2024學年第二學期奉賢區(qū)高三物理練習卷考生注意：1．試卷滿分100分，考試時間60分鐘。2．本考試分設試卷和答題紙。答題前，務必在答題紙上填寫姓名、學校、座位號，并將自己的條形碼貼在指定位置上。作答必須涂或寫在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。3．本試卷標注“多選”的試題，每小題應選兩個及以上的選項；未特別標注的選擇類試題，每小題只能選一個選項。4．本試卷標注“計算”“論證”的試題，在列式計算、邏輯推理以及回答問題過程中，須給出必要的圖示、文字說明、公式、演算等。1.驗證機械能守恒用如圖（甲）所示的裝置，驗證小球在空中運動時機械能守恒。將小球從斜面上某位置處釋放，利用頻閃相機連續(xù)得到小球離開桌面后下落經(jīng)過的若干位置，如圖（乙）所示。按比例尺，得到圖中位置1與2、2與3、3與4、4與5之間對應的實際水平距離均為x，位置1與3、2與4、3與5之間對應的實際豎直高度分別為h1、h2、h3。已知頻閃照相的頻率為f。（1）小球經(jīng)過位置2時，速度的水平分量大小為______，豎直分量大小為______。（2）為驗證小球從位置2運動到4的過程中機械能守恒，須滿足表達式______=8gh2（式中g為重力加速度大小）。（3）（多選）若小球在離開桌面后的飛行過程中機械能守恒，則飛行過程中小球的動能Ek隨時間t的變化率與時間t的關系圖像可能為（）A. B.C. D.【答案】（1）①.fx②.（2）（3）BD【解析】【小問1詳解】[1]根據(jù)平拋運動特點可知，小球在水平方向做勻速直線運動，故小球經(jīng)過位置2時，速度的水平分量大小為[2]根據(jù)勻變速直線運動推論可知，中間時刻的豎直速度等于該段的平均速度，即小球經(jīng)過位置2時，豎直分量大小為同理，小球經(jīng)過位置2時，豎直分量大小為【小問2詳解】小球在位置2的速度小球在位置4速度根據(jù)機械能守恒定律有聯(lián)立以上，整理得【小問3詳解】根據(jù)動能定理有整理得若拋出時豎直速度，則圖像是過原點的傾斜直線，若拋出時豎直速度，則圖像是不過原點的傾斜直線。故選BD。2.射線與醫(yī)療射線廣泛應用于診斷與治療，是醫(yī)生洞察人體內部結構和治療的得力工具。（1）鈷60衰變產生的γ射線可用于治療，其衰變方程為X+。鈷60衰變過程中任意時刻的質量m與初始時刻的質量m0的比值隨時間t的變化規(guī)律如圖所示。①X的中子數(shù)為______。②鈷60的半衰期為______A.t1B.t2C.D.t2?t1（2）CT掃描儀是醫(yī)學診斷的重要工具，其工作原理如圖所示。電子自靜止起經(jīng)過加速電場獲得速度，隨后水平射入磁場方向垂直于紙面的矩形勻強磁場區(qū)域，最后撞擊靶材于P點并激發(fā)出X射線，進行人體掃描。已知磁場區(qū)域的寬度為d、磁感應強度大小為B，電子的比荷為k，電子射出磁場時的速度偏轉角度為θ，不計電子重力。則：①偏轉磁場的方向為垂直紙面向______（選涂：A.外B.里）。②（計算）電子在偏轉磁場中的速率v為多大______？【答案】（1）①.32②.D（2）①.B②.【解析】【小問1詳解】①X的質量數(shù)為X的質子數(shù)為X的中子數(shù)為②質量m與初始時刻的質量m0的比值從到即衰變一半的時間為故選D。【小問2詳解】①電子進去磁場后向下偏轉，根據(jù)左手定則可知，偏轉磁場的方向為垂直紙面向里，故選B。②由洛倫茲力提供向心力由幾何關系可知由題知比荷聯(lián)立解得3.游樂園游樂園里設施多樣，蘊含著奇妙的物理原理，樂趣與科學并存。（1）如圖所示，游樂園中的兩個秋千均可視為單擺，且甲的擺長小于乙的擺長。現(xiàn)將它們拉開相同的擺角（小于5°）后，同時由靜止釋放，并在同一位移?時間（x-t）坐標系中，分別用實、虛線描繪出秋千甲、乙的擺動圖像，則可能的是（）A. B.C. D.（2）如圖所示，游樂園中用充氣碰碰球進行碰撞游戲。在碰撞過程中，球內封閉氣體溫度不變、體積減小，可看作理想氣體。①碰撞過程中，球內氣體（）A.對外界做正功，同時吸熱B.對外界做正功，同時放熱C.對外界做負功，同時吸熱D.對外界做負功，同時放熱②（論證）已知碰碰球充滿氣后，球內封閉氣體的體積為1.60m3，壓強為1.80×105Pa。之后，球內氣體無法膨脹，只能壓縮，且碰撞時的最大壓縮量為0.10m3。另外，安全規(guī)范要求，球內封閉氣體的壓強不能超過2.00×105Pa。某同學認為，若在早晨7℃時，將碰碰球充滿氣，則在中午溫度升高至27℃時，用該碰碰球進行碰撞游戲存在安全隱患。你認同他的觀點嗎？請通過計算分析說明______。【答案】（1）C（2）①.D②.認同；由解得【解析】【小問1詳解】5°以內的單擺運動可以視為簡諧運動。由于最開始甲乙都是拉開相同的擺角且甲的繩長小于乙，所以甲的振幅小于乙。由單擺周期公式可以判斷，甲的繩長短，所以甲的周期小。故選C。【小問2詳解】[1]因為氣體體積減小，所以外界對封閉氣體做正功，封閉氣體對外做負功。當溫度不變時內能不變，當體積減小時，由熱力學第一定律,可以判斷，即氣體放熱。故選D。[2]由理想氣體狀態(tài)方程早上時，，中午使用時，由解得故存在安全隱患。4.激光激光具有單色性佳、相干性強、方向性好、能量集中等特點，廣泛應用于多個領域。（1）利用激光和平面鏡觀察光的干涉現(xiàn)象，光路原理如圖所示。用激光和單縫獲得線光源S，S發(fā)出的光直接照射在豎直光屏上，與通過水平平面鏡反射的光疊加產生干涉條紋。測得S到平面鏡、光屏的垂直距離分別為a、L（aL），光屏上相鄰明條紋的中心間距為Δx，則激光的波長λ=______；將平面鏡略微向下平移，其它條件不變，干涉條紋的間距將______（選涂：A.變大B.變小C.不變）。（2）玻璃三棱柱的橫截面如圖中ΔPMN所示。現(xiàn)有一束激光從O點以α角入射，經(jīng)MN面折射后，依次在PM、PN面發(fā)生反射，最終垂直于MN面射出。已知該三棱柱對該激光的折射率為n=1.31。①補全三棱柱內的光路示意圖______。②（計算）求α角的大小（結果保留2位有效數(shù)字）______。③在三棱柱的PM、PN面上______A.僅PM面有光線射出B.兩個面均有光線射出C.僅PN面有光線射出D.兩個面均無光線射出（3）一種利用光電效應原理工作的電源，簡化結構如圖所示。A電極為有小缺口的無色透明導電球殼，K電極為放置在球殼中心的金屬球，K電極的引線與球殼缺口之間不接觸、不放電。現(xiàn)用頻率為ν的激光照射裝置，僅K電極表面有電子逸出并向A電極運動。忽略光電子的重力及之間的相互作用。已知激光穿過A電極時光子頻率不變，K電極金屬材料的逸出功為W，電子電荷量為?e，光速為c，普朗克常量為h。①入射激光的一個光子動量p=______。②兩電極K、A之間的最大電壓UkAm=______。【答案】（1）①.②.B（2）①.②.41°③.C（3）①.②.【解析】【小問1詳解】[1]從S發(fā)出的光經(jīng)過平面鏡反射后射到屏上的光，相當于從S關于平面鏡的像點D發(fā)出的光射到屏上，也就相當于一個間距為2a的雙縫，根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋之間的距離公式則波長[2]根據(jù)可知將平面鏡略微向下平移，a增大，干涉條紋的間距將變小，即選B。【小問2詳解】[1][2]玻璃臨界角可知由三棱柱內光路圖中的幾何關系可知激光射入MN面后的折射角由數(shù)學知識可得PM面入射角為，PM面入射角為，光路如圖所示則折射率解得[3]由以上分析可知兩個面均無光線射出。故選D。【小問3詳解】[1]根據(jù)可知一個光子動量[2]隨著K電極逸出的光電子運動到A電極，A、K之間的電壓逐漸增大，當K電極正指A電極逸出的動能最大的光電子恰好運動不到A電極時，兩極之間的電壓達到最大，對動能最大的光電子的運動過程由動能定理有由愛因斯坦光電效應方程有解得5.神舟飛船與天宮空間站天宮空間站是我國自主建設的太空實驗室，現(xiàn)繞地球近似做勻速圓周運動。神舟十九號飛船發(fā)射升空后，先進入近地圓軌道I，再進入橢圓軌道II，最終進入目標圓軌道III與天宮空間站完成對接。地球與三個軌道的示意圖如圖所示，飛船與空間站未畫出。圖中O點為地球球心，a、b點為橢圓軌道II的長軸端點，到O點的距離分別為r1、r2。（1）（多選）飛船的運行情況是（）A.在a點由軌道I進入軌道II時要加速B.在b點由軌道II進入軌道III時要減速C.在軌道I上的運行速率大于在軌道III上的運行速率D.在軌道I上的運行速率小于在軌道III上的運行速率（2）已知萬有引力常量為G，地球質量為M，天宮空間站總質量為m，則天宮空間站繞地球運行的周期為______，機械能為______（以無窮遠處為零勢能面）。（3）為保持與靜置于地面上的鐘快慢一致，需對天宮空間站里的鐘進行校準。根據(jù)狹義相對論，空間站里的鐘應調______；根據(jù)廣義相對論，空間站里的鐘應調_____（均選涂：A.快B.慢）。最終需綜合考慮兩種相對論的效應進行校準。（4）在天宮空間站驗證彈性碰撞。如圖所示，將直徑均為D的兩個小球a、b靜止放在同一直線PQ上，光電門垂直于PQ、放置在小球b的右側。給小球a一個向右的初速度v0，使小球a與b正碰。兩小球碰撞后，先后經(jīng)過光電門，依次記錄下?lián)豕鈺r間t1、t2。①小球b經(jīng)過光電門的速度大小為______。②（計算）已知小球a、b的質量關系為ma=5mb，則當測得的t1、t2的比值為多大時，即可驗證小球a、b的碰撞為彈性碰撞______？【答案】（1）AC（2）①.②.（3）①A②.B（4）①.②.【解析】【小問1詳解】AB．根據(jù)變軌原理可知，在a點由軌道I進入軌道II時要加速，在b點由軌道II進入軌道III時要加速，故A正確，B錯誤；CD．根據(jù)萬有引力提供向心力有解得可知，在軌道I上的運行速率大于在軌道III上的運行速率，故C正確，D錯誤；故選AC。【小問2詳解】[1]根據(jù)萬有引力提供向心力有解得[2]天宮空間站繞地球運行的勢能為根據(jù)萬有引力提供向心力有動能為機械能為【小問3詳解】[1]空間站相對地球在高速運動，地球上的觀察者看空間站的鐘是慢的，應調快；[2]廣義相對論是引力對時間的影響，引力勢越低的地方，時間流逝越慢，空間站的引力勢比地面高，則時間流逝更快，所以從廣義相對論角度，應將時鐘調慢。【小問4詳解】①小球b經(jīng)過光電門的速度大小為②小球a經(jīng)過光電門的速度兩球發(fā)生彈性碰撞，碰撞過程系統(tǒng)動量守恒、機械能守恒，以向右為正方向，由動量守恒定律得由機械能守恒定律得解得，則6.節(jié)能裝置為更好地利用能，生活中應用越來越多節(jié)能裝置。（1）如圖所示為一種可自動控制亮度的節(jié)能路燈的電路示意圖。已知電源電動勢為E、內阻為r，定值保護電阻的阻值為R0，且R0>r。L為可視作定值電阻的燈泡，需達到特定功率才能亮。RL為阻值隨光照強度增大而減小的光敏電阻，A、A1均為理想電流表。將滑片P滑至滑動變阻器R的中間某位置，閉合開關S。當天色逐漸變暗時，燈泡先不亮，后逐漸變亮。①（多選）在此過程中（）A.A1表的示數(shù)變大B.A1表示數(shù)的變化量小于A表的示數(shù)變化量C.電源的輸出電壓變大D.電源的輸出功率變小②為了讓燈泡在天色更暗時才亮，滑片P應向滑動變阻器的______（選涂：A.左B.右）側移動適當?shù)木嚯x。（2）如圖所示為某風力發(fā)電節(jié)能燈的電路簡化示意圖。其中交流發(fā)電機的電動勢表達式為e=3vsin（ωt）（V），v為風速，t為時間，ω=kv，k為常數(shù)。調節(jié)器能感應風速大小并相應調節(jié)滑片P的位置，改變理想變壓器的副線圈匝數(shù)，使燈泡L正常發(fā)光，調節(jié)器不消耗副線圈電路的電能。當風速v=2.8m/s時，原、副線圈的匝數(shù)之比為1:4，燈泡L正常發(fā)光，則燈泡的額定電壓約為______V（結果保留2位有效數(shù)字）。（3）電磁俘能器在汽車發(fā)動機振動時可進行減震并回收能量，結構如圖（甲）所示。兩對永磁鐵隨發(fā)動機一起上下振動，每對永磁鐵間有水平方向的勻強磁場，磁感應強度大小均為B，忽略磁場的邊緣效應，磁場分界面水平。邊長為L、總電阻為r的單匝正方形線框恰好完全處在磁場中，線框與儲能裝置連接，且均豎直固定。某時刻，磁場分界面處于線框的水平對稱軸上，如圖（乙）所示，且永磁鐵振動時磁場分界面不會離開線框。Ⅰ.此時線框磁通量的大小為______A.0B.BL2C.D.2BL2Ⅱ.現(xiàn)用阻值為R的電阻替換儲能裝置。①當永磁體以速度v豎直向上運動時，線圈中感應電流的方向為______（選涂：A.順B.逆）時針方向，線框受到的安培力大小為______。②（計算）當永磁體從圖（乙）所示位置開始，向上運動距離x（x<），求過程中經(jīng)過電阻R的電荷量大小為多少______？【答案】（1）①.CD②.A（2）24（3）①.A②.A③.④.【解析】【小問1詳解】[1]C．天色逐漸變暗時，光照減弱，RL接入阻值增大，外電路總電阻增大，干路電流減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律有可知，路端電壓增大，故C正確；D．電源的輸出功率由于R0>r可知，外電路總電阻大于電源內阻，