2024年上海交大附中高考物理摸底試卷(含詳細答案解析)

2024年上海交大附中高考物理摸底試卷

一、填空題：本大題共3小題，共45分。

1.我國的空間站又叫做天宮空間實驗室，能夠提供在地面無法實現(xiàn)的極高真空環(huán)境以及微重力條件，可以

支持開展單學(xué)科或多學(xué)科交叉的空間科學(xué)實驗。

(1)下列實驗要求在真空中進行的是_____o

粒子散射實驗

B.密立根油滴實驗

C卡文迪什扭秤實驗

。.楊氏雙縫干涉實驗

(2)航天員在空間站利用下列裝置進行高中物理實驗，其中可行的是_____。

(3)如圖所示，空間站相對地面運動，地面上的觀察者測得地面上光源發(fā)出的光同時到達空間站的前端和

后端，則空間站中的人測得光先到達空間站_____(選填“前端”或“后端”):這兩束閃光相對空間站的

速度______(填“相等”或“不相等”)。

(4)如圖所示，神舟十六號采用徑句交會對接技術(shù)。

①飛船先在空間站正下方做勻速圓周運動，此時飛船線速度

A大于空間站的線速度

8.小于空間站的線速度

C等于空間站的線速度

②然后緩慢提升軌道高度，逐漸靠近空間站，完成對接。在此過程中，飛船徑向?qū)影l(fā)動機提供的推力

A.變大

B.變小

C大變

2.快堆，全稱為快中子增殖反應(yīng)堆，是指沒有中子慢化劑的核裂變反應(yīng)堆?？於巡捎帽?鏟尸〃）做燃料，在

杯的外圍放置不易發(fā)生裂變的（卷2），缽239裂變釋放出的快中子被鈾238吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)殁?39,鈾239

極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兊谋?39,從而實現(xiàn)核燃料的“增殖”.

（1）鈾239轉(zhuǎn)變?yōu)槔?39,需要經(jīng)過次a衰變，次/?衰變。

（2）通常的核裂變反應(yīng)堆，需要將裂變產(chǎn)生的高速中子（快中子）減速成為速度較慢的中子（熱中子）。重水作

慢化劑可使快中子減速。假設(shè)速度為先的中子與重水中的笊核（出）發(fā)生正面彈性碰撞，經(jīng)過一次碰撞后中

子速度變?yōu)開_____。

（3）杯239既可能發(fā)生a衰變，也可能發(fā)生0衰變。將杯239核置于勻強磁場中，衰變后粒子運動方向與磁

場方向垂直，圖中的〃、。、c、”分別表示粒子的運動軌跡，則下列說法正確的是—。

從衰變過程中粒子的動量守恒

仇磁場方向垂直紙面向里

C.日圖是0衰變，乙圖是a衰變

力力為a粒子的運動軌跡，。為夕粒子的運動軌跡

(4)如圖丙所示，兩極板間的電壓為%,杯239衰變后放出的比荷為k粒子以初速度v從距離為d、水平長

度為乙的兩極板中心處水平射入，不計粒子的重力，則粒子射出極板時速度方向與水平方向夾角的正切值

為O

V

丙

喀

「2kLU0

D2kLUo

.dv

3.玻爾在原子核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上引入量子化概念，假設(shè)電子的動量"八，和與軌道半徑廣滿足rwr=

