上海市崇明区2024届高三年级一模考试物理试卷(附答案)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
α
β
γ O
a
b
c
上海市崇明区2024届高三年级一模考试物理试卷
一、光波和机械波
光和机械波一样,都具有波的性质,他们不仅能够产生反射、折射,还能产生干涉和衍射,能够传递能量,携带信息。
完成下列问题:(6分)
1.(多选)下列关于光的说法正确的是( )
A .光波和超声波属于同种性质的波
B .光能发生偏振现象,说明光波是一种横波
C .阳光照耀下的肥皂泡呈现彩色花纹是光衍射的结果
D .将白光分别照射到单缝和双缝上,光屏上都可能呈现彩色条纹 2.如图所示,一个半圆形的玻璃砖,其折射率n .入射光a 沿着玻璃砖半径射到直边上O 点,分成两束光线b 和c ,虚线为过O 点的法线,则有( ) A .sin /cos n γβ= B .sin /sin n αγ= C .sin /cos n αβ= D .sin /sin n γβ=
3.一列机械横波向右传播,在0t =时的波形如图所
示,A 、B 两质点间距为8m ,B 、C 两质点在平衡位置的间距为3m ,当1s t =时,质点C 恰好通过
平衡
位置,该波的波速可能为( )
A .13m/s
B .3m/s
C .13m/s
D .27m/s
A
B
C
v
二、神舟出征,太空“会师”
2023年10月26日,“神舟十七号”载人飞船在我国酒泉卫星发射中心成功发射,17时46分“神十七”入轨后,成功对接天和核心舱前向端口,19时34分,“神十七”三名宇航员顺利进驻中国空间站,和“神十六”三名宇航员会师。
完成下列问题:(13分)
4.空间站和地面指挥中心之间需要通过电磁波来实现通信.用实验证实了电磁波的存在,被誉
为无线电通信的先驱者的物理学家是( ) A .安培
B .麦克斯韦
C .法拉第
D .赫兹
5.(多选)下列实验中,能在空间站完成的有( )
A .弹簧振子实验
B .平抛运动实验
C .光的双缝干涉实验
D .验证机械能守恒实验
6.(1)在研究空间站围绕地球运动过程中,空间站能否看成质点?答 ,(选填“能”或
“不能”)简要说明理由: . (2)若地球表面重力加速度为9.8m/s 2,地球半径为6400km ,空间站轨道离地高度为400km ,
则空间站绕地球运动的周期为 .
7.运载火箭的发射是利用了反冲原理.若某时刻火箭正处于水平飞行状态,此时火箭的总质量为M ,速度大小为0v .当火箭以1v 速度向后喷出质量为m 的高温高压气体后,火箭获得的速度2=v .
(不考虑重力影响) 8.测量“神十六”飞船从空间站返回地球的时间.若地球上观察者测得的时间为t ∆,飞船中的航天员测得时间为t '∆,仅考虑狭义相对论效应,则( ) A .t t '∆<∆
B .t t '∆=∆
C .t t '∆>∆
D .无法判断
三、风力发电系统
风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视,全球风能约有2.74×109MW ,可以利用的风能为2×107MW ,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
某风力发电系统有风机叶轮、传动装置,发电机、变流器、机组升压器和升压站等部分组成。
完成下列问题:(22分)
9.如图,某风力发电机的叶片长35m ,匀速转一圈约4s ,叶片顶端A 点的
线速度大小A =v m/s .某时刻叶片A 、B 、C 三点中( ) A .B 和C 的角速度相同 B .A 和B 的线速度相同 C .A 和C 的线速度相同
D .A 和C 的向心加速度相同
10.风力发电机的叶片转动时可形成半径为R 的圆面,设风速恒定为0v ,风向恰好垂直于叶片
转动面,已知空气的密度为ρ,该风力发电机能将此圆面内空气动能的10%转化为电能.则在时间t 内经过风力发电机叶片圆面的气流的动能k E = .此风力发电机的发电功率
P = .
11.发电机主要是利用下列哪个物理原理工作的?( )
A .电流的磁效应
B .电磁感应原理
C .磁场对电流的作用
D .电磁振荡
12.如图为某发电机的模型,边长l 的正方形闭合导线框abcd 在磁感强度为B 的
匀强磁场中绕中心轴OO '顺时针匀速转动,角速度为w .某时刻转到线框平面和磁场平行.该时刻导线框内的感应电流方向为 (选“abcda ”或者“adcba ”).若线框内有n 匝线圈.该时刻线框内感应电动势E = .
13.功率为540kW 的发电机,发出的电压有效值为700V ,通过机组升压变压器将电压升到
10kV ,则需要的升压变压器原副线圈的匝数之比12:n n = .升压变压器线圈导线的粗细应当选择( ) A .原线圈比副线圈粗 B .原线圈比副线圈
细 C .原线圈和副线圈一样
粗细
14.从供电网接入小李家的正弦交流电压随时
间变化
图像如图所示,该交流电的频率
f = Hz ,如用多用表交流电压档测量该交流电压,则测量值约为 V .
四、篮球运动
篮球运动作为一个常规的球类运动在学校普遍受到学生的喜爱.一个标准合格的篮球质量为0.6kg ,当地重力加速度g 取10m/s 2.
完成下列问题:(27分)
15.为了检验一篮球弹性性能,某同学将篮球从1 1.8H =米高处自由下落,能
够自由弹跳到2 1.25H =米高度处.如果不考虑篮球在运动中转动和所受的空气阻力.
O' c d a N O b S
u/v
311
O
0.02
t/s
0.04
w
311
(1)若取向上为正方向,则篮球刚和地面刚接触时的速度大小为 m/s .篮球在与地面碰
撞过程中,动量改变量p ∆= kg m/s ,地面对篮球所作的功W = J . (2)为了求得上述过程中篮球受地面的平均冲击力,该同学使用每秒拍摄2000帧照片的高速摄
像机拍摄了整个运动过程,通过tracker 软件计算发现篮球和地面接触的照片一共有23张.则篮球和地面接触的时间t ∆= s ;估算篮球受到地面的平均冲击力 N . 16.(多选)在篮球与地面接触的运动过程中,篮球( )
A .加速度始终向上
B .速度为0时加速度最大
C .加速度先向上后向下
D .加速度为0时速度最大
17.(计算)在某次传球过程中,不考虑篮球的转动和阻力影响.甲运动员将球从离地1 2.4h =米
高处以130=v m/s 的速度水平传出.求:
(1)当球运动到离抛出点水平距离12米处的乙运动员位置时,球离地的高度2h ; (2)乙运动员接球时,球的速度的竖直分速度大小2y v ;
(3)如果乙在该位置把球接住,使得球速度变为0,则乙运动员对球所作的功.
18.在实际情况下,篮球会受到空气阻力的作用,假设空气阻力大小保持不变.某同学将一个篮
球竖直向上抛出,一段时间后落回原处,测得篮球上升时加速度为11.5m/s 2.则空气阻力
f = N .以竖直向上为正方向,篮球离地高度h 与运动时间t 图像中可能正确的是( )
19.某同学将篮球下落过程的视频用tracker 软件计算分析,得到篮球在不同位置时的速度,然
后计算不同位置的动能、势能和机械能,画出它们随高度h 的变化,取地面为零势能面,得到了图示a 、b 、c 三条图线.则 (1)三根图线分别代表( )
A .a 机械能,b 动能
B .a 机械能,c 动能
C .a 动能,b 势能
D .a 势能,c 动能
(2)通过图像分析,你认为篮球在下落过程是 (选填“受到”、“没有受到”)空气阻力
作用,简要说明理由: .
E/J
h/m
a
b
c
h
t
O A
h
t O
B h
t
O C
h
t
O
D
五、质谱仪
质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器.其结构如图a 所示,它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成.若从粒子源P 点发出一个电量q 、质量为m 的正离子,经过加速器得到加速,进入速度选择器,速度符合一定大小的离子能够通过S 3缝射入质量分离器中.整个过程中可以不考虑离子重力的影响.
完成下列问题:(15分)
20.加速器Ⅰ由S 1S 2两块带电平行金属板组成,为了使正离子得到加速,则应让金属板S 1带
电(选填“正”、“负”).在下降过程中,离子的电势能 (选填“减少”、“增大”、“不变”).如果离子从速度0v 开始经加速后速度达到1v ,则加速器两极板间电压
1U = .
21.离子以速度1v 进入速度选择器Ⅱ中,两板间电压为U 2,两板长
度l ,相距d .离子在穿过电场过程中,为了不让离子发生偏转,需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场. (1)则所加磁场的磁感强度B = ;
(2)在图b 中分别用E F 和B F 标出离子受到的电场力与磁场力方向; (3)离开分离器时离子的速度=v .
22.若离子以速度v 垂直于磁场方向进入质量分离器Ⅲ,图c 所示.
其磁感应强度大小为B 0.离子在磁场力作用下做半圆周运动 (1)圆周运动的直径X = .
(2)带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比,设/K q m =,
如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线,可以比较其对应的两个电荷的荷质比大小( ) A .12K K > B .12K K = C .12K K <
D .无法比较
p
s 1
s 2
速度选择器Ⅱ B
B 0
加速器Ⅰ 质量分离器Ⅲ +
-
质谱仪底片 s 3
图a
B 0
质量分离器Ⅲ
X
v
S 3 图c
2
1 S 3
质谱仪底片
+
l
-
d
v 1
速度选择器Ⅱ
图b
六、电磁炮
电磁弹射在电磁炮、航天器、舰载机等需要超高速的领域中有着广泛的应用,为了研究问题的方便,将电磁炮简化为如图所示的模型(俯视图)。
发射轨道为固定在水平面上的两个间距为L 的平行金属导轨,整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中。
发射导轨的左端为充电电路,已知电源的电动势为E ,内电阻位r 。
电容器的电容为C 。
子弹载体可简化为一根垂直放置于金属导轨上、质量为m 、长度也为L 电阻为R 的金属导体棒cd 。
忽略一切摩擦阻力以及导轨和导线的电阻。
完成下列问题:(17分)
23.发射前,将开关S 连接a ,先对电容器进行充电.
