上海市复旦中学2024-2025学年高三上学期11月调研二物理试卷

上海市复旦中学2024学年第一学期高三年级物理调研二试卷 班级 姓名 学号 考生注意事项: 1. 试卷满分100分,考试时间60分钟 2. 答题前,务必在答题纸上填写姓名等信息,作答必须涂或写在答题纸上,在试卷上 作答一律不得分。 (说明:计算中重力加速度z取10m/s) 一、电场(14分) 电场具有力的性质也具有能的性质,库仑定律和万有引力定律都满足平方反比律,电场 和引力场之间有相似的性质。 1、电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度,其定义式为F一F/g。在引力场中可以有 一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱。设地球质量为M,半径为R,引力常量为G 如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点,则下列表达式中能反映该点引力场强弱 的是( ) (2 2、当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时,该点电荷周围电场中距其,处P点的 为电势零点,则P点电势为( ) B.一 3、直线AB是某孤立点电荷电场中的一条电场线,一个质子仅在电场力作用下沿该电场线从 A点运动到B点,其电势能随位置变化的关系如图所示。设A、B两点的电势分别为、, 质子在A、B两点的动能分别为E、,则( ) A. 该点电荷带负电,位于B点的右侧,,E>E 2p B. 该点电荷带正电,位于A点的左侧,>,E<E。 C. 该点电荷带正电,位于B点的右侧,免<:>E EP 该点电荷带负电,位于A点的左侧,<,E<E 1 4、实际闭合回路中,在电子通过电源内部从电源正极到负极的过程中,非静电力对其做 _(填“正”“负”)功,电势能_(填“增大”“减小”),实现能量转化。 _ .......................... 二、质谱仪(18分) 加速:S- 质谱仪是用来测景带电粒子质景的一种仪器,其结构如 _ 图a所示,它分别由加速器I、速度选择器II、质量分离器 速度选择 III三部分组成,若从粒子源P点发出一个电量、质量为。 的正离子,经过加速器得到加速,进入速度选择器,速度符 合一定大小的离子能够通过S.缝射入质量分离器中.整个过 程中可以不考虑离子重力的影响 ................. 5、加速器I由S.S。两块带电平行金属板组成,为了使正离子得到加速,则应让金羁板S.带 ___电(选填“正”、“负”).在下降过程中,离子的电势能_(选填“减少”、 “增大”、“不变”).如果离子从速度v。开始经加速后速度达到v.,则 加 速器两极板间电压V,=__. 6、离子以速度v.进入速度选择器II中,两板间电压为V,两板长度/ 相距d. 离子在穿过电场过程中,为了不让离子发生偏转,需要在该 速度选择器ll 图6 区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场 (1)则所加磁场的磁感强度B= (2)在图中分别用F.和F。标出离子受到的电场力与磁场力方向 (3)离开分离器时离子的速度v三。 7、若离子以速度v垂直于磁场方向进入质量分离器III,图c所 示。 量分寓l 圈。 其磁感应强度大小为B,离子在磁场力作用下做半圆周运动 (1)圆周运动的直径X= (2)带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比,设 K=9/m,如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线,可以比较 □1 12 _~ 其对应的两个电荷的荷质比大小( S 仅片 A. K>K2 B. K-K: C. K<: D. 无法比较 三、霍尔推进器(15分) 我国“天和号”核心舱配备了四台全国产化的LHT一100 霍尔推进器,虽然单台推力只有80毫牛,但在关键性能上已 2 经反超国际空间站。霍尔推进器工作时,将气体推进剂电离成电子和离子,这些离子在电场 的作用下被加速后以极高的速度喷出,在相反的方向上对航天器产生了推力。 8、单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”,也叫“比推力”,是衡量推进器效率的 重要参数。在国际单位制中,其单位可表示为 9、霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内,产生霍尔效应。“霍尔效应 可用图示模型进行理解:将长方形金属导体置于匀强磁场中,磁场B与电流I的方向如图所 示且垂直,导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移,在导体的一侧聚集积累,从而 在相对的两个表面之间出现电势差,即“霍尔电压”。图中 的__ 两个表面间会产生霍尔电压,电势较 高的是 表面(以上两空均选填“上、下、 左、右、前、后”)。若匀强磁场的磁感应强度为B,电流强 度为/,电子电量为e,电子沿电流方向的平均定向移动速 率为v,导体长、宽、高分别为a、b、c,则最大“霍尔电 压”为 10、(计算9分)霍尔推进器工作原理简化如右图,放电通道两端的电极A、B间存在一加速 电场E。工作时,工作物质氛气进入放电通道后被电离为氛离子,再经电场加速喷出,形成 推力。若某次试验中有96.0%的氛气被电离,氛离子从右端喷出电场的速度2.00×10m/s 其比荷k-=7.30×10'C/kg。氛离子进入通道的初速度可以忽略,电子质量远小于氛离子 m 的质量。当推进器产生的推力达到80.0毫牛时 放电通道” (1毫牛=10*牛顿),求: C。 _ (1)加速电压/; Xe no (2)每秒进入放电通道的氛气质量M _ (3)氛离子向外喷射形成的电流/ (结果均取3位有效数字) A 1 四、太阳能电池和电容(29分) 小李做了关于太阳能电池和电容器的两个实验,实验中太阳能电池的电动势在3V左右 电容器的电容大于10001F。 _ 11、小李设计的电路如图甲所示(图中电源为太阳能电池,定值电阻=40)。 U/V 2 。 过/mA {甲 50 100 150 200 250 300 # (1)电路中R的作用是 (2)小李调节滑动变阻器测得多组数据,描绘出光照一定情况下电压/与电流/的关系, 如图乙,由图像知当输出电流0</<150mA时,/与/成线性关系。则电池电动势f=_V. 在满足V/与/成线性关系的条件下,该电池的内阻r三Q。(均保留两位有效数字) (3)当电流大于150mA时,随着电流增大,电池的电阻。 (选填“增大”、“减小” 或“不变”);当电压表的示数为0.5V时,电池的输出功率为W(保留两位有效数字) 12、如图(b)所示电路,在滑动变阻器的滑片P向左端滑动过程中; 电压表、电流表的示数变化情况为( A. 两表示数均增大 B. 电压表示数增大,电流表示数减小 C. 两表示数均减小 D. 电压表示数减小,电流表示数增大 13、变阻器可以改变电源的输出功率及用电器功率,在图(c)电路中 电源电动势E=12V,内阻r=2 0,两个滑动变阻器变化范围均为 0~100,则当R=__、=_时可使有最大功率。 14、如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r.R为定值电阻,/表 示电压表的读数,I表示电流表的读数,相应的变化量大小分别为A/ 图(c) 和A7,则在滑动变阻器的滑片P由M向N移动的过程中( ) (A)-V/先减小后增大 (B)电源的效率7先减小后增大 #保持不变 (C) {用 (D) ,保持不变 15、小李设计图1所示电路来观察电容器的放电过程,电源电压6.0V,小李先将单刀双掷 开关S接通2,一段时间后,把开关再改接1得到电流随时间的变化关系如图2所示 600 i{A #_ 2. (1)曲线与两坐标轴围成的面积代表电容器的 C. 电量 A. 电压 B. 电容 D. 电阻 (2)【双选】小李改变电流传感器的位置,进一步观察电容器充放电现象,在下列四个图像 中,表示电容器充放电过程中,通过传感器的电流随时间变化的图像和两极板间的电压随时 间变化的图像,其中正确的有( )。 ## C 16、如图为采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度 变化的装置示意图,电容器上极板固定,下极板可随材料 接外电路 尺度的变化上下移动,两极板间电压不变;若材料温度升 高膨胀时,极板上所带的电荷量增加:则(1)电容器的电 -被测材料 容_(选择:A. 变大 B. 变小 C. 不变),(2) .加热器 极板间电场强度(选择:A.变大 B.变小 C.不 变)。 五、月球探测工程(24分) 2004年起中国正式开展月球探测工程,嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立 月球基地三个阶段。我国已先后成功实施四次月球探测任务,计划在2030年前实现首次登 陆月球。月球表面重力加速度为g目。 17、嫦娥号登陆月球时,沿图中虚线方向做匀减速直线运动靠近月球表面,则发动机的喷气 方向可能为() 月面 月面 A B C D 18、嫦娥号在竖直下降登月过程中,在距月球表面高度为万处以相对月球的速度v 开始做匀减速直线运动,加速度大小为a,下降至距月球表面高度为 处相对月球速度为零。质量为M的嫦娥号在保持悬停的过程中,发动机不断竖 5 月i 1 直向下喷出相对其速度为u的气体。在一次短促的喷射过程中(嫦娥号质量不变),单位 时间内需消耗燃料的质量为. 19、登月后,航天员通过电子在月球磁场中的运动轨迹来推算磁场的强弱分布。如图分别是 探测器处于月球a、b、c、d四个不同位置时电子运动轨迹的组合图,若每次电子的出射 速率相同,且与磁场方向垂直。 (1)a、b、c、d中磁场最弱的位置为 (2)图中a位置的轨迹是一个直径为D的半圆,电子的电荷量与质量之比为?, m 出射速率为,则a处的磁感应强度为。 20、(计算12分)“玉兔号”月球车成功抵达月背表面后,研究者对月球车模型的性 能进行研究。月球车运动全过程的vt图如图所示。月球车在t~18s内以1.41 ×10W的额定功率行驶,在18s末关闭月球车的动力系统,运动过程中月球车受 到的阻力大小不变,求月球车 ,wfem.s) (1)受到的阻力大小(保留2位有效数字) (2)质量(精确到1kg) (3)前15秒内的位移(保留2位有效数字)