上海市位育中学2024-2025学年高三上学期期中考试物理试卷

2024学年第一学期位育中学期中考试试卷 高三年级 物理学科 （考试时间60分钟，总分100分） 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。本试卷无特殊说明g=9.8m/s2 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。 4.本试卷标注“计算”“简答“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、PET技术 正电子发射断层扫描（PET）是一种核成像技术。检查前，将含有放射性元素的示踪剂注入患者体内，原子核衰变放出正电子。正电子与患者体内的电子湮灭过程中放出一对光子。探测器记录各处放出光子的情况，光子越多，该处组织越活跃。 1. 正电子符号写为___________，的平均结合能为3MeV，其结合能为___________MeV。 2. 示踪剂中的可用高速质子轰击得到，核反应生成的另一个粒子是（ ） A. 氦原子核 B. 中子 C. 电子 D. 正电子 3. 若光子动量为P，真空速度c，该光子能量___________。 4. （计算）如图某组织放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的原子序数为Z的放射性原子核在图中AB连线的P处发生了一次衰变释放新核Y。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做半径为的圆周运动。求： （1）写出该衰变方程式； （2）新核Y在磁场中做圆周运动的半径RY。 二、测速 某小组同学利用“光电门传感器”和“位移传感器”测量运动的速度和加速度。首先，他们利用光电门测量挡光片进入光电门时的瞬时速度。将导轨一端垫高，小车上安装挡光片，导轨上安装光电门传感器。通过更换不同宽度的挡光片测量小车挡光片进入光电门时的瞬时速度v。最后，小组同学又采用分体式位移传感器，将发射器安装在小车上，接收器安装在导轨的底部“0cm”处。 5. 在该小组利用“光电门测量小车挡光片进入光电门时的瞬时速度v”中如上图，实验者通过更换挡光片改变，操作方法应该是（　　） A. 每次从导轨上的同一位置静止释放小车； B. 每次从导轨上的不同位置静止释放小车； C. 每次从导轨上的同一位置轻推释放小车； D. 每次从导轨上的不同位置轻推释放小车； 6. 为了能更加准确的测量瞬时速度，他们将光电门测量的速度v和时间绘制“”图像，其中图线解析式如右图。由图线得出了挡光片进入光电门的瞬时速度，该速度的大小为_________m/s，加速度大小为_________m/s2。 7. 在该小组利用“位移传感器测量瞬时速度”中，测量并绘制出小车下滑x-t图线（如下图）：该传感器通过发射红外线和超声波进行测量出小车的相对接收器的位置x. （1）其中红外线属于__________（选填涂：A“电磁波”、B“机械波”）。 （2）当小车下滑时，接收器接收到的超声波频率__________，波长__________。（选填涂：A.“变大”B.“变小”C.“不变”） （3）通过x-t图线上标注的数据，小车运动速度__________（选填涂：A.“变大”B.“变小”C.“不变”），小车运动的平均加速度大小为_________m/s2. 三、集装箱塔吊 近日，世界银行发布第三版全球集装箱港口绩效指数，洋山深水港2022年的运营效率仍居全球首位。这一成绩的取得，与码头上数百台塔吊的运行密切相关。 8. 如图所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的行车A，行车下装有吊着集装箱（可视为质点）B的吊钩。在A与B沿吊臂方向以速率v匀速运动的同时，将集装箱B从地面向上吊起，A、B之间的距离以（SI表示国际单位制，式中H为吊臂离地面的高度）规律变化： （1）（多选）该集装箱B（ ） A.动量变化率不变 B.速度变化率不变 C.机械能保持不变 D重力功率不变 （2）吊钩对B的拉力F为集装箱B重力的_________倍。（本问g=10m/s2） 9. （简答）行车A保持静止，将质量为M的集装箱B从地面静止开始竖直向上吊起，电动机输出功率P恒定，经过一段时间达到最大速度。描述集装箱该段时间运动情况及其达到的最大速度大小？ 10. （计算）下表是某个简易塔吊模型上行车的部分技术指标，其中额定车速是指行车以额定功率匀速行驶的速度。 额定车速 行车质量 电源 电源输出电压 电动机额定输出功率 电动机额定工作电压和电流 18km/h 40kg 36V/12Ah ≤36V 208W 30V/8A 请参考表中数据，完成下列问题： （1）行车所配电动机内阻是多少？行车牵引力多大？ （2）利用该行车电源提供电能，可以维持额定车速运行多少小时？ 四、亚轨道加速器 SpinLaunch的发射系统称为“亚轨道加速器”，其开发的系统不依赖于火箭燃料，而是利用电力、动能和离心机。整个离心机由一个钢制真空室组成，旋转室直径为100米，离心机中间有一条到圆心O有40米长的旋臂，旋臂的一端固定要发射的航天器。在发射前将空气从腔室中吸出，以创造一个低摩擦的环境。（已知第一宇宙速度7.9km/s） 11. 该发射系统端口水平发射，理论上若发射近地人造卫星，则设计旋臂转速至少为（ ） A. 31r/min B. 3.1r/s C. 31r/s 12. 若利用该加速器将一颗卫星送入距地面高度为10km处，要求加速器能在10ms内将该卫星从端口竖直射出。若卫星射出后不计空气阻力，运动视为竖直直线运动，则： （1）卫星离开发射口的射出速度至少约为_________m/s，此时旋臂转动的角速度为_________rad/s。