2024年上海交大附中高考物理摸底試卷(含詳細(xì)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(shí)驗(yàn)室，能夠提供在地面無法實(shí)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(shí)驗(yàn)。

(1)下列實(shí)驗(yàn)要求在真空中進(jìn)行的是_____o

粒子散射實(shí)驗(yàn)

B.密立根油滴實(shí)驗(yàn)

C卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)

。.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

(2)航天員在空間站利用下列裝置進(jìn)行高中物理實(shí)驗(yàn)，其中可行的是_____。

(3)如圖所示，空間站相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)，地面上的觀察者測得地面上光源發(fā)出的光同時(shí)到達(dá)空間站的前端和

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

速度______(填“相等”或“不相等”)。

(4)如圖所示，神舟十六號(hào)采用徑句交會(huì)對(duì)接技術(shù)。

①飛船先在空間站正下方做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)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(duì)接。在此過程中，飛船徑向?qū)影l(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兊谋?39,從而實(shí)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(qiáng)磁場中，衰變后粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁

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

從衰變過程中粒子的動(dòng)量守恒

仇磁場方向垂直紙面向里

C.日?qǐng)D是0衰變，乙圖是a衰變

力力為a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，。為夕粒子的運(yùn)動(dòng)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(jì)粒子的重力，則粒子射出極板時(shí)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(dòng)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(yùn)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(yuǎn)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(yùn)動(dòng)的線速度大小為v,以無窮遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量，國分別表示第〃條軌道半徑和電子在片上運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)。比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)員可用冰壺將對(duì)方的冰壺撞出營壘或?qū)⒈痉降谋鶋刈蚕驙I壘圓

心，同時(shí)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(shí)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(rèn)為動(dòng):t守恒。

(3)(計(jì)算)冰壺比賽場地如圖2所示。運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員不擦冰時(shí)

冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.01,擦冰后冰壺與冰面間的動(dòng)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(shí)間，并求此最長時(shí)間

5.儲(chǔ)能技術(shù)主要是指在電網(wǎng)負(fù)荷低的時(shí)候，將難以儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)換成更便利存儲(chǔ)的形式。常見的儲(chǔ)能技術(shù)

有電池儲(chǔ)能、電容儲(chǔ)能、壓縮氣體儲(chǔ)能等。

(1)如圖I所示，用可調(diào)高內(nèi)阻電池研究電池儲(chǔ)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(dòng)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(chǔ)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(shí)物電路連接完整。

②電容器在整個(gè)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(jì)，測出電路中的電流隨時(shí)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(chǔ)能技術(shù)將高壓空氣密封存儲(chǔ)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(jì)算)用壓縮空氣推動(dòng)一小型交流發(fā)電機(jī)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(jī)輸出端的電流隨時(shí)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(gè)周期內(nèi)，通過燈泡的電荷量。

6.阻尼是指阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、并把運(yùn)動(dòng)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(dòng)的部分位移-時(shí)間圖像，則擺球在0、今時(shí)刻，相同的物理量是

圖2

A.機(jī)械能

R加速度

C動(dòng)量

D重力勢能

(2)線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)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(jìn)入一個(gè)有明顯邊界的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場，

磁場的寬度大于L當(dāng)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(jìn)入磁場瞬間，ab兩點(diǎn)間的電壓是多少？

②線圈進(jìn)入磁場和離開磁場的兩個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，不用要求在真空中進(jìn)行，故6C。錯(cuò)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均消失，可知用單擺測重力加速

度實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)無法在空間站內(nèi)完成，故AC錯(cuò)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(shí)到達(dá)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(yùn)動(dòng)，所以點(diǎn)光源的到空間站的前端的

距禺小?？臻g站中的人認(rèn)為，空間站是個(gè)慣性系，光向前、向后傳播的速度相等，點(diǎn)光源的到空間站的前

端的距離小，閃光先到達(dá)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(cuò)誤；

故選：4。

②飛船的徑向?qū)影l(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)，

所以發(fā)動(dòng)機(jī)提供的推力應(yīng)背離地心，所以在對(duì)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(dòng)機(jī)的推力減小。

故B正確，AC錯(cuò)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(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均消失；

(3)根據(jù)相對(duì)論知識(shí)點(diǎn)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(jī)械能'守恒定律、干涉實(shí)驗(yàn)、萬有引力等知識(shí)點(diǎn)，解題關(guān)鍵掌握基本知識(shí)點(diǎn)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(shí)

質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即發(fā)生一次/?衰變?cè)雍藘?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?yàn)檎较?，由?dòng)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(dòng)量守恒，釋放粒子與新核的動(dòng)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(cuò)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(yùn)動(dòng)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(cuò)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(yùn)動(dòng)軌跡，c為。粒子的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)電場的場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系可知￡=華

粒子在平行極板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有t=9

粒子在豎直方向做初速度等于零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(cuò)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(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，根據(jù)動(dòng)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(dòng)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(shí)合速度與初速度方向的夾角的正切值。

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

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

3.【答案】O-Jm/D

【解析】解：(1)萬有引力表達(dá)式：/萬=。仔，引力勢能表達(dá)式：引=-G竿

電子與氫原子核間靜電相互作用表達(dá)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(cuò)誤。

故選：Do

(2)電子質(zhì)量為小，繞原子核運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dāng)72=1時(shí)，

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(dāng)林=1時(shí)，

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(cuò)誤;

c、由p=),可知i光的光子能量比n光的光子能量大，故。錯(cuò)誤：

。、用II光照射某金屬時(shí)，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(dá)式、引力勢能表達(dá)式、庫侖力表達(dá)式，類比得出引力勢能表達(dá)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(dá)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(dòng)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(dá)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(dá)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(dòng)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(jìn)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(yùn)動(dòng)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(rèn)為動(dòng)最守恒，系統(tǒng)所受的摩擦力遠(yuǎn)小于內(nèi)力且作用時(shí)間極短，故可忽略外力的沖最，近似認(rèn)為

系統(tǒng)的動(dòng)量守恒；

(3)①根據(jù)動(dòng)能定理

s=8m

②根據(jù)速度圖像

可知越晚擦冰總時(shí)間越長(2分)

根據(jù)牛頓第二定律

。2=42g

根據(jù)位移-時(shí)間公式有

2

S二1翦行

得士=20s

由速度-時(shí)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(shí)間最長，最長時(shí)間為32s。

(1)根據(jù)逐差法及勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律解答；

(2)根據(jù)動(dòng)量守恒定律條件解答；

(3)根據(jù)動(dòng)能定理及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律解答。

本題考查動(dòng)能定理與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用，解題關(guān)鍵掌握逐差法計(jì)算加速度、動(dòng)量守恒定律的條件等知識(shí)

點(diǎn)。

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(cuò)誤，8正確；

故選:瓦

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

故選：

2.①實(shí)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(cuò)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(cuò)誤，。正確。

故選：AD0

⑤電容器放電時(shí)，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(gè)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(qiáng)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(qiáng)，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(cuò)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(cuò)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(dá)式

BSa)sina)t

l=R

乂

q"標(biāo)”"不

可得

8/2

q=x10-2C

TT.

故答案為：(1)8；4；(2)實(shí)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(gè)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；