精品解析：2025届上海徐汇区高三下学期一模物理试卷

2024学年第二学期徐汇区学习能力诊断卷 高三物理 试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 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、考号。作答必须写在答题纸上，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，但不可全选；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。 5.除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小g均取。 一、验证守恒 某同学使用如图装置验证机械能守恒定律。当地重力加速度大小为g。 1. 测量挡光片宽度宜选用（　　） A. 厘米刻度尺 B. 游标卡尺 C. 螺旋测微器 2. 用水平推力从最低点缓慢推高摆锤过程中，推力F与轻质连杆对摆锤的拉力T的变化情况为（　　） A. F增大，T减小 B. F、T都增大 C. F减小，T增大 D. F、T都减小 3. 将摆锤从图示位置静止释放，读取并记录各挡光片的对应高度h和摆锤经过各挡光片的挡光时间t，测得各挡光片的宽度均为d。利用实验数据，以h为横坐标，以_________为纵坐标绘制图线，当图线为斜率大小近似为g的倾斜直线时，可认为摆锤下摆过程中机械能守恒。 4. 摆锤以大小为v的速度经过最低点后，在制动装置作用下静止于连杆与竖直方向夹角为位置。已知摆锤质量为m、摆长为L，求刹停过程中制动装置对摆锤做功W。 二、理想气体 一定质量的理想气体经过一系列变化后回到初始状态，其状态变化过程如图所示。 5. 理想气体作为一种理想化的物理模型，完全忽略了（　　） A. 分子势能 B. 分子体积 C. 分子动能 D. 分子间作用力 6. 理想气体在A、B两状态下的热力学温度分别为，由图可知_________。 7. 右表中给出了理想气体在各段变化过程中部分物理量的变化情况，其中Q为气体从外界吸收的热量、W为外界对气体做的功、为气体的内能变化量。试完成该表。 过程 0 42 三、震荡与波 机械振动与电磁振荡、机械波与电磁波往往表现出相似的规律。 8. 一列向右传播的水波在某时刻的剖面如图，图中标记各点中此时具有竖直向上的最大速度的是（ ） 9. 某同学设计了一种不使用秒表的测重力加速度方案。使一摆长为L的单摆与一弹簧劲度系数为k、振子质量为m的水平弹簧振子一起做简谐振动，数得单摆振动p次时振子恰振动q次。 （1）当地重力加速度值可表示为_________。 （2）为使测量准确，振动次数p、q宜取（ ） A.几次 B.十几次 C.几十次 D.几百次 10. 将电感器、电容器与电池、单刀双掷开关、电流传感器按如图（a）所示电路连接，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2组成振荡回路，电流传感器记录的电流变化如图（b）所示。 （1）若电容器的电容为C，电池电动势为E，则发生电磁震荡的前四分之一周期内，电流图线与横轴所围成的图形面积大小应为_________。 （2）该振荡回路所辐射出的电磁波在真空中的波长约为_________m（保留1位有效数字），属于电磁波谱中的_________。 （3）若上述过程发生在以0.9倍光速沿地面水平运动的车厢内。车厢中的观察者与地面上的静止观察者观测到该振荡回路中电磁震荡的周期分别为和、发出的电磁波的传播速度大小分别为和，则有（ ） A. B. C. D. （4）从某震荡回路发出的一束电磁波在大气中的传播路径如图所示。与在底层大气中的传播相比，该电磁波在上层大气中（ ） A.折射率更大、波速更大 B.折射率更小、波速更大 C.折射率更大、波速更小 D.折射率更小、波速更小 四、浩瀚星空 随着技术的发展，人类望向星空的视角已经从地面来到了太空。 11. 某太空望远镜拍摄的星空照片中呈现如图所示的星芒。则该望远镜成像光路上的障碍物分布情况可能为（白色表示透光、黑色表示障碍物）（　　） A. B. C. D. E. 12. 我们接收到的恒星星光的光谱多为吸收光谱，其形式为（　　） A. B. C. 13. 由于光电效应，太空望远镜很容易在太阳辐射下带_________（填写电荷种类）。望远镜表层与无穷远处的电势差在增大为U后将保持不变，已知太阳辐射中频率大于的电磁波的影响均可忽略，普朗克常数为h，元电荷为e，望远镜表层材料发生光电效应的极限频率为，则_________。 14. 如图为一质量为m的太空望远镜的引力势能与可能的轨道半径r之间的关系图线。试在图中分别画出该望远镜绕地球匀速圆周运动的动能和机械能E随r变化的关系图线。（取无穷远处引力势能为零，仅考虑地球引力作用） 五、钳形电表 在某些需要带电工作情况下测量交变电流时，电工需要使用如图（a）所示的钳形电表，图（b）为其结构简图。测量时，使通有待测电流的导线穿过电表的钳形铁芯，铁芯上绕有匝数为n的线圈并接入表内测量电路。 15. 待测电流与线圈中感应电流的大小关系是（　　） A B. C. 16. 设由A向B为待测电流正方向，当感应电流的方向如图（b）所示时，待测电流的变化情况可能为（　　） A. 沿正方向增大 B. 沿正方向减小 C. 沿负方向增大 D. 沿负方向减小 17. 若表内测量电路可视为阻值为的纯电阻，连接测量电路的1000匝线圈总电阻为。某时刻流经测量电路的感应电流大小为，求此时铁芯中的磁通量变化率大小（保留2位有效数字）。 18. 若中的电流随时间t的变化情况如图所示，导线段的电阻为r，则导线段在图示时间内所消耗的平均热功率________。 19. 如图所示，某同学为监测家庭电路中是否有漏电故障（电器中有电流直接流入地线），将电能表与总断路器之间的火线和零线一起绕在电表的钳形铁芯上，电表内部线路均未画出。家庭电路中有无漏电故障与钳形电表的电流示数的对应关系为（　　） A. 漏电时示数为零，不漏电示数不为零 B. 漏电时示数不为零，不漏电示数为零 C. 无论是否漏电示数均为零 D. 无论是否漏电示数均不为零 六、发现中子 1930年，科学家发现用从钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不带电、穿透能力很强的未知射线。如图所示，这种射线能从富含氢原子的石蜡中轰击出质子。不考虑质子间相互作用及相对论效应，实验环境可视为真空。 20. 发现中子的核反应方程是_________。 21. 如图所示，若使石蜡中打出质子通过障板上的小孔o进入一磁感应强度为B的匀强磁场区域。质子在磁场中偏转后落回障板。 （1）质子的落点将（ ） A.仅散布于间 B.仅散布于间 C.在间均有分布 （2）已知质子的质量为，电量为e，测得质子落点与小孔o之间在沿图中方向上的最大距离为D。则质子进入磁场时的最大速度大小_________。 （3）对质量为、动能为E的质子，其德布罗意波长（远小于孔径）可表示为（ ） A. B. C. 22. 若使质子沿水平方向进入长度为L、场强为E的竖直匀强电场区域。标记为①、②的两质子在匀强电场中的偏转轨迹如图所示。忽略电场的边缘效应。 （1）两质子进入电场时初速度较大的是_________；穿过电场过程中电势能变化较大的是_________（均选填“①”或“②”）。 （2）两质子离开电场时的末速度大小能否相等____。 23. 为检验从俄中打出的未知射线是否可能由卢瑟福所预言的中子组成，查德威克假设未知射线中的中性粒子x以最大速度，与石蜡中一初速度可忽略不计氢原子核p发生碰撞。碰撞前后系统动量和动能都不变，当碰撞后p的速度与同向时，p可获得大小为的最大速度。查德威克又用中性粒子x轰击氮核，可使其获得大小为的最大速度。求未知中性粒子x的质量与质子质量之比（保留2位有效数字）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024学年第二学期徐汇区学习能力诊断卷 高三物理 试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 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、考号。作答必须写在答题纸上，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，但不可全选；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。 5.除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小g均取。 一、验证守恒 某同学使用如图装置验证机械能守恒定律。当地重力加速度大小为g。 1. 测量挡光片宽度宜选用（　　） A. 厘米刻度尺 B. 游标卡尺 C. 螺旋测微器 2. 