建《,h=6.626xl0-34).s為普朗克常量，n=i,2….玻爾運用經(jīng)典理論結(jié)合上述假設(shè)，建立了氫原子模

型。

(1)類比引力勢能公式，以無窮遠處為零勢能面，電子與氫原子核間靜電相互作用的電勢能為。

。.-史

r

(2)電子質(zhì)量為〃?，繞原子核運動的線速度大小為v,以無窮遠史為電勢能零勢能面，則氫原子的能量為

______O

(3)(論)證明原子核外電子道半徑7=Mr1，氫原子的能量E“=今,其中■、燈分別為電子第1條軌道半徑

和電子在4上運動時氫原子的能量，國分別表示第〃條軌道半徑和電子在片上運動時氫原子的能量。

(4)圖I、II分別是氫原于躍遷產(chǎn)生的兩種單色光通過同一裝置產(chǎn)生的干涉條紋，下列說法正確的是

mmmm

n

4.1光的頻率比H光的頻率小

及1光和II光相遇能發(fā)生干涉

c.i光的光子能量比n光的光子能量小

D用H光照射某金屬時，能產(chǎn)生光電子，則用【光照射一定能產(chǎn)生光電子

二、簡答題：本大題共3小題，共55分。

4.冰壺是常見的冰上運動。比賽時，運動員可用冰壺將對方的冰壺撞出營壘或?qū)⒈痉降谋鶋刈蚕驙I壘圓

心，同時可用冰刷在冰壺前方擦冰，使冰面融化，減小摩擦力。

(1)如圖1所不，用頻閃照相連續(xù)拍得5張冰壺的位置。已知每次拍照時間間隔均為1s,則冰壺加速度大

小為______m/s2,照片3拍攝瞬間冰壺速度為______m/s。

--?

工5.213.6工2.0丁丁單位:二

圖1

圖2

(2)(簡答)分析說明兩冰壺組成的系統(tǒng)在碰撞過程中能否認為動:t守恒。

(3)(計算)冰壺比賽場地如圖2所示。運動員在投擲線AB處以速度為二2m/s沿虛線將冰壺投出。冰壺投

出后，運動員從某處開始用冰刷在冰壺前方連續(xù)擦冰，距離為s,冰壺滑行24.8m后停止。運動員不擦冰時

冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為0.01,擦冰后冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為0.004,重力加速度大小g取

107n/s2o求：

①擦冰的距離S;

②從何處開始擦冰可使冰壺滑行的最長時間，并求此最長時間

5.儲能技術(shù)主要是指在電網(wǎng)負荷低的時候，將難以儲存的電能轉(zhuǎn)換成更便利存儲的形式。常見的儲能技術(shù)

有電池儲能、電容儲能、壓縮氣體儲能等。

(1)如圖I所示，用可調(diào)高內(nèi)阻電池研究電池儲能技術(shù)。若僅提高電池兩極之間的擋板:

擋板定位孔

圖1圖2圖3

①電壓傳感器1的示數(shù)

A.變大

8.變小

C穴變

②滑動變阻器上消耗的電功率

A一直變大

及一直變小

C.先變大后變小

D先變小后變大

(2)電容器可以儲存電能,用圖示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。

①根據(jù)圖4甲電路在圖4乙中用筆畫線代替導(dǎo)線將實物電路連接完整。

②電容器在整個充放電過程中的圖像和U.-t圖像(q為電容器極板所帶的電荷量，UAB為上、下兩板

的電勢差)，可能正確的是______0

③用電流傳感器替換靈敏電流計，測出電路中的電流隨時間變化的圖像如圖2所示，電源電壓為8匕則電

容器的電容約為F(保留2位有效數(shù)字)。

(3)壓縮空氣儲能技術(shù)將高壓空氣密封存儲于容器中，被密封在容器中的氣體的p-T圖，如圖3所示，下

列說法正確的是。

A.QTb的過程中，容器單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力增大

RQTb的過程中，容器單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力減小

C8TC的過程中，氣體的體積增大

。上TC的過程中，氣體的體積減小

(4)(計算)用壓縮空氣推動一小型交流發(fā)電機發(fā)電。如圖5甲所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為2：1,

額定電壓6V的小燈泡正常發(fā)光，發(fā)電機輸出端的電流隨時間變化圖像如圖5乙，求：

t/(XIO2s)

①燈泡1分鐘內(nèi)消耗的電能。

②從燈泡上電流為零開始的半個周期內(nèi)，通過燈泡的電荷量。

6.阻尼是指阻礙物體的相對運動、并把運動能最轉(zhuǎn)化為熱能或其他可以耗散能量的一種作用。

(1)如圖1是某單擺做阻尼振動的部分位移-時間圖像，則擺球在0、今時刻，相同的物理量是

圖2

A.機械能

R加速度

C動量

D重力勢能

(2)線圈在磁場中運動時會受電磁阻尼作用。如圖2所示，光滑絕緣水平桌面上有一邊長為L的正方形線圈

abed,其質(zhì)量為〃?，各邊電阻相等，線圈以初速度了進入一個有明顯邊界的磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場，

