PAGEPAGE1上海市2024年等級考物理試卷模擬卷3考生注意：1．試卷滿分100分，考試時間60分鐘。2．本考試分設試卷和答題紙。3．答題前，務必在答題紙上填寫姓名、學校、準考證號，并將核對后的條形碼貼在指定位置上。作答必須涂或寫在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。全部試題的作答必須寫在答題紙上與試卷題號對應的位置。一、天宮空間站（19分）北京時間2022年11月29日搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射，取得圓滿成功。飛船入軌后，與空間站組合體進行自主快速交會對接，神舟十五號乘組與神舟十四號乘組進行在軌輪換。北京時間2022年12月31日，中國國家主席習近平在新年賀詞中宣布，“中國空間站全面建成”。1.運載火箭的發射速度需（）A.小于第一宇宙速度B.大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度C.大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度D.大于第三宇宙速度【1題解析】第一宇宙速度是衛星繞地球表面運行的最大速度，是火箭發射的最小速度，達到第二宇宙衛星將離開地球，所以運載火箭的發射速度需大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。故選B。2.天宮空間站繞地球運行近似可以看做勻速圓周運動，在天宮空間站運行的過程中，下列哪個物理量保持不變（）A.線速度 B.角速度 C.加速度 D.合外力【2題解析】天宮空間站繞地球運行近似可以看做勻速圓周運動，線速度、加速度和合外力的大小不變方向不斷發生變化，角速度不變。故選B。3.航天員在太空艙中工作生活時，處于“完全失重”狀態。下列哪種狀態也是處于“完全失重狀態”（）A.坐在高速旋轉的離心機座艙內 B.坐在東方明珠的旋轉餐廳中C.跳水運動員從十米高臺上跳下 D.傘兵打開降落傘從高空降落【3題解析】A．坐在高速旋轉的離心機座艙內，受到座艙對人的支持力和重力，不屬于完全失重，故A錯誤；B．坐在東方明珠的旋轉餐廳中，座椅對人的支持力和重力相等，故B錯誤；C．跳水運動員從十米高臺上跳下，只受重力，屬于完全失重，故C正確；D．傘兵打開降落傘從高空降落，受到重力和降落傘的拉力，不屬于完全失重，故D錯誤。故選C。4.在運載火箭火發射升空過程中，下列表述正確的是（）A.火箭重力勢能增加，重力可能做正功 B.火箭動能增加，所受合外力可能不做功C.火箭機械能一定守恒 D.火箭動量一定增加【4題解析】A．在運載火箭火發射升空的過程中，火箭重力勢能增加，重力做負功，故A錯誤；B．火箭動能增加，根據動能定理可知所受合外力不可能不做功，故B錯誤；C．火箭在發射升空的過程中，動能和勢能都增加，機械能不守恒，故C錯誤；D．火箭所受合外力的沖量大于零，根據動量定理可知動量一定增加，故D正確。故選D。5.僅考慮狹義相對論效應，在高速飛行的火箭里的時鐘走過10s，理論上在地面的觀測者測得的時間（）A.大于10s B.小于10s C.等于10s D.都有可能【5題解析】根據狹義相對論時空觀的公式可知地面的觀測者測得的時間比在高速飛行的火箭里觀測的時間長。故選A。6.神舟十五號載人飛船總重量約為8噸，在點火后的前8秒內從靜止加速至44m/s。飛船所受合外力總沖量為________kg·m/s，合外力做功為________J。【6題解析】火箭的加速度為火箭受到的合外力為飛船所受合外力總沖量為根據動能定理有二．氣體實驗7.在“用DIS研究溫度不變時一定質量的氣體壓強與體積的關系”實驗中，某組同學先后兩次使用如圖（a）所示實驗裝置獲得多組注射器內封閉氣體的體積V和壓強p的測量值，并通過計算機擬合得到如圖（b）所示兩組p-V圖線。