专辑23 填空题（一）-2021年高考上海市高三下学期5月二模物理试题汇编（解析版）

2021 年高考上海市高三下学期 5 月二模物理试题汇编 专题 23 填空题（一） 1、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学测出多组 摆长 L 与周期 T 的数据，并输入计算机生成如图所示的 T2－L 图像，计算机显示图线的斜率为 k，根据 T2 －L 图像__________（填写“能”或“不能”）求出当地的重力加速度，如填写“能”，写出重力加速度的 表达式 g=__________。 【答案】 (1). 能 (2). 24 k  【解析】 [1]由单摆的周期公式 22 dL T g    可得 2 2 2 4 4 2T L dg g    因为 2T L 图线斜率为 24k g  ，所以能求出当地的重力加速度。 [2]重力加速度的表达式 24g k  2、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）匀强磁场中有一根长度为 0.5m 重力为 5N 垂直于纸面水平 放置的导体棒，用细线悬挂于 O 点，当导体棒通入方向垂直纸面向内的 4A 电流时，处于如图所示的静止 状态，图中细线与竖直方向成 30°夹角。磁场磁感应强度的最小值为________T，方向是___________。 【答案】 (1). 1.25 (2). 沿绳并指向左上方 【解析】 [1][2]对导体棒受力分析如图所示， 绝缘线与竖直方向的夹角为θ=30°，磁感应强度 B 最小时，导体棒所受安培力与绝缘线应垂直，据平衡条件 可得 mgsin30°=F=BminIL 解得最小的磁感应强度为 15sin30 2 T 1.25T4 0.5min mgB Il   ＝ ＝ ＝ 根据左手定则可判断磁感应强度的方向沿绳并指向左上方。 3、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）质量为 m 的质点所受的力 F 随时间变化的规律如图所示， 力的方向始终在一直线上。已知 t=0 时质点处于静止状态，在图中 t0、2t0、3t0 和 4t0 的各时刻中，质点离出 发点距离最大的时刻是__________；质点动能的最大值是____________。 【答案】 (1). 4t0 (2). 2 2 0 0 2 F t m 【解析】 [1]由 F-t 图像得，0-t0，根据牛顿第二定律可得加速度为 0Fa m  质点向正方向做匀加速直线运动，t0-2t0，向正方向做匀减速直线运动，加速度大小与第一段相同，2t0 时， 速度刚好减为 0，2t0-4t0 和 0-2t0 内受力情况完全相同，运动情况完全相同。整段过程一直向正方向运动，所 以 4t0 时刻质点离出发点距离最大。 [2]t=t0 时刻，质点速度最大，动能最大 2 2 2 2 0 0 0 0 1 1 2 2 2K F F tE mv m tm m       4、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）如图所示的两条图线分别为直流电源总功率随电流变化的 图线和这个电源内电阻发热功率随电流变化的图线．其中，图线_______（填写“a”或“b”）表示电源总 功率随电流变化的图线，从图中给出的数据可以得出电源对外电阻能够提供的最大功率为________W。 【答案】 (1). a (2). 1.5 【解析】 [1]电源消耗的总功率 PE=EI 所以 PE-I 图线是直线，直线 a 表示电源总功率随电流 I 变化的图线； [2]电源内电阻消耗的功率 Pr=I2r 所以 b 表示 Pr-I 图线。当 I=2A 时，根据 PE =EI 可得 E=3V 同理可得 2 2 6 1.5Ω2 Pr I    根据电源输出功率最大的条件可知，当外电阻的电阻值与内电阻的电阻值相等时，电源的输出功率最大， 即 2 2 2 3 1.5W 1.5W1.5 1.5 EP I R RR r                5、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）如图所示，质量为 m、横截面积为 S、管壁厚度不计的玻璃 管，一端插入水银槽中，另一端用细绳悬挂于天花板，槽中水银面比管内水银面高 h．根据关系式 ________________，可以计算出细绳对玻璃管的拉力 F=______________。（已知大气压强为 P0，水银密度 为ρ，重力加速度为 g） 【答案】 (1). F+(p0+ρgh)S=mg+p0S (2). mg-ρghS 【解析】 [1]设封闭气体的压强为 p，则有 p=p0+ρgh 以玻璃管为研究对象，根据平衡条件可得 F+pS=mg+p0S 即 F+(p0+ρgh)S=mg+p0S [2]有上式整理得 F=mg-ρghS 6、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）体积为 V 的油滴，落在平静的水面上，扩展成面积为 S 的 单分子油膜，则该油滴的分子直径约为___________．已知阿伏伽德罗常数为 NA，油的摩尔质量为 M，则 一个油分子的质量为___________． 