精品解析：2025届上海市高三下学期等级考质量调研物理试卷

2024学年第二学期上海市等级考质量调研 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”“论述”“说明”“分析”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。除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小均取。 一、传感器 高中物理实验中，经常会利用传感器来测量某些物理量。 【一】分体式位移传感器 1. 使用分体式位移传感器时，发射器发射的波___________（选填“都是机械波”、“都是电磁波”或“两者均有”）。 2. 发射器A所发射的波直接照射到光敏器件上，并以此作为0时刻开始计时，则发射器___________（选填“A”或“B”）发射的波更容易发生明显衍射。 【二】光电门传感器 某同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的拴接点A、B在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能，重力加速度为，遮光条的宽度为，物块释放点与光电门之间的距离为（远远大于）。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。 3. 某次实验中物块从点静止释放，记录，和对应的时间，物块通过光电门时的动能为___________，此时弹簧的弹性势能为___________；若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证的关系式是___________（三空均用，，，，和其中的字母表示）。 4. 某同学为了更精确地完成实验，多次改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从点静止释放，记录多组和对应的时间。他以为横轴，为纵轴，做出图像，如图2所示，他发现此图像为一条曲线，为了方便数据处理应该将此曲线转化成一条直线，那么他应该做的图像是___________。 5. 做出4中的直线，理论上此直线的斜率的绝对值为___________（用m、d、k表示）。 【三】力传感器 将力信号转化为电信号来测量受力大小的装置称为力传感器，在力学实验中被广泛应用。为了研究力传感器的原理，小南同学在实验室中找到了一个力传感器并查阅了相关资料，发现力传感器中有一个重要部件——悬臂梁。如图甲所示，悬臂梁的一端固定，另一端安装测力钩，在悬臂梁的上、下表面各安装了两个电阻（也称“应变片”），四个电阻的阻值均为。当测力钩受到拉力或压力时，悬臂梁的上、下表面会产生微小的形变，从而引起电阻的阻值发生变化。这四个电阻连接成如图乙所示的电路，其中电源电压恒为，输出电压与测力钩所受力成正比。当测力钩受到拉力时，和变小，和变大，每个电阻阻值变化量的绝对值均相同。 6. 当测力钩受到拉力时，A点的电势比点___________（选填“高”或“低”），输出电压___________（用表示）。 7. 当超过时，由于形变量过大，电阻可能会损坏。已知测力钩受到的拉力为时，，则该力传感器的最大量程为___________N。 8. 若仅增加悬臂梁所用材料的硬度，使得在相同外力作用下变小，则该力传感器的最大量程会___________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】1. 两者均有 2. B 3. ①. ②. ③. 4. 5. 6. ①. 高 ②. 7. 40 8. 增大 【解析】 【1题详解】 分体式位移传感器通过发射红外线和超声波进行测量，红外线是电磁波，超声波是机械波，故发射器发射的波两者均有。 【2题详解】 发射器A发射的是红外线，发射器B发射的是超声波，超声波的波长比红外线的波长长，所以则发射器B发射的波更容易发生明显衍射。 【3题详解】 [1]物块通过光电门时的瞬时速度 物块的动能 [2]物块下落l时，弹簧的伸长量为l，弹簧的弹性势能 [3]根据能量守恒定律，需要验证的关系式是 即 【4题详解】 根据关系式 变形得 为了方便数据处理应该将此曲线转化成一条直线，那么他应该做的图像是图像。 【5题详解】 图像的斜率的绝对值为。 【6题详解】 [1]由题意可知当测力钩不受到拉力或压力时A、B两点的电势相等，当测力钩受到拉力时，R1的分压变小，A点的电势升高，而R3的分压变大，B点电势降低，可知A点的电势比B点高； [2]当测力钩受到拉力时，R1两端的电压为 R3两端的电压为 则 【7题详解】 由题意知，测力钩所受外力与x0成正比，则有 代入数据得 解得该力传感器的最大量程为 【8题详解】 由于在相同外力作用下x0变小，与更换材料之前相比，可以在测力钩受到更大拉力的情况下保证电阻不损坏，故该力传感器的最大量程会增大。 二、黑洞 史瓦西半径是任何具有质量的物体坍缩后形成黑洞的临界半径。当物体的实际半径小于或等于史瓦西半径时，其引力强大到连光都无法逃逸，从而形成黑洞。已知史瓦西半径。 赤道半径 轨道半径 水星 2440 0.4 金星 6052 0.7 地球 6378 1.0 火星 3397 1.5 木星 71492 5.2 土星 60268 10 天王星 25559 20 海王星 24764 30 9. 根据表中数据，可知海王星的公转周期约为___________h。（保留3位有效数字） 10. 卡文迪什在测量引力常量G的过程中用到的物理方法是___________；用国际单位制表示G的单位___________。 11. （论述）尝试用牛顿运动定律和开普勒第三定律推导万有引力定律公式。 12. （计算）计算地球的逃逸速度（又称第二宇宙速度）。（已知（单位省略），地球质量） 13. 取无穷远处为零势能点，未来太阳系中出现一个质量为的黑洞，引力常量为，光速为。当一块宇宙垃圾从无穷远处无初速度向该黑洞运动，则物体到达史瓦西半径处的速度___________。 14. 为了使地球获得足够的能量以离开太阳系，需要借助星的“引力弹弓”效应。其中，地球、星系统的机械能守恒，且可类比为一条直线上小质量钢球与大质量钢球的弹性碰撞。 （1）在物理学中，把碰撞前后动量和___________都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，碰撞前后地球与星之间的距离相同，从而使系统的___________相等。地球获得的动能增量来自于___________。 （2）（说明）弹性碰撞前后，物体相对速度大小不变。___________ （3）已知星是地球质量的三百余倍，在其轨道上公转的速度大小为。地球从很远的距离，以大小为（以太阳为参考系）的速度，接近星（运动方向会稍微错开一定距离以免相撞）。通过“引力弹弓”效应，地球飞离木星很远距离后，能够获得的最大速度大小为___________。（以太阳为参考系，用、表示） 【答案】9. 10. ①. 放大法 ②. 11. 将行星的轨道近似为圆轨道。设太阳的质量为，行星的质量为，行星公转轨道半径为，周期为，太阳对行星的引力大小为。行星公转运动的线速度大小 由于提供了行星绕太阳做圆周运动的向心力，则 由开普勒第三定律可知，则 则 根据牛顿第三定律，太阳受到行星的引力大小 则根据对称性且，所以 则 12. 11.2km/s 13. 14. ①. 动能 ②. 引力势能 ③. P星的动能 ④. 见解析 ⑤. 【解析】 【9题详解】 由开普勒第三定律可知，解得海王星的公转周期 【10题详解】 [1][2]卡文迪什在测量引力常量G的过程中用到的物理方法是放大法；由，可得 则用国际单位制表示G的单位。 【11题详解】 略 【12题详解】 在地球表面，动能（其中假设为逃逸速度），引力势能 运动到无穷远处，逃逸的边界时，速度为0，动能，引力势能也为0，根据机械能守恒定律 即 解得 代入数据得 【13题详解】 由，又史瓦西半径，可得 【14题详解】 （1）[1][2][3]在物理学中，把碰撞前后动量和动能都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，碰撞前后地球与星之间的距离相同，从而使系统的引力势能相等。地球获得的动能增量来自于P星的动能。 （2）两物体质量分别为、，碰撞前速度为、，碰撞后速度为、。 由动量守恒， 解得，即弹性碰撞前后，两物体的相对速度大小不变。 （3）设P星的质量为M，地球的质量为m。地球与P星组成的系统动量守恒，取地球飞走的方向为正方向，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得， 解得 由于星是地球质量的三百余倍，则m远小于M，可知 三、家用电磁水泵 家用电磁水泵常用于输送导电液体。如图所示，一根水平放置的直管道，左端连接水源，以左端中心为原点，管道方向为轴正方向，垂直管道向上为轴正方向，建立坐标系。右端（）处为出水口。通过电源在管道两侧沿轴正方向通入恒定电流（图中未标出）。管道上下两侧分别安装磁铁，在区域内产生沿轴方向的磁场，磁感应强度满足电磁铁中心处磁场最强为，向两侧线性减弱，即。已知管道内水的压强在处为处为，且在无磁场区域线性减弱，均满足。磁场区域内因电磁力作用压强变化满足。 15. 该电磁水泵抽水原理与下列哪个装置的工作原理最相近（　　）。 A. 回旋加速器 B. 动圈式扬声器 C. 发动机转速表 D. 电磁炉 16. 为能达到抽水效果，两磁铁的磁性应分别为（　　）（从上至下）。 A. N、S B. S、N C. N、N D. S、S 17. （作图）结合题示，在下面数轴上画出磁感应强度的变化图像。（规定沿轴正方向为磁场正方向） 18. 试分析：（1）在和处，压强大小分别为___________、___________。 （2）中的与的关系___________。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 19. （说明）已知，在下面数轴上画出从区域内压强变化情况，并简要说明电磁场是如何对液体产生“抽吸”作用的。 【答案】15. B 16. B 17. 18. ①. ②. ③. 小于 19. 从图中可知的区域内，在磁场力的作用下，液体的压强先减小后增大，形成“凹形”分布，即使出水口的压强小于大气压强，但是在安培力的“抽吸”，水仍然能顺利流出。 【解析】 【分析】 【15题详解】 电磁水泵抽水是利用磁场对电流的作用使液体流动，动圈式扬声器是利用磁场对通电线圈作用使膜片振动发声，两者原理相同； 回旋加速器是利用电场加速磁场偏转；发动机转速表是利用电磁感应；电磁炉是利用涡流；故B正确ACD错误。 故选B。 【16题详解】 液体受到的力应沿轴正方向，恒定电流沿轴正方向，由左手定则可判断磁场方向为轴正方向，故选B。 【17题详解】 管道上下两侧分别安装磁铁，在区域内产生沿轴方向的磁场，磁感应强度满足电磁铁中心处磁场最强为，向两侧线性减弱，故画图如上。 【18题详解】 [1]无磁场区域，时，时， [2]时，逆向看时， [3]有磁场区域函数为二次函数图像为抛物线，在取得最值。在和处压强大小均为，无磁场区域磁场线性变化，磁场区域由于电磁力作用中间压强应低于两端，当时，故 【19题详解】 从图中可知的区域内，在磁场力的作用下，液体的压强先减小后增大，形成“凹形”分布，即使出水口的压强小于大气压强，但是在安培力的“抽吸”下，水仍然能顺利流出。 四、音爆 声音通过空气分子振动以波的形式传播，空气中音速约为（1个标准大气压、）。马赫数记为M。当物体运动速度小于音速，其产生的声波能像平静水面的涟漪一样，向四周自由扩散，空气分子有足够时间调整位置，不会形成剧烈的压力突变。超音速物体的每个点都会产生球面波，这些波的前缘叠加形成一个圆锥面，称为马赫锥。锥角由马赫数决定：。 20. 多普勒效应中接受到的频率满足一定关系：（其中是声速）。一家民航客机以速度的速度朝西飞行，天空中一只鸟以速度的速度朝东飞行，飞机和鸟可近似为在同一平面和直线上运动，飞机因振动发出频率为的波，则这只鸟的接受频率为___________。（结果保留3位有效数字） 21. （分析）试简析当时，为什么为产生“音爆”现象（即产生堆积的“能量壁垒”）。 22. （说明）结合热力学原理，解释“音爆云”（普朗特一格劳厄脱凝结云）为何出现在超音速飞行器周围。【需说明激波前后的气压、温度变化与水蒸气凝结的关系。】 23. 某超音速飞行器以马赫数飞行时产生音爆，其表面材料在频率为的光照射下发生光电效应。已知该材料逸出功为，普朗克常量为，音爆释放总能量为，能量转化为光能的效率为。则最多逸出电子数为___________。（用、、、表示） 24. （计算）一架超音速飞机以速度水平飞行，飞机长度。机头和机尾可视为两个相干波源，发出频率的声波。在飞机正下方地面某点，求两列波到达点时的干涉情况。 25. 类比“音爆”，还存在超介质光速的“光爆”现象（切伦科夫辐射）。带电粒子（如电子、质子）在介质（如水、玻璃、塑料等）中的运动速度超过光在该介质中的传播速度时，所产生的一种电磁辐射现象。试分析：产生光爆现象___________（选填“需要”或“不需要”）介质。 26. 类比“音爆”，试得出切伦科夫辐射波的锥角满足___________。（已知光速为，粒子速度为，介质折射率为） 27. 已知水的折射率，真空中光速。则电子在水中产生切伦科夫辐射的最小速度___________。（结果保留2位有效数字） 28. （计算）切伦科夫辐射在粒子物理中用于探测高能粒子。若某电子在水中产生切伦科夫辐射，其动能至少为多少？（结果保留两位有效数字）（已知为电子静质量，） 【答案】20. 346 21. 当飞行器速度达到或超过音速时，其产生的声波无法及时散开，空气在飞行器前方剧烈压缩，后续声波不断叠加，形成高密度、高能量的激波。激波传播时引发强烈气压波动，产生音爆。 22. 超音速飞行器产生激波，激波后方气压骤降。短时间内可认为气体的单位体积不变，根据查理定律可知，气压下降导致温度降低，当温度低于水蒸气露点时，空气中的水蒸气凝结成小水滴，形成圆锥状的“音爆云”。 23. 24. 两列波在点时发生干涉加强现象 25. 需要 26. 27. 28. 0.37 【解析】 【20题详解】 由，可知这只鸟的接受频率为 【21题详解】 略； 【22题详解】 略； 【23题详解】 音爆释放总能量为，能量转化为光能的能量为 设发生光电效应最多逸出电子数为n，则 解得 【24题详解】 根据，得到 波程差 所以 波程差为波长的整数倍，所以两列波在点时发生干涉加强现象。 【25题详解】 “光爆”现象是带电粒子在介质中的运动速度超过光在该介质中的传播速度时，所产生的一种电磁辐射现象。所以产生光爆现象需要介质。 【26题详解】 光在介质中传播速度 切伦科夫辐射波的锥角满足 【27题详解】 光在水中的速度大小为 设电子在水中产生切伦科夫辐射波的锥角为，电子在水中产生切伦科夫辐射的速度大小为v，则 解得 则电子在水中产生切伦科夫辐射的最小速度 【28题详解】 电子产生切伦科夫辐射的最小速度为，代入相对论动能公式 五、势能 势能是储存于系统内的能量，其大小取决于系统内各物体的相对位置或形变，属于系统共有的能量。 29. （1）如图所示，以质量为的小车以恒定速率沿半径为的竖直轨道做圆周运动，已知重力加速度为g，小车与竖直圆轨道间的动摩擦因数为。 则小车在最低点时受到的摩擦力大小___________。 （2）【知识链接】同学在研究引力势能的时候借助“微元法”推导引力势能的表达式，部分过程如下：〔推导过程〕由于物体在上升的过程中所受地球引力不断减小，可以将物体从离地心处至无穷远处的距离分割成无数个相等的小段，每一段长度都足够小（如图所示），其中，物体在升高过程中经过每一段需克服引力做功的值分别记为、在第一段上克服地球引力做功 （论述）同学在计算完在第一段上克服地球引力做功之后，发现在第二段上做功还是和第一段不同，仍然无法将变化的物理量统一，请你帮帮他，完成推导过程。___________ （3）运用“微元法”的思想，尝试分析小车从最低点运动到最高点的半圆内，克服摩擦力做的功___________。（用、、、来表达） 类比第1题（2）问中的引力势能公式，尝试写出点电荷形成的空间电场中电势能的表达式___________。（其中用表示点电荷的电荷量，表示试探电荷的电荷量，表示距离，静电力常量为） 30. 两个极薄的同心导体球壳和，半径分别为和，如图所示。现同学将接地，而在壳的外部，距离球心的地方放一个电量为的点电荷。 （1）则球壳的感应电荷量___________。（用题目中出现的物理量符号表示） （2）外球壳的电势___________、___________。 31. 如图所示，两个光滑的水平导轨间距为，左侧连接有阻值为的电阻，磁感应强度为的匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒以初速度向右运动，除左边电阻外，其他电阻不计，棒向右移动最远的距离为。 （1）（计算）当棒运动到时（），求此时电阻上的热功率。___________ （2）同学欲用这个模型验证安培力不是保守力，请你基于题给器材，设计实验方案。（提示：写出必要的操作步骤和简要的推理过程即可）___________ 【答案】29. ①. ②. 在第一段上克服引力做功 因为很小，因此可以近似取 得到 以此类推，在第二段上做功 将所有的相加，得到 因为趋近于无穷，所以趋近于0，即 则引力势能 ③. 30. 