（1）實驗過程中應避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了________________，為檢驗氣體的壓強p與體積V是否成反比例關系，可將圖線轉化為________圖線；【解析】（1）[1]實驗過程中應避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了控制氣體的溫度不發生變化。[2]根據理想氣體狀態方程可得或為檢驗氣體的壓強p與體積V是否成反比例關系，能較直觀的判定該關系，可將圖線轉化為或圖像。（2）兩組圖線經檢驗均符合反比例關系，由圖判斷導致①、②兩組數據差異的原因可能是________（多選）。A.兩組實驗環境溫度不同B.兩組封閉氣體的質量不同C.某組器材的氣密性不佳D.某組實驗中活塞移動太快【解析】(2）[3]AB．根據，由曲線可知對于同一V值所對應的p值不同，故兩組注射器內氣體的p與V的乘積不相等，可知當氣體質量一定時，若兩組實驗環境溫度T不同，pV乘積不等；同理，當兩組封閉氣體的質量不同時，pV乘積不等，故AB正確；CD．若某組器材的氣密性不佳，在實驗中會漏氣，氣體質量會持續變化，此時不可能得到反比例關系圖線；同理，若某組實驗中活塞移動太快，會使注射器內封閉氣體的溫度不斷變化，此時圖線也不可能符合反比例關系，故CD錯誤。故選AB。（3）某小組緩慢推活塞進行實驗得到了數據圖像①，驗證了“玻意耳定律”，請從分子動理論的角度解釋這個過程：________________。在這個過程中，理想氣體________（選填“吸熱”、“放熱”或“無熱交換”）。【解析】[4]一定質量的理想氣體，其分子總數是一個定值，當溫度保持不變時，則分子的平均速率也保持不變，當其體積增大幾倍時，則單位體積內的分子數變為原來的幾分之一，因此氣體的壓強也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為原來的幾分之一，則壓強增大幾倍，即壓強與體積成反比，這就是玻意耳定律。[5]緩慢推活塞，氣體體積減小，外界對氣體做功，而溫度保持不變則氣體內能不變，故氣體放熱。三、風洞實驗風洞是人工產生和控制的氣流，用以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動，在風力作用的正對面積不變時，風力（v為風速）。8.如圖所示是我國首次立式風洞跳傘實驗，風洞噴出豎直向上的氣流將實驗者加速向上“托起”。此過程中（）A.人被向上“托起”時處于超重狀態B.地球對人的吸引力和人對地球的吸引力是一對平衡力C.人受到的重力和人受到氣流的力是一對作用力與反作用力D.人受到的重力大小等于氣流對人的作用力大小【8題解析】A．人被加速向上“托起”，即氣流對人向上的作用力大于人所受的重力，由牛頓第三定律可知人對氣流的作用力大于人所受的重力，根據定義，人處于超重狀態，故A正確；B．地球對人的吸引力和人對地球的吸引力是一對相互作用力，故B錯誤；C．人受到的重力和人受到氣流的力作用于同一物體（即人），不是一對作用力與反作用力，故C錯誤；D．人被加速向上“托起”，人受到的重力大小小于氣流對人的作用力大小，故D錯誤。故選A。9.體驗者在風力作用下漂浮在半空。若減小風力，體驗者在加速下落過程中（）A.失重且機械能增加 B.失重且機械能減少C.超重且機械能增加 D.超重且機械能減少【9題解析】體驗者加速下落，加速度豎直向下，處于失重狀態，下落過程中空氣阻力做負功，機械能減小。故選B。10.如圖1所示，高，直徑的透明“垂直風洞”。在本次風洞飛行上升表演中，表演者的質量，為提高表演的觀賞性，控制風速v與表演者上升的高度h間的關系如圖2所示，。設想：表演者開始靜臥于處，再打開氣流，請描述表演者從最低點到最高點的受力情況和運動狀態：________________。

