上海市重点中学2024届第二次统考物理试题
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．马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光（ ）
A．容易发生明显衍射 C．容易发生折射现象 【答案】A
【解析】A．红光在可见光中的波长最长，容易发生明显衍射，故选项A正确； B．干涉与光的颜色无关，选项B错误； C．所有的光都能发生折射，选项C错误；
D．红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应，选项D错误.
2．如图所示为A．B两辆摩托车沿同一直线运动的速度一时间(v-t)图象，已知：t=0时刻二者同时经过同一地点，则下列说法正确的是（ ）
B．容易发生稳定干涉 D．容易发生光电效应
A．摩托车B在0~6s内一直在做加速度减小的加速运动 B．t=6s时A、B两辆摩托车恰好相遇 C．t=12s时A、B两辆摩托车相距最远
D．率托车A在0~12s内的平均速度大小为10m/s 【答案】D
【解析】A．摩托车B在0~6s内先做加速度减小的减速运动，然后反向做加速度减小的加速运动，故A项错误；
BC．A、B两辆摩托车在t=6s时速度相等，两辆摩托车距离最远，故BC项错误；
D．摩托车A在0~12s内做匀减速运动，摩托车A的平均速度就等于这段时间中间时刻的瞬时速度10m/s，故D项正确。 故选D。
3．托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，结构如图所示．环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈．当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度．再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度．同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于
核聚变的进行．已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，下列说法正确的是
A．托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的 B．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
C．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变 D．为了约束温度为T的等离子体，所需要的磁感应强度B必须正比于温度T 【答案】C
【解析】A、目前核电站中核反应的原理是核裂变，原理不同，故A错误；
B、极向场线圈、环向场线圈主要作用是将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行，故B错误；
C、欧姆线圈中通以恒定的电流时，产生恒定的磁场，恒定的磁场无法激发电场，则在托卡马克的内部无法产生电场，等离子体无法被加速，因而不能发生核聚变，故C正确． D、带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，则T?12mv，由洛伦兹力提供向心力，则2v2qvB?m，则有B?T，故D错误．
R4．在空间P点以初速度v0水平抛出一个小球，小球运动到空中A点时，速度与水平方向的夹角为60°，若在P点抛出的初速度方向不变，大小变为2v0，结果小球运动到空中B点时速度与水平方向的夹角也为60°，不计空气阻力，则下列说法正确的是 A．PB长是PA长的2倍 B．PB长是PA长的4倍
C．PA与水平方向的夹角小于PB与水平方向的夹角 D．PA与水平方向的夹角大于PB与水平方向的夹角 【答案】B
【解析】CD．小球到达A点时，PA为位移，设PA与水平方向的夹角为?，则tan??1tan60?，小球到2达B点时，PB为位移，设PB与水平方向的夹角为?，则tan??1tan60?，因此PA与水平方向的夹角2等于PB与水平方向的夹角，选项CD错误；
AB．因为???，可知P、A、B在同一直线上，假设PAB为斜面，小球从P点运动到A点的时间
t1?2v0tan? g水平位移
22v0tan?x1?v0t1?
g则
sPA22v0tan?x1??， cos?gcos?同理得
sPB?2?2v0?tan?gcos?2
因此PB长是PA长的4倍，选项A错误，选项B正确. 故选B.
