上海市徐匯區(qū)2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期期末學(xué)習(xí)能力診斷（一模）物理試卷（解析版）

PAGEPAGE12023學(xué)年度第一學(xué)期徐匯區(qū)學(xué)習(xí)能力診斷卷考生注意：1．試卷滿分100分，考試時間60分鐘。2．本考試分設(shè)試卷和答題紙。答題前，務(wù)必在答題紙上填寫姓名、考號。作答必須寫在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。3．本試卷標(biāo)注“多選”的試題，每小題應(yīng)選兩個及以上的選項(xiàng)，但不可全選；未特別標(biāo)注的選擇類試題，每小題只能選一個選項(xiàng)。4．本試卷標(biāo)注“計(jì)算”“簡答”“論證”的試題，在列式計(jì)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。5．除特殊說明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。一、原子與原子核隨著電子、原子、原子核的發(fā)現(xiàn)，人們對組成物質(zhì)的粒子有了越來越多的認(rèn)識。1.若在如圖所示的陰極射線管中部加上平行于紙面向上的電場，陰極射線將向_________偏轉(zhuǎn)；電子的衍射現(xiàn)象證明了電子具有_________性。2.質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，表示為p＝uud，則反質(zhì)子可表示為_________；中子由1個u夸克和2個d夸克組成，由此可推算出d夸克的電量為______e。（已知質(zhì)子帶電量為e）3.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）（）A. B.（m3－m2－m1）cC. D.（m3－m2－m1）c24.在云室中有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，從P點(diǎn)發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運(yùn)動軌跡如圖中1、2、3所示，三個粒子的初速度分別為v1、v2、v3。根據(jù)軌跡可以推斷出（）A.正電子的軌跡是1 B.正電子的軌跡是2C.v1＞v2＞v3 D.v3＞v2＞v15.鈾235受到中子轟擊后，會發(fā)生核裂變（1）完成核裂變方程：n＋U?Ba＋Kr＋______。（2）如果按一個鈾235原子核裂變時放出200MeV能量計(jì)算，1g鈾235全部裂變后釋放的能量是_________J？（阿伏加德羅常數(shù)6.02×1023mol-1，鈾235的摩爾質(zhì)量235g/mol，e=1.60×10-19C）（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）〖答案〗1.下波動2.3.C4.BD5.（1）3n（2）8.2×1010J〖解析〗【1題詳析】[1][2]若在如圖所示的陰極射線管中部加上平行于紙面向上的電場，陰極射線將向垂直紙面向下偏轉(zhuǎn)；電子的衍射現(xiàn)象證明了電子具有波動性?！?題詳析】[1]質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，表示為p＝uud，則反質(zhì)子可表示為；[2]設(shè)u夸克和1個d夸克各帶電量為q1和q2，則對質(zhì)子2q1+q2=e對中子q1+2q2=0解得d夸克的電量為；【3題詳析】根據(jù)質(zhì)能方程可知，當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是故選C?！?題詳析】AB．三個粒子的初速度方向相同，則兩個電子的偏轉(zhuǎn)方向應(yīng)該是相同的，即1和3是電子的軌跡，2是正電子的軌跡，選項(xiàng)A錯誤，B正確；CD．根據(jù)因可得選項(xiàng)C錯誤，D正確。故選BD?！?題詳析】（1）[1]核裂變方程n＋U→Ba＋Kr＋3n（2）[2]1g鈾235全部裂變后釋放的能量是二、機(jī)械波與電磁波機(jī)械波與電磁波在本質(zhì)上雖然不同，但具有波動的共同特征。6.在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡諧橫波。一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動，經(jīng)0.2s第一次到達(dá)最大位移處，在這段時間內(nèi)波傳播了1.2m，則這列波的周期是_____s，波速是_____m/s。