2024年上海市金山区高三下学期二模物理试题

2024年上海市金山区高三下学期二模物理试题
一、单选题 (共7题)
第(1)题
如图，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，O为圆心。

质量为m、电荷量为q的带负电的
粒子沿平行于直径的方向射入该区域，入射点P与的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时速度方向间的夹角为
，忽略粒子重力，则粒子的速率为（ ）
A
．B．
C
．D．
第(2)题
空间存在一匀强电场，匀强电场的方向平行于正三角形ABC所在的平面，其边长。

若B→C为x方向，则由B到C电势变化如图2所示，若A→C规定为y方向，则由A到C电势变化如图3所示，下列说法正确的是（ ）
A．匀强电场的电场强度大小为
B．BC方向电场强度大小为，方向由B→C
C．匀强电场的电场强度大小为
D．AC方向电场强度大小为，方向由A→C
第(3)题
宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（ ）
A．发生衰变的产物是
B．衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化
D
．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年
第(4)题
物体做匀变速直线运动，在一段时间内方向一定相同的是（ ）
A．加速度与位移
B．平均速度与位移
C．加速度与末速度
D．平均速度与速度变化量
第(5)题
1861年，英国科学家开尔文发明了一种滴水起电机，实验装置如图1所示，滴水装置左右相同的两管口形成的水滴分别穿过距管口较近的铝环A、B后滴进铝筒C、D，铝环A用导线与铝筒D相连，铝环B用导线与铝筒C相连，导线之间彼此绝缘，整个装置与外界绝缘。

由于某种偶然的原因，C筒带上微量的负电荷，则与之相连的B环也带有负电荷，由于静电感应B环上方即将滴落的水滴下端会带正电荷，上端带负电荷，如图3所示。

水滴在落下瞬间，正负电荷分离，如图2所示，带正电荷的水滴落下滴入D筒。

随着水滴的下落，两铝筒间的电势差不断增大。

为了研究问题方便，假设每滴水滴质量相同，忽略筒内液面高度的变化，下列说法正确的是（ ）
A．起电过程中，A环带负电
B．水滴下落到筒内的时间恒定
C．每滴水穿过B后，做匀加速运动落入D
D．在起电的过程中，每滴水下落后增加的电势能越来越大
第(6)题
利用洛埃镜也可以得到杨氏干涉的结果，洛埃镜的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。

用波长为的单色光照射，就能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹，已知光源与镜面延长线的距离为a，与光屏的距离为，下列说法正确的是（ ）
A
．相邻两条亮纹间的距离为
B．相邻两条亮纹间的距离为
C．光屏上出现与平面镜垂直的明暗相间的条纹
D ．若将装置放入折射率为水中进行实验，则屏上的条纹间距会变大
第(7)题
2023年7月，由中国科学院研制的电磁弹射实验装置启动试运行，该装置在地面构建微重力实验环境，把“太空”搬到地面。

实验装置像一个“大电梯”，原理如图所示，在电磁弹射阶段，电磁弹射系统推动实验舱竖直向上加速运动至A位置，撤除电磁作用。

此后，实验舱做竖直上抛运动，到达最高点后返回A位置，再经历一段减速运动后静止。

某同学查阅资料了解到：在上述过程中的某个阶段，忽略阻力，实验舱处于完全失重状态，这一阶段持续的时间为4s，实验舱的质量为500kg。

他根据上述信息，取重力加速度，做出以下判断，其中正确的是（）
A．实验舱向上运动的过程始终处于超重状态
B．实验舱运动过程中的最大速度为40m/s
C．向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱做功大于
D．向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱的冲量等于
二、多选题 (共3题)
第(1)题
如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒。

入射小球质量
为m1，被碰小球质量为m2，O点是小球抛出点在水平地面上的投影。

实验时，先让入射小球多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，并记下此位置距O点的距离；然后把被碰m2小球静置于水平轨道末端，再将入射小球m1从倾斜轨道上S位置静止释放，与小球m2相撞，多次重复此过程，并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离，则下列说法正确的是（ ）
A．实验中要求两小球半径相等，且满足m1<m2
B．实验中不要求倾斜轨道必须光滑
C．如果等式m1x3=m1x1+m2x2成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒
D．如果等式m1x22=m1x12+m2x32成立，可验证两小球发生的是弹性碰撞
第(2)题
如图所示，在的区域存在垂直于平面向里的匀强磁场，坐标原点O处有一粒子源，可在平面内向x轴及x轴上方的
各个方向均匀地不断发射速度大小均为v、质量为m、电荷量为的同种带电粒子。

无限接近坐标原点O处放置与x轴正向成角、长厚度不计的荧光屏，粒子一旦打在荧光屏上，其速度立即变为0，电量消失。

现观察到沿x轴负方向射出的
粒子恰好打在荧光屏的P端。

不计带电粒子的重力和粒子间相互作用力，则以下说法正确的是（ ）
A．磁感应强度B的大小为
B．粒子发射后至打在荧光屏P端经过的最长时间与最短时间之比为3∶1
C．粒子打在上与打在x轴上的长度之比为
D．打在荧光屏上与x轴上的粒子数目之比为1∶1
第(3)题
下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，分子势能可能增大
B．一定质量的气体，在体积不断膨胀的过程中，内能可能增加
C．液体与空气接触的表面层分子的势能比液体内部分子的势能小
D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强一定减小
E．一切自发过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
三、实验题 (共2题)
第(1)题
用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒，小球a用不可伸长的细线悬挂起来，向左拉起a球并由静止释放，在最低点小球a与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球b发生对心碰撞，碰后小球a反弹，向左摆到一定的高度，小球b做平抛运动，已知重力加速度为g。

(1)测量出细线长度L，小球的半径r，a球由静止释放时细线与竖直方向的夹角α，可知小球a碰撞前瞬间的速度大
小v0=_____________。

(2)测量出碰撞后小球b做平抛运动的水平位移x，竖直下落高度h，可知碰撞后小球b的速度大小v b=_____________。

(3)测量出小球a的质量m1，小球b的质量m2，碰后瞬间a球速度大小为v a，实验中验证动量守恒定律的表达式
为_____________（用m1、m2、v0、v a、v b表示）。

第(2)题
某同学用如图所示装置做验证机械能守恒定律的实验:
(1)对于实验要点，下列说法正确的是( )
A.该实验需要用天平测重物的质量
B.应选用体积较小且质量较小的重物
C.安装器材时必须保证两限位孔在同一竖直线上
D.重物下落过程中，应用手提着纸带，保持纸带始终竖直
(2)该同学选取纸带的一段，在纸带的前后两端取计数点如图所示，中间有若干个点．已知当地的重力加速度为g，电源的频率为f，从点2到点5的过程中，验证机械能守恒定律的表达式为_________(用题目和图中所给的物理量表示)
(3)由于阻力的作用，重物重力势能的减小量总是大于重物动能的增加量．若重物的质量为m，可求得该实验中存在的平均阻力大小F＝_______(结果用m、g、x1、x2、x3、f表示)
四、解答题 (共3题)
第(1)题
科学工作者通过电场和磁场来控制带电粒子的运动。

如图所示，在xOy平面内，有一个半径为R的圆形区域和边长为2R的正方形区域，在这两个区域里加入匀强电场或匀强磁场就可以控制带电粒子的运动。

圆形区域的圆心A的坐标是（R，0），MN是圆的直径，正方形区域中心的坐标是（R，－2R），圆和正方形相切于N点。

在范围内有宽度为R的粒子束平行
于x轴射入圆形区域，粒子束的速度大小均为。

已知圆形区域内存在沿y轴负方向的匀强电场，正方形区域内加上垂直于纸面
向里的匀强磁场，粒子的质量为m，电荷量为＋q，重力不计。

（1）若经过O点的粒子刚好偏转经过N点，求电场强度E的大小。

（2）在满足（1）的条件下，若经过N点的粒子刚好垂直于正方形边界离开，求正方形区域内磁感应强度B的大小。

（3）若把原来的圆形区域和正方形区域里的场都去掉，在圆形区域里加上垂直纸面向外的匀强磁场，在正方形区域里加上垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为，且所有粒子汇聚于N点，最终从正方形区域右边界离开，求粒子从正方形区
域右边界离开时的位置对应的长度。

第(2)题
如图所示，粗细均匀的U型细玻璃管竖直倒置，竖直高度为20cm，水平宽度为5cm，左端开口，右端封闭。

用长度为10cm的水银柱在右侧管内封闭了长为10cm的理想气体，初始状态环境温度为258K，大气压强为76cmHg。

现缓慢升高环境温度，有6cm 长的水银柱进入左侧竖直细管，细玻璃管的内径远小于其自身的长度。

求：
（1）此时管内封闭气体的压强；
（2）此时环境的温度。

第(3)题
如图所示，质量为的物块a和质量为的物块b均静止在同一水平面上，物块a与竖直挡板间放有一轻弹簧，物
块b放置在倾角为的斜面底端。

开始时弹簧处于原长状态，某时刻起以大小为的恒力作用在物块a上使其压缩弹
簧，当物块a速度为零时立刻撤去恒力并在物块a离开后撤去弹簧并前移挡板至管道口，物块a沿光滑半圆水平管道运动，之后与物块b发生弹性碰撞，物块经过衔接处时没有能量损失。

已知弹簧的劲度系数且弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为，物块a与斜面间的摩擦力可忽略，物块b与斜面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦
力，物块a与挡板碰撞过程时间极短且无能量损失，，物块均可视为质点，管道很细。

（1）求撤去恒力F瞬间弹簧储存的弹性势能；
（2）物块b第一次静止前恰未与物块a发生第二次碰撞，求半圆轨道的半径；
（3）求碰撞后物块b上升高度的最大值。