2024學年第二學期徐匯區學習能力診斷卷高三物理試卷5.除特殊說明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。某同學使用如圖裝置驗證機械能守恒定律。當地重力加速度大小為g。1.測量擋光片寬度宜選用()A.厘米刻度尺B.游標卡尺C.螺旋測微器2.用水平推力從最低點緩慢推高擺錘的過程中，推力F與輕質連桿對擺錘的拉力T的變化情況為()A.F增大，T減小B.F、T都增大C.F減小，T增大D.F、T都減小3.將擺錘從圖示位置靜止釋放，讀取并記錄各擋光片的對應高度h和擺錘經過各擋光片的擋光時間t，測得各擋光片的寬度均為d。利用實驗數據，以h為橫坐標，以__________為縱坐標繪制圖線，當圖線為斜率大小近似為g的傾斜直線時，可認為擺錘下擺過程中機械能守恒。4.擺錘以大小為v的速度經過最低點后，在制動裝置作用下靜止于連桿與豎直方向夾角為θ位置。已知擺第2頁/共14頁錘質量為m、擺長為L，求剎停過程中制動裝置對擺錘做功W?！?題詳解】為了方便測量并保證測量的準確度，測量擋光片寬度宜選用游標卡尺。故選B?！?題詳解】設輕質連桿與豎直方向的夾角為θ,擺錘受到豎直向下的重力、水平向右的推力和沿輕質連桿向上的拉力，根據受力平衡可得F=mgtanθ,T=用水平推力從最低點緩慢推高擺錘的過程中，θ增大，則F增大，T增大。故選B?！?題詳解】擺錘經過擋光片的速度，根據機械能守恒定律mgh=mv2，將v=代入并整理得所以以h為橫坐標，以為縱坐標繪制圖線，當圖線為斜率大小近似為g的傾斜直線時，可認為擺錘下擺過程中機械能守恒?！?題詳解】擺錘從最低點到靜止位置的過程，由動能定理得W-mgL(1-cosθ)=0-mv2一定質量的理想氣體經過一系列變化后回到初始狀態，其狀態變化過程如圖所示。5.理想氣體作為一種理想化的物理模型，完全忽略了()第3頁/共14頁A.分子勢能B.分子體積C.分子動能D.分子間作用力6.理想氣體在A、B兩狀態下的熱力學溫度分別為TA、TB，由圖可知TA:TB=_________。7.右表中給出了理想氣體在各段變化過程中部分物理量的變化情況，其中Q為氣體從外界吸收的熱量、W為外界對氣體做的功、ΔU為氣體的內能變化量。試完成該表。過程W/JΔU/JA→B04.2B→C-8.5C→A【答案】5.ABD6.4:77.過程W/JΔU/JA→B04.24.2B→C-8.50-8.5C→A5.8-1.54.3【5題詳解】理想氣體作為一種理想化的物理模型，實際上并不存在，其特點是：氣體分子間距離較大，分子本身的體積相對整個氣體體積來說較小，分子間的作用力可以忽略，無須考慮分子勢能，只有分子動能，故選ABD?！?題詳解】理想氣體在A、B兩狀態下，由理想氣體狀態方程有代入數據解得【7題詳解】由熱力學第一定律ΔU=W+Q第4頁/共14頁對A→B過程中氣體的內能變化量ΔUAB=W+Q=0+4.2J=4.2J對B→C過程中發生等容變化，所以W=0氣體的內能變化量ΔUBC=W+Q=0+（-8.5J)=-8.5J對C→A過程中發生等壓變化，所以W=-PΔV=-1×105×15×10-6J=-1.5J氣體的內能變化量ΔUCA=ΔUCB+ΔUBA=8.5J+(-4.2J)=4.3J表格如下：過程W/JΔU/JA→B04.24.2B→C-8.50-8.5C→A5.8-1.54.3機械振動與電磁振蕩、機械波與電磁波往往表現出相似的規律。8.一列向右傳播的水波在某時刻的剖面如圖，圖中標記各點中此時具有豎直向上的最大速度的是()9.某同學設計了一種不使用秒表的測重力加速度方案。使一擺長為L的單擺與一彈簧勁度系數為k、振子質量為m的水平彈簧振子一起做簡諧振動，數得單擺振動p次時振子恰振動q次。（1）當地重力加速度值可表示為g=_________。（2）為使測量準確，振動次數p、q宜取()A.幾次B.十幾次C.幾十次D.幾百次10.將電感器、電容器與電池、單刀雙擲開關、電流傳感器按如圖（a）所示電路連接，先把開關置于1，電容器充電完畢后將開關置于2組成振蕩回路，電流傳感器記錄的電流變化如圖（b）所示。第5頁/共14頁（1）若電容器的電容為C，電池電動勢為E，則發生電磁震蕩的前四分之一周期內，電流圖線與橫軸所圍成的圖形面積大小應為_________。（2）該振蕩回路所輻射出的電磁波在真空中的波長約為_________m（保留1位有效數字屬于電磁波譜中的_________。（3）若上述過程發生在以0.9倍光速沿地面水平運動的車廂內。車廂中的觀察者與地面上的靜止觀察者觀測到該振蕩回路中電磁震蕩的周期分別為T1和T2、發出的電磁波的傳播速度大小分別為v1和v2，則有A.TTC.T≠T（4）從某震蕩回路發出的一束電磁波在大氣中的傳播路徑如圖所示。與在底層大氣中的傳播相比，該電磁波在上層大氣中()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.C9.①.②.C10.①.CE②.3×106③.無線電波④.C⑤.B【8題詳解】根據波形圖可知，波向右傳播，根據平移法且處于平衡位置的速度最大，故具有豎直向上的最大速度的是C?！?題詳解】（1）[1]振子的振動周期單擺的周期公式第6頁/共14頁根據題意有pT2=qT1解得（2）[2]為使測量準確方便，振動次數p、q宜取幾十次。故選C?！?0題詳解】（1）[1]電流圖線與橫軸所圍成的圖形面積表示電量，所以電容器的電容為C，電池電動勢為E，則發生電磁震蕩的前四分之一周期內q=CE（2）[2]根據圖b可知，周期為0.01s，電磁波在真空中的波長約為λ=cT=3×106m[3]屬于電磁波譜中的無線電波。（3）[4]根據相對論時間延緩效應可知，車廂中的觀察者與地面上的靜止觀察者觀測到該振蕩回路中電磁震蕩的周期分別為T1和T2，則T1≠T2根據光速不變原理可知，發出的電磁波的傳播速度大小分別為v1和v2，則v1=v2故選C。（4）[5]與在底層大氣中的傳播相比，該電磁波在上層大氣中空氣稀薄，折射率更小，根據可知，波速更大。故選B。隨著技術的發展，人類望向星空的視角已經從地面來到了太空。11.某太空望遠鏡拍攝的星空照片中呈現如圖所示的星芒。則該望遠鏡成像光路上的障礙物分布情況可能為（白色表示透光、黑色表示障礙物）()AAB.C.D.E..12.我們接收到的恒星星光的光譜多為吸收光譜，其形式為()A.A.B.C.第7頁/共14頁13.由于光電效應，太空望遠鏡很容易在太陽輻射下帶_________（填寫電荷種類）。望遠鏡表層與無窮遠處的電勢差在增大為U后將保持不變，已知太陽輻射中頻率大于v的電磁波的影響均可忽略，普朗克常數為h，元電荷為e，望遠鏡表層材料發生光電效應的極限頻率為ν0，則U=_________。14.如圖為一質量為m的太空望遠鏡的引力勢能Ep與可能的軌道半徑r之間的關系圖線。試在圖中分別畫出該望遠鏡繞地球勻速圓周運動的動能Ek和機械能E隨r變化的關系圖線。（取無窮遠處引力勢能為零，僅考慮地球引力作用）【答案】11.E12.B13.①.正電②.【解析】【11題詳解】由照片中星芒的形狀可知，星點周圍出現了“四條”彼此成直角或對角的衍射條紋（看上去像“＋”和“×”重疊）。選項E所示的中心圓面被四條徑向黑線（障礙物）分割，最符合該衍射現象。故選E?！?2題詳解】恒星光譜在大范圍內接近連續分布，但由于恒星大氣中某些原子的吸收作用，會在連續背景上出現若干吸第8頁/共14頁收線(暗線)，因此屬于“在連續譜背景上帶暗線”的吸收光譜。選項A所示為線狀譜，選項B所示為吸收狀譜，選項C所示為連續譜。故選B?！?3題詳解】[1]望遠鏡在太陽輻射下易因光電效應而失去電子，故會帶正電。[2]當望遠鏡表面的正電累積到一定程度后，被剝離電子所能獲得的最大動能恰好被表面與無窮遠之間的電勢差所抵消，電勢差保持穩定。由光電效應方程Ek=hv-hv0又-eU=0-Ek得【14題詳解】只考慮地球引力、取無窮遠處引力勢能E?→0。對半徑為r的勻速圓周軌道。引力勢能(圖中已給出，為負值隨r增大趨近于0)。根據又得動能作圖時它在橫軸上方，且數值為|E?|的一半。機械能在圖上仍為負值，隨r增大也趨近于0。在給定坐標圖中，E?曲線應在橫軸上方且與|E?|成正比，E曲線在橫軸下方且數值恰為E?的一半（負值都隨r增大逐漸逼近零。該望遠鏡繞地球勻速圓周運動的動能Ek和機械能E隨r變化的關系圖線如圖所示在某些需要帶電工作的情況下測量交變電流時，電工需要使用如圖（a）所示的鉗形電表，圖（b）為其結構簡圖。測量時，使通有待測電流ix的導線AB穿過電表的鉗形鐵芯，鐵芯上繞有匝數為n的線圈并接入表內測量電路。第9頁/共14頁15.待測電流ix與線圈中感應電流ig的大小關系是()A.ix>ig16.設由A向B為待測電流正方向，當感應電流ig的方向如圖（b）所示時，待測電流的變化情況可能為A.沿正方向增大B.沿正方向減小C.沿負方向增大D.沿負方向減小17.若表內測量電路可視為阻值為500Ω的純電阻，連接測量電路的1000匝線圈總電阻為100Ω。某時刻流經測量電路的感應電流大小為0.4A，求此時鐵芯中的磁通量變化率大?。ūＡ?位有效數字）。18.若AB中的電流ix隨時間t的變化情況如圖所示，導線AB段的電阻為r，則導線AB段在圖示時間內所消耗的平均熱功率Pr=________。19.如圖所示，某同學為監測家庭電路中是否有漏電故障（電器中有電流直接流入地線將電能表與總斷路器之間的火線和零線一起繞在電表的鉗形鐵芯上，電表內部線路均未畫出。家庭電路中有無漏電故障與鉗形電表的電流示數的對應關系為()第10頁/共14頁A.漏電時示數為零，不漏電示數不為零B.漏電時示數不為零，不漏電示數為零C.無論是否漏電示數均為零D.無論是否漏電示數均不為零【答案】15.A16.AD17.0.24V【解析】【15題詳解】鉗形電表的工作原理相當于一個變壓器，根據可得所以ix>ig故選A。【16題詳解】當感應電流ig的方向如圖（b）所示時，根據安培定則判斷知感應電流產生的磁場方向順著鐵芯至下而上通過導線AB線圈，根據楞次定律可知通過導線AB電流產生的磁場方向可能是順著鐵芯自上而下增大或者自下而上減小，根據安培定則可判斷知對應通過AB的電流方向為由A向B增大的電流或由B向A減小的電流，即沿正方向增大的電流或沿負方向減小的電流。故選AD?！?7題詳解】由題意，根據閉合電路歐姆定律可得此時鐵芯中產生的感應電動勢大小為根據法拉第電磁感應定律有，可得此時鐵芯中的磁通量變化率大小【18題詳解】由圖可知AB中的電流ix隨時間t按正弦規律變化，則電流有效值為可得導線AB段在圖示時間內所消耗的平均熱功率為【19題詳解】由題意，若家庭電路中有漏電故障（電器中有電流直接流入地線則電路中有電流經過通過鉗形電表鐵芯上的線圈流向大地，使得穿過鐵芯中磁通量發生變化，產生感應電流，從而鉗形電表的電流示數不為零；若不漏電，則電流通過鉗形電表鐵芯上的線圈流經家庭電路后，又經過鐵芯的零線流回，即相當于繞在鐵芯上的導線為雙線繞法，電流產生的磁場相互抵消，使得穿過鐵芯的磁通量為零，磁通量的變化率為零，無感應電動勢產生，所以電表示數為零。故選B。1930年，科學家發現用從釙發出的α射線轟擊鈹(Be)時，會產生一種不帶電、穿透能力很強的未知射線。如圖所示，這種射線能從富含氫原子的石蠟中轟擊出質子。不考慮質子間相互作用及相對論效應，實驗環境可視為真空。20.發現中子的核反應方程是Be+He→_________。21.如圖所示，若使石蠟中打出的質子通過障板ab上的小孔o進入一磁感應強度為B的勻強磁場區域。質子在磁場中偏轉后落回障板。第12頁/共14頁（1）質子的落點將()A.僅散布于oa間B.僅散布于ob間C.在ab間均有分布（2）已知質子的質量為mp，電量為e，測得質子落點與小孔o之間在沿圖中ab方向上的最大距離為D。則質子進入磁場時的最大速度大小v=_________。（3）對質量為mp、動能為E的質子，其德布羅意波長（遠小于孔徑）可表示為()22.若使質子沿水平方向進入長度為L、場強為E的豎直勻強電場區域。標記為①、②的兩質子在勻強電場中的偏轉軌跡如圖所示。忽略電場的邊緣效應。（1）兩質子進入電場時初速度較大的是_________；穿過電場過程中電勢能變化較大的是_________（均選填“①”或“②”)。（2）兩質子離開電場時的末速度大小能否相等____。23.為檢驗從俄中打出的未知射線是否可能由盧瑟福所預言的中子組成，查德威克假設未知射線中的中性粒子x以最大速度vx，與石蠟中一初速度可忽略不計氫原子核p發生碰撞。碰撞前后系統動量和動能都不變，當碰撞后p的速度與vx同向時，p可獲得大小為vp=3.3×107m/s的最大速度。查德威克又用中性粒子x轟擊氮(4N)核，可使其獲得大小為vN=4.6×106m/s的最大速度。求未知中性粒子x的質量mx與質子質量mp之比（保留2位有效數字）。第13頁/共14頁【答案】20.