31. ①. ②. 0 ③. 0 32. ①. ②. 保守力即做功与路径无关，只与始末位置有关。可给导体棒一个周期变化的速度，使得导体棒在磁场中来回往复运动，最终停止在某个位置，计算此时通过电阻的热量。后撤走周期变化的速度，使导体棒一次性直接到达位置，计算此时通过电阻的热量。若两次热量完全不同（或相差很大），则可以验证安培力不是保守力。 【解析】 【29题详解】 （1）最低点，根据牛顿第二定律有 根据摩擦力的计算公式有 （2）略； （3）如图所示，将小车运动的半个圆周均匀细分成n（n→∞）等分，在每段长的圆弧上运动时，可认为轨道对小车的支持力不变、因而小车所受的摩擦力不变，摩擦力的功可以用W=Fs计算。 当小车运动到如图所示的A处圆弧时，有 则 克服摩擦力做功为 当小车运动到如图所示的与A关于x轴对称的B处圆弧时，有 则 克服摩擦力做功为 由此，小车关于水平直径对称的轨道两做段上克服摩擦力做功之和为 于是可知，小车沿半圆周从轨道最低点运动到最高点的过程中，克服摩擦力做的总功为 【30题详解】 电势能的表达式为 【31题详解】 （1）[1] A点接地，则A为0电势点，则O为0电势点，则有 由于B球壳净电荷为0，解得 （2）[2][3] 由于静电屏蔽，AB间的电场强度处处为0，则有UBA=0，由于A点接地，则A为0电势点，故B点电势也为0 【32题详解】 （1）设导体棒的质量为，则 安培力 由动量定理得 即 代入时，得到 则 则热功率 （2）略。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第二学期上海市等级考质量调研 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”“论述”“说明”“分析”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。除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小均取。 一、传感器 高中物理实验中，经常会利用传感器来测量某些物理量。 【一】分体式位移传感器 1. 使用分体式位移传感器时，发射器发射的波___________（选填“都是机械波”、“都是电磁波”或“两者均有”）。 2. 发射器A所发射的波直接照射到光敏器件上，并以此作为0时刻开始计时，则发射器___________（选填“A”或“B”）发射的波更容易发生明显衍射。 【二】光电门传感器 某同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的拴接点A、B在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能，重力加速度为，遮光条的宽度为，物块释放点与光电门之间的距离为（远远大于）。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。 3. 某次实验中物块从点静止释放，记录，和对应的时间，物块通过光电门时的动能为___________，此时弹簧的弹性势能为___________；若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证的关系式是___________（三空均用，，，，和其中的字母表示）。 4. 某同学为了更精确地完成实验，多次改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从点静止释放，记录多组和对应的时间。他以为横轴，为纵轴，做出图像，如图2所示，他发现此图像为一条曲线，为了方便数据处理应该将此曲线转化成一条直线，那么他应该做的图像是___________。 5. 做出4中的直线，理论上此直线的斜率的绝对值为___________（用m、d、k表示）。 【三】力传感器 将力信号转化为电信号来测量受力大小的装置称为力传感器，在力学实验中被广泛应用。为了研究力传感器的原理，小南同学在实验室中找到了一个力传感器并查阅了相关资料，发现力传感器中有一个重要部件——悬臂梁。如图甲所示，悬臂梁的一端固定，另一端安装测力钩，在悬臂梁的上、下表面各安装了两个电阻（也称“应变片”），四个电阻的阻值均为。当测力钩受到拉力或压力时，悬臂梁的上、下表面会产生微小的形变，从而引起电阻的阻值发生变化。这四个电阻连接成如图乙所示的电路，其中电源电压恒为，输出电压与测力钩所受力成正比。当测力钩受到拉力时，和变小，和变大，每个电阻阻值变化量的绝对值均相同。 6. 当测力钩受到拉力时，A点的电势比点___________（选填“高”或“低”），输出电压___________（用表示）。 7. 当超过时，由于形变量过大，电阻可能会损坏。已知测力钩受到的拉力为时，，则该力传感器的最大量程为___________N。 8. 若仅增加悬臂梁所用材料的硬度，使得在相同外力作用下变小，则该力传感器的最大量程会___________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 二、黑洞 史瓦西半径是任何具有质量的物体坍缩后形成黑洞的临界半径。当物体的实际半径小于或等于史瓦西半径时，其引力强大到连光都无法逃逸，从而形成黑洞。已知史瓦西半径。 赤道半径 轨道半径 水星 2440 0.4 金星 6052 0.7 地球 6378 1.0 火星 3397 1.5 木星 71492 5.2 土星 60268 10 天王星 25559 20 海王星 24764 30 9. 根据表中数据，可知海王星的公转周期约为___________h。（保留3位有效数字） 10. 卡文迪什在测量引力常量G的过程中用到的物理方法是___________；用国际单位制表示G的单位___________。 11. （论述）尝试用牛顿运动定律和开普勒第三定律推导万有引力定律公式。 12. （计算）计算地球的逃逸速度（又称第二宇宙速度）。（已知（单位省略），地球质量） 13. 取无穷远处为零势能点，未来太阳系中出现一个质量为的黑洞，引力常量为，光速为。当一块宇宙垃圾从无穷远处无初速度向该黑洞运动，则物体到达史瓦西半径处的速度___________。 14. 为了使地球获得足够的能量以离开太阳系，需要借助星的“引力弹弓”效应。其中，地球、星系统的机械能守恒，且可类比为一条直线上小质量钢球与大质量钢球的弹性碰撞。 （1）在物理学中，把碰撞前后动量和___________都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，碰撞前后地球与星之间的距离相同，从而使系统的___________相等。地球获得的动能增量来自于___________。 （2）（说明）弹性碰撞前后，物体相对速度大小不变。___________ （3）已知星是地球质量的三百余倍，在其轨道上公转的速度大小为。地球从很远的距离，以大小为（以太阳为参考系）的速度，接近星（运动方向会稍微错开一定距离以免相撞）。通过“引力弹弓”效应，地球飞离木星很远距离后，能够获得的最大速度大小为___________。（以太阳为参考系，用、表示） 三、家用电磁水泵 家用电磁水泵常用于输送导电液体。如图所示，一根水平放置的直管道，左端连接水源，以左端中心为原点，管道方向为轴正方向，垂直管道向上为轴正方向，建立坐标系。右端（）处为出水口。通过电源在管道两侧沿轴正方向通入恒定电流（图中未标出）。管道上下两侧分别安装磁铁，在区域内产生沿轴方向的磁场，磁感应强度满足电磁铁中心处磁场最强为，向两侧线性减弱，即。已知管道内水的压强在处为处为，且在无磁场区域线性减弱，均满足。磁场区域内因电磁力作用压强变化满足。 15. 该电磁水泵抽水原理与下列哪个装置的工作原理最相近（　　）。 A. 回旋加速器 B. 动圈式扬声器 C. 发动机转速表 D. 电磁炉 16. 为能达到抽水效果，两磁铁的磁性应分别为（　　）（从上至下）。 A. N、S B. S、N C. N、N D. S、S 17. （作图）结合题示，在下面数轴上画出磁感应强度的变化图像。（规定沿轴正方向为磁场正方向） 18. 试分析：（1）在和处，压强大小分别为___________、___________。 （2）中的与的关系___________。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 19. （说明）已知，在下面数轴上画出从区域内压强变化情况，并简要说明电磁场是如何对液体产生“抽吸”作用的。 四、音爆 声音通过空气分子振动以波的形式传播，空气中音速约为（1个标准大气压、）。马赫数记为M。当物体运动速度小于音速，其产生的声波能像平静水面的涟漪一样，向四周自由扩散，空气分子有足够时间调整位置，不会形成剧烈的压力突变。超音速物体的每个点都会产生球面波，这些波的前缘叠加形成一个圆锥面，称为马赫锥。锥角由马赫数决定：。 20. 多普勒效应中接受到的频率满足一定关系：（其中是声速）。一家民航客机以速度的速度朝西飞行，天空中一只鸟以速度的速度朝东飞行，飞机和鸟可近似为在同一平面和直线上运动，飞机因振动发出频率为的波，则这只鸟的接受频率为___________。（结果保留3位有效数字） 21. （分析）试简析当时，为什么为产生“音爆”现象（即产生堆积的“能量壁垒”）。 22. （说明）结合热力学原理，解释“音爆云”（普朗特一格劳厄脱凝结云）为何出现在超音速飞行器周围。【需说明激波前后的气压、温度变化与水蒸气凝结的关系。】 23. 某超音速飞行器以马赫数飞行时产生音爆，其表面材料在频率为的光照射下发生光电效应。已知该材料逸出功为，普朗克常量为，音爆释放总能量为，能量转化为光能的效率为。则最多逸出电子数为___________。（用、、、表示） 24. （计算）一架超音速飞机以速度水平飞行，飞机长度。机头和机尾可视为两个相干波源，发出频率的声波。在飞机正下方地面某点，求两列波到达点时的干涉情况。 25. 类比“音爆”，还存在超介质光速的“光爆”现象（切伦科夫辐射）。带电粒子（如电子、质子）在介质（如水、玻璃、塑料等）中的运动速度超过光在该介质中的传播速度时，所产生的一种电磁辐射现象。试分析：产生光爆现象___________（选填“需要”或“不需要”）介质。 26. 类比“音爆”，试得出切伦科夫辐射波的锥角满足___________。（已知光速为，粒子速度为，介质折射率为） 27. 已知水的折射率，真空中光速。则电子在水中产生切伦科夫辐射的最小速度___________。（结果保留2位有效数字） 28. （计算）切伦科夫辐射在粒子物理中用于探测高能粒子。若某电子在水中产生切伦科夫辐射，其动能至少为多少？（结果保留两位有效数字）（已知为电子静质量，） 五、势能 势能是储存于系统内的能量，其大小取决于系统内各物体的相对位置或形变，属于系统共有的能量。 29. （1）如图所示，以质量为的小车以恒定速率沿半径为的竖直轨道做圆周运动，已知重力加速度为g，小车与竖直圆轨道间的动摩擦因数为。 则小车在最低点时受到的摩擦力大小___________。 （2）【知识链接】同学在研究引力势能的时候借助“微元法”推导引力势能的表达式，部分过程如下：〔推导过程〕由于物体在上升的过程中所受地球引力不断减小，可以将物体从离地心处至无穷远处的距离分割成无数个相等的小段，每一段长度都足够小（如图所示），其中，物体在升高过程中经过每一段需克服引力做功的值分别记为、在第一段上克服地球引力做功 （论述）同学在计算完在第一段上克服地球引力做功之后，发现在第二段上做功还是和第一段不同，仍然无法将变化的物理量统一，请你帮帮他，完成推导过程。___________ （3）运用“微元法”的思想，尝试分析小车从最低点运动到最高点的半圆内，克服摩擦力做的功___________。（用、、、来表达） 类比第1题（2）问中的引力势能公式，尝试写出点电荷形成的空间电场中电势能的表达式___________。（其中用表示点电荷的电荷量，表示试探电荷的电荷量，表示距离，静电力常量为） 30. 两个极薄的同心导体球壳和，半径分别为和，如图所示。现同学将接地，而在壳的外部，距离球心的地方放一个电量为的点电荷。 （1）则球壳的感应电荷量___________。（用题目中出现的物理量符号表示） （2）外球壳的电势___________、___________。 31. 如图所示，两个光滑的水平导轨间距为，左侧连接有阻值为的电阻，磁感应强度为的匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒以初速度向右运动，除左边电阻外，其他电阻不计，棒向右移动最远的距离为。 （1）（计算）当棒运动到时（），求此时电阻上的热功率。___________ （2）同学欲用这个模型验证安培力不是保守力，请你基于题给器材，设计实验方案。（提示：写出必要的操作步骤和简要的推理过程即可）___________ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $