備戰(zhàn)2024年高考模擬物理試卷4（上海專用）（解析版）

PAGEPAGE1上海市2024年等級考物理試卷模擬卷4考生注意：1．試卷滿分100分，考試時間60分鐘。2．本考試分設(shè)試卷和答題紙。3．答題前，務(wù)必在答題紙上填寫姓名、學(xué)校、準(zhǔn)考證號，并將核對后的條形碼貼在指定位置上。作答必須涂或?qū)懺诖痤}紙上，在試卷上作答一律不得分。全部試題的作答必須寫在答題紙上與試卷題號對應(yīng)的位置。一、杭州亞運會·賽事篇杭州第19屆亞運會于近日舉行，我國運動健兒發(fā)揮出色，再次排名亞洲第一。運動員立定向斜上方拋投一個籃球，在考慮空氣阻力的情況下：（1）籃球在空中運動到圖示位置時，所受合力F與速度v的方向關(guān)系可能為（）A. B.C. D.（2）籃球從離手到進入籃框為止的過程中，其動能隨距地面的高度h的變化關(guān)系可能為（）A. B.C. D.（3）運動員射箭可等效如圖所示。已知弓頂部的跨度為l，且弓的形狀保持不變；設(shè)弦的彈力滿足胡克定律，弦的初始長度近似為原長l，勁度系數(shù)為k。質(zhì)量為m的箭在弦的正中間，附加裝置夾在弦上。發(fā)射箭時弦的長度為，則此時弦對箭的作用力大小為______。（4）如圖，一質(zhì)量為的運動員正在完成“單臂大回轉(zhuǎn)”動作。當(dāng)其轉(zhuǎn)至最低點時，手臂至少要承受________N的拉力。（不計空氣阻力，g?。?）（多選）如圖所示運動員以速度v在傾角為的粗糙傾斜賽道上做勻速圓周運動。已知運動員質(zhì)量為m，圓周運動的半徑為R，將他視為質(zhì)點，則運動員（）A.合外力方向沿賽道面向下B.合外力大小為C.速度略高于時，輪胎側(cè)面會受到沿斜面向下的靜摩擦力D.速度略低于時，輪胎側(cè)面會受到沿斜面向上的靜摩擦力（6）如圖所示是滑板比賽中的一段畫面：運動員從平臺水平飛出后，經(jīng)時落到斜坡上，然后他彎曲雙腿做緩沖，經(jīng)后其速度方向變?yōu)檠匦逼路较?。已知斜坡傾角，運動員質(zhì)量，阻力忽略不計（g取，，）求：①運動員剛落到斜坡時，垂直于斜坡方向的速度分量；②斜坡對運動員垂直于斜坡方向的平均沖擊力大小F?！窘馕觥俊拘?詳解】若考慮空氣阻力，則空氣阻力的方向與籃球運動方向相反，籃球還受重力，由平行四邊形法則可知，籃球所受合力的方向應(yīng)在速度的反方向與重力方向夾角內(nèi)。故選B?！拘?詳解】籃球離手后受重力和空氣阻力作用，水平方向做減速運動，豎直方向在上升過程中最高點速度減到零，由于重力大于空氣阻力，下落過程加速運動，所以在最高點時動能最小，所以動能先減小后增大。故選A。【小問3詳解】[1]弦的彈力滿足胡克定律，發(fā)射瞬間弦的彈力為由幾何知識知，兩側(cè)弦和虛線構(gòu)成一個正三角形，兩側(cè)弦之間的夾角為60°，則弦與箭的夾角為30°，弦對箭的作用力為【小問4詳解】[1]根據(jù)題意可知，運動員完成“單臂大回轉(zhuǎn)”動作時，恰好通過最高點的速度為0，設(shè)半徑為，從最高點到最低點，由機械能守恒定律有在最低點由牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得由牛頓第三定律可知，手臂至少要承受拉力為【小問5詳解】AB．運動員在水平面做勻速圓周運動，運動員的合外力方向沿水平方向指向圓心，運動員的合外力大小為故A錯誤，B正確；CD．當(dāng)運動員和自行車為整體，受到的重力和賽道的支持力的合力提供向心力時，向心力為解得若速度略高于時，但小于時，輪胎側(cè)面會受到沿斜面向上的靜摩擦力，故C錯誤，D正確。故選BD?！拘?詳解】①運動員做平拋運動，則剛落到斜坡時，豎直分速度由平拋運動規(guī)律有解得則垂直于斜坡方向的速度分量方向垂直斜坡向下。（2）在垂直斜坡方向上，垂直斜坡向下為正方向，由動量定理有解得二、直線運動（共22分）如圖所示，大致地表示了伽利略探究自由落體運動的實驗和思維過程，他成功的核心是把包括數(shù)學(xué)推演在內(nèi)的邏輯推理與實驗檢驗有機結(jié)合。（1）關(guān)于該過程（）A．其中甲圖是實驗現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得出的結(jié)論B．其中丁圖是實驗現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得出的結(jié)論C．運用甲圖的實驗，可“沖淡”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯D．運用丁圖的實驗，可“放大”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯（2）伽利略探究物體下落規(guī)律的過程是（）A．猜想—問題—數(shù)學(xué)推理—實驗驗證—合理外推—得出結(jié)論B．問題—猜想—實驗驗證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論C．問題—猜想—數(shù)學(xué)推理—實驗驗證—合理外推—得出結(jié)論D．猜想—問題—實驗驗證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論（3）乙同學(xué)為了測量自己的反應(yīng)時間，進行了如下實驗。如圖所示，請甲同學(xué)用手捏住直尺，自己用一只手在直尺“0刻度”位置處做捏住直尺的準(zhǔn)備，但手不碰到直尺，在看到乙同學(xué)松開手讓直尺下落時，自己立刻捏住直尺，再讀出捏住直尺的刻度，即可算出自己的反應(yīng)時間。后期甲乙同學(xué)又合作設(shè)計了一種測量反應(yīng)時間的“反應(yīng)時間測量尺”。①由實驗原理可知，該同學(xué)捏住直尺處的刻度值越小，其反應(yīng)時間越_________；（選填“長”或“短”）；②經(jīng)過多次實驗，該同學(xué)捏住處刻度值的平均值為19.60cm，取重力加速度，則該同學(xué)的反應(yīng)時間約為_________s（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；③圖中反應(yīng)測量尺的標(biāo)度合理的是_________（選填“A”或“B”）。4.利用如圖所示的裝置，某同學(xué)設(shè)計了DIS兩種實驗方法測定斜面上運動滑塊的瞬時速度。方法（1）：擋光片固定在滑塊中央，事先測定擋光片的寬度為L（很窄）。當(dāng)滑塊經(jīng)過斜面上的B點時，固定在B點的光電門（圖中沒有畫出）測出擋光片經(jīng)過B點的時間為，則擋光片經(jīng)過B點的速度為_________。若滑塊不能視為質(zhì)點，則測得的速度與滑塊最右端到達B的速度相比_________（填“偏大”、“相等”、“偏小”）。方法（2）：將擋光片固定在滑塊最右端（對齊），從斜面上靜止釋放，固定在B點的光電門測出擋光片經(jīng)過B點的時間為，更換不同的擋光片寬度L并測出對應(yīng)的時間。多次實驗，則每次釋放滑塊_________（“一定”或“不一定”）從同一位置靜止釋放，測量多組數(shù)據(jù)后作出_________圖像（對應(yīng)物理量字母）為一條不過原點的直線，且該線的_________即為滑塊剛到達B點的速度。5.如圖甲所示，汽車在高速公路上進收費站前以15m/s的速度行駛。如果過人工收費通道，需要在收費站中心線處減速至0，停車20s繳費，再加速至15m/s行駛；如果過ETC（不停車電子收費系統(tǒng)）通道，需要在中心線前方10m處減速至5m/s，勻速到達中心線后，再加速至15m/s行駛，假設(shè)汽車加速和減速的加速度大小都為1m/s2。（1）高速公路限速120km/h，如圖乙所示高速公路上有激光測速儀向勻速行駛汽車發(fā)射一束激光，經(jīng)反射后被接收裝置接收。測速儀在時間內(nèi)分別發(fā)射兩束激光，測距分別為，已知測速儀高l＝6m，通過計算判斷汽車是否超速？（2）汽車過人工收費通道，從收費前減速開始，到收費后加速結(jié)束，總共通過的路程和所需的時間是多少？（3）如果過ETC通道，汽車通過（2）中路程所需要時間是多少？比人工收費通道節(jié)約多長時間？【解析】（1）[1]因為物體下落得太快，伽利略無法測量物體自由下落的時間，為了使物體運動速度變慢，伽利略轉(zhuǎn)向探究物體在斜面上的運動問題。甲、乙、丙三個圖都是實驗現(xiàn)象，采用斜面的目的是可以“沖淡”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯。而之所以采用了不同的傾角的斜面，則是觀察其規(guī)律性，形成外推的實驗基礎(chǔ)，而丁圖是在此基礎(chǔ)上經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論。故選AC（2）[2]伽利略在研究物體下落規(guī)律時，首先是遇到問題即對亞里士多德的觀點提出疑問，然后進行了猜想即落體是一種最簡單的變速運動，而最簡單的變速運動就是速度變化是均勻的，接著進行了實驗，伽利略對實驗結(jié)果進行數(shù)學(xué)推理，然后進行合理的外推得出結(jié)論。故選B。（3）①[3]由實驗原理可知，該同學(xué)捏住直尺處的刻度值越小，尺子下落距離越小，則其反應(yīng)時間越短。②[4]代入數(shù)據(jù)到公式解得③[5]根據(jù)初速度為零勻加速相同時間位移比滿足1:3:5可知，相鄰相等時間內(nèi)位移越來越大，故B更合理?！窘馕觥糠椒ǎ?）[1][2]因為極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度，可知光電計時器記錄到擋光片經(jīng)過B點的時間不可能很小，所以上述的瞬時速度vB實質(zhì)是擋光片通過B點的平均速度，滑塊加速運動，所以大于滑塊最右端到達B的速度。方法（2）[3][4][5]根據(jù)勻加速運動速度時間關(guān)系所以為了保證每次到達B點速度相同，每次釋放滑塊一定從同一位置靜止釋放，則測量多組數(shù)據(jù)后作出圖像（對應(yīng)物理量字母）為一條不過原點的直線，且該線的縱截距即為滑塊剛到達B點的速度?！窘馕觥浚?）根據(jù)幾何關(guān)系，汽車位移解得超速了。（2）汽車通過人工收費通道首先做勻減速運動，根據(jù)速度—位移公式解得時間汽車過人工收費通道，從收費前減速開始，到收費后加速結(jié)束，總共通過的路程總時間（3）選擇ETC通道，先做勻減速直線運動，再做勻速直線運動，再做勻加速直線運動。勻減速階段：根據(jù)速度—位移公式解得根據(jù)速度—時間公式解得t2=10s勻速到達中心線正常行駛階段汽車通過（2）中路程所需要的時間是比人工收費通道節(jié)約三．近代物理（共19分）1.α粒子散射①實驗準(zhǔn)備是（）；②實驗現(xiàn)象是（）；③實驗結(jié)論是（）。A．在充滿氮氣環(huán)境中；B．用0.4μm金箔；C．絕大多數(shù)α粒子散射角小于；D．沒有α粒子被反彈回來；E．原子的中心有個很小的核；F．測出電子的比荷2.瑞士科學(xué)家巴耳末對當(dāng)時已知的氫原子在可見光區(qū)的四條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長滿足，其中n取3、4、5、6，式中R叫作里德伯常量。（1）玻爾受啟發(fā)提出氫原子結(jié)構(gòu)模型：氫原子處于基態(tài)時的能量值為，處于n能級時的能量值為，。若普朗克常量為h，真空中的光速為c，n與巴爾末公式中n相等，則_________。（用h、c、E1表示。）（2）由玻爾理論可以推斷滿足巴耳末公式中除了4條可見光譜線外應(yīng)該還有屬于_________（“紅外線”或“紫外線”）頻段的電磁波，屬于_________（“發(fā)射”或“吸收”）光譜。3.以下核反應(yīng)中：_________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，_________是目前核電站反應(yīng)堆的基本核反應(yīng)方程，_________是β衰變方程。做中子衍射實驗應(yīng)該用的中子是B核反應(yīng)前中子還是B核反應(yīng)后的中子，并說明理由：_________。A．B．C．D．4.如圖甲所示，一驗電器與鋅板相連，在O處用的紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗電器指針保持一定偏角?，F(xiàn)使驗電器指針回到零，再用相同強度的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)。（1）甲圖中鋅板帶_________電，指針帶_________電（“正”、“負”、“無”）；若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針_________（填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn)。（2）某同學(xué)設(shè)計了如圖乙所示的電路，圖中A和K為光電管的兩極，K為陰極，A為陽極?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為6.4eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的示數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計的示數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為2.1V，則光電管陰極材料的逸出功為_________eV，該陰極材料的截止頻率為_________Hz。（普朗克常量，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）如圖丙中Uc為反向遏止電壓，v為入射光頻率，改變?nèi)肷涔忸l率（都大于該光電管的截止頻率）測得如圖丙直線。若用逸出功更小的光電管作陰極材料，在圖丙中畫出可能的圖像______?！窘馕觥縖1]由于因為金箔延展性強，α粒子轟擊金箔的時候方便觀察實驗現(xiàn)象，即實驗準(zhǔn)備是用0.4μm金箔；[2]α粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子散射角小于，極少數(shù)發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極個別發(fā)生了反彈；[3]由于實驗中極少數(shù)發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極個別發(fā)生了反彈，可知α粒子散射實驗的實驗結(jié)論是原子的中心有個很小的核，其集中了全部正電荷與幾乎全部質(zhì)量。【解析】（1）[1]從n能級向2能級躍遷放出光的波長為整理得其中，解得（2）[2][3]由玻爾理論可以推斷滿足巴耳末公式中除了4條可見光譜線外，當(dāng)n取更大的量子數(shù)時，光子能量更大，所以應(yīng)該還有屬于紫外線頻段的電磁波，屬于發(fā)射光譜?！窘馕觥縖1]D選項方程是是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；[2]目前核電站是利用鈾核裂變，所以核電站反應(yīng)堆的基本核反應(yīng)方程是選項B的方程；[3]β衰變方程會放出電子流，所以選項C的方程是β衰變方程；[4]衍射實驗應(yīng)該用的中子是B核反應(yīng)后中子，因為中子衍射要用熱中子流?！窘馕觥浚?）[1][2][3]在處用一紫外線燈照射鋅板，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，光電子射出后，鋅板帶正電，驗電器與鋅板連接，所以指針帶正電，改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針無偏轉(zhuǎn)，因為紅外線不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。（2）[4][5]當(dāng)滑至某一位置時電流計的示數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為2.1V，可知，遏止電壓根據(jù)解得電管陰極材料的逸出功為該陰極材料的截止頻率為（3）[6]根據(jù)整理得所以用逸出功更小的光電管作陰極材料，圖像斜率不變，相互平行，但縱截距不同，如下四．閱讀材料，回答下列小題問題。亞洲運動會簡稱亞運會，是亞洲規(guī)模最大的綜合性運動會，由亞洲奧林匹克理事會的成員國輪流主辦，每四年舉辦一屆。2023年9月23日至10月8日，第19屆亞運會在杭州如期舉行并圓滿落幕。2023年7月8日，在第42屆亞奧理事會全體大會上，經(jīng)亞奧理事會執(zhí)委表決通過，中國哈爾濱市獲得2025年哈爾濱亞洲冬季運動會舉辦權(quán)。如此體育盛事，也引起了“全民運動、全民健身”的熱潮。1.人立定跳遠時，腳蹬地起跳前瞬間他的受力示意圖是（）A. B.C. D.2.一個質(zhì)量均勻的鉛球靜止在水平的角落里，如圖所示，并與豎直的墻面相接觸，A、B兩點是鉛球與墻和地面的接觸點，則下列說法正確的是（）A.兩個物體相互接觸，就一定能產(chǎn)生彈力B.鉛球受到地面的支持力，是因為球發(fā)生了彈性形變而產(chǎn)生的C.鉛球受三個力，分別是重力、地面的支持力和墻面的彈力D.鉛球受二個力，重力、地面的支持力3.如圖（a）所示的“滑板”是常見的娛樂休閑活動。在空曠的水平地面上，有一小孩從靜止開始，連續(xù)三次蹬地后，滑板沿直線繼續(xù)滑行了24m后停下。某同學(xué)用v-t圖像描述了上述運動過程，如圖（b）所示。求：（1）滑板減速滑行過程中的最大速率；（2）小孩蹬地時滑板加速度的大小?！窘馕觥俊?題詳解】運動員受到重力，方向豎直向下；彈力，方向豎直向上；地面給他的摩擦力，方向向前。故選D。【2題詳解】A．兩個物體相互接觸，若沒有發(fā)生彈性形變，不能產(chǎn)生彈力，故A錯誤；B．鉛球受到地面的支持力，是因為地面發(fā)生了彈性形變而產(chǎn)生的，故B錯誤；CD．鉛球受兩個力，分別是重力、地面的支持力，若受到墻面的彈力，則不能平衡，故C錯誤，D正確。故選D?！?題詳解】（1）小孩滑行時水平方向只受摩擦力的作用，做勻減速直線運動，與初速度為零的勻加速直線運動具有對稱性，因此有將s2=24m=(12-4.8)s=7.2s代