上海市建平中学2024-2025学年高三下学期3月月考物理试卷

2024学年第二学期3月质量检测 高三物理 一、原子与原子核（21分） 随着电子、原子、原子核的发现，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。 1.1 若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面、通有顺时针电流的线圈，阴极射线将向 偏转；若要使阴极射线的轨迹是一条直线，则还需要施加一个平行于纸面向 的电场。（均选填“上”或“下”） 1.2 质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成，表示为 p＝uud，则反质子可表示为_________；中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，由此可推算出d 夸克的电量为______e。（已知质子带电量为e ） 1.3 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速） A． B．(m3－m2－ m1) c C． D．(m3－m2－ m1) c2 1.4 （多选）在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从 P 点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中 1、2、3 所示，三个粒子的初速度分别为v1、v2、v3。根据轨迹可以推断出 A．正电子的轨迹是1 B．正电子的轨迹是2 C．v1＞v2＞v3 D．v3＞v2＞v1 1.5 铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。 （1）完成核裂变方程： n＋ U⟶Ba＋Kr ＋______。 （2）（计算）如果按一个铀235原子核裂变时放出200MeV 能量计算，1g 铀235全部裂变后释放的能量是多少J ？（阿伏加德罗常数6.02×1023 mol-1，铀235的摩尔质量235g/mol，e =1.60×10-19C）（结果保留 2 位有效数字） 二、机械波与电磁波（18分） 机械波与电磁波在本质上虽然不同，但具有波动的共同特征。 2.1 在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.2 s第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了1.2m，则这列波的周期是_____s，波速是_____m/s。 2.2 某种电磁波的频率为v，光速为c，则该电磁波对应的光子的动量为________。 2.3 分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速；③围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；④声呐系统，用于探测海中的物体，这些物理现象分别属于波的（    ） A．衍射、多普勒效应、干涉、反射 B．衍射、干涉、多普勒效应、折射 C．折射、干涉、多普勒效应、反射 D．衍射、折射、多普勒效应、干涉 2.4 电磁波在日常生活中有广泛的应用，涉及科研、军事、通信、医疗、能源等多个领域。下列关于电磁波的说法，正确的是（　　） A．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 B．均匀变化的电场和均匀变化的磁场可以相互激发，形成电磁波 C．用微波炉加热食物时，通过红外线传热使食物的温度升高 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在 2.5 宇宙中到处存在的中性氢可以产生波长为21cm的谱线，这一谱线书写了宇宙的故事。我国于2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（简称FAST）其中一个重要的任务就是在茫茫宇宙中探索中性氢的踪迹。下列数据与中性氢谐线的频率最接近的是（　　） A．106Hz B．107Hz C．108Hz D．109Hz 2.6 某些特殊的人工材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧，因此其折射率为负值（n < 0），称为负折射率材料。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n = −1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ） 三、电容与电感线圈（14分） 电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。 3.1 用如图所示电路给电容器充、放电，电源电动势为E，内阻为r。开关 S 接通 1，稳定后改接 2，稳定后又改接1，如此往复。 （1）当开关接在2位置时，电路中的能量从______能转化为_______能。 （2） （作图）从t＝0开始，开关接1，得到电流表示数随时间变化的I-t 图像和电压表示数随时间变化的U-t图像。t1时刻，把开关改接2，请在I-t图像和U-t 图像中画出改接2后图像的大致形状。 3.2 在图示电路中，电阻R和线圈L的阻值相同，L1和L2是两个完全相同的灯泡，线圈电感足够大。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，L1和L2的亮度相同 B．闭合开关瞬间， L2比L1更亮 C．断开开关后，L1慢慢熄灭，L2立即熄灭 D．断开开关后，L1和L2都慢慢熄灭 3.3如图所示为某振荡电路，电流流向A极板且逐渐减小的过程中，下列说法正确的是（　　） A．A极板带负电 B．电场能正转化为磁场能 C．线圈的自感电动势增大 D．电磁振荡的频率会随时间逐渐减小 四、电磁撬（9分） 2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示，两间距为 L的平行长直光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨间垂直安放金属棒，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回（图中未画出电源）。两导轨电流在金属棒所在处产生的磁场可视为匀强磁场，其磁感应强度 B 与回路中电流I 的关系为B = kI ( k 为常量)。 4.1 金属棒经过第一级区域时，回路中的电流为I，则金属棒在大小为F ＝______的安培力作用下被推动。 4.2 当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由 I 变为 2I。则 （1）金属棒在第一、第二级区域的加速度大小之比a1:a2＝______。 （2）（计算）每一级区域中金属棒被推进的距离若均为 s ，金属棒的质量为 m，求金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。 五、霍尔元件与磁传感器（14分） 根据霍尔效应用半导体材料制成的元件叫霍尔元件，它可将许多非电、非磁的物理量转变成电学量来进行检测和控制，在自动化生产等技术领域具有广泛应用。 5.1 某型号霍尔元件的主要部分由一块边长为L、厚度为d的正方形半导体薄片构成，电子的移动方向从SR边进入薄片朝PQ边运动。当突然垂直PQRS面施加一磁感强度为B方向如图所示的匀强磁场时，电子将（ ） A．在安培力作用下向PS侧积聚 B．在洛伦兹力作用下向PS侧积聚 C．在安培力作用下向QR侧积聚 D．在洛伦兹力作用下向QR侧积聚 5.2 已知在电子积聚一侧的对侧会同时积累等量的正电荷，稳定后在薄片中形成场强为E的匀强电场，该电场中PS与QR边之间的电势差大小为（ ） A．EL B．E/L C．Ed D．E/d 5.3 利用该元件构成的磁传感器可将_______（填物理量名称）转化为 PS与QR边之间的电势差，并加以测量。如图所示，将这种传感器固定在自行车的车架上，并在车轮辐条上固定强磁铁，当车轮转动时，磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一个电势差，只要测出哪些物理量，即可测得自行车的平均速率大小？请写出需要测量的物理量及其字母：_______、_______，自行车的平均速率测量公式为：_________。 六、碰撞（24分） 某同学使用数码小车研究碰撞过程，实验装置如图。两材质完全相同的数码小车1、2置于水平长直轨道上，小车质量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小车1前方固定有轻质弹簧，以一定的速度撞击原本静止在轨道上的小车2，测得一段时间内里两车速度v随时间t变化的v-t图像，各时刻小车的速度值标示如图。该同学由图判断两车发生碰撞的时间段约为0.01s至0.05s，不计空气阻力。 6.1 碰撞过程中，两车间的相互作用力（ ） A．保持不变 B．持续增大 C．先增大后减小 D．先减小后增大 6.2 碰撞过程中弹簧弹性势能的最大值最接近（ ） A．0.007J B．0.018J C．0.025J D．0.050J 6.3 （计算）该同学对实验结果进行误差分析，发现碰撞过程中两车动量之和实际在不断减少，他认为是轨道对车的摩擦力引起的。求碰撞过程中两辆小车组成的系统受到的平均摩擦力大小。 6.4如图所示，质量为3kg、半径为0.6m的四分之一光滑圆弧体静止在光滑的水平面上，圆弧面的最低点与水平面上的点对齐，且与水平面相切，水平面仅部分粗糙，摩擦因数为0.1，部分长为2.5m。现将质量为1kg、可视为质点的物块从圆弧面的最高点由静止释放，物块滑过段与静止在水平面上点、可视为质点的物块发生弹性碰撞。已知物块的质量为3kg，重力加速度取10m/s2，不计空气阻力，求： (1)物块从释放运动到圆弧面最低点时，物块a和圆弧体b的速度之比？ (2)物块第一次运动到点时的速度v1 (3)物块a最终停止在距离B点多远 参考答案 一、原子与原子核（21分） 1.1 下（2分）；下（2分） 1.2 （2分），－1/3（2分） 1.3 C（3分） 1.4 BD（4分） 1.5 （1）3 n（2分） （2）（计算）（ 4 分） 一个铀 235 原子核裂变放出能量 E0＝ 200MeV ＝200×106×1.6×10-19J＝ 3.2×10-11J 1g 铀全部裂变放出能量 E＝nNAE0＝×6.02×1023×3.2×1011J＝ 8.2×1010J 二、机械波与电磁波（18分） 2.1 0.8（2分）， 6（2分） 2.2 hv/c（2分） 2.3 A（3分） 2.4 D（3分） 2.5 D（3分） 2.6 C（3分） 三、电容与电感线圈（14分） 3.1 （1）电（场）能；内能（4分） （2）（4分） 3.2 C（3分） 3.3 C（3分） 四、电磁撬（9分） 4.1 kI2L（ 2 分） 4.2 （1） 1：4（ 3 分） 五、霍尔元件与磁传感器（14分） 5.1 D（3分） 5.2 A（3分） 5.3 垂直PQRS方向的磁感强度；（ 2 分） 相邻两次电势差最大值之间的时间间隔T（ 2 分）、车轮半径R（ 2 分）， v = 2πR/T（ 2 分） 六、碰撞（24分） 6.1 C（3分） 6.2 C（3分） 6.3 0.5N（4分） 6.4 （1）3:1（4分） （2）3m/s（4分） （3）0.5m（6分） 本卷共4页 第 1 页 本卷共4页 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$