2024-2025學(xué)年上海市徐匯區(qū)位育中學(xué)高三（上）期中物理試卷（含答案）

第=page11頁(yè)，共=sectionpages11頁(yè)2024-2025學(xué)年上海市徐匯區(qū)位育中學(xué)高三（上）期中物理試卷1.正電子發(fā)射斷層掃描(PET)是一種核成像技術(shù)。檢查前，將含有放射性元素?918F的示蹤劑注入患者體內(nèi)，?918F原子核衰變放出正電子。正電子與患者體內(nèi)的電子湮滅過(guò)程中放出一對(duì)γ光子。探測(cè)器記錄各處放出γ光子的情況，γ光子越多，該處組織越活躍。

(1)正電子符號(hào)寫為_(kāi)_____，?918F的平均結(jié)合能為3MeV，其結(jié)合能為_(kāi)_____MeV。

(2)示蹤劑中的?918F可用高速質(zhì)子轟擊?818O得到，核反應(yīng)生成的另一個(gè)粒子是______。

A.氦原子核B.中子C.電子D.正電子

(3)若γ光子動(dòng)量為p，真空速度c，該光子能量Eγ=______。

(4)(計(jì)算)如圖某組織放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的原子序數(shù)為Z的放射性原子核?ZAX在圖中AB連線的P處發(fā)生了一次α2.某小組同學(xué)利用“光電門傳感器”和“位移傳感器”測(cè)量運(yùn)動(dòng)的速度和加速度。首先，他們利用光電門測(cè)量擋光片進(jìn)入光電門時(shí)的瞬時(shí)速度。將導(dǎo)軌一端墊高，小車上安裝擋光片，導(dǎo)軌上安裝光電門傳感器。通過(guò)更換不同寬度Δx的擋光片測(cè)量測(cè)量小車擋光片進(jìn)入光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v。最后，小組同學(xué)又采用分體式位移傳感器，將發(fā)射器安裝在小車上，接收器安裝在導(dǎo)軌的底部“0cm”處。

(1)在該小組利用“光電門測(cè)量小車擋光片進(jìn)入光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v”中如圖，實(shí)驗(yàn)者通過(guò)更換擋光片改變?chǔ)，操作方法應(yīng)該是______。

A.每次從導(dǎo)軌上的同一位置靜止釋放小車

B.每次從導(dǎo)軌上的不同位置靜止釋放小車

C.每次從導(dǎo)軌上的同一位置輕推釋放小車

D.每次從導(dǎo)軌上的不同位置輕推釋放小車

(2)為了能更加準(zhǔn)確的測(cè)量瞬時(shí)速度，他們將光電門測(cè)量的速度v和時(shí)間Δt繪制“v?Δt”圖像，其中圖線解析式如圖。由圖線得出了擋光片進(jìn)入光電門的瞬時(shí)速度，該速度的大小為_(kāi)_____m/s，加速度大小為_(kāi)_____m/s2。

(3)在該小組利用“位移傳感器測(cè)量瞬時(shí)速度”中，測(cè)量并繪制出小車下滑x?t圖線(如圖)：該傳感器通過(guò)發(fā)射紅外線和超聲波進(jìn)行測(cè)量出小車的相對(duì)接收器的位置x。

①其中紅外線屬于______(選填：A.“電磁波”、B.“機(jī)械波”)。

②當(dāng)小車下滑時(shí)，接收器接收到的超聲波頻率______，波長(zhǎng)______。(選填涂：A.“變大”、B.“變小”、C.“不變”)

③通過(guò)x?t圖線上標(biāo)注的數(shù)據(jù)，小車運(yùn)動(dòng)速度______(選填：A.“變大”、B.“變小”、C.“不變”)，小車運(yùn)動(dòng)的平均加速度大小為_(kāi)_____m/s2。3.近日，世界銀行發(fā)布第三版全球集裝箱港口績(jī)效指數(shù)，洋山深水港2022年的運(yùn)營(yíng)效率仍居全球首位。這一成績(jī)的取得，與碼頭上數(shù)百臺(tái)塔吊的運(yùn)行密切相關(guān)。

(1)如圖所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向運(yùn)動(dòng)的行車A，行車下裝有吊著集裝箱(可視為質(zhì)點(diǎn))B的吊鉤。在A與B沿吊臂方向以速率v勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將集裝箱B從地面向上吊起，A、B之間的距離以d=H?2t2(SI)(SI表示國(guó)際單位制，式中H為吊臂離地面的高度)規(guī)律變化：

①(多選)該集裝箱B______。

A.動(dòng)量變化率不變

B.速度變化率不變

C.機(jī)械能保持不變

D.重力功率不變

②吊鉤對(duì)B的拉力F為集裝箱B重力的______倍。(本問(wèn)g=10m/s2)

(2)(簡(jiǎn)答)行車A保持靜止，將質(zhì)量為M的集裝箱B從地面靜止開(kāi)始豎直向上吊起，電動(dòng)機(jī)輸出功率P恒定，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間達(dá)到最大速度。描述集裝箱該段時(shí)間運(yùn)動(dòng)情況及其達(dá)到的最大速度大??？

(3)(額定車速行車質(zhì)量電源電源輸出電壓電動(dòng)機(jī)額定輸出功率電動(dòng)機(jī)額定工作電壓和電流18km/?40kg36V/12A?≤36V208W30V/8A請(qǐng)參考表中數(shù)據(jù)，完成下列問(wèn)題：

①行車所配電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻是多少？行車牽引力多大？

②利用該行車電源提供電能，可以維持額定車速運(yùn)行多少小時(shí)？4.SpinLaunc?的發(fā)射系統(tǒng)稱為“亞軌道加速器”，其開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)不依賴于火箭燃料，而是利用電力、動(dòng)能和離心機(jī)。整個(gè)離心機(jī)由一個(gè)鋼制真空室組成，旋轉(zhuǎn)室直徑為100米，離心機(jī)中間有一條到圓心O有40米長(zhǎng)的旋臂，旋臂的一端固定要發(fā)射的航天器。在發(fā)射前將空氣從腔室中吸出，以創(chuàng)造一個(gè)低摩擦的環(huán)境。(已知第一宇宙速度7.9km/s)

(1)該發(fā)射系統(tǒng)端口水平發(fā)射，理論上若發(fā)射近地人造衛(wèi)星，則設(shè)計(jì)旋臂轉(zhuǎn)速至少為_(kāi)_____。

A.31r/min

B.3.1r/s

C.31r/s

(2)若利用該加速器將一顆衛(wèi)星送入距地面高度為10km處，要求加速器能在10ms內(nèi)將該衛(wèi)星從端口豎直射出。若衛(wèi)星射出后不計(jì)空氣阻力，運(yùn)動(dòng)視為豎直直線運(yùn)動(dòng)，則：

①衛(wèi)星離開(kāi)發(fā)射口的射出速度至少約為_(kāi)_____m/s，此時(shí)旋臂轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為_(kāi)_____rad/s。(保留3位有效數(shù)字)

②類比線加速度a=ΔvΔt，角加速度β的定義可為_(kāi)_____與______之比，其單位可用國(guó)際單位符號(hào)表示為_(kāi)_____。

③該衛(wèi)星在離心機(jī)中線加速度為α，角速度為β，其轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r，則根據(jù)所學(xué)它們的換算關(guān)系式可為_(kāi)_____。

(3)該系統(tǒng)不用燃料就能發(fā)射火箭，馬斯克的SpaceX星艦重量約為2000噸，若采用該裝置將星艦發(fā)射到10km高度處，你認(rèn)為是否可行：

①______(選填：A“可行”、B“不可行”)。

②理由是______。5.一群處于第4能級(jí)的氫原子，都回到基態(tài)能發(fā)出幾種不同頻率的光，將這些光分別照射到圖甲電路光電管的陰極K金屬上，只能測(cè)得3條電流隨電壓變化的圖像(如圖乙所示)，其中a光對(duì)應(yīng)圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為Ua=5V，已知?dú)湓拥哪芗?jí)圖如圖丙所示，電子電量為e=1.6×10?19C。

(1)該群氫原子回到基態(tài)可發(fā)出______不同頻率的光子。

A.12種

B.3種

C.6種

D.4種

(2)采用a光照射金屬時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能Eka=______。該金屬逸出功W=______eV。

(3)(論證)若光電子運(yùn)動(dòng)方向始終朝向A極板，能否在光電管內(nèi)加入外界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使得光電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下勻速直線運(yùn)動(dòng)到A極板上？闡明理由。

(4)(計(jì)算)只有c光照射金屬時(shí)，調(diào)節(jié)光電管兩端電壓，達(dá)到飽和光電流I=3.2μA，若入射的光子有80%引發(fā)了光電效應(yīng)。求此時(shí)每秒鐘照射到陰極6.施工常用的柴油錘打樁機(jī)，工作原理為如圖：豎直方向上在樁體上方的錘頭在只依靠重力作用下落，其內(nèi)部有一封閉絕熱氣缸。每次“擊打”當(dāng)錘頭下落到樁體最上方凸起的鐵塊時(shí)候缸內(nèi)空氣封閉迅速被壓縮到最小，此時(shí)內(nèi)部的柴油噴嘴噴出柴油迅速燃燒爆炸，巨大的爆炸力推動(dòng)此時(shí)靜止的錘頭和樁體沿豎直相反方向分開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)錘頭反復(fù)運(yùn)動(dòng)，樁體得以“夯”入泥土中。

(1)錘頭內(nèi)部的氣缸空氣體積迅速被壓縮的過(guò)程視為絕熱過(guò)程：

①該壓縮過(guò)程中空氣分子之間的作用力______，分子勢(shì)能______。(選填：A“變大”、B“變小”、C“不變”)

②該過(guò)程如圖，Ⅰ為壓縮前空氣分子熱運(yùn)動(dòng)的速率分布曲線，則壓縮后空氣分子熱運(yùn)動(dòng)的速率分布曲線Ⅱ應(yīng)為_(kāi)_____。

(2)質(zhì)量為m的錘頭下落至凸起處，缸內(nèi)理想空氣被壓縮至缸體體積的110時(shí)達(dá)到最小，空氣溫度從27℃變?yōu)?00℃，此時(shí)柴油(燃點(diǎn)200℃)迅速爆燃產(chǎn)生巨大壓力。若缸體內(nèi)截面積S，缸內(nèi)理想空氣壓縮前氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0。

①估測(cè)空氣壓縮到體積最小時(shí)缸內(nèi)氣壓為_(kāi)_____個(gè)(保留2位有效數(shù)字)p0，錘頭此時(shí)瞬時(shí)加速度大小為_(kāi)_____，方向______。

②在氣缸內(nèi)氣體爆燃的過(guò)程中，錘頭與樁體組成的系統(tǒng)的動(dòng)量______(選填：A“守恒”、B“不守恒”)。

③每次缸內(nèi)爆燃過(guò)程中，錘頭質(zhì)量m總能提升相對(duì)凸起?1高，樁體質(zhì)量M總能下沉?2，則每次氣缸內(nèi)爆燃?xì)怏w釋放的內(nèi)能為_(kāi)_____。

A.等于mg?1?Mg?2

B.等于Mg?2?mg?1

C.大于mg?1?Mg?2

D.小于Mg?2?m