【10題解析】由（4）（5）可知表演者先做加速度之間減小的加速運動，在做加速度逐漸增大的減速運動。11.在上一題基礎上，表演者上升達到最大速度時的高度________m；【11題解析】由圖可知則風力表演者在上升過程中的最大速度時有聯立解得12.表演者上升能達到的最大高度________m。【12題解析】根據動能定理由（4）可知風力與成線性關系，風力做功聯立解得四、電磁炮（15分）“電磁炮”（如圖甲）是利用電磁力對彈體加速的新型武器，如圖乙所示是“電磁炮”的原理結構示意圖。光滑水平加速導軌電阻不計，軌道寬為L=0.2m。在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度B=1×102T，“電磁炮”的彈體總質量m=0.2kg，其中彈體在軌道間的電阻R=0.4Ω，電源的內阻r=0.6Ω，電源能為加速彈體提供的電流I=4×103A，不計彈體在運動中產生的感應電動勢和空氣阻力。13.在某次試驗發射過程中，彈體所受安培力大小為________N；彈體從靜止加速到4km/s，軌道至少要________m；【13題解析】[1]根據安培力表達式解得[2]根據牛頓第二定律可得根據位移與速度之間的關系可得聯立解得14.電磁炮的發射需要大量的電能瞬間釋放，這些電能需要電容器來儲存，這就需要對電容器先充電。如圖所示，導軌的左端連接電容C=5×10-2F的電容器，開關S先接1，使電容器充電，電壓充到為U0時將開關S接至2，炮彈受安培力作用開始向右加速運動。直流電源的a端為________（選填“正極”、“負極”或“可正可負”）；【14題解析】由于炮彈受到安培力向右，根據左手定則可知電流方向自下而上可得a端為負極；15.以下分析正確的是（）A.強迫儲能器上端為正極B.飛機質量越大，離開彈射器時的動能一定越大C.強迫儲能器儲存的能量越多，飛機被加速的時間一定越長D.平行導軌間距越小，飛機能獲得的加速度將越小【15題解析】A．由于炮彈受到安培力向右，根據左手定則可知電流方向自下而上，強迫儲能器下端為正極，故A錯誤；B．飛機離開彈射器的動能由強迫儲能器儲存的能量轉化而來，與飛機質量無關，故B錯誤；C．強迫儲能器儲存的能量轉化為飛機的初動能，強迫儲能器儲存的能量越多，飛機初動能就越大，加速時間越短，故C錯誤；D．根據可知當L減小，安培力減小，合外力減小，加速度減小，故D正確。故選D。16.充電過程中電容器兩極板間的電壓u隨電容器所帶電荷量q發生變化。請在圖中畫出u-q圖像。【16題解析】根據電容器表達式可得圖像17.由上圖可知，充完電后電容器的電壓為________V；并可以借助圖像求出穩定后電容器儲存的能量為________J。【17題解析】充完電后電容器的電壓根據歐姆定理可得解得圖像面積表示穩定后電容器儲存的能量電容定義式聯立可得解得五、電磁感應綜合18.如圖（a），豎直放置足夠長的光滑平行金屬導軌，導軌間距L=1m，上端用阻值為R=10Ω的電阻相連。整個裝置處于磁感應強度B=1T的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向內。質量為m=0.5kg，電阻不計的金屬棒ab從軌道底部以v0=10m/s開始豎直向上運動，然后又向下返回直至勻速運動。運動過程中ab始終與導軌垂直且良好接觸，空氣阻力不計。求：（1）ab剛開始運動時R中的電流大小和方向；（2）ab剛開始運動時的加速度a0和勻速下滑時的速度v1；（3）比較ab上升過程時間t上與下落返回至出發點的時間t下的長短；（4）以ab的出發點為原點，豎直向上建立x軸，若ab在上升過程中的v-x圖像如圖（b）所示，求圖像與坐標軸所包圍的面積S。【解析】（1）棒在磁場中運動產生的動生電動勢為流過電阻的電流強度為：電流方向由左向右（2）對初始時刻進行受力分析：根據牛頓第二定律得其中代入數據解得方向豎直向下；對勻速下滑時的進行受力分析，如圖所示由受力平衡的條件得電動勢為電流為代入數據解得（3）由