5．大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施。如图所示，一次最多可坐四人的浮圈从高为h的平台由静止开始沿滑梯滑行，到达底部时水平冲入半径为R、开口向上的碗状盆体中，做半径逐渐减小的圆周运动。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于超重状态 B．人和浮圈刚进入盆体时的速度大小为2gh C．人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力指向其运动轨迹的内侧
D．人和浮圈进入盆体后，所受支持力与重力的合力大于所需的向心力 【答案】D
【解析】A．由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中有向下的分加速度，所以人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于失重状态，故A错误。
B．若不考虑摩擦阻力，根据机械能守恒有
mgh?12mv 2可得v?2gh。由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中受到了阻力作用，所以人和浮圈刚进入盆体时的速度一定小于2gh，故B错误。
C．人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力为滑动摩擦力，与运动方向相反，故C错误。
D．人和浮圈进入盆体后做半径逐渐减小的圆周运动，为向心运动，其所受支持力与重力的合力大于所需的向心力，故D正确。 故选D。
6．如图所示，虚线为某匀强电场的等势线，电势分别为10V、20V和30V，实线是某带电粒子在该电场中运动的轨迹。不计带电粒子的重力，则该粒子（ ）
A．带负电
B．在a、b、c三点的动能大小关系为Eka?Ekc?Ekb C．在a、b、c三点的电势能大小关系为Epa?Epc?Epb D．一定是从a点运动到b点，再运动到c点 【答案】C
【解析】A．根据电场线与等势面垂直，且由高电势指向低电势，可知场强方向向上，带电粒子的轨迹向上弯曲，粒子所受的电场力向上，则该粒子一定带正电荷，故A错误； BC．带正电的粒子在电势高的地方电势能大，故
Epa?Epc?Epb
又粒子仅在电场力的作用下运动，动能与电势能总和保持不变，故
Ekb?Ekc?Eka
故B错误，C正确；
D．由图只能判断出粒子受力的方向与电势能、动能的大小关系，但不能判断出粒子是否从a点运动到b点，再运动到c点，故D错误。 故选C。
7．如图所示，AO、BO、CO是完全相同的绳子，并将钢梁水平吊起，若钢梁足够重时，绳子AO先断，则（ ）
A．θ=120° B．θ＞120° C．θ＜120°
D．不论θ为何值，AO总是先断 【答案】C
【解析】以结点O为研究对象，分析受力，作出力图如图．
根据对称性可知，BO绳与CO绳拉力大小相等．由平衡条件得：FAO=2FBOcos先断，说明FAO＞FBO，则得到2FBOcos
?，当钢梁足够重时，AO绳2?＞FBO，解得：θ＜120°，故C正确，ABD错误。 28．1916年爱因斯坦建立广义相对论后预言了引力波的存在，2017年引力波的直接探测获得了诺贝尔物理学奖．科学家们其实是通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在．如图所示为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动的示意图，若A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星的总质量M，双星间的距离为L，其运动周期为T，则下列说法中正确的是
A．A的质量一定大于B的质量 B．A的线速度一定小于B的线速度 C．L一定，M越小，T越小 D．M一定，L越小，T越小 【答案】D
【解析】A、根据万有引力提供向心力
GmAmB22?m?r?m?rB，因为rA?rB，所以mA?mB，即AAAB2L的质量一定小于B的质量，故A错误；
B、双星系统角速度相等，根据v??r，且rA?rB，可知A的线速度大于B的线速度，故B错误；
GmAmB4?24?2L3CD、根据万有引力提供向心力公式得： 2，?m rA?m rB，解得周期为T?2?AB22LTTGM由此可知双星的距离一定，质量越小周期越大，故C错误；总质量一定，双星之间的距离就越大，转动周
期越大，故D正确； 故选D． 【点睛】
解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度．以及会用万有引力提供向心力进行求解．
29．H与质量为m2的1H发生核聚变反应，在超导托卡马克实验装置中，质量为m1的1放出质量为m3的0n，
31并生成质量为m4的新核。若已知真空中的光速为c，则下列说法正确的是（ ） A．新核的中子数为2，且该新核是2He的同位素 B．该过程属于?衰变
C．该反应释放的核能为?m3?m4?m1?m2?c
23D．核反应前后系统动量不守恒 【答案】A
【解析】A．由质量数守恒和电荷数守恒可知新核的质量数和电荷数分别为4和2，新核是2He，是2He的同位素，中子数为2，故A正确；
B．该过程是核聚变反应，不属于?衰变，故B错误； C．该反应释放的核能为
43?E??mc2??m1?m2?m3?m4?c2
故C错误；
D．核反应前后系统动量守恒，故D错误。 故选A。
10．如图，工地上常用夹钳搬运砖块。已知砖块均为规格相同的长方体，每块质量为2.8kg，夹钳与砖块g取10m/s2。之间的动摩擦因数为0.50，砖块之间的动摩擦因数为0.35，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，搬运7块砖时，夹钳对砖块竖直一侧壁施加的压力大小至少应为（ ）
A．196N 【答案】B
B．200N C．392N D．400N
【解析】先将7块砖当作整体受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有 2μ1F≥7mg
则有 F≥196N
再考虑除最外侧两块砖的里面5块砖，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有 2μ2F≥5mg 则有 F≥200N 解得 F≥200N
故B正确，ACD错误。 故选B。
11．让一小球分别从竖直墙壁上面的A点和B点沿不同的粗糙斜面AC和BC到达水平面上同一点C，小球释放的初速度等于0，两个斜面的粗糙程度相同，关于小球的运动，下列说法正确的是（ ）
A．下滑到C点时合外力的冲量可能相同 B．下滑到C点时的动能可能相同
C．下滑到C点过程中损失的机械能一定相同
D．若小球质量增大，则沿同一斜面到达斜面底端的速度增大 【答案】C
【解析】AB．由动能定理
mgh-?mghcot??12mv 2则下滑到C点时的动能不相同；两个路径的运动到达底端，合力的冲量等于动量的增量，方向大小都不同，所以AB错误；
C．下滑到C点过程中摩擦力做功相同，都为
Wf?-?mghcot????mgx
所以机械能损失相同，选项C正确。 D．根据mgh-?mghcot??12mv可知，两边消去了滑块的质量m，则与质量无关，即若小球质量增大，2则沿同一斜面到达斜面底端的速度不变，选项D错误。 故选C。
12．下列四个实验中，能说明光具有粒子性的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】A．该实验是?粒子散射实验，该实验揭示了原子的核式结构模型，A错误； B．该实验是双缝干涉实验，该实验揭示了光具有波动性，B错误； C．该实验是光电效应现象的实验，该实验揭示了光具有粒子性，C正确； D．该实验是放射性现象的实验，从而得出?、?、?射线的性质，D错误。 故选C。
二、填空题（每小题4分，共20分）
13．一列简谐横波沿x轴的正方向传播，在t=0时刻的波形图如图中的实线部分所示，当t=2.5s时刻的波形图如图中的虚线所示。若该波的周期T满足的条件是1s?T?18s则该简谐波的波长?=__________m，．，该简谐波的传播速度v=______m/s。
【答案】2.0 1.8
【解析】(1)由图可知λ=2m；根据平移法可知
1t?2.5s?nT?T（n=0，1，2，3…）
4所以周期
T?10s（n=0，1，2，3…） 4n?110s 9据题意波的周期1s＜T＜1.8s，所以n=2，则
T?由波速公式
v??T?2m/s?1.8m/s109
14．某质点做简谐运动，从A点经历时间1s第一次运动到B点，路程为8cm，A、B两位置质点的动能相同，再经相同的时间回到A点。该质点做简谐运动的周期T=______s，振幅A=____m，以第一次经过最大
位移时开始计时，再次回到A点时速度方向为正方向，质点位移x随时间t变化的函数关系为 ___。 【答案】2 0.04 x?Acosπt
【解析】[1]因A、B两位置质点的动能相同，则可知两点关于平衡位置对称，故从A点做一个周期性的简谐运动的时间为周期T?2s；
[2]从A到B的路程8cm为两个振幅，则振幅
A?4cm?0.04m
[3]简谐振动的角速度为
??2???rad/s T由振动表达式为
x?Asin(?t??)
以第一次经过最大位移时开始计时，再次回到A点时速度方向为正方向，则初相???间t变化的函数关系为
?2，故位移x随时
x?Asin(πt?)?Acos?t2
15．如图甲所示电路图中，R是滑动变阻器，电键闭合后，将滑片从A端滑到B端，电源的输出功率和电流表读数作出的图象如图乙所示，则该电源的电动势为__V，滑动变阻器总阻值为__Ω。
?
【答案】16 224
【解析】?1?当电源的内外电阻相等时，电源的输出功率最大，最大的输出功率
2EE??Pm=I2R=??r=4r
?2r?2由图知，Pm=8W，即有：
E28= 4r由图看出：P=0时，I=2A，有： E=Ir=2r 联立解得： E=16V，r=8Ω
?2?当滑片滑至AB的中点时电路中电阻最大，电流最小，设变阻器总电阻为R，则有：
E0.25=11
?R?r22解得滑动变阻器总阻值为 R=224Ω
16．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，A为传播介质中的一质点，则该时刻质点A的振动方向是________（选填“沿x轴正方向”、“沿x轴负方向”、“沿y轴正方向”或“沿y轴负方向”），在此后2s内质点A通过的路程为16cm，此列波的传播速度大小为____m/s。
【答案】沿y轴负方向 4
【解析】[1][2]沿x轴传播的横波上的质点横坐标不变，只在y方向做简谐运动；根据波向右传播，由“上下坡法”或平移法可得：A向下振动，即图示时刻A的运动方向沿y轴负方向；由图可得：振幅A＝2cm，根据在此后2s内A通过的路程为16cm＝8A可得：在2s内质点A做了2个完整的周期运动，故周期 T＝1s
由图可得：波长λ＝4m，故波速
v??T?4m/s
17．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??????1 n联立解得n?7。 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。 三、实验题（本题共10分）
18．某同学在验证合外力一定，物体的质量与加速度的关系时，采用图甲所示的装置及数字化信息系统获得了小车的加速度a与小车质量M(包括所放砝码及传感器的质量)的对应关系图象，如图乙所示．实验中所挂钩码的质量20g，实验中选用的是不可伸长的轻绳和光滑的轻质定滑轮．
(1)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与木板平行．他这样做的目的是下列哪一个_____________；(填字母代号)
A．可使位移传感器测出的小车的加速度更准确 B．可以保证小车最终能够做直线运动
C．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力 (2)由图乙可知，a?1图线不过原点O，原因是_____________________________； M(3)该图线的初始段为直线，该段直线的斜率最接近的数值是_____________． A．30 B．0.3 C．20 D．0.2
【答案】（1）C （2）平衡摩擦力使长木板的倾角过大； （3）D
【解析】（1）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与木板平行．他这样做的目的是可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力，故选C. （2）由F+F1=Ma解得a?F?1F11? 由图乙可知，a?图线不过原点O，在a轴上有正截距，可知MMM存在与F相同方向的力，可知原因是平衡摩擦力使长木板的倾角过大； （3）根据a?F?11可知a?图线斜率等于F，则最接近的数值是F=mg=0.02×10N=0.2N.故选D. MM四、解答题（本大题共2题，共30分）
19．一人乘电梯上楼,从1层直达20层，此间电梯运行高度为60m.若电梯启动后匀加速上升，加速度大小为3m/s2,制动后匀减速上升，加速度大小为1m/s2,电梯运行所能达到的最大速度为6m/s，则此人乘电梯上楼的最短时间应是多少? 【答案】14s
【解析】由题意可知，要是电梯运行时间最短，则电梯应先匀加至最大速度且尽量多的时间以6m/s匀速匀速一段时间后再匀减： 加速阶段：
vm?a1t1
解得： t1=2s 上升高度：
h1?12a1t1 2解得： h1=6m 减速阶段：
vm?a2t2
解得： t2=6s
h2?12a2t2 2解得： h2=18m 匀速阶段：
t3?h?h1?h2?6s
vm最短时间：
t?t1?t2?t3?14s
20．我们可以借鉴研究静电场的方法来研究地球周围空间的引力场，如用“引力场强度”、“引力势”的概念描述引力场。已知地球质量为M，半径为R，万有引力常量为G，将地球视为均质球体，且忽略自转。
(1)类比电场强度的定义方法，写出地球引力场的“引力场强度E”的定义式，并结合万有引力定律，推导距离地心为r（r>R）处的引力场强度的表达式E引=GM； 2r'(2)设地面处和距离地面高为h处的引力场强度分别为E引和E引，如果它们满足
'E引?E引E引?0.02，则该空
间就可以近似为匀强场，也就是我们常说的重力场。请估算地球重力场可视为匀强场的高度h（取地球半径R=6400km）；
(3)某同学查阅资料知道:地球引力场的“引力势”的表达式为?引=-G定物理情景，简要叙述推导该表达式的主要步骤。
M（以无穷远处引力势为0）。请你设rF，推导见解析；(2)h=64976m；(3)推导见解析. mF【解析】(1)引力场强度定义式E引?
mMmF?G2
r【答案】 (1)引力场强度定义式E引?联立得
E引?GM 2r(2)根据题意
E引?GM R2M'E引?G2
r'E引?E引E引?0.02 R?R 0.98h?r?R?解得 h=64976m
(3)定义式引力势?引=Epm，式中Ep为某位置的引力势能
把某物体从无穷远移动到某点引力做的功
W引=0-Ep=-Ep
即
Ep=-W引
则当质量为m的物体自无穷远处移动到距离地球r处时，引力做功为W引 通过计算得
W引?G所以
Mm＞0 rMm rM?引=-G
rEp=-G
上海市重点中学2024届第二次统考物理试题含解析