用水平推力从最低点缓慢推高摆锤的过程中，推力F与轻质连杆对摆锤的拉力T的变化情况为（　　） A. F增大，T减小 B. F、T都增大 C. F减小，T增大 D. F、T都减小 3. 将摆锤从图示位置静止释放，读取并记录各挡光片的对应高度h和摆锤经过各挡光片的挡光时间t，测得各挡光片的宽度均为d。利用实验数据，以h为横坐标，以_________为纵坐标绘制图线，当图线为斜率大小近似为g的倾斜直线时，可认为摆锤下摆过程中机械能守恒。 4. 摆锤以大小为v的速度经过最低点后，在制动装置作用下静止于连杆与竖直方向夹角为位置。已知摆锤质量为m、摆长为L，求刹停过程中制动装置对摆锤做功W。 【答案】1. B 2. B 3. 4. 【解析】 【1题详解】 为了方便测量并保证测量的准确度，测量挡光片宽度宜选用游标卡尺。 故选B。 【2题详解】 设轻质连杆与竖直方向的夹角为，摆锤受到竖直向下的重力、水平向右的推力和沿轻质连杆向上的拉力，根据受力平衡可得， 用水平推力从最低点缓慢推高摆锤的过程中，增大，则增大，增大。 故选B。 【3题详解】 摆锤经过挡光片的速度 根据机械能守恒定律 将代入并整理得 所以以h为横坐标，以为纵坐标绘制图线，当图线为斜率大小近似为g的倾斜直线时，可认为摆锤下摆过程中机械能守恒。 【4题详解】 摆锤从最低点到静止位置的过程，由动能定理得 得 二、理想气体 一定质量的理想气体经过一系列变化后回到初始状态，其状态变化过程如图所示。 5. 理想气体作为一种理想化的物理模型，完全忽略了（　　） A. 分子势能 B. 分子体积 C. 分子动能 D. 分子间作用力 6. 理想气体在A、B两状态下的热力学温度分别为，由图可知_________。 7. 右表中给出了理想气体在各段变化过程中部分物理量的变化情况，其中Q为气体从外界吸收的热量、W为外界对气体做的功、为气体的内能变化量。试完成该表。 过程 0 4.2 【答案】5. ABD 6. 7. 过程 0 4.2 4.2 0 5.8 4.3 【解析】 【5题详解】 理想气体作为一种理想化的物理模型，实际上并不存在，其特点是：气体分子间距离较大，分子本身的体积相对整个气体体积来说较小，分子间的作用力可以忽略，无须考虑分子势能，只有分子动能，故选ABD。 【6题详解】 理想气体在A、B两状态下，由理想气体状态方程有 代入数据解得 7题详解】 由热力学第一定律 对过程中气体的内能变化量 对过程中发生等容变化，所以 气体的内能变化量 对过程中发生等压变化，所以 气体的内能变化量 表格如下： 过程 0 4.2 4.2 0 5.8 4.3 三、震荡与波 机械振动与电磁振荡、机械波与电磁波往往表现出相似的规律。 8. 一列向右传播的水波在某时刻的剖面如图，图中标记各点中此时具有竖直向上的最大速度的是（ ） 9. 某同学设计了一种不使用秒表的测重力加速度方案。使一摆长为L的单摆与一弹簧劲度系数为k、振子质量为m的水平弹簧振子一起做简谐振动，数得单摆振动p次时振子恰振动q次。 （1）当地重力加速度值可表示为_________。 （2）为使测量准确，振动次数p、q宜取（ ） A.几次 B.十几次 C.几十次 D.几百次 10. 将电感器、电容器与电池、单刀双掷开关、电流传感器按如图（a）所示电路连接，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2组成振荡回路，电流传感器记录的电流变化如图（b）所示。 （1）若电容器的电容为C，电池电动势为E，则发生电磁震荡的前四分之一周期内，电流图线与横轴所围成的图形面积大小应为_________。 （2）该振荡回路所辐射出的电磁波在真空中的波长约为_________m（保留1位有效数字），属于电磁波谱中的_________。 （3）若上述过程发生在以0.9倍光速沿地面水平运动的车厢内。车厢中的观察者与地面上的静止观察者观测到该振荡回路中电磁震荡的周期分别为和、发出的电磁波的传播速度大小分别为和，则有（ ） A. B. C. D. （4）从某震荡回路发出的一束电磁波在大气中的传播路径如图所示。与在底层大气中的传播相比，该电磁波在上层大气中（ ） A.折射率更大、波速更大 B.折射率更小、波速更大 C.折射率更大、波速更小 D.折射率更小、波速更小 【答案】8. C 9. ①. ②. C 10. ①. CE ②. ③. 无线电波 ④. C ⑤. B 【解析】 8题详解】 根据波形图可知，波向右传播，根据平移法且处于平衡位置的速度最大，故具有竖直向上的最大速度的是C。 【9题详解】 （1）[1]振子的振动周期 单摆的周期公式 根据题意有 解得 （2）[2]为使测量准确方便，振动次数p、q宜取几十次。 故选C。 【10题详解】 （1）[1]电流图线与横轴所围成的图形面积表示电量，所以电容器的电容为C，电池电动势为E，则发生电磁震荡的前四分之一周期内 （2）[2]根据图b可知，周期为0.01s，电磁波在真空中的波长约为 [3]属于电磁波谱中的无线电波。 （3）[4]根据相对论时间延缓效应可知，车厢中的观察者与地面上的静止观察者观测到该振荡回路中电磁震荡的周期分别为和，则 根据光速不变原理可知，发出的电磁波的传播速度大小分别为和，则 故选C。 （4）[5] 与在底层大气中的传播相比，该电磁波在上层大气中空气稀薄，折射率更小，根据可知，波速更大。 故选B 四、浩瀚星空 随着技术的发展，人类望向星空的视角已经从地面来到了太空。 11. 某太空望远镜拍摄的星空照片中呈现如图所示的星芒。则该望远镜成像光路上的障碍物分布情况可能为（白色表示透光、黑色表示障碍物）（　　） A B. C. D. E. 12. 我们接收到的恒星星光的光谱多为吸收光谱，其形式为（　　） A. B. C. 13. 由于光电效应，太空望远镜很容易在太阳辐射下带_________（填写电荷种类）。望远镜表层与无穷远处的电势差在增大为U后将保持不变，已知太阳辐射中频率大于的电磁波的影响均可忽略，普朗克常数为h，元电荷为e，望远镜表层材料发生光电效应的极限频率为，则_________。 14. 如图为一质量为m的太空望远镜的引力势能与可能的轨道半径r之间的关系图线。试在图中分别画出该望远镜绕地球匀速圆周运动的动能和机械能E随r变化的关系图线。（取无穷远处引力势能为零，仅考虑地球引力作用） 【答案】11. E 12. B 13. ①. 正电 ②. 14. 【解析】 【11题详解】 由照片中星芒的形状可知，星点周围出现了“四条”彼此成直角或对角的衍射条纹（看上去像“＋”和“×”重叠）。选项E所示的中心圆面被四条径向黑线（障碍物）分割，最符合该衍射现象。 故选E。 【12题详解】 恒星光谱在大范围内接近连续分布，但由于恒星大气中某些原子的吸收作用，会在连续背景上出现若干吸收线(暗线)，因此属于“在连续谱背景上带暗线”的吸收光谱。选项A所示为线状谱，选项B所示为吸收状谱，选项C所示为连续谱。 故选B。 【13题详解】 [1] 望远镜在太阳辐射下易因光电效应而失去电子，故会带正电。 [2] 当望远镜表面的正电累积到一定程度后，被剥离电子所能获得的最大动能恰好被表面与无穷远之间的电势差所抵消，电势差保持稳定。由光电效应方程 又 得 。 【14题详解】 只考虑地球引力、取无穷远处引力势能 Eₚ → 0。对半径为r的匀速圆周轨道。引力势能 (图中已给出，为负值随 r 增大趋近于0)。 根据 又 得动能作图时它在横轴上方，且数值为 |Eₚ| 的一半。机械能 E = Eₚ + Eₖ = 在图上仍为负值，随 r 增大也趋近于0。在给定坐标图中，Eₖ 曲线应在横轴上方且与 |Eₚ| 成正比，E 曲线在横轴下方且数值恰为 Eₚ 的一半（负值），都随r增大逐渐逼近零。该望远镜绕地球匀速圆周运动的动能和机械能E随r变化的关系图线如图所示 五、钳形电表 在某些需要带电工作的情况下测量交变电流时，电工需要使用如图（a）所示的钳形电表，图（b）为其结构简图。测量时，使通有待测电流的导线穿过电表的钳形铁芯，铁芯上绕有匝数为n的线圈并接入表内测量电路。 15. 待测电流与线圈中感应电流的大小关系是（　　） A. B. C. 16. 设由A向B为待测电流正方向，当感应电流的方向如图（b）所示时，待测电流的变化情况可能为（　　） A. 沿正方向增大 B. 沿正方向减小 C. 沿负方向增大 D. 沿负方向减小 17. 若表内测量电路可视为阻值为的纯电阻，连接测量电路的1000匝线圈总电阻为。某时刻流经测量电路的感应电流大小为，求此时铁芯中的磁通量变化率大小（保留2位有效数字）。 18. 若中的电流随时间t的变化情况如图所示，导线段的电阻为r，则导线段在图示时间内所消耗的平均热功率________。 19. 如图所示，某同学为监测家庭电路中是否有漏电故障（电器中有电流直接流入地线），将电能表与总断路器之间的火线和零线一起绕在电表的钳形铁芯上，电表内部线路均未画出。家庭电路中有无漏电故障与钳形电表的电流示数的对应关系为（　　） A. 漏电时示数为零，不漏电示数不为零 B. 漏电时示数不为零，不漏电示数为零 C. 无论是否漏电示数均为零 D. 无论是否漏电示数均不为零 【答案】15. A 16. AD 17. 18. 19. B 【解析】 【15题详解】 钳形电表的工作原理相当于一个变压器，根据 可得 所以 故选A。 【16题详解】 当感应电流的方向如图（b）所示时，根据安培定则判断知感应电流产生的磁场方向顺着铁芯至下而上通过导线AB线圈，根据楞次定律可知通过导线AB电流产生的磁场方向可能是顺着铁芯自上而下增大或者自下而上减小，根据安培定则可判断知对应通过AB的电流方向为由A向B增大的电流或由B向A减小的电流，即沿正方向增大的电流或沿负方向减小的电流。 故选AD。 【17题详解】 由题意，根据闭合电路欧姆定律可得此时铁芯中产生的感应电动势大小为 根据法拉第电磁感应定律有，可得此时铁芯中的磁通量变化率大小 【18题详解】 由图可知中的电流随时间按正弦规律变化，则电流有效值为 可得导线段在图示时间内所消耗平均热功率为 【19题详解】 由题意，若家庭电路中有漏电故障（电器中有电流直接流入地线），则电路中有电流经过通过钳形电表铁芯上的线圈流向大地，使得穿过铁芯中磁通量发生变化，产生感应电流，从而钳形电表的电流示数不为零；若不漏电，则电流通过钳形电表铁芯上的线圈流经家庭电路后，又经过铁芯的零线流回，即相当于绕在铁芯上的导线为双线绕法，电流产生的磁场相互抵消，使得穿过铁芯的磁通量为零，磁通量的变化率为零，无感应电动势产生，所以电表示数为零。 故选B。 六、发现中子 1930年，科学家发现用从钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不带电、穿透能力很强的未知射线。如图所示，这种射线能从富含氢原子的石蜡中轰击出质子。不考虑质子间相互作用及相对论效应，实验环境可视为真空。 20. 发现中子的核反应方程是_________。 21. 如图所示，若使石蜡中打出的质子通过障板上的小孔o进入一磁感应强度为B的匀强磁场区域。质子在磁场中偏转后落回障板。 （1）质子的落点将（ ） A.仅散布于间 B.仅散布于间 C.在间均有分布 （2）已知质子的质量为，电量为e，测得质子落点与小孔o之间在沿图中方向上的最大距离为D。则质子进入磁场时的最大速度大小_________。 （3）对质量为、动能为E的质子，其德布罗意波长（远小于孔径）可表示为（ ） A. B. C. 22. 若使质子沿水平方向进入长度为L、场强为E的竖直匀强电场区域。标记为①、②的两质子在匀强电场中的偏转轨迹如图所示。忽略电场的边缘效应。 （1）两质子进入电场时初速度较大的是_________；穿过电场过程中电势能变化较大的是_________（均选填“①”或“②”）。 （2）两质子离开电场时的末速度大小能否相等____。 23. 为检验从俄中打出的未知射线是否可能由卢瑟福所预言的中子组成，查德威克假设未知射线中的中性粒子x以最大速度，与石蜡中一初速度可忽略不计氢原子核p发生碰撞。碰撞前后系统动量和动能都不变，当碰撞后p的速度与同向时，p可获得大小为的最大速度。查德威克又用中性粒子x轰击氮核，可使其获得大小为的最大速度。求未知中性粒子x的质量与质子质量之比（保留2位有效数字）。 【答案】20. 21. ①. A ②. ③. C 22. ①. ① ②. ② ③. ①、②末速度可以等大 23. 【解析】 【20题详解】 α射线轰击铍，产生不带电的射线是中子，根据质量数与核电荷数守恒可知，其核反应方程为 【21题详解】 [1]根据左手定则可知，质子在磁场在偏转后散落在间。 故选A。 [2]由于质子落点与小孔o之间在沿图中方向上的最大距离为D，故质子圆周运动的半径 洛伦兹力提供向心力，则有 解得 [3]设质子加速后的速度为，则有 根据德布罗意波长公式 联立解得 故选C。 【22题详解】 [1][2]质子在磁场中做平抛运动，根据平抛运动规律可得， 加速度相同，竖直方向的位移越大运动时间越长，初速度越小，故初速度较大的为①； [2]电势能的变化量等于电场力所做的功，根据电场力做功 可知②电场力做功较大，电势能变化量大。 [3] 质子做类平抛运动的末速度 其中 可得 若不同而等大，应有 解得（舍）或 故当①、②的初速度大小满足时，①、②末速度等大。 【23题详解】 设x、p的质量分别为。对x轰击氢核，碰撞前后系统动量不变 碰撞前后系统动能不变 两式联立，消去，可得 对x轰击氢核，同理可得 则有 其中 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$