（保留3位有效数字） （2）类比线加速度，角加速度β的定义可为_________与_________之比，其单位可用国际单位符号表示为_________。 （3）该卫星在离心机中线加速度为a，角加速度为β，其转动半径为r，则根据所学它们的换算关系式可为_________。 13. 该系统不用燃料就能发射火箭，马斯克的SpaceX星舰重量约为2000吨，若采用该装置将星舰发射到10km高度处，你认为是否可行： （1）____________（选填涂：A“可行”、B“不可行”） （2）理由是______________________。 五、光电管 一群处于第4能级的氢原子，都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路光电管的阴极K金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为Ua=5V。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为。 14. 该群氢原子回到基态可发出 不同频率的光子。 A. 12种 B. 3种 C. 6种 D. 4种 15. 采用a光照射金属时，逸出光电子的最大初动能Eka=__________，该金属逸出功W=__________eV。 16. （论证）若光电子运动方向始终朝向A极板，能否在光电管内加入外界匀强磁场，使得光电子在电场和磁场共同作用下匀速直线运动到A极板上？阐明理由。 17. （计算）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I=3.2μA，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。 六、柴油打桩机 施工常用的柴油锤打桩机，工作原理为如图：竖直方向上在桩体上方的锤头在只依靠重力作用下落，其内部有一封闭绝热汽缸。每次“击打”当锤头下落到桩体最上方凸起的铁块时候缸内空气封闭迅速被压缩到最小，此时内部的柴油喷嘴喷出柴油迅速燃烧爆炸，巨大的爆炸力推动此时静止的锤头和桩体沿竖直相反方向分开，从而实现锤头反复运动，桩体得以“夯”入泥土中。 18. 锤头内部的汽缸空气体积迅速被压缩的过程视为绝热过程 （1）该压缩过程中空气分子之间的作用力____________，分子势能____________。（选填涂：A“变大”B“变小”C“不变”） （2）该过程如图，I为压缩前空气分子热运动的速率分布曲线，则压缩后空气分子热运动的速率分布曲线II应为（ ） A. B. C. D. 19. 质量为m的锤头下落至凸起处，缸内理想空气被压缩至缸体体积的时达到最小，空气温度从27℃变为300℃，此时柴油（燃点200℃）迅速爆燃产生巨大压力。若缸体内截面积S，缸内理想空气压缩前气压为标准大气压P0 （1）估测空气压缩到体积最小时缸内气压为____________个（保留2位有效数字）P0，锤头此时瞬时加速度大小为____________，方向____________。 （2）在汽缸内气体爆燃的过程中，锤头与桩体组成的系统的动量____________（选填涂：A“守恒”B“不守恒”）。 （3）每次缸内爆燃过程中，锤头质量m总能提升相对凸起h1高，桩体质量M总能下沉h2，则每次汽缸内爆燃气体释放的内能为（ ） A.等于 B.等于 C.大于 D.小于 20. （计算）某工程地基对桩体的阻力f大小随桩体夯入深度h的变化图像如图所示，其斜率为k。为了将一根长度为L的桩体打入地基，每次汽缸内气体爆燃释放内能均为，锤头离开桩体的高度均相同。桩体质量分别为m和M，求需要该打桩机夯锤次数至少多少次？ 2024学年第一学期位育中学期中考试试卷 高三年级 物理学科 （考试时间60分钟，总分100分） 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。本试卷无特殊说明g=9.8m/s2 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。 4.本试卷标注“计算”“简答“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 【1~4题答案】 【答案】1. ①. ②. 54 2. B 3. cP 4. （1）；（2） 【5~7题答案】 【答案】5. A 6. ①. 0.8211 ②. 1.3348 7. ①. A ②. A ③. B ④. A ⑤. 1.6 【8~10题答案】 【答案】8. ①. AB ②. 1.4 9. 加速度减小的加速运动最后做匀速直线运动， 10. （1），；（2）1.8h 【11~13题答案】 【答案】11. C 12. ①. ②. 198 ③. 角速度 ④. 时间 ⑤. ⑥. 13. ①. B ②. 若将马斯克的SpaceX星舰重量约为2000吨，若采用该装置将星舰发射到10km高度处，则发射前瞬间所需向心力约为，可知所需向心力太大了，所以不可行。 【14~17题答案】 【答案】14. C 15. ①. ②. 7.75 16. 不能；由题意可知，光电子受到的电场力方向沿水平方向；若加匀强磁场后，光电子做匀速直线运动，则电场力与磁场力等到反向，即洛伦兹力也要沿水平方向，根据左手定则可知，洛伦兹力一定与光电子的运动方向垂直，不可能与光电子的运动方向共线。所以不能在光电管内加入外界匀强磁场，使得光电子在电场和磁场共同作用下匀速直线运动到A极板上。 17. 【18~20题答案】 【答案】18. ①. A ②. B ③. D 19. ①. 19 ②. ③. 竖直向上 ④. A ⑤. C 20. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $