2023-2024年上海市嘉定區(qū)高三上學期質量調研（一模）（解析版）

2024學年上海市嘉定區(qū)第一學期質量調研物理部分一、光是一種特殊的波我們通常所說的光是可見光，世界的色彩需要光的反射來呈現。光還有諸多的性質，例如折射、衍射、干涉等等。不同種類的光又有不同的作用，為我們生活的方方面面服務。我國在努力攻克的芯片制造技術，亦無處不在光的身影。1.下列現象中，屬于光的衍射現象的是（）A.雨后天空出現彩虹 B.通過一個狹縫觀察日光燈可以看到彩色條紋C.海市蜃樓現象 D.日光照射在肥皂泡上出現彩色條紋【答案】B【解析】雨后天空出現彩虹屬于光的色散現象，故A錯誤；通過一個狹縫觀察日光燈可以看到彩色條紋，屬于光的衍射現象，故B正確；海市蜃樓現象為光的全反射，故C錯誤；日光照射在肥皂泡上出現彩色條紋屬于薄膜干涉，故D錯誤。故選B。2.如圖所示，小朱同學讓激光束通過自制雙縫，觀察在光屏上形成的雙縫干涉條紋。關于小朱同學的實驗操作過程及對應看到的現象，下面幾種敘述正確的是（）A.僅將光屏移近縫，光屏上干涉條紋間距變窄B.僅將激光器移近縫，光屏上干涉條紋間距變寬C.僅換一個兩縫之間距離較大的雙縫，光屏上干涉條紋間距變窄D.僅將紅色光源的激光器換成藍色光源的激光器，光屏上干涉條紋間距變寬【答案】A、C【解析】根據，僅將光屏移近縫，則減小，光屏上干涉條紋間距變窄，故A正確；僅將激光器移近縫，光屏上干涉條紋間距不變，故B錯誤；僅換一個兩縫之間距離較大的雙縫，則增大，光屏上干涉條紋間距變窄，故C正確；僅將紅色光源的激光器換成藍色光源的激光器，則波長減小，光屏上干涉條紋間距變窄，故D錯誤。故選AC。3.下列有關光學現象的描述正確的是（）A.如圖甲，光導纖維能夠使光在有機玻璃內傳播，內芯的折射率比外套大B.圖乙是圓孔衍射所形成的圖樣C.圖丙是劈尖干涉，右側墊塊是兩張紙片，當抽去一張紙片后條紋間距變大D.如圖丁，相機使用偏振濾光片能減弱玻璃表面反射光的影響，說明光是橫波【答案】A、C、D【解析】圖甲，根據光的全反射，光導纖維能夠使光在有機玻璃內傳播，內芯的折射率比外套大，故A正確；圖乙中的“泊松亮斑”，是不透光的小圓盤衍射形成的圖樣，故B錯誤；從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為，即光程差為空氣層厚度的倍，當光程差，則此處表現為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的空氣層的厚度差，當抽去一張紙片后空氣層的傾角變小，故相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離變大，故C正確；相機使用偏振濾光片能減弱玻璃表面反射光的影響，說明光是橫波，故D正確。故選ACD。4.一列簡諧橫波沿軸正方向傳播，時的波形如圖a所示。在軸正方向，距離原點小于一個波長的點，其振動圖像如圖b所示。本題所涉及質點均已起振。下列說法正確的是（）A.平衡位置在與的質點具有相同的運動狀態(tài)B.時，平衡位置在處的質點加速度方向為沿軸正方向C.點的平衡位置與原點的距離在到之間D.時，點的速度方向為沿軸負方向【答案】A、B、D【解析】根據波動圖和振動圖可讀出波的波長，周期為，則波速為，平衡位置在與的質點相差兩個波長，則其振動情況完全相同，故A正確；根據與的時間差為，平衡位置的質點再振動的時間，正處于波谷，故加速度方向沿軸正方向，故B正確；根據質點的振動圖可知，時質點在正的最大位移處，因周期為，則時質點在平衡位置，時質點在負的最大位移處，故時A正在負的位移位置向平衡位置振動，由的波動圖可知質點的平衡位置與原點的距離在到之間，故C錯誤；由振動圖像可知，時點正處于平衡位置和負最大位移之間向軸負方向運動，故D正確。故選ABD。二、對于宇宙的研究和探索5.我國在探索宇宙文明過程中取得了重大突破，中國科學院高能物理研究所公布：在四川稻城的高海拔觀測站，成功捕獲了來自天鵝座萬年前發(fā)出的信號。若在天鵝座有一質量均勻分布的球形“類地球”行星，其密度為，半徑為，自轉周期為，引力常量為，則下列說法正確的是（）A.該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的運行速率為B.該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的軌道半徑為C.該“類地球”行星表面重力加速度在兩極的大小為D.該“類地球”行星的衛(wèi)星在行星表面附近做勻速圓周運動的速率為【答案】C、D【解析】根據勻速圓周運動線速度公式以及行星的同步衛(wèi)星周期，可知其運行速率為，為該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的軌道半徑，并不是，故A錯誤；根據萬有引力提供向心力，“類地球”行星的質量為，該“類地球”行星的同步衛(wèi)星的軌道半徑為，故B錯誤；該“類地球”行星表面重力加速度在兩極處有，解得，故C正確；根據萬有引力提供向心力，該“類地球”行星的衛(wèi)星在行星表面附近做勻速圓周運動的速率為，故D正確。故選CD。6.年月日，我國自主研發(fā)的神舟十七號載人飛船圓滿的完成了發(fā)射，與天和核心艙成功對接。神舟十七號載人飛船的發(fā)射與交會對接過程的示意圖如圖所示，因中①為近地圓軌道，其軌道半徑為，②為橢圓變軌軌道，③為天和核心艙所在圓軌道，其軌道半徑為，、分別為②軌道與①、③軌道的交會點。已知神舟十七號載人飛船的引力勢能大小的表達式為，式中為地心到飛船的距離，為地球的質量，為神舟十七號載人飛船的質量，為萬有引力常量，地球表面的重力加速度為。下列判斷正確的是（）A.神舟十七號在②軌道上經過點的速度小于在③軌道上經過點的速度B.神舟十七號先到③軌道，然后再加速，才能與天和核心艙完成對接C.神舟十七號從①軌道轉移到③軌道，飛船增加的機械能為D.神舟十七號在②軌道上從點運動到點的最短時間為【答案】A、C、D【解析】②軌道相對于③軌道是低軌道，由低軌道變軌到高軌道，需要在兩軌道切點位置加速，即神舟十七號在②軌道上經過點的速度小于在③軌道上經過點的速度，故A正確；根據上述可知，神舟十七號先到②軌道，然后在與③軌道交會點加速，才能與天和核心艙完成對接，故B錯誤；神舟十七號在①軌道上有，，神舟十七號在③軌道有，，在地球表明重力近似等于萬有引力，則有，解得飛船增加的機械能為，故C正確；神舟十七號在①軌道上有，結合上述解得，根據開普勒第三定律有，則神舟十七號在②軌道上從點運動到點的最短時間為，解得，故D正確。故選ACD。7.宇宙塵埃有很大的科研價值，某人造地球衛(wèi)星攜帶的收集裝置如圖a所示。如圖b所示為質量為的衛(wèi)星在軌道上以速度飛向一顆靜止的塵埃，如圖c所示為塵埃被收集裝置撞擊后嵌入其中的情景，該塵埃的質量為（因，故衛(wèi)星速度視為不變），已知地球表面重力加速度為，地球半徑為，問：（1）該塵埃被衛(wèi)星收集過程中的動量變化量大小________；（2）該衛(wèi)星運行軌道的離地高度________；（3）該塵埃在收集裝置中嵌入深度為，則其在被收集過程中受到的作用力大小是（）（假設此過程中作用力大小不變）A.B.C.D.（4）衛(wèi)星繼續(xù)進入一個塵埃區(qū)，由于大量塵埃與衛(wèi)星碰撞后均附著在衛(wèi)星上，衛(wèi)星速度會受到影響，為了保持衛(wèi)星原有的飛行速度，衛(wèi)星推進器需要提供的推力（）A.隨衛(wèi)星質量增大而增加B.隨衛(wèi)星質量增大而減小C.不變D.可能增加也可能減?。?）若塵埃區(qū)每單位體積空間有顆塵埃，塵埃的平均質量為，衛(wèi)星正面面積為，前進速度保持為，則衛(wèi)星推進器提供的推進功率為多少？________。【答案】①.；②.；③.B；④.C；⑤.【解析】（1）由于，可認為飛船收集塵埃時速度不受影響，宇宙塵埃的速度會從加速到，則塵埃被衛(wèi)星收集過程中的動量變化量大小為。（2）由于，在地球表面有，解得。（3）在塵埃加速到與衛(wèi)星共速過程中，根據運動學可得，，則有，以塵埃作為研究對象，根據動能定理可得，解得，故選B。（4）設衛(wèi)星在塵埃區(qū)飛行時間為，飛船掃過的塵埃數量為，對衛(wèi)星和塵埃整體分析，根據動量定理可得，解得衛(wèi)星推進器需要提供推力，可知，為了保持衛(wèi)星原有的飛行速度，衛(wèi)星推進器需要提供的推力不變。故選C。（5）推進功率為，結合上述解得。8.華為首發(fā)了衛(wèi)星通話功能，使其成為全球首款支持衛(wèi)星通話的智能手機。我國地球同步衛(wèi)星“天通一號”在衛(wèi)星通話中擔任重要角色。地球同步衛(wèi)星發(fā)射首先利用火箭將衛(wèi)星運載至地球附近圓形軌道，通過多次變軌最終進入地球同步軌道。如圖所示，軌道離地面高度為，地球半徑為。已知“天通一號”質量為，地球自轉角速度為，地球表面的重力加速度為，為地球中心，引力常量為。如果規(guī)定距地球無限遠處為地球引力零勢能點，地球附近物體的引力勢能可表示為，其中（未知）為地球質量，為物體質量，為物體到地心距離。求：（1）“天通一號”衛(wèi)星在軌道的運行周期；（2）“天通一號”衛(wèi)星自軌道運動至軌道的過程中機械能增加量?！敬鸢浮浚?）；（2）。【解析】（1）根據牛頓第二定律有，物體在地球表面時，有，解得。（2）根據牛頓第二定律有，在軌道速度，軌道距地面高度為時，空間站的動能為，軌道距地面高度為時，空間站的勢能為，地球自轉角速度為，則，解得，在同步軌道，動能，勢能，機械能增加量。三、物理學中無處不存在的力9.如圖所示，彈簧的一端固定在豎直墻上，質量為的光滑弧形槽靜止在光滑水平面上，底部與水平面相切，一個質量為的小球從弧形槽高處由靜止開始下滑，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A.在下滑過程中弧形槽對小球的彈力始終不做功B.在小球壓縮彈簧的過程中，小球的機械能減小C.小球離開彈簧后，小球和弧形槽組成的系統(tǒng)機械能守恒，但小球不能回到弧形槽高處D.在整個過程中，小球、弧形槽和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，水平方向動量守恒【答案】B、C【解析】因為光滑弧形靜止在光滑水平面上，則可知小球下落，小球和弧形槽整體在水平方向上動量守恒，小球獲得水平向右的速度，弧形槽獲得水平向左的速度，可知在小球下滑的過程中小球給弧形槽做正功，則弧形槽給小球的彈力做負功，故A錯誤；當小球壓縮彈簧的過程中，彈簧和小球組成的系統(tǒng)的機械能守恒，但彈簧對小球的彈力做負功，故小球機械能減小，故B正確；小球在弧形槽上下滑的過程中，系統(tǒng)水平方向不受外力，系統(tǒng)水平方向動量守恒，小球與弧形槽分離時兩者動量大小相等，由于，則小球的速度大小大于弧形槽的速度大小，小球被彈簧原速率彈回后將追上弧形槽并要滑上弧形槽。