7.設(shè)想一聲傳感器以0.5倍聲速遠(yuǎn)離一頻率為440Hz的靜止聲源，則測得的聲音頻率f應(yīng)有（）A.f<440Hz B.f=440Hz C.f>440Hz8.可見光的光子能量在1.61—3.11eV之間，氫原子的部分能級如圖所示，在下述哪些能級之間躍遷所發(fā)出的光是可見光？（）A.從n＝4到n＝3 B.從n＝4到n＝2C.從n＝3到n＝1 D.從n＝3到n＝29.下列光的現(xiàn)象中能說明光是橫波的是（）A.折射 B.衍射 C.干涉 D.偏振10.某些特殊的人工材料，入射角i與折射角r依然滿足，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)，因此其折射率為負(fù)值（n<0），稱為負(fù)折射率材料。空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對此電磁波的折射率n=?1.2，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是（）A. B.C. D.〖答案〗6.0.867.A8.BD9.D10.C〖解析〗【6題詳析】[1]一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動，經(jīng)0.2s第一次到達(dá)最大位移處，則波的周期為T=4×0.2s=0.8s[2]在這段時間內(nèi)波傳播了1.2m，則波速是【7題詳析】因聲傳感器遠(yuǎn)離靜止聲源運(yùn)動，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，測得的聲音的頻率小于440Hz。故選A。【8題詳析】A．從n＝4到n＝3輻射光子的能量為(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66eV，則不屬于可見光，故A錯誤；B．從n＝4到n＝2輻射光子的能量為(-0.85eV)-(-3.4eV)=2.55eV，則屬于可見光，故意B正確；C．從n＝3到n＝1輻射光子的能量為(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09eV，則不屬于可見光，故C錯誤；D．從n＝3到n＝2輻射光子的能量為(-1.51eV)-(-3.40eV)=1.89eV，則屬于可見光，故D正確。故選BD?！?題詳析】光的偏振現(xiàn)象能說明光是橫波。故選D。10題詳析】根據(jù)折射率公式因折射率絕對值大于1，可知且入射光線和折射光線在法線的同一側(cè)，可知圖像C正確，ABD錯誤。故選C。三、電容與電感線圈電容器和電感線圈均是重要電學(xué)元件，電容器由兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體構(gòu)成，電感線圈一般由帶鐵芯的線圈構(gòu)成，兩者在電路中所起的作用各不相同。11.用如圖所示電路給電容器充、放電。開關(guān)S接通1，穩(wěn)定后改接2，穩(wěn)定后又改接1，如此往復(fù)。（1）一小段時間內(nèi)觀察到通過電流表的電流方向始終向左，則可推得該段時間內(nèi)：（在表格內(nèi)各空格處填上合理〖答案〗）該時間段通過電流表的電流方向電流表中電流的變化情況開關(guān)S當(dāng)前正接通1還是2整個電路中的能量正在怎樣轉(zhuǎn)化向左________________________（2）從t＝0開始，開關(guān)接1，得到電流表示數(shù)隨時間變化的I-t圖像和電壓表示數(shù)隨時間變化的U-t圖像。t1時刻，把開關(guān)改接2，請?jiān)贗-t圖像和U-t圖像中畫出改接2后圖像的大致形狀_________。12.如圖所示電路中，A1和A2是兩個規(guī)格均為“3V，6W”的燈泡。（1）閉合開關(guān)S后，要使燈泡A1和A2亮度相同，可先調(diào)節(jié)變阻器_________；再調(diào)節(jié)變阻器_________，使兩個燈泡都正常發(fā)光。（2）某時刻斷開開關(guān)S，以由點(diǎn)M流向點(diǎn)N為電流正方向，則流過A1的電流i1、流過A2的電流i2隨時間t變化的圖像是_________。〖答案〗11.（1）減小2電容器存儲的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能（2）12.（1）R2R1（2）A〖解析〗【11題詳析】（1）[1][2][3]開關(guān)接1時電容器充電，根據(jù)電路圖可知，當(dāng)電容器充電時，電流表的電流方向始終向右，而根據(jù)題意，一小段時間內(nèi)觀察到通過電流表的電流方向始終向左，則可知此時開關(guān)接2，電容器正在放電，而隨著電容器的放電，電容器所帶電荷量逐漸減小，因此可知放電電流逐漸減小，整個電路中電容器儲存的電能正在向其他形式的能轉(zhuǎn)化。（2）[4]在電容器充電后，t1時刻，把開關(guān)改接2，則電容器開始放電，放電電流開始比較大，而隨著電容器兩極板所帶電荷量的減小，兩極板間的電勢差逐漸減小，電場強(qiáng)度逐漸減小，因此放電電流逐漸減小，其、圖像如圖所示【12題詳析】（1）[1][2]S閉合開關(guān)S后，由于燈A1與電感線圈串聯(lián)，電感線圈會產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的通過，因此要使燈泡A1和A2亮度相同，可先調(diào)節(jié)與燈A2串聯(lián)的變阻器R2，讓滑動變阻器R2起到和電感線圈相同的阻礙作用，這樣就可以使燈泡A1和A2亮度相同，而當(dāng)電路穩(wěn)定后，再調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使兩燈泡正常發(fā)光。（2）[3]閉合開關(guān)S時流經(jīng)電感線圈和燈泡A1、A2的電流方向均由M到N，其中電感線圈與燈泡A1串聯(lián)，當(dāng)斷開開關(guān)S時，由于電感線圈產(chǎn)生自感電動勢要阻礙電流的減小，此時電感線圈與燈泡A1、A2構(gòu)成閉合回路，電感線圈與燈泡A1串聯(lián)，電流方向不變，仍從M到N，但流經(jīng)燈泡A2的電流反向，從N到M，而流經(jīng)燈泡A1、A2電流的方向雖然相反，但由于該電路為串聯(lián)電路，因此電流的變化趨勢完全相同，都逐漸減小為0。故選A。四、電磁撬2022年，我國階段性建成并成功運(yùn)行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進(jìn)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄。一種兩級導(dǎo)軌式電磁推進(jìn)的原理如圖所示，兩間距為L的平行長直光滑金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒，電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)過金屬棒，再從另一導(dǎo)軌流回（圖中未畫出電源）。兩導(dǎo)軌電流在金屬棒所在處產(chǎn)生的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I的關(guān)系為BkI（k為常量）。13.金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時，回路中的電流為I，則金屬棒在大小為F＝______的安培力作用下被推動。14.當(dāng)金屬棒由第一級區(qū)域進(jìn)入第二級區(qū)域時，回路中的電流由I變?yōu)?I。則（1）金屬棒在第一、第二級區(qū)域的加速度大小之比a1∶a2＝______。（2）（計(jì)算）每一級區(qū)域中金屬棒被推進(jìn)的距離若均為s，金屬棒的質(zhì)量為m，求金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進(jìn)后的速度大小v=______〖答案〗13.kI2L14.（1）1：4（2）〖解析〗【13題詳析】由題意可知第一級區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時受到安培力的大小為故填kI2L；【14題詳析】（1）[1]根據(jù)牛頓第二定律可知，金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域的加速度大小為金屬棒經(jīng)過第二級區(qū)域時磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為受到安培力的大小為金屬棒經(jīng)過第二級區(qū)域的加速度大小為聯(lián)立解得金屬棒經(jīng)過第一、二級區(qū)域的加速度大小之比為故填；（2）[2]金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進(jìn)后，根據(jù)動能定理可得解得金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進(jìn)后的速度大小為故填。五、霍爾元件與磁傳感器根據(jù)霍爾效應(yīng)用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件，它可將許多非電、非磁的物理量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量來進(jìn)行檢測和控制，在自動化生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。15.某型號霍爾元件的主要部分由一塊邊長為L、厚度為d的正方形半導(dǎo)體薄片構(gòu)成，電子的移動方向從SR邊進(jìn)入薄片朝PQ邊運(yùn)動。當(dāng)突然垂直PQRS面施加一磁感強(qiáng)度為B方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場時，電子將（）A.在安培力作用下向PS側(cè)積聚B.在洛倫茲力作用下向PS側(cè)積聚C.在安培力作用下向QR側(cè)積聚D.在洛倫茲力作用下向QR側(cè)積聚16.已知在電子積聚一側(cè)的對側(cè)會同時積累等量的正電荷，穩(wěn)定后在薄片中形成場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，該電場中PS與QR邊之間的電勢差大小為（）A.EL B. C.Ed D.17.利用該元件構(gòu)成的磁傳感器可將_______變化轉(zhuǎn)化為PS與QR邊之間的電勢差變化，并加以測量。如圖所示，將這種磁傳感器固定在自行車的車架上，并在車輪輻條上固定強(qiáng)磁鐵，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，磁鐵每次經(jīng)過傳感器都會在元件兩側(cè)產(chǎn)生一次電勢差變化，只要測出哪些物理量，即可測得自行車的平均速率大小？請寫出需要測量的物理量：_______、_______，自行車的平均速率測量公式為：_________。18.若車輪半徑為R的自行車在繞半徑為L的圓周勻速騎行，測得車速大小為v。某時刻車輪上P點(diǎn)恰與地面接觸且不打滑，不考慮轉(zhuǎn)彎時的車輪傾斜，則以地面為參照物，P點(diǎn)的加速度大小為___________?！即鸢浮?5.D16.A17.垂直PQRS方向的磁感強(qiáng)度相鄰兩次電勢差最大值之間的時間間隔T車輪半徑R18.〖解析〗【15題詳析】根據(jù)左手定則可知，當(dāng)突然垂直PQRS面施加一磁感強(qiáng)度為B方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場時，電子將在洛倫茲力的作用下向QR側(cè)積聚。故選D?！?6題詳析】當(dāng)電子積聚一側(cè)的對側(cè)同時積累等量的正電荷，穩(wěn)定后，該電場中PS與QR邊之間的電勢差大小為電場強(qiáng)度與沿著電場強(qiáng)度方向的距離的乘積，即為故選A?！?7題詳析】[1]利用該元件構(gòu)成的磁傳感器可將垂直PQRS方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)化為PS與QR邊之間的電勢差變化；[2][3][4]測量相鄰兩次電勢差最大值之間的時間間隔以及車輪半徑R，即可測得自行車的平均速率大小，即自行車車輪的周長與轉(zhuǎn)動一周所用時間的比值即為自行車運(yùn)動時的平均速率大小，其平均速率測量公式為【18題詳析】自行車車輪上的P點(diǎn)在觸地時，在繞車輪中心做勻速圓周運(yùn)動的同時也在繞半徑為L的圓周做勻速圓周運(yùn)動，繞車輪中心做圓周運(yùn)動的加速度此時垂直地面指向自行車圓心，繞水平面圓周做圓周運(yùn)動的加速度此時指向水平面圓周所在圓心，兩個方向的加速度此時互相垂直，豎直方向與水平方向的加速度分別為，則以地面為參照物，P點(diǎn)此時的加速度大小為六、碰撞某同學(xué)使用數(shù)碼小車研究碰撞過程，實(shí)驗(yàn)裝置如圖。兩材質(zhì)完全相同的數(shù)碼小車1、2置于水平長直軌道上，小車質(zhì)量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小車1前方固定有輕質(zhì)彈簧，以一定的速度撞擊原本靜止在軌道上的小車2，測得一段時間內(nèi)里兩車速度v隨時間t變化的v-t圖像，各時刻小車的速度值標(biāo)示如圖。該同學(xué)由圖判斷兩車發(fā)生碰撞的時間段約為0.01s至0.05s，不計(jì)空氣阻力。19.碰撞過程中，兩車間的相互作用力（）A.保持不變 B.持續(xù)增大C.先增大后減小 D.先減小后增大20.碰撞過程中彈簧彈性勢能的最大值最接近（）A.0.007J B.0.018J C.0.021J D.0.025J E.0.050J F.0.056J21.該同學(xué)對實(shí)驗(yàn)