上海市重点中学2021届第一次统考物理试题含解析

由天下分享时间：2025/1/14 15:31:09 加入收藏我要投稿点赞

上海市重点中学2021届第一次统考物理试题

一、单项选择题（每小题只有一个正确答案，第1-8题，每题3分，第9-12题，每题4分，共40分） 1．一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态．放出一个质量为m的粒子后反冲．已知放出的粒子的动能为E0，则原子核反冲的动能为( ) A．E0 【答案】C

【解析】放出质量为m的粒子后，剩余质量为M?m，该过程动量守恒，则有：

B．

mE0 M

C．

mE0

M?mD．

MmE0

(M?m)2mv0?(M?m)v

放出的粒子的动能为：

E0?12mv0 21?M?m?v2 2mE0

M?m原子核反冲的动能：

Ek?联立解得：

Ek?A.E0与分析不符，不符合题意；

E0与分析不符，不符合题意； MmE0与分析相符，符合题意； C.

M?mB.

MmE0与分析不符，不符合题意。 D.2(M?m)2．倾角为?的斜面固定在水平面上，在斜面上放置一“

”形长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为?。

平行于斜面的力传感器（不计传感器的重力）上端连接木板，下端连接一质量为m的光滑小球，如图所示，当木板固定时，传感器的示数为F1，现由静止释放木板，木板沿斜面下滑的过程中，传感器的示数为

F2。则下列说法正确的是（）

A．若??0，则F1?F2 B．若??0，则F2?mgsin?

C．若??0，则??F1tan? F2D．若??0，则??【答案】D

F2tan? F1【解析】AB．当木板固定时，对小球分析，根据共点力平衡有 F1=mgsinθ

静止释放木板，木板沿斜面下滑的过程中，若μ=0，则整体沿斜面下滑时根据牛顿第二定律可得 Mgsinθ=Ma 解得 a=gsinθ

再以小球为研究对象，则有 mgsinθ-F2=ma 解得 F2=0 故AB错误；

CD．当木板沿斜面下滑时，若μ≠0，对整体分析，根据牛顿第二定律可得加速度为 a=gsinθ-μgcosθ 隔离对小球分析有 mgsinθ-F2=ma 解得 F2=μmgcosθ 则有

F1：F2=mgsinθ：μmgcosθ=tanθ：μ 解得

??F2tan? F1故C错误、D正确。故选D。

3．左手定则中规定大拇指伸直方向代表以下哪个物理量的方向（） A．磁感强度【答案】D

【解析】左手定则内容：张开左手，使四指与大拇指在同一平面内，大拇指与四指垂直，把左手放入磁场

B．电流强度

C．速度

D．安培力

中，让磁感线垂直穿过手心，四指的方向与导体中电流方向的相同，大拇指所指的方向就是安培力的方向，故ABC错误，D正确。故选D。

4．如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（）

A．充电宝输出的电功率为UI?I2r B．充电宝产生的热功率为I2r

U2C．手机电池产生的焦耳热为t

rD．手机电池储存的化学能为UIt?I2rt 【答案】D

【解析】A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为

P?UI

A错误；

BC．手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为

Pr?I2r

而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，BC错误；

D．输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为

W?UIt?I2rt

D正确。故选D。

5．如图所示，M、N两根通电长直导线在同一水平面内，且垂直纸面固定放置，通电电流相等且均垂直纸面向外，在M、N两根导线正中间竖直放有一可自由移动的通电导线ab，通电导线ab的电流方向竖直向上，则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是（）

A．静止不动 B．沿纸面顺时针转动

C．a端转向纸外，b端转向纸内 D．a端转向纸内，b端转向纸外【答案】C

【解析】由右手定则可判断通电直导线M、N在导线a、b处产生的磁场方向如图所示：

由左手定则可判断，a端转向纸外，b端转向纸内，故C符合题意，ABD不符合题意。

6．行驶中的汽车遇到红灯刹车后做匀减速直线运动直到停止，等到绿灯亮时又重新启动开始做匀加速直线运动直到恢复原来的速度继续匀速行驶，则从刹车到继续匀速行驶这段过程，位移随速度变化的关系图象描述正确的是

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】在减速过程由速度和位移关系可知：v

﹣v02=2ax，可得

2v2?v0；a为负值，故图象应为开口x?2av2向下的二次函数图象；由速度为零开始增大时，v=2a（x﹣x0）；x0是停止时的位置坐标；x=﹣x0，a

2a2

为正值，故图象为开口向上的二次函数图象；故C正确，ABD错误。

7．分离同位素时，为提高分辨率，通常在质谐仪内的磁场前加一扇形电场．扇形电场由彼此平行、带等量异号电荷的两圆弧形金属板形成，其间电场沿半径方向．被电离后带相同电荷量的同种元素的同位素离子，从狭缝沿同一方向垂直电场线进入静电分析静电分器，经过两板间静电场后会分成几束，不考虑重力及离子间的相互作用，则

A．垂直电场线射出的离子速度的值相同 B．垂直电场线射出的离子动量的值相同

C．偏向正极板的离子离开电场时的动能比进入电场时的动能大 D．偏向负极板的离子离开电场时动量的值比进入电场时动量的值大【答案】D

v2【解析】垂直电场线射出的离子，在电场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有Eq?m，解得

r11Eqr?mv2，同位素的质量不同，所以垂直电场线射出的离子动能的值相同，速度不同，动量不同，22AB错误；偏向正极板的离子离开电场时克服电场力做功，动能比进入电场时的小，C错误；偏向负极板的离子离开电场时，过程中电场力做正功，速度增大，动量增大，故比进入电场时动量的值大，D正确． 8．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10:1，原线圈接有正弦交流电源u＝2202sin314t(V)，副线圈接电阻R，同时接有理想交流电压表和理想交流电流表。则下列说法中正确的是（）

A．电压表读数为222V

B．若仅将原线圈的匝数减小到原来的一半，则电流表的读数会增加到原来的2倍 C．若仅将R的阻值增加到原来的2倍，则变压器输入功率增加到原来的4倍 D．若R的阻值和副线圈的匝数同时增加到原来的2倍，则变压器输入功率不变

【答案】B

【解析】A．根据u=2202sin314t（V）可知，原线圈的电压有效值为U1=220V，电压表的读数为变压器

U1n1 ＝得电压表读数为：U2=22V，故A错误；的输出电压的有效值，由

U2n21B．若仅将原线圈的匝数减小到原来的一半，根据＝UU2n1U可知，U2增大到原来的2倍，由I2＝2可知，n2R电流表的读数增大到原来的2倍，故B正确；

2U2C．若仅将R的阻值增加到原来的2倍，则变压器的输出电压不变，根据P?可知次级功率变为原来

R的一半，则变压器输入功率变为原来的一半，选项C错误；

D．若副线圈匝数增加到原来的2倍，则U2增加到原来的2倍，同时R的阻值也增加到原来的2倍，故输

2U2出功率P?变为原来的2倍，故D错误。

R故选B。

9．如图所示，在圆形空间区域内存在关于直径ab对称、方向相反的两个匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小相等，一金属导线制成的圆环刚好与磁场边界重合，下列说法中正确的是

A．若使圆环向右平动，感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向 B．若使圆环竖直向上平动，感应电流始终沿逆时针方向 C．若圆环以ab为轴转动，a点的电势高于b点的电势 D．若圆环以ab为轴转动，b点的电势高于a点的电势【答案】A

【解析】若圆环向右平动，由楞次定律知感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，A正确；若圆环竖直向上平动，由于穿过圆环的磁通量未发生变化，所以圆环中无感应电流产生，B错误；若圆环以ab为轴转动，在0～90°内，由右手定则知b点的电势高于a点的电势，在90°～180°内，由右手定则知a点的电势高于b点的电势，以后a、b两点电势按此规律周期性变化，CD错误．故选A. 10．人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的，下列说法正确的是（） A．晶体的物理性质都是各向异性的 B．露珠呈现球状是由于液体表面张力的作用

C．布朗运动是固体分子的运动，它说明分子永不停歇地做无规则运动

D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小【答案】B

【解析】A．晶体分为单晶体和多晶体，单晶体的物理性质各向异性，多晶体的物理性质各向同性，故A错误；

B．液体表面张力的产生原因是：液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力；合力现为引力，露珠呈现球状是由于液体表面张力的作用，故B正确；