在小球離開彈簧后，只有重力和系統(tǒng)內彈力做功，故小球和弧形槽組成的系統(tǒng)機械能守恒。由于球與弧形槽組成的系統(tǒng)總動量水平向左，球滑上弧形槽的最高點時兩者共速，則此時共同速度也必須水平向左，則二者從靜止開始運動到共速狀態(tài)，系統(tǒng)的動能增加，重力勢能一定要減小，小球上升的最大高度要小于，故C正確；整個運動過程中小球和弧形槽、彈簧組成的系統(tǒng)只有重力與系統(tǒng)內彈力做功，故系統(tǒng)機械能守恒；在整個過程中，由于存在墻壁對彈簧水平方向上的彈力，故水平方向上的動量不守恒，故D錯誤；故選BC。10.一風力發(fā)電機出現故障，檢修人員乘坐升降機到頂端檢修平臺進行檢修，升降機上升過程的速度時間關系如圖所示，加速和減速運動時加速度大小均為，勻速運動時速度為，已知升降機和檢修人員的總質量為，升降機啟動平臺到檢修平臺的豎直高度為，上升過程中升降機所受阻力恒為總重力的倍，重力加速度為。在此過程中，升降機的總運動時間為________，牽引力做功為________。【答案】①.；②.【解析】[1]正向勻減速可以看成反向勻加速，因為加速和減速運動時加速度大小均為，所以加速時間和減速時間均為，加速位移和減速位移均為，勻速上升的時間為，升降機的總運動時間為。[2]根據動能定理有，即，。11.兩實驗小組想驗證動量守恒定律，第一組采用傳統(tǒng)的如圖甲所示的“碰撞實驗裝置”驗證兩小球碰撞前后的動量是否守恒；第二組設計了如圖乙所示利用固定了兩個光電門的氣墊導軌驗證兩滑塊碰撞前后的動量是否守恒。（1）①關于第一組實驗，下列說法正確的是________。A．斜槽軌道必須光滑B.斜槽軌道的末端切線無須保持水平C.入射球和被碰球的質量必須相等D.入射球每次必須從斜槽軌道的同一位置由靜止釋放②驗證第一組實驗的同學們用托盤天平測出了小球的質量記為，小球的質量記為，用毫米刻度尺測得、、、各點間的距離（圖丙中已標出），則驗證兩小球碰撞過程中動量守恒的表達式為________。（用題中涉及的物理量符號、、表示，表達式應為最簡形式）（2）③第二組實驗的同學用如圖丁所示用螺旋測微器測量遮光板寬度________。④第二組實驗中測得、的質量分別為和，左、右遮光板的寬度分別為和。實驗中，用細線將兩個滑塊連接使輕彈簧壓縮且靜止，然后燒斷細線，輕彈簧將兩個滑塊彈開，測得它們通過光電門的時間分別為、，則動量守恒應滿足的關系式為________（用、、、、、表示）。⑤若左、右遮光板的寬度相同，上一問中動量守恒應滿足的關系式簡化為________（用題中字母表示）?！敬鸢浮竣?D；②.；③.；④.；⑤.【解析】（1）本實驗只需要每次到達斜槽末端的速度大小相同，斜面是否光滑對實驗無影響，故A錯誤；本實驗需要小球碰后做相同的平拋運動，為保證初速度水平，斜槽末端必須保持水平，故B錯誤；本實驗對小球質量的要求是球質量大于球質量，故C錯誤；每次從同一位置釋放球可以保證球到達斜槽末端的時候速度大小不變，故D正確。故選D。②[2]動量守恒的表達式為，即，化簡可得。（2）③[3]螺旋測微器讀數為。④[4]動量守恒應滿足的關系式為，代入速度，可化為。⑤[5]若左、右遮光板的寬度相同，動量守恒應滿足的關系式簡化為。12.如圖所示，可視為質點的小物塊靜止在水平桌面的左端，桌面的長度，物塊與桌面間的動摩擦因數，桌子右側的斜面與水平方向的夾角為，斜面下端點在桌子右邊緣的正下方。物塊在水平拉力作用下向右運動，拉力與之間的關系如右圖所示，表示桌面上某點到點的距離。物塊離開桌面后平拋落到斜面上，物塊到達斜面時速度與斜面垂直。已知物塊質量為，重力加速度取。（1）求物塊平拋的初速度；（2）求桌面的高度；（3）其他量不變，將斜面向右平移距離，同時改變桌面的動摩擦因數，保證物塊到達斜面時速度與斜面垂直，求的最大值及這種情形下的動摩擦因數?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3），【解析】（1）圖線下方的面積表示功，由圖像可得水平拉力做的功為，物塊在桌面上運動過程由動能定理得，解得物塊平拋的初速度為。（2）由于物塊到達斜面時速度與斜面垂直，則物塊落到斜面上時速度的豎直分量為，又，物塊做平拋運動的時間為，物塊下落的高度、水平位移分別為，，由幾何關系可得，則桌面的高度為，聯(lián)立解得。（3）由于桌面高度一定，物塊平拋到達斜面時速度的豎直分量最大為，物塊到達斜面時速度與斜面垂直，這種情形下平拋初速度為，由動能定理可得，解得，由題意知，動摩擦因數為時，物塊平拋的初速度最大，即便落到地面處也無法滿足物塊到達斜面時速度與斜面垂直，綜上所述，物塊平拋剛好落到地面處時到達斜面底端，速度與斜面垂直，此時有最大值。，，代入數據可得，這種情形下動摩擦因數為。四、對電場和磁場的研究13.列車進站時，其剎車原理可簡化如圖，在車身下方固定一單匝矩形線框，利用線框進入磁場時所受的安培力，輔助列車剎車。已知列車的質量為，車身長為，線框的和長度均為（小于勻強磁場的寬度），線框的總電阻為。站臺軌道上勻強磁場區(qū)域足夠長，磁感應強度的大小為。車頭進入磁場瞬間的速度為，列車停止前所受鐵軌及空氣阻力的合力恒為。車尾進入磁場瞬間，列車剛好停止。下列正確的是（）A.列車進站過程中電流方向為B.列車邊進入磁場瞬間，線框的電流大小為C.列車從進站到停下來的過程中，減少的動能等于線框產生的熱量D.列車邊進入磁場瞬間，加速度大小【答案】A、D【解析】列車進站時，邊切割磁感線產生感應電流，則根據右手定則判斷可知，列車進站過程中電流方向為，故A正確；根據法拉第電磁感應定律可得，列車邊進入磁場瞬間，感應電動勢為，則列車邊進入磁場瞬間，線框的電流大小為，故B錯誤；根據能量的轉化和守恒可知，列車從進站到停下來的過程中，減少的動能等于線框產生的熱量與列車和導軌及空氣阻力摩擦產生的熱量之和，故C錯誤；列車邊進入磁場瞬間，根據牛頓第二定律有，解得，列車的加速度大小為，故D正確。故選AD。14.某班級開展了一次分鐘實驗競賽，試題命題形式為各小組自己出題，然后交到老師那進行審核，并匯總在一起，在某自習課進行隨機抽取試題比賽，某小組在本次實驗競賽中，抽到的試題為：（1）若用主尺的最小分度是，游標上有個小的等分刻度的游標卡尺測量某一器件的長度時，顯示如圖甲所示，則該游標卡尺的讀數為________。（2）現有一多用電表，其歐姆擋的“”刻度線與中值刻度線問刻度模糊，若用該歐姆擋的擋，經正確調零后，規(guī)范測量某一待測電阻時，指針所指的位置與“”刻度線和中值刻度線間的夾角相等，如圖乙所示，則該待測電阻________?！敬鸢浮竣?；②.【解析】（1）由圖示游標卡尺可知，其示數為。（2）歐姆表調零時，由圖示歐姆表可知，中央刻度值為，指針在中央刻度線時，歐姆表指針所指的位置與“”刻度線和中值刻度線間的夾角相等，則電流，解得。15.如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導軌間距，與水平面的夾角，處于磁感應強度、方向垂直導軌平面向上的勻強磁場中。導軌上的、兩根導體棒質量分別為、，電阻均為，長度均為。將棒固定，由靜止釋放棒，當棒達到最大速度時，棒產生的焦耳熱。導軌光滑且電阻忽略不計，運動過程中兩棒始終與導軌垂直且接觸良好，重力加速度取。（1）求棒的最大速度大小；（2）求從釋放到達到最大速度時，棒的位移大??；（3）若在棒上施加大