精品解析：上海市南洋模范中学2024-2025学年高三下学期阶段性检测物理试卷

2024学年第二学期南模阶段性检测卷 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟。 2．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。 3．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。 4．除特别说明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8 m/s2。 一、肥皂泡 空中漂浮的肥皂泡几乎呈球形，水平桌面上的肥皂泡可能呈半球形。 1. 用黄光照射一个半球形的肥皂泡，观察到如图所示的干涉条纹，越靠近下部，条纹越密。该肥皂泡的厚度（　　） A. 上厚下薄 B. 上薄下厚 C. 厚薄处处相同 D. 由上往下均匀变厚 2. 如图所示，一球形肥皂泡稳定时的半径为R。已知肥皂泡内、外表面单位长度的总张力大小为f，大气压强为p0，则肥皂泡内气体压强为_______。 3. 吹出的肥皂泡在空中往往先上升、后下降，某同学假设这是因为从嘴中吹入肥皂泡的温度较高，随着肥皂泡运动，内部气体温度逐渐与外界相同。肥皂泡内的气体可视为理想气体，在内部气体温度降低的过程中。 （1）气体的内能_______（选涂：A．增大 B．减小 C．不变）。 （2）气体对外界_______（选涂：A．做正功 B．不做功 C．做负功）。 【答案】1. B 2. 3. ①. B ②. C 【解析】 【1题详解】 干涉条纹是肥皂膜前后两个面反射光叠加的结果，因越靠近下部，条纹越密，由薄膜干涉的规律可知肥皂泡的厚度上薄下厚。 故选B。 【2题详解】 设肥皂泡内气体压强为，对一半肥皂膜分析可知 解得 【3题详解】 [1]一定质量的理想气体内能只有温度有关，肥皂泡内的气体温度降低，内能减小。 故选B。 [2]肥皂泡的气体压强不变，由盖-吕萨克定律可知，温度减低，体积减小，气体对外界做负功。 故选C。 二、放射性同位素电池 某植入人体的微型核电池内部装有150 mg钚-238（），体积仅18mm3。已知钚-238的半衰期为88年，衰变时放出α射线和γ射线，生成新核X。 4. 写出钚-238衰变的核反应方程：_______。 5. 经过132年，质量为_______mg的钚-238发生了衰变（结果保留3位有效数字）。 6. X的平均结合能_______（选涂：A．大于 B．等于 C．小于）钚-238的平均结合能。 7. 若钚-238衰变过程中释放的能量E=5.5MeV，已知元电荷e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。则γ射线的波长λ=_______m（结果保留3位有效数字）。 【答案】4. 5. 97.0 6. A 7. 2.26×10-13 【解析】 【4题详解】 根据质量数与核电荷数守恒可知，其核反应方程为 【5题详解】 根据半衰期意义可得 故经过132年，发生了衰变的钚-238质量为 【6题详解】 生成的新核比原核更加稳定，平均结合能增大。 故选A。 【7题详解】 根据光电效应方程可得 代入数据解得 三、风能的利用 某风力发电厂共有200台风力发电机，一周内约有100个小时可以正常发电。每台风力发电机的叶片长L=80m，且风能转化为电能的效率η=20%。该风力发电厂所在地区的平均风速v=20m/s，空气密度ρ=1.3kg/m3。 8. 风车叶片旋转得很慢，通过齿轮变速，可将很低的风轮转速变为很高的发电机转速。某齿轮组如图所示，A、B、C三点位于齿轮不同位置，已知rA=2rB=2rC，则A、B、C三点的转速之比nA:nB:nC=______。 9. 该发电站一周能发多少度电？（结果保留3位有效数字） 10. 风电厂向用户供电的线路图如图所示，T1、T2分别为升压变压器和降压变压器，变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比n3:n4=10:1。已知发电厂的输出电压保持240V不变，用户端电压为220V、功率为11kW，输电线总电阻40Ω。 （1）输电线上消耗的电功率为______kW。 （2）升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2为（ ） A．3:25 B．6:55 C．1:10 D．1:15 （3）若用户端消耗的功率增大，在发电厂的输出电压不变的情况下，用户端获得的电压（ ） A．减小 B．不变 C．增大 D．无法确定 11. 若用U=320 kV高压直流输电，所用电缆线中心是半径R=2.2cm的铜线，已知铜的电阻率ρ=1.68×10-8 Ω·m，某电缆长s=265km，发电厂的输出功率P0=800MW，求铜线上消耗的电功率P。（结果保留3位有效数字） 【答案】8. 1:2:1 9. 4.18×108kW·h 10. ①. 1 ②. C ③. A 11. 1.83×107W 【解析】 【8题详解】 齿轮传动轮子边缘线速度大小相等，， 又 结合线速度与角速度关系， 得nA:nB:nC=1:2:1 【9题详解】 一台风力发电机Δt时间内接收到的风的质量 接收到的风的动能 每台风力发电机的发电功率 一周发电量 【10题详解】 [1]由题, 解得, 输电线上消耗的电功率为 [2]由 得 故选C。 【11题详解】 铜线的电阻 通过铜线的电流 铜线上消耗的电功率 四、简谐运动 作为理想模型的简谐运动，其规律在机械运动、电磁运动中都有体现。 12. 如图所示，波源O沿y轴做简谐运动，形成两列简谐横波，一列波在介质I中沿x轴正方向传播，另一列波在介质II中沿x轴负方向传播。t=0时刻完整波形如图所示，此时两列波分别传到x1=6m和x2=-4m处。t=1s时质点M的位移不变，振动方向相反。 （1）波源的振动周期T=_______s。 （2）若波源振动的周期大于1s，波源的振动方程为_______（cm）。 （3）设波在介质I、II中的波速分别为v1、v2，则v1:v2（ ） A．1:1 B．1:2 C．2:3 D．3:2 13. 如图所示，劲度系数为k的弹簧竖直固定在地面上，弹簧上端安装一质量为M的平台，初始时平台静止。一团质量为m的黏土从距离平台上方h处由静止下落。忽略黏土与平台的碰撞时间，黏土落到平台上，随平台一起运动。过程中弹簧保持竖直、平台保持水平。不计空气阻力，已知重力加速度大小为g。 （1）黏土与平台撞击后的速度大小v________。 （2）已知弹簧的弹性势能Ep与弹簧形变量x的关系为。黏土和平台碰撞后向下运动到速度最大处，该过程中弹簧弹性势能的变化量ΔEp=_______。 14. 在如图（a）所示的LC振荡电路中，通过P点的电流i随时间t的变化关系如图（b）所示。规定电流向右通过P点为正。 （1）t=0时刻，电容器的上极板（ ） A．带正电 B．不带电 C．带负电 （2）电路中电场能最大的时刻是（ ） A．t1 B．t2 C．t3 D．t4 E．t5 （3）实际电路中存在能量损耗，i的最大值将逐渐减小，在此过程中，i的随t的变化（ ） A．周期减小 B．周期不变 C．周期增大 【答案】12. ①. （） ②. ③. D 13. ①. ②. 14. ①. A ②. BD ③. B 【解析】 【12题详解】 [1]当t=1s时质点M位移不变，振动方向相反可知， 整理可得 [2]若波源振动的周期大于1s，则周期应取，根据图像可知振幅，则波源的振动方程为 [3]由图可知，两列波的波长分别为， 由公式，可得 故选D。 【13题详解】 [1]黏土撞击平台前瞬间的速度大小 黏土与平台碰撞过程中，内力远大于外力且时间极短，黏土与平台组成的系统动量守恒 取竖直向下为正方向， 解得 [2]速度最大时弹簧压缩量为 初始时，弹簧压缩量 弹性势能变化量 【14题详解】 [1]根据图像，t=0时刻，电容器的上极板带正电，故选A。 [2]时间内，电容器正在充电，故电路中电场能最大，故B正确； 同理，时间内，电容器也在充电，故电路中电场能最大，故D正确。 故选BD。 [3]根据振荡电路的周期公式可知，周期与能量损耗无关，故选B。 五、无绳电梯模型 有人设计了一种电磁驱动的无绳电梯模型，其简化原理图如图所示。光滑的平行长直金属导轨置于竖直面内，间距L=1m，导轨下端接有阻值R=1Ω的电阻。电梯轿厢抽象为质量m=0.1kg的导体棒，垂直跨接在导轨上，导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场，导体棒始终处于磁场区域内，g取10m/s2。t=0时刻，磁场以速度匀速向上移动，同时由静止释放该导体棒。 15. 在t=0时刻， （1）导体棒中的感应电流方向为_______（选涂：A．向左 B．向右）。 （2）导体棒的加速度大小_________。 16. 经过时间t，导体棒的速度大小为，取竖直向上为正方向。设时间t内，安培力所做的功为、安培力的冲量大小为，克服重力所做的功为、重力的冲量大小为。则=_______， _______。 【答案】15. ①. B ②. 2.5m/s2 16. ①. ②. 【解析】 【15题详解】 [1]导体棒相对磁场向下运动，根据右手定则可知，导体棒中的感应电流方向为向右，故选B。 [2]导体棒中的感应电动势 通过导体棒的电流 导体棒受到的安培力大小 根据牛顿第二定律 解得导体棒的加速度大小 【16题详解】 [1][2]根据动能定理有 得 根据动量定理有 得 用一束光照射铜发生光电效应。已知铜的逸出功为4.6eV。 17. 利用晶体可以获取单色光。如图所示，波长为λ的光在晶面发生反射，入射和反射的X射线与晶面的夹角均为θ，普朗克常量为h，则反射前后，光子动量变化量的大小为_______，方向为_______。 18. 铜的表面有一铜原子，其内一电子脱离铜原子的束缚需要消耗4.0eV能量。该电子吸收光子后以5.0 eV的动能从铜表面逸出，假设电子在逸出前未发生碰撞，则该电子吸收的光子能量为_______eV（结果保留3位有效数字）。 19. 电子从铜的表面进入真空时速度会发生变化，其运动情况类似于光的折射，设真空“折射率”。根据第2题中的信息可知，铜的“折射率”_______（结果保留3位有效数字）；若电子在铜内的“入射角”，如图所示，则在真空中的“折射角”_______（结果保留整数）。 20. 用静电分析器可以研究光电子的能量。如图所示，两个共轴的半圆柱面形电极A、B间的缝隙中存在电场，一电子沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，轨迹如图中虚线所示。 （1）关于缝隙间的电场，下列说法正确的是（ ） A．电场沿半径方向指向电极A B．电场沿半径方向指向电极B C．缝隙间的电场是匀强电场 D．靠近电极A处的电场更强 （2）已知电子轨迹上各点的场强大小为E，元电荷为e，电子的质量为m。电子重力不计，则电子进入静电分析器的动能_______。 （3）若入射电子的动能，为了让电子仍沿虚线运动，某同学设想在缝隙间加一垂直纸面的匀强磁场，求该磁场的磁感应强度B。 【答案】17. ①. ②. 垂直晶面向上或竖直向上 18. 13.6 19. ①. 1.39 ②. 63° 20. ①. BD ②. ，垂直纸面向外 【解析】 【17题详解】 [1] 光子水平方向动量不变，竖直方向动量变化 取竖直向上为正，由光子动量得 光子动量竖直方向上的初、末动量分别为， 故得光子动量变化量大小 [2] 由以上分析可得，光子动量变化量方向垂直晶面向上或竖直向上。 【18题详解】 由爱因斯坦光电效应方程可得 铜表面铜原子最外层电子逸出需吸收光子能量 由题意知，电子脱离铜原子的束缚需要消耗4.0eV能量 故该电子吸收的光子能量为 【19题详解】 [1] 由折射率公式可知 真空的折射率，铜的折射率 由及第2题中的信息可得 联立代入数据得 [2] 由可得 代入数据解得 【20题详解】 [1] AB．电子沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，电场力提供向心力，电子所受电场力方向与电场方向相反，故电场沿半径方向指向电极B，故A错误，B正确； CD．靠近电极B处的电场线较疏，靠近电极A处的电场线较密，故靠近电极A处的电场更强，故C错误，D正确； 故选BD。 [2]由电场力提供向心力可得 而动能 联立可 [3] 当电子的动能小于时 需要施加沿半径指向电极B的洛伦兹力 根据左手定则，匀强磁场的方向垂直于纸面向外 电子做匀速圆周运动有 又 联立解得，方向垂直于纸面向外。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第二学期南模阶段性检测卷 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟。 2．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。 3．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。 4．除特别说明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8 m/s2。 一、肥皂泡 空中漂浮的肥皂泡几乎呈球形，水平桌面上的肥皂泡可能呈半球形。 1. 用黄光照射一个半球形的肥皂泡，观察到如图所示的干涉条纹，越靠近下部，条纹越密。该肥皂泡的厚度（　　） A. 上厚下薄 B. 上薄下厚 C. 厚薄处处相同 D. 由上往下均匀变厚 2. 如图所示，一球形肥皂泡稳定时的半径为R。已知肥皂泡内、外表面单位长度的总张力大小为f，大气压强为p0，则肥皂泡内气体压强为_______。 3. 吹出的肥皂泡在空中往往先上升、后下降，某同学假设这是因为从嘴中吹入肥皂泡的温度较高，随着肥皂泡运动，内部气体温度逐渐与外界相同。肥皂泡内的气体可视为理想气体，在内部气体温度降低的过程中。 （1）气体的内能_______（选涂：A．增大 B．减小 C．不变）。 （2）气体对外界_______（选涂：A．做正功 B．不做功 C．做负功）。 二、放射性同位素电池 某植入人体的微型核电池内部装有150 mg钚-238（），体积仅18mm3。已知钚-238的半衰期为88年，衰变时放出α射线和γ射线，生成新核X。 4. 写出钚-238衰变的核反应方程：_______。 5. 经过132年，质量为_______mg的钚-238发生了衰变（结果保留3位有效数字）。 6. X的平均结合能_______（选涂：A．大于 B．等于 C．小于）钚-238的平均结合能。 7. 若钚-238衰变过程中释放的能量E=5.5MeV，已知元电荷e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。则γ射线的波长λ=_______m（结果保留3位有效数字）。 三、风能的利用 某风力发电厂共有200台风力发电机，一周内约有100个小时可以正常发电。每台风力发电机的叶片长L=80m，且风能转化为电能的效率η=20%。该风力发电厂所在地区的平均风速v=20m/s，空气密度ρ=1.3kg/m3。 8. 风车叶片旋转得很慢，通过齿轮变速，可将很低的风轮转速变为很高的发电机转速。某齿轮组如图所示，A、B、C三点位于齿轮不同位置，已知rA=2rB=2rC，则A、B、C三点的转速之比nA:nB:nC=______。 9. 该发电站一周能发多少度电？（结果保留3位有效数字） 10. 风电厂向用户供电的线路图如图所示，T1、T2分别为升压变压器和降压变压器，变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比n3:n4=10:1。已知发电厂的输出电压保持240V不变，用户端电压为220V、功率为11kW，输电线总电阻40Ω。 （1）输电线上消耗的电功率为______kW。 （2）升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2为（ ） A．3:25 B．6:55 C．1:10 D．1:15 （3）若用户端消耗的功率增大，在发电厂的输出电压不变的情况下，用户端获得的电压（ ） A．减小 B．不变 C．增大 D．无法确定 11. 若用U=320 kV高压直流输电，所用电缆线中心是半径R=2.2cm的铜线，已知铜的电阻率ρ=1.68×10-8 Ω·m，某电缆长s=265km，发电厂的输出功率P0=800MW，求铜线上消耗的电功率P。（结果保留3位有效数字） 四、简谐运动 作为理想模型的简谐运动，其规律在机械运动、电磁运动中都有体现。 12. 如图所示，波源O沿y轴做简谐运动，形成两列简谐横波，一列波在介质I中沿x轴正方向传播，另一列波在介质II中沿x轴负方向传播。t=0时刻完整波形如图所示，此时两列波分别传到x1=6m和x2=-4m处。t=1s时质点M的位移不变，振动方向相反。 （1）波源的振动周期T=_______s。 （2）若波源振动的周期大于1s，波源的振动方程为_______（cm）。 （3）设波在介质I、II中的波速分别为v1、v2，则v1:v2（ ） A．1:1 B．1:2 C．2:3 D．3:2 13. 如图所示，劲度系数为k的弹簧竖直固定在地面上，弹簧上端安装一质量为M的平台，初始时平台静止。一团质量为m的黏土从距离平台上方h处由静止下落。忽略黏土与平台的碰撞时间，黏土落到平台上，随平台一起运动。过程中弹簧保持竖直、平台保持水平。不计空气阻力，已知重力加速度大小为g。 （1）黏土与平台撞击后的速度大小v________。 （2）已知弹簧的弹性势能Ep与弹簧形变量x的关系为。黏土和平台碰撞后向下运动到速度最大处，该过程中弹簧弹性势能的变化量ΔEp=_______。 14. 在如图（a）所示的LC振荡电路中，通过P点的电流i随时间t的变化关系如图（b）所示。规定电流向右通过P点为正。 （1）t=0时刻，电容器的上极板（ ） A．带正电 B．不带电 C．带负电 （2）电路中电场能最大的时刻是（ ） A．t1 B．t2 C．t3 D．t4 E．t5 （3）实际电路中存在能量损耗，i的最大值将逐渐减小，在此过程中，i的随t的变化（ ） A．周期减小 B．周期不变 C．周期增大 五、无绳电梯模型 有人设计了一种电磁驱动的无绳电梯模型，其简化原理图如图所示。光滑的平行长直金属导轨置于竖直面内，间距L=1m，导轨下端接有阻值R=1Ω的电阻。电梯轿厢抽象为质量m=0.1kg的导体棒，垂直跨接在导轨上，导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场，导体棒始终处于磁场区域内，g取10m/s2。t=0时刻，磁场以速度匀速向上移动，同时由静止释放该导体棒。 15. 在t=0时刻， （1）导体棒中的感应电流方向为_______（选涂：A．向左 B．向右）。 （2）导体棒的加速度大小_________。 16. 经过时间t，导体棒的速度大小为，取竖直向上为正方向。设时间t内，安培力所做的功为、安培力的冲量大小为，克服重力所做的功为、重力的冲量大小为。则=_______， _______。 用一束光照射铜发生光电效应。已知铜的逸出功为4.6eV。 17. 利用晶体可以获取单色光。如图所示，波长为λ的光在晶面发生反射，入射和反射的X射线与晶面的夹角均为θ，普朗克常量为h，则反射前后，光子动量变化量的大小为_______，方向为_______。 18. 铜的表面有一铜原子，其内一电子脱离铜原子的束缚需要消耗4.0eV能量。该电子吸收光子后以5.0 eV的动能从铜表面逸出，假设电子在逸出前未发生碰撞，则该电子吸收的光子能量为_______eV（结果保留3位有效数字）。 19. 电子从铜的表面进入真空时速度会发生变化，其运动情况类似于光的折射，设真空“折射率”。根据第2题中的信息可知，铜的“折射率”_______（结果保留3位有效数字）；若电子在铜内的“入射角”，如图所示，则在真空中的“折射角”_______（结果保留整数）。 20. 用静电分析器可以研究光电子的能量。如图所示，两个共轴的半圆柱面形电极A、B间的缝隙中存在电场，一电子沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，轨迹如图中虚线所示。 （1）关于缝隙间的电场，下列说法正确的是（ ） A．电场沿半径方向指向电极A B．电场沿半径方向指向电极B C．缝隙间的电场是匀强电场 D．靠近电极A处的电场更强 （2）已知电子轨迹上各点的场强大小为E，元电荷为e，电子的质量为m。电子重力不计，则电子进入静电分析器的动能_______。 （3）若入射电子的动能，为了让电子仍沿虚线运动，某同学设想在缝隙间加一垂直纸面的匀强磁场，求该磁场的磁感应强度B。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $