的逃生时间。14．如图甲是一列沿x轴传播的地震横波某时刻的波形图，地壳某处的F点正向y轴负方向运动，则（）A．地震横波正向x轴正方向传播 B．地壳某处的H点此时向y轴负方向运动C．地壳某处的C点将比B点先到达平衡位置 D．地壳某处的E点振幅为零15．某次地震震源附近两列振幅和频率相同的地震横波在某一时刻形成的波形图如图乙所示，实线为波峰，虚线为波谷，a、b、c、d为地壳中的四个位置，则下列说法不正确的是（）A．位置a此时的速度最大，加速度为零，为振动加强点B．位置a、b连线间的振动加强点有无穷多个C．位置d将在下一刻发生振动D．此时位置a、b、c的加速度最大，这些点的振动始终加强16．若图乙中两列地震横波的振幅皆为，波速皆为，波长皆为，且都在同一水平面内振动，则图示时刻a、b两位置的竖直高度差为。位置e为位置b与位置c连线的中点，则从图示时刻起经过，位置e通过的路程为。17．定义：纵波相邻的两个密波或疏波之间的距离为一个波长；质点偏离平衡位置的最大位移称为振幅。纵波无法直接用图像表达其形状，但相关物理量可以转化为类似横波的图像进行表示。如图丙为某次地震中地震横波和地震纵波的相关图像和数据，两种地震波都向x轴正方向运动，地震时两者同时从震源发出。（1）直接写出图②中地震横波震源O的振动方程；（2）指出用于监测地震发生的是地震横波还是地震纵波？并说明理由；（3）画出自图③开始地震纵波震源O的振动图像（至少一个周期，标出关键数据）；（4）若震源来自地表以下700千米，试求留给人们的逃生时长（保留整数）【检测到地震波到人们接收到地震信息间的时间忽略不计，假设地震波的传播速度不变】。四、电场与磁场（21分）电场与磁场是两种基本的物理场，它们之间存在一定的关系，电场的变化可以引起磁场的产生，磁场的变化亦可以引起电场的产生，两者的相互影响构成了电磁波。麦克斯韦电磁场理论的诞生不仅对电磁波的发现和研究有着重要的启示作用，而且也为电磁能的利用提供了理论基础。18．如图为一竖直方向的匀强电场（电场线未标出方向），有一质量为m且带电量为（）的小球于点M处释放，其运动轨迹可能为（选填“a”“b”“c”）。若电场强度为E，方向竖直向下，小球至点N处动能为，M至N的水平距离、竖直距离分别为x、h，重力加速度为g，则M点处的动能为。19．如图，水平桌面上放置有一光滑导轨，在导轨上放置有一对平行导体棒p、q，且始终接触良好，当一条形磁铁从上方落下的过程中，下列说法正确的是（不考虑p、q间的相互作用）（）A．p、q相互靠近 B．条形磁铁加速度小于gC．导轨对桌面的压力减小 D．俯视时导轨与导体棒间形成逆时针电流20．笔记本电脑在合上及打开时，屏幕会自己熄灭及亮屏，这是因为其内部含有磁铁和霍尔传感器。霍尔传感器类似于如图装置，当合上屏幕时，屏幕上的磁铁极会面向下并产生近似磁感应强度的匀强磁场，A、B为两个竖直放置且相距的平行极板（足够长），并都连接在电脑内的电压传感器，一侧不断有电子（重力不计）以速度平行且从两极板中央射入，当监测到某一恒定电压值时，电脑就会熄屏。由此可知，B极板带电（选填“正”或“负”）。当电压传感器监测到电压为V时，电脑屏幕熄屏。21．小朱同学的物理兴趣小组通过以下装置对火车速度和加速度进行了测量。在火车头下方安装了一枚磁体，并在铁轨下埋设了相距r的两个5匝线圈（每匝都为四边封闭的矩形），且都与测量仪器相连。磁体下表面附近的磁感应强度，线圈材质为铜制（有漆包线包裹），长度，宽度为，铜丝直径，线圈与测量仪器间的线路阻值及测量仪器内阻忽略不计，测量数据如图C所示。（最终结果保留4位有效数字）（参考数据：常温铜的电阻率）（1）求火车在和处时的速度和的大小；（2）若火车做匀加速直线运动，求火车加速度大小。五、绚烂世界的创造者——光（5分）我们通常所说的光是可见光，世界的色彩需要光的反射来呈现。光还有诸多的性质，例如折射、衍射、干涉等等。不同种类的光又有不同的作用，为我们生活的方方面面服务。我国在努力攻克的芯片制造技术，亦无处不在光的身影。22．下列现象中，属于光的衍射现象的是（）A．雨后天空出现彩虹 B．通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹C．海市蜃楼现象 D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹23．如图所示，小朱同学让激光束通过自制双缝，观察在光屏上形成的双缝干涉条纹。关于小朱同学的实验操作过程及对应看到的现象，下面几种叙述正确的是（）A．仅将光屏移近缝，光屏上干涉条纹间距变窄B．仅将激光器移近缝，光屏上干涉条纹间距变宽C．仅换一个两缝之间距离较大的双缝，光屏上干涉条纹间距变窄D．仅将红色光源的激光器换成蓝色光源的激光器，光屏上干涉条纹间距变宽六、火星你好（10分）24．2021年5月15日7时18分，我国火星探测器“天问一号”的着陆巡视器（其中巡视器就是“祝融号”火星车）成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，这标志着我国是继美国、前苏联之后第三个成功进行火星探测的国家，展示了中国在航天技术领域的强大实力，为中国乃至国际航天事业迈出了历史性的一大步。“天问一号”的着陆巡视器从进入火星大气层到成功着陆经历了气动减速段、伞系减速段、动力减速段、悬停避障与缓速下降段，其过程大致如图所示。已知火星质量为（约为地球质量的0.11倍）、半径为（约为地球半径的0.53倍），“天问一号”的着陆巡视器质量为，地球表面重力加速度为。试根据图示数据计算说明下列问题：（1）着陆巡视器在动力减速段做的是否为竖直方向的匀减速直线运动？（2）设着陆巡视器在伞系减速段做的是竖直方向的匀减速直线运动，试求火星大气对着陆巡视器的平均阻力。（结果保留1位有效数字）答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页1．B2．C3．AD4．ABD5．不符合由于超级缆绳的导向作用，使得太空电梯与地球的自转角速度相同，由知向心加速度增大，与所写表达式不符6．人感受到重力是因为受到了地面对人的支持力。舱室中的人围绕中轴线作匀速圆周运动，需要有力提供向心力，而向心力由舱板的支持力提供，故感受到了“重力”7．【解析】1．无线电波传播距离远且不需要介质，所以位于地球上方10万千米的领航员空间站，与地球通讯是通过无线电波，故选B。2．根据题意可知发射的飞船在A点有沿切线向上的分速度，而要求飞船沿着发射点与空间站连线的方向飞行，要求所加推力的一个效果是克服地球引力，另一个效果是抵消沿切线向上的分速度，所以推力的方向应该沿F3方向，故选C。3．在赤道处线速度大，重力加速度小，在该处建造电梯有利于摆脱地球引力束缚而上升，故选AD。4．AB．阶段一：加速上升时动能和势能都增大，所以机械能增加；阶段二：匀速上升时动能不变而势能增大，所以机械能增加；阶段三：减速上升（开启反向推进器制动）推力做负功，机械能减小，所以三个阶段太空电梯的机械能都不守恒，故AB正确；C．阶段二：若不考虑空气阻力，动能不变而势能增大，所以机械能增加，故C错误；D．阶段三：乘坐太空电梯减速上升，加速度向下，所以人处于失重状态，故D正确。故选ABD。5．[1]根据万有引力提供向心力可得加速度为[2][3]电梯在运动过程中，由于超级缆绳的导向作用，使得太空电梯与地球的自转角速度相同，由向心加速度公式可知向心加速度增大，与所写表达式不符。6．人感受到重力是因为受到了地面对人的支持力。舱室中的人围绕中轴线作匀速圆周运动，需要有力提供向心力，而向心力由舱板的支持力提供，故感受到了“重力”。7．由牛顿第二定律知得甲车或乙车的加速度大小碰撞后，乙车作匀减速直线运动知代入数据可得碰撞后瞬间乙车速度碰撞瞬间由动量定理知代入数据，得碰撞前瞬间甲车速度碰撞前，甲车作匀减速直线运动知代入数据可得碰撞前甲车位移碰撞前两车运动时间甲车碰撞前乙车位移甲车刹车失灵瞬间甲乙两车的距离8．B9．10．D11．ABC12．C13．AD【解析】8．变压器的变压原理是通过电磁感应实现的，必须使用交流电。故选B。9．根据可得特斯拉用国际基本单位来表示应该为10．AB．电压表的示数为交流发电机产生的电动势有效值，与副线圈匝数无关，电压表的示数为故AB正确；C．