2023-2024年上海市嘉定區(qū)高三上學(xué)期質(zhì)量調(diào)研（一模）（解析版）

2024學(xué)年上海市嘉定區(qū)第一學(xué)期質(zhì)量調(diào)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(xiàn)。光還有諸多的性質(zhì)，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(wù)。我國在努力攻克的芯片制造技術(shù)，亦無處不在光的身影。1.下列現(xiàn)象中，屬于光的衍射現(xiàn)象的是（）A.雨后天空出現(xiàn)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(xiàn)象 D.日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋【答案】B【解析】雨后天空出現(xiàn)彩虹屬于光的色散現(xiàn)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(xiàn)象，故B正確；海市蜃樓現(xiàn)象為光的全反射，故C錯誤；日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)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(xué)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(guān)于小朱同學(xué)的實驗操作過程及對應(yīng)看到的現(xiàn)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(lán)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(jù)，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(lán)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(guān)光學(xué)現(xiàn)象的描述正確的是（）A.如圖甲，光導(dǎo)纖維能夠使光在有機(jī)玻璃內(nèi)傳播，內(nèi)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(cè)墊塊是兩張紙片，當(dāng)抽去一張紙片后條紋間距變大D.如圖丁，相機(jī)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(jù)光的全反射，光導(dǎo)纖維能夠使光在有機(jī)玻璃內(nèi)傳播，內(nèi)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(dāng)光程差，則此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的空氣層的厚度差，當(dāng)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(jī)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(zhì)點均已起振。下列說法正確的是（）A.平衡位置在與的質(zhì)點具有相同的運(yùn)動狀態(tài)B.時，平衡位置在處的質(zhì)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(fù)方向【答案】A、B、D【解析】根據(jù)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(zhì)點相差兩個波長，則其振動情況完全相同，故A正確；根據(jù)與的時間差為，平衡位置的質(zhì)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(jù)質(zhì)點的振動圖可知，時質(zhì)點在正的最大位移處，因周期為，則時質(zhì)點在平衡位置，時質(zhì)點在負(fù)的最大位移處，故時A正在負(fù)的位移位置向平衡位置振動，由的波動圖可知質(zhì)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(fù)最大位移之間向軸負(fù)方向運(yùn)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(xué)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(zhì)量均勻分布的球形“類地球”行星，其密度為，半徑為，自轉(zhuǎn)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(yùn)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(yùn)動的速率為【答案】C、D【解析】根據(jù)勻速圓周運(yùn)動線速度公式以及行星的同步衛(wèi)星周期，可知其運(yùn)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(jù)萬有引力提供向心力，“類地球”行星的質(zhì)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(jù)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(yùn)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(dá)式為，式中為地心到飛船的距離，為地球的質(zhì)量，為神舟十七號載人飛船的質(zhì)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(jīng)過點的速度小于在③軌道上經(jīng)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(zhuǎn)移到③軌道，飛船增加的機(jī)械能為D.神舟十七號在②軌道上從點運(yùn)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(jīng)過點的速度小于在③軌道上經(jīng)過點的速度，故A正確；根據(jù)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(jī)械能為，故C正確；神舟十七號在①軌道上有，結(jié)合上述解得，根據(jù)開普勒第三定律有，則神舟十七號在②軌道上從點運(yùn)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(zhì)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(zhì)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(yùn)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(shè)此過程中作用力大小不變）A.B.C.D.（4）衛(wèi)星繼續(xù)進(jìn)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(jìn)器需要提供的推力（）A.隨衛(wèi)星質(zhì)量增大而增加B.隨衛(wèi)星質(zhì)量增大而減小C.不變D.可能增加也可能減小（5）若塵埃區(qū)每單位體積空間有顆塵埃，塵埃的平均質(zhì)量為，衛(wèi)星正面面積為，前進(jìn)速度保持為，則衛(wèi)星推進(jìn)器提供的推進(jìn)功率為多少？________?！敬鸢浮竣?；②.；③.B；④.C；⑤.【解析】（1）由于，可認(rèn)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(jù)運(yùn)動學(xué)可得，，則有，以塵埃作為研究對象，根據(jù)動能定理可得，解得，故選B。（4）設(shè)衛(wèi)星在塵埃區(qū)飛行時間為，飛船掃過的塵埃數(shù)量為，對衛(wèi)星和塵埃整體分析，根據(jù)動量定理可得，解得衛(wèi)星推進(jìn)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(jìn)器需要提供的推力不變。故選C。（5）推進(jìn)功率為，結(jié)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(jī)。我國地球同步衛(wèi)星“天通一號”在衛(wèi)星通話中擔(dān)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(yùn)載至地球附近圓形軌道，通過多次變軌最終進(jìn)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(zhì)量為，地球自轉(zhuǎn)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(yuǎn)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(zhì)量，為物體質(zhì)量，為物體到地心距離。求：（1）“天通一號”衛(wèi)星在軌道的運(yùn)行周期；（2）“天通一號”衛(wèi)星自軌道運(yùn)動至軌道的過程中機(jī)械能增加量?！敬鸢浮浚?）；（2）?！窘馕觥浚?）根據(jù)牛頓第二定律有，物體在地球表面時，有，解得。（2）根據(jù)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(zhuǎn)角速度為，則，解得，在同步軌道，動能，勢能，機(jī)械能增加量。三、物理學(xué)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(zhì)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(zhì)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(jī)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(jī)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(jī)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(fù)功，故A錯誤；當(dāng)小球壓縮彈簧的過程中，彈簧和小球組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，但彈簧對小球的彈力做負(fù)功，故小球機(jī)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(nèi)彈力做功，故小球和弧形槽組成的系統(tǒng)機(jī)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(yùn)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(yùn)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(nèi)彈力做功，故系統(tǒng)機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，檢修人員乘坐升降機(jī)到頂端檢修平臺進(jìn)行檢修，升降機(jī)上升過程的速度時間關(guān)系如圖所示，加速和減速運(yùn)動時加速度大小均為，勻速運(yùn)動時速度為，已知升降機(jī)和檢修人員的總質(zhì)量為，升降機(jī)啟動平臺到檢修平臺的豎直高度為，上升過程中升降機(jī)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(jī)的總運(yùn)動時間為________，牽引力做功為________?！敬鸢浮竣?；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(yùn)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(jī)的總運(yùn)動時間為。[2]根據(jù)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(shè)計了如圖乙所示利用固定了兩個光電門的氣墊導(dǎo)軌驗證兩滑塊碰撞前后的動量是否守恒。（1）①關(guān)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(zhì)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(xué)們用托盤天平測出了小球的質(zhì)量記為，小球的質(zhì)量記為，用毫米刻度尺測得、、、各點間的距離（圖丙中已標(biāo)出），則驗證兩小球碰撞過程中動量守恒的表達(dá)式為________。（用題中涉及的物理量符號、、表示，表達(dá)式應(yīng)為最簡形式）（2）③第二組實驗的同學(xué)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(zhì)量分別為和，左、右遮光板的寬度分別為和。實驗中，用細(xì)線將兩個滑塊連接使輕彈簧壓縮且靜止，然后燒斷細(xì)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(yīng)滿足的關(guān)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(yīng)滿足的關(guān)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(dá)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(yùn)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(zhì)量的要求是球質(zhì)量大于球質(zhì)量，故C錯誤；每次從同一位置釋放球可以保證球到達(dá)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(dá)式為，即，化簡可得。（2）③[3]螺旋測微器讀數(shù)為。④[4]動量守恒應(yīng)滿足的關(guān)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(yīng)滿足的關(guān)系式簡化為。12.如圖所示，可視為質(zhì)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(shù)，桌子右側(cè)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(yùn)動，拉力與之間的關(guān)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(dá)斜面時速度與斜面垂直。已知物塊質(zhì)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(shù)，保證物塊到達(dá)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(shù)?！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(yùn)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(dá)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(yùn)動的時間為，物塊下落的高度、水平位移分別為，，由幾何關(guān)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(dá)斜面時速度的豎直分量最大為，物塊到達(dá)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(shù)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(dá)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(dá)斜面底端，速度與斜面垂直，此時有最大值。，，代入數(shù)據(jù)可得，這種情形下動摩擦因數(shù)為。四、對電場和磁場的研究13.列車進(jìn)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(jìn)入磁場時所受的安培力，輔助列車剎車。已知列車的質(zhì)量為，車身長為，線框的和長度均為（小于勻強(qiáng)磁場的寬度），線框的總電阻為。站臺軌道上勻強(qiáng)磁場區(qū)域足夠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為。車頭進(jìn)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(jìn)入磁場瞬間，列車剛好停止。下列正確的是（）A.列車進(jìn)站過程中電流方向為B.列車邊進(jìn)入磁場瞬間，線框的電流大小為C.列車從進(jìn)站到停下來的過程中，減少的動能等于線框產(chǎn)生的熱量D.列車邊進(jìn)入磁場瞬間，加速度大小【答案】A、D【解析】列車進(jìn)站時，邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，則根據(jù)右手定則判斷可知，列車進(jìn)站過程中電流方向為，故A正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，列車邊進(jìn)入磁場瞬間，感應(yīng)電動勢為，則列車邊進(jìn)入磁場瞬間，線框的電流大小為，故B錯誤；根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知，列車從進(jìn)站到停下來的過程中，減少的動能等于線框產(chǎn)生的熱量與列車和導(dǎo)軌及空氣阻力摩擦產(chǎn)生的熱量之和，故C錯誤；列車邊進(jìn)入磁場瞬間，根據(jù)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(jìn)行審核，并匯總在一起，在某自習(xí)課進(jìn)行隨機(jī)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(biāo)上有個小的等分刻度的游標(biāo)卡尺測量某一器件的長度時，顯示如圖甲所示，則該游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________。（2）現(xiàn)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(jīng)正確調(diào)零后，規(guī)范測量某一待測電阻時，指針?biāo)傅奈恢门c“”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(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為。（2）歐姆表調(diào)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?biāo)傅奈恢门c“”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(dǎo)軌間距，與水平面的夾角，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中。導(dǎo)軌上的、兩根導(dǎo)體棒質(zhì)量分別為、，電阻均為，長度均為。將棒固定，由靜止釋放棒，當(dāng)棒達(dá)到最大速度時，棒產(chǎn)生的焦耳熱。導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計，運(yùn)動過程中兩棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度取。（1）求棒的最大速度大??；（2）求從釋放到達(dá)到最大速度時，棒的位移大?。唬?）若在棒上施加大