上海市崇明区2023~2024学年高三上学期期末学业质量调研（一模）物理试卷

这是一份上海市崇明区2023~2024学年高三上学期期末学业质量调研（一模）物理试卷，共7页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸，简要说明理由，运载火箭的发射是利用了反冲原理等内容，欢迎下载使用。

考生注意：
1．试卷满分 100 分，考试时间 60 分钟．
2．本考试分设试卷和答题纸．作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分．
3．标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项．标注“计算”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，需给出必要的图示、文字说明、公式、演算等．
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



O
a
c
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（ ）
b
A．B．
C．D．
A
B
v
3．一列机械横波向右传播，在时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点在平衡位置的间距为3m，当时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（ ）
C
A．m/sB．3m/s
C．13m/sD．27m/s
更多优质资源可进入 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/s2，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．当火箭以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 ．（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，飞船中的航天员测得时间为，仅考虑狭义相对论效应，则（ ）
A．B．C．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 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，风向恰好垂直于叶片转动面，已知空气的密度为，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 ．此风力发电机的发电功率 ．
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
N
C．磁场对电流的作用D．电磁振荡
O'
c
d
a
O
b
S
w
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 ．
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 ．升压变压器线圈导线的粗细应当选择（ ）
u/v
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
311
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
O
0.02
t/s
0.04
311
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/s2．
完成下列问题：（27分）
15．为了检验一篮球弹性性能，某同学将篮球从米高处自由下落，能够自由弹跳到米高度处．如果不考虑篮球在运动中转动和所受的空气阻力．
（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 kg m/s，地面对篮球所作的功 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 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米高处以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；
（2）乙运动员接球时，球的速度的竖直分速度大小；
（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/s2．则空气阻力
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（ ）
h
h
h
h
t
O
t
O
t
O
t
O
A
B
C
D
E/J
a
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
0
b
c
（1）三根图线分别代表（ ）
h/m
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： ．
s2
加速器Ⅰ
p
s1
五、质谱仪
速度选择器Ⅱ
B
B0
质量分离器Ⅲ
+
－
质谱仪底片
s3
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S3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．
图a
完成下列问题：（15分）
20．加速器Ⅰ由S1S2两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S1带
d
v1
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”）．如果离子从速度开始经加速后速度达到，则加速器两极板间电压 ．
－
速度选择器Ⅱ
l
+
21．离子以速度进入速度选择器Ⅱ中，两板间电压为U2，两板长度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．
图b
（1）则所加磁场的磁感强度 ；
X
（2）在图b中分别用和标出离子受到的电场力与磁场力方向；
v
S3
（3）离开分离器时离子的速度 ．
B0
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．
质量分离器Ⅲ
其磁感应强度大小为B0．离子在磁场力作用下做半圆周运动
图c
（1）圆周运动的直径 ．
2
1
S3
质谱仪底片
（2）带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比，设，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．B．
C．D．无法比较
六、电磁炮
R
E,r
c
d
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的变化的图像和下列哪个图像相似（ ）
u/v
u/v
u/v
u/v
O
O
O
O
t/s
t/s
t/s
t/s
B
D
C
A
（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 ．
（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．
①简要说明电容器中电能是否能全部放完？
②求最大速度．
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+m）/（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）ρπR2t3 /2 ρπR23 /20
11、（2分）B 12、（4分）abcda n w Bl2
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=v1t竖直方向：y=gt2/2 （1分）
代入数据，得：y=0.8m
故此时球离地的高度=h1-y=1.6m （1分）
（2）（2分）因为竖直方向做自由落体运动，所以：2=2gy （1分）
代入数据，得：=4m/s （1分）
或者 =gt=4m/s
（3）（2分）篮球到达乙运动员位置时的速度v22= v12+2
根据动能定理，乙运动员对球所作的功W=0- mv22/2 （1分）
代入数据，得：W=-274.8J （1分）
或者：W=0-(mgy+mv12/2)= -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（v12-v02）/2q
21、（1）（2分）U2/d v1（2）（2分）略（3）（1分）v1
22、（1）（2分）2m v /qB0 （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Q1=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时，导体棒因切割磁感线所产生的电动势E感=BL,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Q2=CE感
在整个过程中，电容器释放的电量ΔQ= Q1- Q2=C(E- BL) （ 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)
由动量定理F∆t=m-0, （ 1分）
得BLI∆t=BL C(E- BL)= m
由以上解得：=BLCE/（m+CB2L2） （ 1分）