图示该时刻通过正方形单匝线圈磁通量最大，磁通量的变化率最小，为零，正方形单匝线圈产生的电动势为零，故通过正方形单匝线圈的电流为0，故C正确；D．当正方形单匝线圈平行于磁感线时，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可得副线圈电压为电流表示数为故D错误。本题选错误的，故选D。11．A．对于升压变压器，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可得用户用电总功率为解得或（损耗功率>用户用电功率，舍去）对于升压变压器，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系可得发电厂输出电流为故A正确；B．输电线路的损耗功率为故B正确；C．若夏季用户普遍使用空调，使用电总功率增大，降压变压器输出电流增大，降压变压器输入电流增大，即输电线路上的电流增大，则输电线路的损耗功率增大，故C正确；D．升压变压器不会改变发电厂输出电流频率，故D错误。故选ABC。12．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系副线圈电压为根据闭合电路的欧姆定律报警器的电压范围为可得故选C。13．A型号台灯电阻为B型号台灯电阻为能效转化率为可知台灯电阻越大，充电宝内阻越小，能效转化率越高，故若选择a型号充电宝，则选择A型号台灯能效转化率高，若选择A型号台灯，则选择b型号充电宝能效转化率高。故选AD。14．C15．AC16．25017．（1）；（2）见解析；（3）见解析；（4）58s【解析】14．A．根据上下坡法，F点正向y轴负方向运动，F点处于“上坡”阶段，所以地震横波向x轴负方向传播，故A错误；B．沿着传播方向看，H点处于“下坡”阶段，此时应向y轴正方向运动，故B错误；C．沿着传播方向看，C点在B点的前面，所以C点将比B点先到达平衡位置，故C正确；D．介质中各个质点的振幅均相同，所以E点振幅不为零，故D错误。故选C。15．A．a质点处是波谷与波谷叠加的地方，所以振动加强，质点a此时的速度为零，加速度最大，故A错误；B．因为是两列振幅和频率相同的地震横波，由图可知在质点a、b的连线上都是振动加强点，所以在质点a、b间还有无穷多个振动加强点，故B正确；C．位置d点是波峰与波谷叠加的地方，所以振动减弱，因为是两列振幅和频率相同的地震横波，所以d点将一直是振动减弱点，故C错误；D．由图可知a、c质点是两列波波谷与波谷叠加的地方，振动加强，b质点处是波峰与波峰叠加的地方，振动加强，所以位置a、b、c的加速度最大，这些点的振动始终加强，故D正确。本题选择错误的，故选AC。16．[1]由题意可知两列地震横波的振幅皆为，a质点处是波谷与波谷叠加的地方，叠加之后的振幅为b质点处是波峰与波峰叠加的地方，叠加之后的振幅为则图示时刻a、b两位置的竖直高度差为[2]据题意可知波速皆为，波长皆为，据关系式可得求得从图示时刻起经过后，由于即经过时间为由图可知位置e也为加强点，通过的路程为17．（1）横波震源O的振动方程为，由图可知振幅A=2，周期T=0.75s,初相位，可得角速度可得横波震源O的振动方程为（2）用于监测地震发生的是地震纵波。地震横波波速地震纵波波速因为所以地震纵波先到达地表，且纵波的振幅相对较小，将地震纵波用于监测地震有助于提前预报，减少损失。（3）由图可知振幅A=1mm，波长，波速，据关系式代入数据可得周期根据数据画地震纵波震源O的振动图像如下（4）地震纵波先到达地表，且纵波的振幅相对较小，所以开始逃生时间为地震横波后到达地表，得出逃生结束时间为所以留给人们的逃生时长18．a、b、c19．AB20．负，21．（1），；（2）【解析】18．[1]若小球受到的重力与电场力相等，小球做匀速直线运动，运动轨迹可能为b，若小球受到的重力小于电场力，且初速度方向与合外力方向不同，小球做匀变速曲线运动，运动轨迹可能为c，若小球受到的重力大于电场力，且初速度方向与合外力方向不同，小球做匀变速曲线运动，运动轨迹可能为a，综上所述，其运动轨迹可能为a、b、c。[2]从M至N，根据动能定理有可得M点处的动能为19．A．当一条形磁铁