磁場的寬度大于L當線圈完全穿過磁場后，其速度變?yōu)槌跏嫉囊话?，求?/p>

①線圈剛進入磁場瞬間，ab兩點間的電壓是多少？

②線圈進入磁場和離開磁場的兩個過程中產(chǎn)生的焦耳熱之比。

答案和解析

1.【答案】A4。前端相等A13

【解析】解：(1)4。粒子散射實驗中，放射源到熒光屏這一段路程處于真空中，故4正確；

8CD.密立根油滴實驗，卡文迪什扭秤實驗，楊氏雙縫干涉實驗，不用要求在真空中進行，故6C。錯誤；

故選：Ao

(2)在空間站內(nèi)，物體均處于完全失重狀態(tài)，一切與重力有關(guān)的實驗現(xiàn)象均消失，可知用單擺測重力加速

度實驗、驗證機械能守恒定律實驗無法在空間站內(nèi)完成，故AC錯誤，8。正確。

故選：BD“

(3)地面上的人以地面為參考系，光向前向后傳播的速度相等，某光源發(fā)出的閃光同時到達空間站的前端

和后端，向前傳播的路程與向后傳播的路程相同。由于空間站向前運動，所以點光源的到空間站的前端的

距禺小?？臻g站中的人認為，空間站是個慣性系，光向前、向后傳播的速度相等，點光源的到空間站的前

端的距離小，閃光先到達前端。

(4)①根據(jù)萬有引力提供向心力有

GMmv2

—5—=m—

rLV

解得〃=舟

可知飛船線速度大于空間站的線速度，故A正確，AC錯誤；

故選：4。

②飛船的徑向?qū)影l(fā)動機需要提供一定的推力使其與空間站保持相同的角速度環(huán)繞地球做勻速圓周運動，

所以發(fā)動機提供的推力應(yīng)背離地心，所以在對接過程中

GMm

—-2---F=mco^r

，?增大，3不變，萬有引力減小，所以發(fā)動機的推力減小。

故B正確，AC錯誤。

故選:B。

故答案為:(1)4(2)8。；(3)前端；相等;(4)4、B

(1)根據(jù)實驗原理與實驗操作分析判斷：

(2)在空間站內(nèi)，物體均處于完全失重狀態(tài)，一切與重力有關(guān)的實驗現(xiàn)象均消失；

(3)根據(jù)相對論知識點分析解答；

(4)根據(jù)萬有引力提供向心力分析解答。

本題考查機械能'守恒定律、干涉實驗、萬有引力等知識點，解題關(guān)鍵掌握基本知識點的理解，注意萬有引

力提供向心力的應(yīng)用。

2.【答案】02-梟0ADA

【脩析】解?：(1)鈾(夠8(7)是吸收了中子轉(zhuǎn)變?yōu)殁?239,可知鈾239的質(zhì)子數(shù)或核電荷數(shù)仍為92,即為

⑥盟)。鈾(就U)衰變?yōu)閴?聚P”)質(zhì)量數(shù)沒變，而質(zhì)子數(shù)增加2,可知發(fā)生的是。衰變，而發(fā)生夕衰變的實

質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，即發(fā)生一次/?衰變原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)要增加1,可知鈾

239轉(zhuǎn)變?yōu)楸?39,經(jīng)過了2次夕衰變。

(2)設(shè)中子的質(zhì)量為7n〃，笊核質(zhì)量為根。

以中子的初速度方向為正方向，由動量守恒定律：mnv0=mnvx-\-mv2

由能量守恒定律得：

解得：巧=鬻/%

mo+m

快中子與笊核碰撞，周圍租=小〃=2血汗

解得：Vi=-1v0

(3)4,衰變過程中滿足動量守恒，釋放粒子與新核的動量大小相等、方向相反，故4正確;

8、根據(jù)左手定則分析，磁場的方向垂直紙面向里、向外圖形一樣，故8錯誤;

C、釋放粒子與新核的速度方向相反，根據(jù)帶電粒子在磁場中的運動不難分析?：若就跡為外切圓，則為a衰

變；若軌跡為內(nèi)切圓，則為/?衰變，故C錯誤：

。、軌跡為外切圓，則為a衰變；軌跡為內(nèi)切圓，則為/?衰變，由/?=版知半徑與電荷量成反比，可知人為

a粒子的運動軌跡，c為。粒子的運動軌跡，故。正確：

故選：ADO

(4)平行極板間電壓為%,板間距離為止由勻強電場的場強與電勢差的關(guān)系可知￡=華

粒子在平行極板間做類平拋運動，在水平方向粒子做勻速直線運動，有t=9

粒子在豎直方向做初速度等于零的勻加速直線運動，有a=變=嗎

mma

豎直方向的分速度為=at=史竽

zmclv

射出平行極板時速度方向與水平方向的夾角。的正切值為tan。="=筆

vmav￡

由題意k=9

m

則匕nJ=贊，故A正確，BC。錯誤。

av￡

故選：Ao

故答案為：(1)0,2;

⑵-/；

(3)皿

(4)兒

(1)通過質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)的變化判斷衰變類型和衰變次數(shù)；

(2)中子和笊核發(fā)生彈性碰撞，遵守動量守恒定律和能量守恒定律，根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律分

別求出碰后中子的速度：

(3)根據(jù)左手定則，結(jié)合衰變過程中滿足動量守恒，R=常,結(jié)合題意，即可解答；

(4)根據(jù)水平和豎直方向的速度值求解粒子射出電場時合速度與初速度方向的夾角的正切值。

本題考查學(xué)生對左手定則，衰變過程中滿足動量守恒，帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑公式，帶

電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)等知識的掌握，具有一定綜合性，考查學(xué)生分析對比能力，有一定難度。

3.【答案】O-Jm/D

【解析】解：(1)萬有引力表達式：/萬=。仔，引力勢能表達式：引=-G竿

電子與氫原子核間靜電相互作用表達式：尸庫=左盤，則類比引刀勢能公式，可得電子與氫原子核間靜電相

p2

互作用的電勢能公式為：Epifi=-k^,故。正確，A8C錯誤。

故選：Do

(2)電子質(zhì)量為小，繞原子核運動的線速度大小為v,則由庫侖力提供向心力得：=

2

電子與原子核的電勢能為：EP=-ky=-mv

電子的動能為a=

則氫原子的能量為E=Ek+Ep=|mv2-mv2=

(3)已知量子化假設(shè)為：mvnrn=n導(dǎo)n=1,2...

由庫侖力提供向心力得：k芻=小羽

rnrn

聯(lián)立解得：o二

4n2kme2

h2

當72=1時，

4n2kjne2

可得原子核外電子道半徑G=/,]

氫原子的能量為：En=-\mv1=

—i-zn廠2^2/c2me4

可得：&=一【^

當林=1時，

FI=_2H^W

氫原子的能量以=§

(4)AB、圖I的干涉條紋較圖II的密集，圖I的干涉條紋的相鄰明條紋的間距較小，由=可知I光

的波長比n光的波氏小，則I光的頻率比H光的頻率大。I光和II光的頻率不同，相遇不能發(fā)生干涉，故

A8錯誤;

c、由p=),可知i光的光子能量比n光的光子能量大，故。錯誤：

。、用II光照射某金屬時，能產(chǎn)生光電子，因I光的頻率比H光的頻率大，故【光的光子能量一定大于該

金屬的逸出功，則用I光照射一定能產(chǎn)生光電子，故。正確。

故選：。。

故答案為：(1)0；(2)-2小/；(3)見解答；(4)0

(1)根據(jù)萬有引力表達式、引力勢能表達式、庫侖力表達式，類比得出引力勢能表達式；

(2)根據(jù)庫侖力提供向心力和電子與原子核的電勢能表達式得到電勢能與電子質(zhì)量和線速度的關(guān)系，氫原

子的能量的電子的動能與電勢能之和；

(3)根據(jù)已知的量子化假設(shè)結(jié)合庫侖力提供向心力表達式推導(dǎo)可得原子核外電子道半徑G二九2〃；根據(jù)氫原

子的能量表達式證明氫原子的能量%=*；

(4)圖I的干涉條紋較圖II的密集，根據(jù)干涉條紋的相鄰明條紋的間距公式判斷波長關(guān)系，可得頻率關(guān)