C．布朗运动是指悬浮在液体中的颗粒所做的无规则的运动，它间接反映了液体分子的无规则运动，故C错误；

D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故D错误。故选B。

11．在x轴上有两个固定的点电荷Q1、Q2，其中Q1为正电荷，Q2为负电荷。一带正电的粒子仅在电场力作用下从原点O由静止开始沿x轴运动，其动能Ek随位置x的变化关系如图，则能够正确表示Q1、Q2位置的图像是（）

A． B．

C．【答案】A

D．

【解析】由动能定理可知Ek?Fx可知Ek?x图像的斜率等于电场力，由图像可知，在0~x0之间存在一个场强为0的点（设为M点），且在OM之间运动时电场力做正功，在M与x0之间运动时电场力做负功；由此刻判断0~x0区间肯定在两点荷的同一侧，且正电荷Q1距离O点较近，故选项A正确，BCD错误；故选A。

12．2018年2月2日，“张衡一号”卫星成功发射，标志着我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物“张衡一号”可以看成运行在离地高度约为500km的圆轨道上。理场探测卫星的国家之一。该卫星在轨道上运行时（）

A．周期大于地球自转的周期 B．速度大于第一宇宙速度

C．向心加速度大于同步卫星的向心加速度 D．加速度大于地球表面的重力加速度【答案】C

【解析】A．卫星运行轨道离地高度远小于同步卫星的高度，根据

G得

Mm2π2?m()r 2rTr2 T=2πGM可知其周期小于同步卫星的周期，地球同步卫星的周期与地球自转周期相同，故其周期小于地球自转的周期，故A错误； B．根据

Mmv2G2?m rr得

v?GM r可知其速度小于第一宇宙速度，故B错误；

CD．由于“张衡一号”卫星的半径小于同步卫星的半径，则根据a?力加速度，大于同步卫星的向心加速度，故C正确，D错误。故选C。

二、填空题（每小题4分，共20分）

13．在阳光的照射下，充满雾气的瀑布上方常会出现美丽的彩虹，彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射、再折射后形成的，其光线传播路径如图所示，图中的圆面代表水珠过球心的截面，太阳光平行截面射入球形水珠后，最后出射光线a、b分别代表两种不同颜色的光线，则水珠对a、b两束光折射率的大小关系是na ____nb； a、b两种光在水珠内传播速度大小关系是va __vb．（选填“>”、或“< ”)

GM可知其加速度小于地球表面的重2r

【答案】> <

【解析】根据光路图可知，a光的偏折程度较大，可知a光的折射率较大，即na?nb

v?由公式

cn可知，a光在水滴中传播的速度较小，即va?vb．

14．一列简谐横波在t?0时刻的波形图如图中实线所示，t?3s时的波形图如图中虚线所示。已知该波传播的速度v?5m/s，则该波的传播方向为__________；质点a的振动周期为__________s；质点a的振动

方程为___________。

【答案】沿x轴正方向 0.8 y?0.4sin?2.5πt???π???m? 6?【解析】[1][2][3]由题图可知，该波的波长??4m，周期

T??4?s?0.8s v5而因为

t33??3 T0.84即

3t?3T

4所以波沿x轴正方向传播；t?0时，质点a沿y轴正方向运动，且初始位移为振幅的一半，则a的振动方程为

y?Asin(2ππ??t??0)?0.4sin?2.5πt???m?T6??

15．如图所示，截面ABCD为矩形的透明设备放置在真空环境中，AB= 2a，频率为ν的光L 1入射到上表面与AD的夹角为θ=30°，折射到AB面中点时恰好发生全反射，则该设备材料的折射率为 ___；若真空中的光速为c，则光从射入到第一次射出需要的时间为____；若有另一束光L2能和L1发生干涉，则L2的频率____ν（填“大于”“等于”或“小于”）。

【答案】

7a7 等于

2c2sin60?【解析】[1]设该设备材料的折射率为n，在AD面上，设折射角为α，则由折射定律?n。在AB

sin?面上，恰好发生全反射，则

sin90????联立解得n???1 n7。 2[2]由几何关系，光从射入到第一次射出所走过的路程为

s?2a?2an?7a cos?c n光在介质中传播的速度

v?则需要的时间

t?s v联立解得t?7a。 2c[3]发生干涉时，两束光的频率相等，所以若有另一束光L2能和L1发生干涉，则L2的频率等于ν。 16．光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的____现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光的入射方向应该是____（填“从光密介质到光疏介质”或“从光疏介质到光密介质”），且入射角_______临界角（填“≤”或“≥”）。

【答案】全反射从光密介质到光疏介质 ≥

【解析】光纤通信中，是利用光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角，使光线在纤维中发生全反射；故答案为全反射，从光密介质到光疏介质，≥。

17．在光滑的水平面上有A、B两辆质量均为m的小车，保持静止状态，A车上站着一个质量为m/2的人，当人从A车跳到B车上，并与B车保持相对静止，则A车与B车速度大小之比等于________，A车与B车动量大小之比等于________．【答案】3∶2 1∶1

【解析】人、车组成的系统水平方向动量守恒，根据动量守恒列方程，由质量关系直接得到结论．【详解】设人的质量为m/2，小车的质量均为m，人跳跃后A车的速度为v1，人与B车的速度为v2，根据题意知，人车组成的系统水平方向动量守恒．有题意有：P0=0

人跳跃后的总动量P?mv1?3mv2 2由动量守恒得p0?p，A车与B车速度大小之比等于3:2，A车与B车动量大小之比等于1:1．【点睛】

抓住小车和人组成的系统在水平方向动量守恒，人和小车A的总动量和小车B的动量大小相等，根据质量关系直接得到速率的大小关系．三、实验题（本题共10分）

18．图示为做“碰撞中的动量守恒”的实验装置

(1)入射小球每次都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，这是为了___ A．入射小球每次都能水平飞出槽口 B．入射小球每次都以相同的速度飞出槽口 C．入射小球在空中飞行的时间不变 D．入射小球每次都能发生对心碰撞

(2)入射小球的质量应___（选填“大于”、“等于”或“小于”）被碰小球的质量；

(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式

m1OP?_____（用m1、m2及图中字母表示）成立，即表示碰撞中动量守恒。

【答案】B 大于 m1OM?m2ON

【解析】(1)[1]入射小球每次都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，目的是使入射小球每次都以相同的速度飞出槽口，故B正确，ACD错误。故选B。

(2)[2]为了防止入射小球反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量。

(3)[3]由于小球下落高度相同，则根据平抛运动规律可知，小球下落时间相同；P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度

v1?OP t碰撞后入射小球的速度

v2?OM t碰撞后被碰小球的速度

v3?如果

ON tm1v1?m2v3?m1v2

则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，即

m1OP?m1OM?m2ON

成立，即表示碰撞中动量守恒。四、解答题（本大题共2题，共30分）

19．如图甲所示，两根由弧形部分和直线部分平滑连接而成的相同光滑金属导轨平行放置，弧形部分竖直，直线部分水平且左端连线垂直于导轨，已知导轨间距为L。金属杆a、b长度都稍大于L，a杆静止在弧形部分某处，b杆静止在水平部分某处。水平区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。a杆从距水平导轨高度h处释放，运动过程中a杆没有与b杆相碰，两杆与导轨始终接触且垂直。已知a、b的质量分别为2m和m，电阻分别为2R和R，重力加速度为g；导轨足够长，不计电阻。 (1)求a杆刚进入磁场时，b杆所受安培力大小； (2)求整个过程中产生的焦耳热；

(3)若a杆从距水平导轨不同高度h释放，则要求b杆初始位置与水平导轨左端间的最小距离x不同。求x与h间的关系式，并在图乙所示的x2-h坐标系上画出h=hl到h=h2区间的关系图线。

2B2L22gh2mR2g【答案】 (1) F?；(2) Q?mgh；(3) x?33RB2L2h，

(1)设a杆刚进入磁场时的速度为v1，b杆所受安培力大小为F，【解析】回路中的电动势为E1，电流为I1，则

12mgh??2mv12

2E1?BLv1

I1?E1

2R?RF?BI1L

解得

B2L22gh F?3R(2)最后a、b杆速度相同，设速度大小都是v2，整个过程中产生的焦耳热为Q，则

2mv1?(2m?m)v2 Q?112??12?2mv12???2mv2?mv2? 222??解得

Q?2mgh 3(3)设b杆初始位置与水平导轨左端间的距离为x时，a杆从距水平导轨高度h释放进入磁场，两杆速度相等为v2时两杆距离为零，x即为与高度h对应的最小距离。设从a杆进入磁场到两杆速度相等经过时间为Δt，回路中平均感应电动势为E，平均电流为I，则

E???BLx? ?t?tI?E