2024年上海市徐汇区高三下学期高考二模物理试卷含答案

这是一份2024年上海市徐汇区高三下学期高考二模物理试卷含答案，共9页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸等内容，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。答题前，务必在答题纸上填写姓名、考号。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．本试卷标注“多选”的试卷，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卷，每小题只能选一个选项。
4．本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试卷，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
5．除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小 g 均取9.8m/s2。
一、α 粒子
α 粒子由2个质子和2个中子构成，其质量和电荷量分别为m、2e。
1．硼中子俘获治疗是目前先进的癌症治疗手段之一，治疗时先给病人注射一种含硼（ EQ \S(10, 5)B）的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的 α 粒子和锂(Li)离子。请写出描述该过程的核反应方程：_______________。
2．若放射出的α粒子（不计重力）进入一分布有场强大小为E的匀强电场的空间中。如图所示，α粒子恰沿与y 轴成 30˚方向做直线运动。
（1）（多选）空间中电场的场强方向可能
A．与x 轴正方向夹角30˚ B．与y 轴正方向夹角30˚C．与z 轴正方向夹角30˚
D．与x 轴负方向夹角30˚ E．与y 轴负方向夹角30˚F．与z 轴负方向夹角30˚
（2）沿x、y 、z 轴三个方向，电势变化最快的是
A．x轴B．y轴C．z 轴
（3）（多选）α粒子运动距离 s 后，电势能的变化情况可能是
A．保持不变B．增加EesC．减小EesD．增加2EesE．减小2Ees
3．若放射出的α粒子恰能在磁感强度为 B 的匀强磁场中，做半径为 R 的匀速圆周运动，则α粒子的运动周期 T = ________。
二、弹力
当物体发生弹性形变时就会产生弹力。一轻质弹簧当其伸长量为x时，产生的弹力大小为kx，k为常量。该弹簧的质量可忽略不计。
1．如图所示，将该弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的小物块。以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，物块以一定的初速度从O点出发，沿x轴在水平桌面上运动。物块与桌面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。
（1）（作图）画出物块所受弹簧拉力大小F随x变化的示意图；
（2）（计算）根据F-x图像，求物块沿x轴从O点向右运动到位置x0的过程中，弹簧弹力对物块所做的功；
（3）（计算）物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2。求该过程中，弹簧弹力和滑动摩擦力对物块所做的功；
（4）归纳弹力和滑动摩擦力做功特点的不同之处是：___________________________。
2．某同学使用该弹簧、直尺、钢球制作了一个“竖直加速度测量计”。如图所示，将弹簧竖直悬挂，在弹簧旁固定一直尺，弹簧下端指针位于20 cm 刻度处；下端悬挂一钢球，静止时指针位于40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。请在尺上标出20cm、30cm、40cm、50cm、60cm处对应的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为 g。
3．（作图）如图（a）所示，一蹦床运动员正在从最高处A点下落，与蹦床刚接触时的位置为B点，到达的最低处为C点。（b）图为在 A 点、B点处，蹦床的弹性势能Ee、运动员的重力势能Ep和动能Ek的总体情况，请由此推断C点处这些能量的相对关系并画出示意图。
三、测速
（a）
在“测量做直线运动物体的瞬时速度”实验中，某小组同学分别采用“光电门传感器”和“位移传感器”进行测量。
1．采用光电门传感器测量时，实验装置如图（a）所示，光电门传感器固定在导轨上，使固定有挡光片的小车沿倾斜导轨下滑。
（1）更换宽度∆x不同的挡光片，每次由同一位置静止释放小车，将挡光时间∆t记录在表格内。其中挡光时间最短的应是序号_____，平均速度最小的应是序号_____，挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号_____的平均速度。
（b）
（2）将表中平均速度v和挡光时间∆t的数据绘制成v-∆t图像，经计算机拟合得到的函数关系如图（b）所示。则小车运动的加速度a＝_____m/s2（保留3位有效数字），图像截距0.8211的物理含义是：___________。
（c）
2．采用分体式位移传感器测量时，实验装置如图（c）所示，发射器安装在小车上，接收器固定在导轨底端。位移传感器通过发射红外线和超声波进行测量，并绘制出小车的x-t图线，如图（d）所示。
（1）红外线属于_______，超声波属于________。
A．电磁波B．机械波
（d）
（2）当小车滑向接收器时，理论上接收器接收到的超声波频率应_______，波长应_______。
A．变大B．变小C．不变
（3）（论证）根据实验数据，论证0.45s-0.65s之间，小车的运动是否为匀加速直线运动。
四、加热物体
电热器、微波炉、电磁炉都可用来加热物体，但原理各不相同。
1．如图所示为某科创小组设计的电吹风电路图，a、b、 c、d 为四个固定触点。可动的扇形金属触片 P 可同时接触两个触点。触片 P 处于不同位置时， 电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n1 和 n2 分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表格所示。
（1）吹冷风时触片P与_______两点相接触，吹热风时触片P与_______接触。
A．ab B．bc C．cd
（2）变压器原、副线圈的匝数比nl ∶n2为_______。
（a）
（b）
（3）（计算）求小风扇的内阻R及吹热风时通过电热丝的电流 IQ（保留2位有效数字）。
2．一个可视为定值纯电阻的电热器，分别通以如图（a）所示的方波交变电流和如图（b）所示的正弦交变电流。
（1）图（b）所示电流随时间变化的方程为________。
（2）（计算）电热器两次通电的电功率之比 PA ∶ PB。
3．微波加热的原理是由于食物中含有一定的__________，在微波电场的作用下会剧烈振荡，从而使食物温度升高。电磁炉加热的原理是电磁炉内的磁感线穿过铁锅后在铁锅锅底处产生_________，电能转化为内能，进而通过________使食物温度升高。
五、X射线
产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶，经加速电场加速后的电子高速撞击金属靶而减速，损失的动能越多，放出的光子能量越大，并形成X射线谱线。1921年，我国物理学家叶企孙利用该原理较为精确地测定普朗克常量的大小。
1．若测得加速电场的电压为U、放出X射线的最短波长为λ，已知真空中的光速为c，元电荷为e，电子加速前的初速度忽略不计。
（1）普朗克常数可用所测物理量表示为h=______。
（2）h的单位可用国际单位制中的基本单位表示为______。
2．为测量波长，可使X射线斜射向氯化钠晶体。如图所示，射线将在晶体的两层物质微粒平面上分别反射。
（1）逐渐改变入射角，可观测到反射光的
A．频率大小变化B．波长大小变化C．波速大小变化D．强度大小变化
（2）已知X射线在氯化钠晶体中的折射率为n，且n略小于1。则可能使X射线发生全反射的情况是
A．从真空斜射入氯化钠晶体，入射角大于 arcsin(n) 。
B．从真空斜射入氯化钠晶体，入射角大于 arcsin(1/n) 。
C．从氯化钠晶体斜射入真空，入射角大于 arcsin(n) 。
D．从氯化钠晶体斜射入真空，入射角大于 arcsin(1/n) 。
3．增大加速电压，电子的动能增大，将可能把靶原子的最内层电子撞出而形成空穴。外层电子跃迁回最内层填补空穴所释放的光子在谱线中形成如图所示的两条强度峰a、b。
（1）靶原子中至少应有______层电子；
（2）若所有高能级轨道上的电子均有可能向基态跃迁，则强度峰a、b所对应的X射线光子能量之比Ea:Eb ≈ ______（保留两位有效数字）。
六、发电机
直流发电机的工作原理可以简化为如图所示情景。固定于水平面的平行金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。直导线ab在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上沿恒力F方向以大小为v 的速度做匀速直线运动，运动过程中导线ab与导轨始终保持良好接触。
1．已知ab的电阻为R，导轨端点MP间接有阻值为r的电阻，其余电阻不计。ab长度为L，恰与平行轨道间距相等，与导轨间摩擦不计。在长度为∆t的时间内，F对导线ab所做的功W ＝________；“发电机”产生的电能E＝_________；电阻r的热功率Pr＝__________。
2．若导线ab的质量m = 8.0 g、长度L = 0.10 m，感应电流I = 1.0 A。（表中列出一些你可能会用到的数据）
（1）（计算）导线ab中具有的原子数；
（2）（计算）假设每个原子贡献1个自由电子，求导线ab中自由电子沿导线长度方向定向移动的平均速率ve。（保留2位有效数字）
3．从微观角度看，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述“发电机”能量转化中起着重要作用。图中画出导体棒中自由电子所受洛伦兹力的示意图。（下述问题均用前面出现的物理量符号表示即可）
（1）则其中洛伦兹力沿棒方向的分力f1=_________，垂直棒方向的分力f2=_________。
（2）导体棒ab在导体框上运动的∆t时间内， f1做功W1=_________，f2做功W2=_________。
参考解答（2024年4月）
一、α 粒子（共13分）
1． EQ \S(1,0)n + EQ \S(10, 5)B → EQ \S(4,2)He + EQ \S(7,3)Li （2分）
2．（1）（多选）BE（3分）（2）B（3分） （3）（多选）DE（3分）
3．πm/eB （2分）
二、弹力（共17分）
1．（1）（作图）（2分）
（2）（计算）（共3分）
物块沿x轴从O点运动到位置x0的过程中，弹力做负功，F-x图线下的面积等于弹力做功大小。弹力做功 EQ WF = −\f( 1 , 2 )kx0∙x0 = −\f( 1 , 2 )kx02
（3）（计算）（共5分）
整个过程中，弹力做功
EQ ΣWF = WF1 + WF2 = [−\f( 1 , 2 )k(x\(3,2) − x\(1,2)) ] +[ -\f( 1 , 2 )k(x\(2,2) − x\(3,2))] = −\f( 1 , 2 )k(x\(2,2) − x\(1,2))
整个过程中，摩擦力做功
EQ ΣWf = Wf1 + Wf2 = [−f(x3 − x1) ]+[ −f(x3 − x2) ]
其中 f = N 且N = mg
可得 EQ ΣWf = −mg(2x3 − x1 − x2)
（4） 弹力做功与实际路径无关，只与始末位置有关；而摩擦力做功与实际路径有关 。
2． （3分）3．（作图）（2分）
三、测速（共18分）
1．（1）4（1分）， 4（1分）， 4（2分）
（2）1.33（2分），挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度（2分）
2．（1）A （1分），B （1分）。
（2）A （2分），B（2分） 。
（3）（论证）（共4分）
对图上7个数据点进行数据分析，由图可知：
7个点的位置分别为x1=0.617m，x2=0.586m，x3=0.551m，x4=0.512m，x5=0.469m，
每隔0.05s，小车的位移分别为s1 = 0.586 – 0.617 = – 0.031m，s2 = – 0.035m，s3 = – 0.039m，s4 = – 0.043m
所以在相等时间内，小车的位移增量∆s12 =0.004m，∆s23=0.004m，∆s34=0.004m
符合匀加速直线运动的特点：在相等的时间间隔内，位移的增量相同
说明小车是在做匀加速直线运动。
四、加热物体（共22分）
1．（1）B（2分），A（2分）
（2）11∶3（2分）
（3）（计算）（共6分）
吹冷风时：
理想变压器输入功率等于输出到小风扇功率 PC = P0 = U0 I0 ，可得 I0 = PC/U0 = 1A
对小风扇 P0 = PR + P出，其中 PR = I02R，可得 EQ R = \f(P0 – P出, I02) = 8.0Ω
吹热风时：
小风扇及变压器工作状态与吹冷风时相同，增加的电功率全部消耗于电热丝
PQ = PH – PC = 400W
对电热丝 IQ = PQ/UQ = 400W/220V ≈ 1.8A
2．（1）I=I0sin（2πTt）（2分）
（2）（计算）（共5分）
EQ PA = \f(W,t) = \f(I02R \f(T,2) + (\f(I0,2))2R\f(T,2),T) = \f(5,8) I02R ， EQ PB = I2R = (\f(I0,\r(2)))2R = \f(1,2) I02R ，
故 PA ∶ PB = 5 ∶ 4
3．水分子（1分），涡流（1分），热传递（1分）
五、X射线（共14分）
1．（1）eUλ/c（2分）
（2）kg·m2/s（2分）。
2．（1）D（3分）
（2）A（3分）
3．（1）3（2分）
（2）1.1~1.2（2分）
六、发电机（共16分）
1． B2L2v2∆t/(R+r) （2分）；B2L2v2∆t/(R+r) （2分）；B2L2v2r/(R+r)2（2分）
2．（1）（计算）（共2分）
导线ab中具有的原子数为 EQ N = \f(m,μ)NA = 8.01022
（2）（计算）（共4分）
一个原子贡献一个电子，所以导线MN中的自由电子数也是N
导线ab单位体积内的自由电子数 EQ n = \f(N, SL) S为导线MN的横截面积
因为电流 I =q/t= nveSe
所以 EQ ve = \f(I,nSe) = \f(IL,Ne) = 7.810–6m/s
3．（1）evB （1分），eveB （1分）
（2）evveB∆t （1分），–evveB∆t （1分）
阿伏加德罗常数NA
6.0 1023 ml −1
元电荷e
1.6 10−19 C
导线ab的物质摩尔质量μ
6.0 10−2 kg / ml