系，I光和II光的頻率不同，相遇不能發(fā)生干涉；由p=J判斷動量關(guān)系；I光的頻率比II光的頻率大，I

A

光的光子能量一定大于該金屬的逸出功。

本題考查了推理能力，考查原子核式結(jié)構(gòu)模型量子化問題，理解題意應(yīng)用類比，正確應(yīng)用物理規(guī)律進行推

導(dǎo)。

4.【答案】1.62.8m

【解析】解：(1)由=。產(chǎn)得。=52~367n/s2=1.6m/s2

根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律可知照片3拍攝瞬間冰壺速度為v=等=怨祟m/s=2.8771/S

(2)可以認為動最守恒，系統(tǒng)所受的摩擦力遠小于內(nèi)力且作用時間極短，故可忽略外力的沖最，近似認為

系統(tǒng)的動量守恒；

(3)①根據(jù)動能定理

s=8m

②根據(jù)速度圖像

可知越晚擦冰總時間越長(2分)

根據(jù)牛頓第二定律

。2=42g

根據(jù)位移-時間公式有

2

S二1翦行

得士=20s

由速度-時間公式有口=a2t2

SQ-S=-—ti

解得

0=12s

=

tm=ti4-1220s+12s=32s

故答案為：(1)1.6；2.8：(2)：(3)①擦冰的距離為8加；②最后處擦冰時間最長，最長時間為32s。

(1)根據(jù)逐差法及勻變速直線運動規(guī)律解答；

(2)根據(jù)動量守恒定律條件解答；

(3)根據(jù)動能定理及運動學(xué)規(guī)律解答。

本題考查動能定理與運動學(xué)公式的應(yīng)用，解題關(guān)鍵掌握逐差法計算加速度、動量守恒定律的條件等知識

點。

5.【答案】BAAD4.4xIO-4C

【脩析】解：(1)①電壓傳感器1測量內(nèi)電壓，電壓傳感器2測量路端電壓；擋板上提，內(nèi)電阻變小，外電

阻不變化，電流增加，外電壓增大，電壓傳感器1的示數(shù)減小，故AC錯誤，8正確；

故選:瓦

②根據(jù)P=(可知，滑動變阻器的電功率已知增大，故4正確，8C。錯誤；

故選：

2.①實物圖連接如圖

②人2電容器充電過程中，電容器兩端的電壓逐漸增大，則與電源之間的電勢差逐漸減小，充電電流逐漸

減小，則q-t圖像斜率逐漸減小，放電過程中，電容器兩端的電壓逐漸減小，則放電電流逐漸減小，則

圖像斜率逐漸減小，故8錯誤，4正確；

CD電容器充電過程中，充電電流逐漸減小，電荷量增加得越來越慢，則根據(jù)可知，電壓增加的越來

越慢，同理，放電過程中，放電電流述漸減小，電壓減小的越來越慢，故C錯誤，。正確。

故選：AD0

⑤電容器放電時，根據(jù)電流的定義變形后得到：Q二〃

可知圖像中，圖線與橫軸圍成的面積表示電荷量的多少，由圖乙可知，圖線與橫軸圍成的面積大約有

14個小方格，則通過電荷最為：(?=14x0.25xIO_3x1C=3.5x10-3C

電容器的電容為：C=2=%Q=4.4X10TF

U8

(3)/18、圖中Q-b的過程中，氣體的壓強不變，而容器單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力就是氣體

的壓強，則容器單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力不變，故43錯誤；

CD、根據(jù)

次)連線的斜率大于c。連線的斜率，可知〃態(tài)體積較小，匕TC的過程中氣體的體積增大，故C正確，D

錯誤；

故選:Co

(4)①根據(jù)變壓器原理

A_幾2

根據(jù)電能的公式有

W=U2l2t

代入數(shù)據(jù)解得W=720/

(2)根據(jù)交流電表達式

BSa)sina)t

l=R

乂

q"標”"不

可得

8/2

q=x10-2C

TT.

故答案為：(1)8；4；(2)實物圖見解析；AD；4.4x10-4；(3)C；(4)①燈泡1分鐘內(nèi)消耗的電能為

72CJ：②從燈泡上電流為零開始的半個周期內(nèi)，通過燈泡的電荷量為拶xICT2cl.

(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律分析解答；