2022年(上海卷)高考物理真题详细解读及评析.pdf

2022 年上海市普通高中学业水平等级性考试 物理试题【试题评析】2022 年上海市普通高中学业水平等级性考试物理试题知识覆盖面大，注重构建试题情景，体现物理学科特色，突出学科主干内容和关键能力的考查，注意引导高中物理教学的科学素养教育，加强教考衔接，促进学生科学思维和正确价值观念的形成与发展，引导考生综合能力提升。试题中不少试题来源于教材，增强了考生对情景素材的亲近感，又不照搬教材，均对原型进行了创新性改造，既提升了考生的入题信心，又考查了知识迁移能力。试题聚焦物理学科核心素养，注重考查学生对物理基本概念、基础知识、基本规律的理解和灵活运用，着力帮助学生认识自然、理解自然，建构关于自然的物理规律。试题源于生活实际，考查对基础知识的掌握。例如第 2 题，以水平桌面上麦克风切入，考查分析话筒受力和物体平衡条件；第 4 题，乒乓球浸没在热水中，考查热学相关知识点；第 6 题运动员滑雪运动，考查匀速圆周运动相关知识点。第 11 题，神舟十三号飞船返回，第 14 题，“玉兔号”月球车中核电池中的核反应，都与我国的科技发展相关。总之，上海市普通高中学业水平等级性考试物理试题在难度控制、问题情境、设问方式、考查覆盖面、效度信度等方面精心设计，是一份富有时代特色的试卷。一。单选题 1.某元素可以表示为ZAX，则下列可能为该元素同位素的是（）A、+1ZAX B、+1+1ZAX C、+1ZAX D、+1-1ZAX【参考答案】.C 【命题意图】考查对原子核同位素的理解。【名师解析】根据原子核同位素的意义可知，同位素是位于元素周期表中同一位置的元素，原子序数相同，电荷数相同，质子数相同，中子数不同，即左下角的数字必须相同，而左上角的数字不同，所以选项 C 正确。【教材再现】原子核符号。2。麦克风静止在水平桌面上，下列能表示支架对话筒作用力的方向的是 【参考答案】A 【命题意图】本题考查受力分析+物体平衡条件+模型思想【名师解析】麦克风静止在水平桌面上，话筒处于静止状态，受力平衡，根据共点力平衡条件，可知支架对话筒的作用力与重力等大反向，支架对话筒的作用力竖直向上，选项 A 正确。3.在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则光屏上（）A、条纹变宽，光强增强 B、条纹变窄，光强增强 C、条纹变宽，光强减弱 D、条纹变窄，光强减弱 【参考答案】C 【命题意图】本题考查单缝衍射+实验观察能力【名师解析】根据单缝衍射实验可知，狭缝的宽度越小，衍射现象越明显，条纹的间距越大；狭缝的宽度越小，通过狭缝的光越少，光强越弱。因此在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则光屏上衍射条纹变宽，光强减弱，选项 C 正确。【教材再现】新教材选择性必修 1P98 页图。4.将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体（）A、分子热运动平均动能变小，压强变小 B、分子热运动平均动能变小，压强变大 C、分子热运动平均动能增大，压强变小 D、分子热运动平均动能增大，压强变大 【参考答案】D 【命题意图】本题考查温度的微观含义+气体压强的微观含义+查理定律+模型思想【名师解析】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大，分子对器壁的撞击作用变大，气体压强变大，选项 D 正确。【一题多解】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大；对乒乓球内气体，体积不变，由查理定律可知温度升高，压强变大。5.某原子核发生核反应放出一个正电子，则新原子核中多了一个（）A。质子 B。中子 C、电子 D。核子【参考答案】B 【命题意图】本题考查原子核反应+守恒思想【名师解析】根据原子核反应过程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知质量数等于中子数+质子数，核反应时放出一个正电子，电荷数减 1，质量数不变，则新原子核中多了一个中子，选项 B 正确。【教材再现】由于原子核内没有电子，衰变的实质是 同样，核反应放出的正电子，是原子核内的质子转化为一个中子和一个正电子，其转化方程为 这种转化产生的正电子发射到核外。与此同时，新核少了一个质子，却增加了一个中子。所以新核的质量数不变，电荷数减少 1.6.运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为，向心加速度为 a，则 A。变小，a 变小 B。变小，a 变大 C。变大，a 变小 D。变大，a 变大 【参考答案】D【命题意图】本题考查匀速圆周运动+模型思想+微元思想【名师解析】运动员滑行的速率不变，做匀速率曲线运动，每一小段的运动都可以视为匀速圆周运动，根据 v=r 可知，r 减小，角速度 增大；根据向心加速度公式 a=v2/r 可知，r 减小，向心加速度变大，选项 D正确。7.在同一介质中有 a、b 两列机械波，它们的波形如图所示，两列波的频率分别为 fa和 fb，波长分别为 a和b，则（）A.ab,，fafb，B.ab,，fafb，C.ab,，fafb，D.ab,，fafb，【参考答案】B 【命题意图】本题考查波动图像+图像思想【名师解析】由于横波的波形图等同于波动图像，由此可知，a 波波长 a=1，b 波波长 b=2/3，所以 ab；根据=v/f 可知，fa小于 fb，选项 B 正确。8.两质点由静止开始做直线运动，它们的位移 x 与时间 t 的图像均为抛物线。t0时刻它们的速度分别为 vI和vII，加速度分别为 aI和 aII。则（）A.vIvII,，aIaII B.vIvII,，aIaII C.vIvII,，aIaII D.vIvII,，aIaII 【参考答案】A【命题意图】本题考查位移图像+匀变速直线运动规律+图像思想【名师解析】根据位移图像的斜率表示速度可知，在 t0时刻，图像 I 对应的速度 vIvII（图像 II 对应的速度）。根据题述它们的位移 x 与时间 t 的图像均为抛物线，可知两质点均做初速度为零的匀加速直线运动，由 v=at可知，图像 I 对应的加速度 aIaII（图像 II 对应的甲速度），选项 A 正确。【一题多解】根据题述它们的位移 x 与时间 t 的图像均为抛物线，可知两质点均做初速度为零的匀加速直线运动。由位移图像可知在 0t0时间内，I 的位移大于 II 的位移，由 x=12at2，可知图像 I 对应的加速度 aIaII（图像 II 对应的甲速度）。由 v=at 可知，在 t0时刻，图像 I 对应的速度 vIvII（图像 II 对应的速度），选项 A 正确。9.如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长 30cm 的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高 25cm，大气压强为 75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（）A.20cm B.25cm C.40cm D.45cm 【参考答案】A 【命题意图】本题考查气体实验定律+试管液柱模型+模型思想【名师解析】对封闭在左管的气体，初状态气体压强为 p1=p0-gh=75cmHg-25 cmHg=50 cmHg 设玻璃管横截面积为 S，初状态气体体积 V1=30S 当两侧玻璃管内液面相平时，设左管气柱长度为 L，则气体体积 V2=LS 气体压强 p2=p0=75cmHg 由玻意耳定律，p1V1=p2V2 解得 L=20cm，选项 A 正确。10.木卫一和木卫二都绕木星做匀速圆周运动，它们的周期分别为 42h46min 和 85h22min，它们的轨道半径分别为 R1和 R2，线速度分别为 v1和 v2。则（）A.R1R2，v1v2 B.R1R2，v1v2 C.R1R2，v1v2 D.R1R2，v1v2【参考答案】D 【命题意图】本题考查万有引力定律+卫星的运动+匀速圆周运动+模型思维【名师解析】卫星绕木星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据2MmGR=mR22T，可得R=2324GMT，由题述可知，T1=42h46min，T2=85h22min，T1T2，根据 R=2324GMT，可知 R1R2。根据2MmGR=m2vR，可得 v=GMR，由 R1R2可知，v1v2。所以选项 D 正确。【一题多解】由开普勒第三定律，3132RR=2122TT,由于 T1T2，所以 R1R2。11.神舟十三号在返回地面的过程中打开降落伞后，在大气层中经历了竖直向下的减速运动。若返回舱所受的空气阻力随速度的减小而减小，则加速度大小（）A.一直减小 B.一直增大 C.先增大后减小 D.先减小后增大 【参考答案】A 【命题意图】本题考查牛顿运动定律+运动情况分析+模型思维【名师解析】打开降落伞后，所受空气阻力 f 大于重力，降落伞做减速运动。根据题述，f=kv，由牛顿第二定律 kv-mg=ma，解得 a=kv/m-g，由于速度 v 逐渐减小，由 a=kv/m-g 可知，加速度 a 一直减小，选项 A 正确。【知识拓展】打开降落伞后的速度随时间变化图像 加速度随速度变化的图像 12.如图，一个正方形导线框以初速度 v0 向右穿过一个有界的匀强磁场。线框两次速度发生变化所用时间分别为 t1和 t2，以及这两段时间内克服安培力做的功分别为 W1和 W2，则（）A.t1t2，W1W2，B.t1t2，W1W2，C.t1t2，W1W2，D.t1t2，W1W2，【参考答案】B 【命题意图】本题考查法拉第电磁感应定律+闭合电路欧姆定律+安培力+动量定理+动能定理+等效思维【名师解析】由于线框进入磁场的过程和离开磁场的过程，线框都是受到向左的安培力作用做减速运动，因此进入过程的平均速度 v1平大于离开过程的平均速度 v2平，由 L=v1平t1和 L=v2平t2可得 t1t2。线框刚进入磁场时速度为 v0，设线框边长为 L，电阻为 R，线框完全进入磁场时速度为 v1，刚完全离开磁场时速度为 v2，进入磁场过程中产生的平均感应电动势为 E1，平均感应电流为 I1，离开磁场过程中产生的平均感应电动势为 E2，平均感应电流为 I1，由法拉第电磁感应定律，E1=/t1，E2=/t2，=BL2，由闭合电路欧姆定律，I1=E1/R，I2=E2/R，进入磁场过程通过导体截面的电荷量 q1=I1t1，离开磁场过程通过导体截面的电荷量 q2=I2t2，联立解得：q1=q2。对线框完全进入磁场的过程，由动量定理，-F1t1=mv1-mv0，F1=B I1L，对线框离开磁场的过程，由动量定理，-F2t2=mv2-mv1，F2=B I2L，又 q1=I1t1，q2=I2t2，q1=q2，联立解得：v1-v0=v2-v1。根据动能定理，W1=12mv02-12mv12，W2=12mv12-12mv22，12WW=22012212vvvv=0112vvvv1，所以 W1W2，选项 B 正确。13.在描述气体状态的参量中，是气体分子空间所能够达到的范围。压强从微观角度来说，是 的宏观体现。【参考答案】体积 单位面积上气体分子平均撞击力 【命题意图】本题考查压强的微观含义+模型思维【名师解析】在描述气体状态的参量中，气体的体积是指气体分子所能够达到的空间范围。根据气体压强的微观含义，气体压强是指单位面积上气体分子平均撞击力的宏观体现。14.“玉兔号”月球车的电池中具有同位素“钚”。请补充钙元素原子核发生的核反应方程式：25894Pu 25492U+；该反应属于 反应。（选填：“裂变”或“衰变”）【参考答案】42He 衰变【命题意图】本题考查 核反应方程+衰变【名师解析】根据原子核反应方程遵循的质量数守恒和电荷数守恒，可知同位素“钚”原子核发生的核反应式是：25894Pu 25492U+42He。由于该核反应放出了42He，即粒子，所以属于衰变反应。15.半径为R的金属圆环里，有一个垂直于纸面向里且半径为r的圆形区域匀强磁场，磁感应强度大小为B。若增大该区域的磁感应强度，则金属圆环的感应电流方向为 （选填：“顺时针”或“逆时针”）；若保持圆形区域内磁场的磁感应强度大小不变，方向变化 180，则金属圆环的磁通量变化的大小为 。【参考答案】逆时针 2Br2 【命题意图】本题考查楞次定律+磁通量变化+模型思维【名师解析】半径为 r 的圆形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里，若增大该区域的磁感应强度，由磁通量公式=BS 可知，金属圆环内磁通量增大，由楞次定律可知，金属圆环中产生的感应电流方向为逆时针方向。若保持圆形区域内磁场的磁感应强度大小不变，方向变化 180，则金属圆环的磁通量变化的大小为=2-1=Br2-（-Br2）=2 Br2。16.水平面上有一带电量为 Q 的均匀带电圆环，圆心为 O，其中央轴线上距离 O 点为 d 的位置处也有带电量为 q 的点电荷。若点电荷受到的电场力为 F，则 F k2qQd（k 为静电力恒量）(选填：“”、“”或“”)。静电力恒量 k 的单位为 （用“SI 单位制”中的基本单位表示）。【参考答案】kgm3s-4A-2 【命题意图】本题考查库仑定律+矢量合成+国际单位制+微元法+模型思维【名师解析】把均匀带电圆环平均分成 N 小段，每一小段都可以看出点电荷，电荷量为 q=Q/N。设 q与点电荷 q 之间的连线和带电圆环圆心与点电荷 q 之间的连线之间的夹角为，由库仑定律，q与点电荷 q 之间的库仑力大小为 F=k2cosqqd 点电荷 q 受到的总库仑力大小为 F=NFcos=N k2cosqqd cos=k2qQd cos3 由于 cos1，所以 Fk2qQd。由库仑定律，F=k2qQr，可得 k=2FrQq。用“SI 单位制”中的基本单位表示力 F 的单位是 kgm/s2，距离 r的单位为 m，电荷量的单位为 As，所以静电力恒量 k 的单位为-2222kgmsmA s=kgm3s-4A-2。17.四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，Q 为正方形线框的中点。当强度为 I 的电流从 a 点流入 d 点流出时，ad 边在 O 点产生的磁场方向为 （选填：“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）。已知直导线在 O 点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，若 ad 边在 O 点产生的磁场磁感应强度为 B，则整个线框在 O 点产生的磁场磁感应强度大小为 。17【参考答案】.垂直纸面向外 0 【命题意图】本题考查安培定则+并联电路规律+直线电流的磁场+磁场叠加【名师解析】当强度为 I 的电流从 a 点流入 d 点流出时，根据直线电流产生磁场判断的安培定则，可知 ad边在 O 点产生的磁场方向为垂直纸面向外。由于四根电阻丝电阻相等，设每根电阻丝的电阻为 R，设 ad 边中电流为 I1，ab 边、bc 边、cd 边中电流为 I2，根据并联电路规律，I1R=I23R，解得另外三根电阻丝中电流为 I2=I1/3。由于 B 正比于 I，根据直线电流产生磁场判断的安培定则，可知 ab 边、bc 边、cd 边在 O 点产生的磁场方向都是垂直纸面向里，且产生的磁场磁感应强度大小为 B/3，根据磁场叠加原理可知，整个线框在O 点产生的磁场磁感应强度为 B-3B/3=0。【特别提醒】四根电阻均匀分布的电阻丝，当强度为 I 的电流从 a 点流入 d 点流出时，电流按照并联电路规律分配。18.在“用单摆测定当地的重力加速度”的实验中：（1）摆线质量和摆球质量分别为 m线和 m球，摆线长为 l，摆球直径为 d，则 A.m线m球，lm球，ld；C.m线m球，ld；D.m线d；(2)小明在测量后作出的 T2l 图像如图所示，则他测得的结果是 g=m/s2。（保留 2 为小数）（3）为了减小实验误差，应该从最高点还是最低点开始计时，请简述理由 。18.【参考答案】（1）D （2）9.74 （3）最低点 速度最大，计时误差最小。【命题意图】本题考查单摆测量重力加速度+图像法处理实验数据+误差分析+实验探究能力+模型思想【名师解析】（1）单摆模型是轻细线悬挂小球，不计细线质量，摆球视为质点，所以该实验要求摆线质量远小于摆球质量，摆线长度要远大于摆球直径，即 m线d；选项 D 正确。(2)由单摆周期公式，T=2lg，可得 T2=24gl，T2l 图像斜率 k=24g，由题给出的实验 T2l 图像可得 k=3.853.000.950.74=4.05，由24g=4.05 解得：重力加速度 g=9.74m/s2。（3）由于摆球摆动到最低点时速度最大，以最低点开始计时，计时误差最小。19.如图所示，AB 为平直轨道，长为 L，物块与导轨之间的动摩擦因数为，BC 为光滑曲面。A 与地面之间的高度差为 h1，BC 之间的高度差为 h2，一个质量为 m 的物块在水平恒力作用下，从 A 静止开始运动，到达 B 点时撤去恒力，物块经过 C 点后落地。已知重力加速度为 g。（1）若物块落地时动能为 E1，求其经过 B 点时的动能 EkB；（2）若要物块落地时动能小于 E1，求恒力必须满足的条件。【参考答案】（1）E1-mgh1（2）2mgLmghLF11EmgLmghL【命题意图】本题考查机械能守恒定律+动能定理+模型思想【名师解析】（1）从 B 到落地过程中，机械能守恒，设地面为零势能面，由机械能守恒定律 mgh1+EkB=E1 解得：EkB=E1-mgh1（2）对整个过程，由动能定理，FmaxL-mgL+mgh1=E1 解得：Fmax=11EmgLmghL 若物块恰能到达 C 点，由动能定理，FminL-mgL-mgh2=0 解得：Fmin=2mgLmghL 综上所述，恒力 F 必须满足的条件是：2mgLmghLF11EmgLmghL 20.宽 L=0.75m 的导轨固定，导轨间存在着垂直于纸面且磁感应强度 B=0.4T 的匀强磁场。虚线框 I、II 中有定值电阻 R0 和最大阻值为 20的滑动变阻器 R。一根与导轨等宽的金属杆以恒定速率向右运动，图甲和图乙分别为变阻器全部接入和一般接入时沿 abcda 方向电势变化的图像。求：（1）匀强磁场的方向；（2）分析并说明定值电阻 R0在 I 还是在 II 中，并且 R0大小为多少？（3）金属杆运动的速率；（4）滑动变阻器阻值为多大时变阻器的功率最大？并求出该最大功率 Pm。【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。【思维导图】由电势图像得出 a 点电势高切割磁感线产生感应电动势的金属杆是电源金属杆上端为高电势（电源正极）金属杆中电流方向从下到上右手定则磁场方向垂直纸面向里 对比图甲和图乙串联电路分压规律I 中为定值电阻欧姆定律列方程组解得 R0和0.把定值电阻和金属杆视作等效电源电源输出电功率最大条件滑动变阻器最大功率【名师解析】（1）a 点电势高，即金属杆上端电势高，根据右手定则可判断出磁场垂直纸面向里（2）滑动变阻器接入阻值减小时，Uab 变大，根据串联电路分压特点，说明 I 中的阻值分到的电压增多，I中为定值电阻。金属杆的电阻不计，Uad=E=0。滑动变阻器两种情况下，00RRR=1.2V，002RRR=1.0V，联立解得：R0=5，0=1.5V（3）金属杆切割磁感线，产生感应电动势，E=BLv=0=1.5V 解得 v=5m/s（4）将定值电阻和金属杆视作一个等效电源，由电源输出功率最大的条件可知，当滑动变阻器阻值为 Rx=R0=5时，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大功率 Pm=204ER=2004R=0.1125W。