【答案】 (1). Vd S  (2). A Mm N  【解析】 单分子油膜可视为横截面积为 S，高度为分子直径 D 的长方体，则体积 V=SD，故分子直径约为 VD S  ； 取 1 摩尔油，含有 NA 个油分子，则一个油分子的质量为 A Mm N  ． 7、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）放射性元素 210 84 0P 衰变为 82 206 bP ，此衰变过程的核反应方程是 ______； 234 90 Th 发生β衰变后，核内的______保持不变。 【答案】 (1). 210 84 0P  82 206 bP ＋ 4 2 He (2). 中子数与质子数之和 【解析】 [1]根据质量数和电荷数守恒，放射性元素 210 84 0P 衰变为 82 206 bP ，核反应方程为 210 84 0P  82 206 bP ＋ 4 2 He [2]发生β衰变后，原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子，核内的中子数与质子数之和保持不变。 8、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）如图，通过橡皮球将烟雾吸入镶有玻璃的透明小盒中，在 强光照射下通过显微镜观察，可以观察到烟雾颗粒在做______运动；烟雾颗粒做这样运动的原因是：______。 【答案】 (1). 永不停息的无规则 (2). 见解析 【解析】 [1][2]在强光照射下通过显微镜观察，可以观察到烟雾颗粒在不停地做无规则运动；这是因为空气中气体分 子在做无规则运动，烟雾颗粒受到空气分子来自不同方向的撞击作用不能相互抵消，且不同时刻合力方向 不断改变，致使颗粒的运动状态不断发生变化。 9、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）如图，一小球 A 从某高处由静止开始下落，选择不同平面 为参考平面，下落过程中小球具有的能量及其变化情况如下表所示，请在表格中将未填写的数据补充完整。 所选择 的参考 平面 下落初始时刻的 机械能 E1 下落到地面时的 机械能 E2 下落到地面时的重 力势能 Ep 下落过程中重力势 能变化量∆Ep 下落到地 面时的动 能 Ek 四楼地 面 ___________ -2.5J ___________ ___________ 8J 一楼地 面 9J ___________ 0 -9J 【答案】 (1). -1.5J (2). -10.5J (3). -9J (4). 8J 【解析】 [2]由表中数据可知选择四楼地面为零势能面时，下落到地面时的机械能 E2=-2.5J，下落到地面时的动能 Ek=8J， 则下落到地面时的重力势能 Ep=-2.5 J -8 J =-10.5 J [3]重力势能变化量与零势能面的选取无关，故∆Ep=-9J [4]由表中数据可知选择一楼地面为零势能面时，下落到地面时的重力势能Ep=0，下落到地面时的动能Ek=8J， 则下落到地面时的机械能 E2=8J [1] 选择一楼地面为零势能面时，下落初始时刻的机械能 E1=9J，下落到地面时的机械能 E2=8J，说明下落 过程由于阻力损失 1J 的能量。则根据选择四楼地面为零势能面时，下落到地面时的机械能 E2=-2.5J，其初 始时刻的机械能为-1.5J。 10、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周 运动。当地球恰好运行到某 地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲 日”。已知火星和地球的轨道半径之比为 1.5：1，则火星相邻两次冲日的时间间隔为___________年。在太 阳系其他行星中，___________星相邻两次冲日的时间间隔最短。 【答案】 (1). 2.2 (2). 海王 【解析】 [1]根据开普勒第三定律可得 3 3 2 2 r r kT T  火 地 地火 ， =1T地 年 解得 3 3 27= = .8 rT Tr 火 地火 地 18年 火星相邻两次冲日的时间间隔为 t，则有 2 2 2t tT T     地 火 解得 =2.2 1 Tt T T   地 地 火 年 [2]根据 1 Tt T T   地 地 行 则行星的公转周期越大，相邻两次冲日的时间间隔越小，各行星中海王星的公转周期最大，所以海王星相 邻两次冲日的时间间隔最短。 11、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）光的干涉、衍射现象表明光具有波动性；_________现象 表明光具有粒子性。光的波粒二象性应理解为光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用 ________来描述。 【答案】 (1). 光电效应（或康普顿效应） (2). 波动规律（或波动理论） 【解析】 [1]光电效应、康普顿效应表明光具有粒子性。 [2]光的波粒二象性应理解为光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用波动规律来描述。 12、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附 在人体穴位上，进而治疗某些疾病。如下图所示，火罐下端开口，使用时先加热罐中气体，然后迅速按到 皮肤上，自然降温后火罐内部气体体积_______（选填“不变”或者“减小”），内部气体压强_______外部 大气压（选填“大于”或“等于”或“小于”），使火罐紧紧吸附在皮肤上。 【答案】 (1). 减小 (2). 小于 【解析】 [1][2]火罐下端开口，使用时先加热罐中气体，罐内气体受热排出，然后迅速按到皮肤上，气体经过热传递， 温度不断降低，气体的内能减小；火罐“吸”到皮肤上经一段时间后，人的一部分的皮肤组织进入火罐内， 可知气体的体积减小；人的一部分的皮肤组织进入火罐内是由于火罐在内外气体压力差作用，可知气体压 强减小；故内部的压强小于外部大气压强； 13、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）用如图等臂天平可测量磁感应强度 B，天平右侧下方悬挂 的矩形线圈宽为 L，共 N 匝。虚线框中匀强磁场垂直于纸面，线圈通以图示方向的电流 I 时，天平平衡。保 持电流大小不变，改变其方向，从左盘中移动质量为 m 的砝码至右盘，使天平重新平衡。由此可知磁场的 方向垂直纸面向_______，磁感应强度大小 B=___________。（已知重力加速度 g） 【答案】 (1). 里 (2). mg NIL 【解析】 [1]由题知，当电流改为反方向时（大小不变），右边再加质量为 m 的砝码后，天平重新平衡，说明电流反向 后，线框所受的安培力方向由原来的向下变成向上，即开始线圈所受安培力的方向向下，根据左手定则可 知，磁感应强度 B 的方向垂直纸面向里。 [2]开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，安培力大小变化 量等于砝码重力的 2 倍，所以右边应加砝码，根据天平平衡有 2 2 2mg F NBIL 安 解得 mgB NIL  14、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）如图实线与虚线分别表示频率相同的两列机械波某时刻的 波峰和波谷。两列波的振幅分别为 5 cm 和 3 cm，则此时刻 O、M 两点偏离平衡位置的位移之差大小为 ________cm，N、P 两点偏离平衡位置的位移之差大小为________cm。 【答案】 (1). 16 (2). 4 【解析】 [1]O 点是波峰与波峰叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 8cmOx A A     在平衡位置上方，M 点是波谷与波谷叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 8cmMx A A        在平衡位置下方，则此时刻 O、M 两点偏离平衡位置的位移之差 8cm ( 8)cm 16cmOM O Mxx x       [2]N 是波谷和波峰叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 2cmNx A A     在平衡位置上方，P 是波谷和波峰叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 2cmPx A A        在平衡位置下方，N、P 两点偏离平衡位置的位移之差 2cm ( 2)cm 4cmNP N Px xx       15、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）如图，轻质弹簧一端固定，另一端连接套在水平光滑杆上 的小球 A，A 以 O 点为平衡位置振动。小球 B 在竖直平面内以 O′为圆心做匀速圆周运动（O 与 O′在同一竖 直线上），角速度为ω，半径为 R。用竖直向下的平行光照射小球 B，可以观察到小球 B 在水平杆上的“影 子”和小球 A 在任何瞬间都重合。由此可知：小球 A 的振动周期为________，小球 A 的最大加速度大小为 ________。 【答案】 (1). 2  (2). ω2R 【解析】 [1]小球 B 在水平杆上的“影子”和小球 A 在任何瞬间都重合，则小球 B 在水平方向上的影子的速度时刻与小 球 A 的速度相等，小球 A 振动周期与小球 B 做匀速圆周运动周期相等即 2T   [2]小球 B 做匀速圆周运动线速度为 v= ω r 加速度为 2 2va RR   在水平方向上 B 的加速度水平分量与 A 的加速度相同，当小球 A 到达最左端和最右端时的加速度最大，此 时 B 的加速度水平分量恰好等于其向心加速度，即小球 A 的最大加速度与小球 B 做匀速圆周运动的向心加 速度相等为ω2R。 16、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）阴极射线和β射线的组成粒子都是________，其中________ 射线来自于原子核的外部。 【答案】 (1). 电子 (2). 阴极 【解析】 [1]阴极射线和  射线本质上都是电子流。 [2]阴极射线来自原子的核外电子，而  射线是由原子核中中子转化而来的。 17、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）用手竖直握着一个圆柱形玻璃瓶使其保持静止，如果用更 大的力握住玻璃瓶，则玻璃瓶受到的摩擦力大小将________（选填“变大”“不变”或“变小”），现改为 使玻璃瓶随手一起竖直向上匀速运动，则玻璃瓶受到的摩擦力方向为________。 【答案】 (1). 不变 (2). 竖直向上 【解析】 [1][2]手竖直握着一个圆柱形玻璃瓶使其保持静止，则重力和手对瓶子的摩擦力平衡，即 f=mg，如果用更大 的力握住玻璃瓶，则玻璃瓶受到的摩擦力大小不变，仍为 mg；现改为使玻璃瓶随手一起竖直向上匀速运动， 则玻璃瓶受力仍平衡，则受到的摩擦力方向为竖直向上。 18、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）一列波速为 2 m/s 的简谐横波在均匀介质中沿 x 轴正方向 传播，t=0 时刻波形如图所示。则 x=0.1 m 处的 P 质点的振动周期为________s，x=1.0 m 处的 Q 质点在 t=_______s 时第二次到达波峰。 【答案】 (1). 0.2 (2). 0.65 【解析】 [1]由波形图知道波长是 0.4m，已知条件波速是 2m/s，所以周期 0.4 s 0.2s2T v    [2]这列波刚传到 0.4m 处，再传到 Q 质点需要的时间 1.0 0.4 s 0.3s2 xt v    波此时刚传到 0.4m 处，在 0.4m 处的质点正在向下振动，所以 Q 质点起振方向也向下，所以 Q 质点第一次 到波峰需要振动 3 3 0.2s 0.15s4 4T    再经过一个周期 0.2s 第二次到波峰。所以 Q 质点第二次到波峰的时间是 0.3s 0.15s 0.2s 0.65st     19、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）如图（a）所示，在一个玻璃瓶中放入一个气球，把气球的 开口翻在玻璃瓶的瓶颈上。然后向气球吹气，如图（b）所示，气球不容易被吹大。这是因为当向气球内吹 入气体时，_______（选填“气球内”或“气球与锥形瓶之间”）的气体被密封且质量保持一定，体积 ________（选填“变大”“不变”或“变小”），压强_______（选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 (1). 气球与锥形瓶之间 (2). 变小 (3). 变大 【解析】 [1][2][3]吹气球时，气球内的气体质量变大，压强变大，气球膨胀。由于瓶口被封住，气球内气体和气球与 锥形瓶之间气体总体积不变，等于锥形瓶的容积，气球膨胀，体积增大，气球与锥形瓶间气体质量一定， 体积减小，压强增大。 20、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）如图所示，电梯由质量为 1×103 kg 的轿厢、质量为 8×102 kg 的配重、定滑轮和钢缆组成，轿厢和配重分别系在绕过定滑轮的钢缆两端，定滑轮与钢缆的质量可忽略不 计。在与定滑轮同轴的电动机驱动下电梯正常工作，在轿厢由静止开始以 2 m/s2 的加速度向上运行 1s 的过 程中，钢缆对轿厢的拉力所做的功为________J，电动机对电梯整体共做功________J。（取 g=10 m/s2） 【答案】 (1). 1.2×104 (2). 5.6×103 【解析】 [1]对轿厢受力分析，受到重力和钢缆的拉力，根据牛顿第二定律可得 F m g m a 轿 轿 解得 12000NF  1s 内通过的位移为 2 21 1 2 1 m 1m2 2x at     钢缆对轿厢的拉力所做的功为 4 1 12000 1J 1.2 10 JW Fx     [2]对于质量为 8×102kg 的配重，牵引力做负功，其值为 W′。根据牛顿第二定律得 F mg ma  解得 6400NF  因此起重机对配重做负功 2 6400 1J 6400JW F x      所以电动机对电梯共做功为 3 1 2 12000J 6400J 5.6 10 JW W W     电 21、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）卡文迪许利用______实验测量了引力常量 G。两物体间的 万有引力大小相等，与两物体质量是否相等______。（选填“有关”或“无关”） 【答案】 (1). 扭秤 (2). 无关 【解析】 卡文迪许第一次在实验室利用扭秤实验测出了引力常量，两物体间的万有引力总是大小相等，与两物体质 量是否相等无关，遵循牛顿第三定律。 22、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）如图，一带电量大小为 q、质量为 m的小球，用绝缘丝线 悬挂在竖直墙壁上，处于与水平方向成θ角的斜向下匀强电场中，小球平衡时丝线恰好水平。则小球带______ 电（选填“正”或“负”），此电场的电场强度为______。 【答案】 (1). 负 (2). sin mg q  【解析】 [1][2] 小球受力如图所示，因为电场力方向与电场方向相反，所以小球带负电。 由平衡条件得： qEsinθ=mg 解得： sin mgE q 