(1)充电过程中电容器两极板间的电压u 随时间t 的变化的u t -图像和下列哪个图像相似( )
(2)当充电自然结束时,电容器两端的电压为 .电容器所带的电量为 . 24.电容器充电自然结束后,将S 接到b ,电容器经金属导体棒对外放电.
(1)此时导体棒中电流方向 (填“c 到d ”或者“d 到c ”),刚放电的瞬间,导体棒受到
的安培力F = .
(2)(计算)如果轨道足够长,当导体棒炮弹离开导轨前已经达到最大速度m v .
①简要说明电容器中电能是否能全部放完? ②求最大速度m v .
u/v
t/s
O
A u/v
O
t/s C u/v t/s O
B
u/v
t/s
O
D R
E,r
c
d
参考答案
一、光波和机械波(6分,每题2分)
1、BD
2、A
3、C
二、神舟出征,太空“会师”(13分)
4、(2分)D
5、(2分)AC
6、(5分)(1)(1分)能 ;(2分) 空间站大小和其绕地球运动的半径相比可以忽略。
(2)(2分)92.6min,或者5558.7s ,或者1.54 h
7、(2分) (M 0v +m 1v )/(M- m ) 8、(2分) C
三、风力发电系统(22分)
9、(4分)54.95(35π/2),A 10、(4分)ρπR 2t 0v 3 /2 ρπR 20v 3 /20
11、(2分)B 12、(4分)abcda n w Bl 2 13、(4分)7:100 A
14、(4分)50, 220
四、篮球运动(27分)
15、(1)(6分)6 、 6.6 、 -3.3(填3.3得1分)
(2)(4分)0.011 、 606(填600得1分) 16、(2分)B D 17、(共6分) (1)(2分)根据题意,篮球被传出后,可以看做平抛运动,则: 水平方向:x =v 1t 竖直方向:y =gt 2/2 (1分) 代入数据,得:y =0.8m
故此时球离地的高度2h =h 1-y =1.6m (1分)
(2)(2分)因为竖直方向做自由落体运动,所以:2y v 2=2gy (1分) 代入数据,得:2y v =4m/s (1分) 或者 2y v =gt =4m/s
(3)(2分)篮球到达乙运动员位置时的速度v 22= v 12+2y v 2
根据动能定理,乙运动员对球所作的功W =0- m v 22/2 (1分) 代入数据,得:W =-274.8J (1分) 或者:W =0-(mgy +m v 12/2)= -274.8J 18、(4分)0.9 , A 19、(1)(2分)A (2)(3分)受到 理由:随高度h 的减
小,机械能减少。
五、质谱仪(15分)
20、(6分)正 减少 m (v 12-v 02)/2q
21、(1)(2分)U 2/d v 1(2)(2分)略(3)(1分)v 1
22、(1)(2分)2m v /qB 0 (2)(2分)C
六、电磁炮(17分)
23、(1)(2分)B (2)(4分) E ,CE
24、(1)(4分) c 到d , BEL /R 24、(2)(7分)
①(3分)电容器中的电能不能全部放完。
只要说到“不能”给分(1分)
由于导体棒运动过程在做切割磁感线,导体棒上会产生与电容器电压反向的感应电动势,该电动势会阻碍电容器电能的释放。
当电容器电压与感应电动势相等时,不再放电。
(2分) 能说的到反向感应电动势得(1分),表述完整得2分。
②(4分)
电容器自然充电结束后,电容器两端电压为E ,电容器内电量为Q 1=CE 。
电容器开始放电后,导体棒cd 开始向右加速运动,若经过∆t 速度达到的最大值为m v 时,导体棒因切割磁感线所产生的电动势E 感=BL m v ,导体中不再有电流,电容两端的电压和感应电动势相等,U =E 感 ( 1分)
电容器上的电量为Q 2=CE 感
在整个过程中,电容器释放的电量ΔQ = Q 1- Q 2=C (E - BL m v ) ( 1分)
设在此过程中cd 的平均电流为I ,cd 受到的平均安培力为F ,则有: F =BLI I ∆t =ΔQ =C (E - BL m v )
由动量定理F ∆t =m m v -0, ( 1分) 得BLI ∆t =BL C (E - BL m v )= m m v
由以上解得:m v =BLCE /(m +CB 2L 2) ( 1分)。