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2024年上海市徐汇区高三上学期期末学习能力诊断（高考一模）物理试卷含详解
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这是一份2024年上海市徐汇区高三上学期期末学习能力诊断（高考一模）物理试卷含详解，共16页。
一、原子与原子核
随着电子、原子、原子核的发现，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。
1. 若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向_________偏转；电子的衍射现象证明了电子具有_________性。
2. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为_________；中子由1个u夸克和2个d夸克组成，由此可推算出d夸克的电量为______e。（已知质子带电量为e）
3. 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A B. （m3－m2－m1）c
C D. （m3－m2－m1）c2
4. 在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示，三个粒子的初速度分别为v1、v2、v3。根据轨迹可以推断出（ ）
A. 正电子的轨迹是1B. 正电子的轨迹是2
C. v1＞v2＞v3D. v3＞v2＞v1
5. 铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。
（1）完成核裂变方程：n＋U⟶Ba＋Kr＋______。
（2）如果按一个铀235原子核裂变时放出200MeV能量计算，1g铀235全部裂变后释放的能量是_________J？（阿伏加德罗常数6.02×1023ml-1，铀235的摩尔质量235g/ml，e=1.60×10-19C）（结果保留2位有效数字）
二、机械波与电磁波
机械波与电磁波在本质上虽然不同，但具有波动的共同特征。
6. 在介质中有一沿水平方向传播简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.2s第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了1.2m，则这列波的周期是_____s，波速是_____m/s。
7. 设想一声传感器以0.5倍声速远离一频率为440Hz的静止声源，则测得的声音频率f应有（ ）
A. f<440HzB. f=440HzC. f>440Hz
8. 可见光的光子能量在1.61—3.11eV之间，氢原子的部分能级如图所示，在下述哪些能级之间跃迁所发出的光是可见光？（ ）
A. 从n＝4到n＝3B. 从n＝4到n＝2
C. 从n＝3到n＝1D. 从n＝3到n＝2
9. 下列光的现象中能说明光是横波的是（ ）
A. 折射B. 衍射C. 干涉D. 偏振
10. 某些特殊的人工材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧，因此其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=−1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）
A. B.
C. D.
三、电容与电感线圈
电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。
11. 用如图所示电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。
（1）一小段时间内观察到通过电流表的电流方向始终向左，则可推得该段时间内：（在表格内各空格处填上合理答案）
（2）从t＝0开始，开关接1，得到电流表示数随时间变化的I-t图像和电压表示数随时间变化的U-t图像。t1时刻，把开关改接2，请在I-t图像和U-t图像中画出改接2后图像的大致形状_________。
12. 如图所示电路中，A1和A2是两个规格均为“3V，6W”的灯泡。
（1）闭合开关S后，要使灯泡A1和A2亮度相同，可先调节变阻器_________；再调节变阻器_________，使两个灯泡都正常发光。
（2）某时刻断开开关S，以由点M流向点N为电流正方向，则流过A1电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是_________。
A．B．
C．D．
四、电磁撬
2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示，两间距为L的平行长直光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨间垂直安放金属棒，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回（图中未画出电源）。两导轨电流在金属棒所在处产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流I的关系为BkI（k为常量）。
13. 金属棒经过第一级区域时，回路中的电流为I，则金属棒在大小为F＝______的安培力作用下被推动。
14. 当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。则
（1）金属棒在第一、第二级区域的加速度大小之比a1∶a2＝______。
（2）（计算）每一级区域中金属棒被推进的距离若均为s，金属棒的质量为m，求金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v=______
五、霍尔元件与磁传感器
根据霍尔效应用半导体材料制成的元件叫霍尔元件，它可将许多非电、非磁的物理量转变成电学量来进行检测和控制，在自动化生产等技术领域具有广泛应用。
15. 某型号霍尔元件的主要部分由一块边长为L、厚度为d的正方形半导体薄片构成，电子的移动方向从SR边进入薄片朝PQ边运动。当突然垂直PQRS面施加一磁感强度为B方向如图所示的匀强磁场时，电子将（ ）
A. 在安培力作用下向PS侧积聚
B. 在洛伦兹力作用下向PS侧积聚
C. 在安培力作用下向QR侧积聚
D. 在洛伦兹力作用下向QR侧积聚
16. 已知在电子积聚一侧的对侧会同时积累等量的正电荷，稳定后在薄片中形成场强为E的匀强电场，该电场中PS与QR边之间的电势差大小为（ ）
A. ELB. C. EdD.
17. 利用该元件构成的磁传感器可将_______变化转化为PS与QR边之间的电势差变化，并加以测量。如图所示，将这种磁传感器固定在自行车的车架上，并在车轮辐条上固定强磁铁，当车轮转动时，磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一次电势差变化，只要测出哪些物理量，即可测得自行车的平均速率大小？请写出需要测量的物理量：_______、_______，自行车的平均速率测量公式为：_________。
18. 若车轮半径为R的自行车在绕半径为L的圆周匀速骑行，测得车速大小为v。某时刻车轮上P点恰与地面接触且不打滑，不考虑转弯时的车轮倾斜，则以地面为参照物，P点的加速度大小为___________。
六、碰撞
某同学使用数码小车研究碰撞过程，实验装置如图。两材质完全相同的数码小车1、2置于水平长直轨道上，小车质量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小车1前方固定有轻质弹簧，以一定的速度撞击原本静止在轨道上的小车2，测得一段时间内里两车速度v随时间t变化的v-t图像，各时刻小车的速度值标示如图。该同学由图判断两车发生碰撞的时间段约为0.01s至0.05s，不计空气阻力。
19. 碰撞过程中，两车间的相互作用力（ ）
A. 保持不变B. 持续增大
C. 先增大后减小D. 先减小后增大
20. 碰撞过程中弹簧弹性势能的最大值最接近（ ）
A. 0.007JB. 0.018JC. 0.021JD. 0.025JE. 0.050JF. 0.056J
21. 该同学对实验结果进行误差分析，发现碰撞过程中两车动量之和实际在不断减少，他认为是轨道对车的摩擦力引起的。求碰撞过程中小车1受到的平均摩擦力大小。______
22. 若质量为m1和m2的两个小车在一水平轨道上发生碰撞，其位移x与时间t的关系图像如图所示，碰撞时间很短，可忽略不计。
（1）m1与m2的比值_________；
（2）两个物体的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞_________？
2023学年度第一学期徐汇区学习能力诊断卷
高三物理：试卷
一、原子与原子核
随着电子、原子、原子核的发现，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。
1. 若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向_________偏转；电子的衍射现象证明了电子具有_________性。
2. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为_________；中子由1个u夸克和2个d夸克组成，由此可推算出d夸克的电量为______e。（已知质子带电量为e）
3. 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A. B. （m3－m2－m1）c
C. D. （m3－m2－m1）c2
4. 在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示，三个粒子的初速度分别为v1、v2、v3。根据轨迹可以推断出（ ）
A. 正电子的轨迹是1B. 正电子的轨迹是2
C. v1＞v2＞v3D. v3＞v2＞v1
5. 铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。
（1）完成核裂变方程：n＋U⟶Ba＋Kr＋______。
（2）如果按一个铀235原子核裂变时放出200MeV能量计算，1g铀235全部裂变后释放的能量是_________J？（阿伏加德罗常数6.02×1023ml-1，铀235的摩尔质量235g/ml，e=1.60×10-19C）（结果保留2位有效数字）
【答案】1. ①. 下 ②. 波动
2. ①. ②.
3. C 4. BD
5. ①. 3n ②. 8.2×1010J
【1题详解】
[1][2]若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向垂直纸面向下偏转；电子的衍射现象证明了电子具有波动性。
【2题详解】
[1]质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为；
[2]设u夸克和1个d夸克各带电量为q1和q2，则对质子
2q1+q2=e
对中子
q1+2q2=0
解得
d夸克的电量为；
【3题详解】
根据质能方程可知，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是
故选C。
【4题详解】
AB．三个粒子的初速度方向相同，则两个电子的偏转方向应该是相同的，即1和3是电子的轨迹，2是正电子的轨迹，选项A错误，B正确；
CD．根据
因
可得
选项C错误，D正确。
故选BD。
【5题详解】
（1）[1]核裂变方程
n＋U→Ba＋Kr＋3n
（2）[2]1g铀235全部裂变后释放的能量是
二、机械波与电磁波
机械波与电磁波在本质上虽然不同，但具有波动的共同特征。
6. 在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.2s第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了1.2m，则这列波的周期是_____s，波速是_____m/s。
7. 设想一声传感器以0.5倍声速远离一频率为440Hz的静止声源，则测得的声音频率f应有（ ）
A. f<440HzB. f=440HzC. f>440Hz
8. 可见光的光子能量在1.61—3.11eV之间，氢原子的部分能级如图所示，在下述哪些能级之间跃迁所发出的光是可见光？（ ）
A. 从n＝4到n＝3B. 从n＝4到n＝2
C. 从n＝3到n＝1D. 从n＝3到n＝2
9. 下列光的现象中能说明光是横波的是（ ）
A. 折射B. 衍射C. 干涉D. 偏振
10. 某些特殊的人工材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧，因此其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=−1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】6. ①. 0.8 ②. 6 7. A 8. BD 9. D 10. C
【6题详解】
[1]一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.2s第一次到达最大位移处，则波的周期为
T=4×0.2s=0.8s
[2]在这段时间内波传播了1.2m，则波速是
【7题详解】
因声传感器远离静止声源运动，根据多普勒效应可知，测得声音的频率小于440Hz。
故选A。
【8题详解】
A．从n＝4到n＝3辐射光子的能量为(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66 eV，则不属于可见光，故A错误；
B．从n＝4到n＝2辐射光子的能量为(-0.85eV)-(-3.4eV)=2.55eV，则属于可见光，故意B正确；
C．从n＝3到n＝1辐射光子的能量为(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09 eV，则不属于可见光，故C错误；
D．从n＝3到n＝2辐射光子的能量为(-1.51eV)-(-3.40eV)=1.89 eV，则属于可见光，故D正确。
故选BD。
【9题详解】
光的偏振现象能说明光是横波。
故选D。
【10题详解】
根据折射率公式
因折射率绝对值大于1，可知
且入射光线和折射光线在法线的同一侧，可知图像C正确，ABD错误。
故选C。
三、电容与电感线圈
电容器和电感线圈均是重要电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。
11. 用如图所示电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。
（1）一小段时间内观察到通过电流表的电流方向始终向左，则可推得该段时间内：（在表格内各空格处填上合理答案）
（2）从t＝0开始，开关接1，得到电流表示数随时间变化的I-t图像和电压表示数随时间变化的U-t图像。t1时刻，把开关改接2，请在I-t图像和U-t图像中画出改接2后图像的大致形状_________。
12. 如图所示电路中，A1和A2是两个规格均为“3V，6W”的灯泡。
（1）闭合开关S后，要使灯泡A1和A2亮度相同，可先调节变阻器_________；再调节变阻器_________，使两个灯泡都正常发光。
（2）某时刻断开开关S，以由点M流向点N为电流正方向，则流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是_________。
A．B．
C．D．
【答案】11. ①. 减小 ②. 2 ③. 电容器存储电能转化为其他形式的能 ④.
12. ①. R2 ②. R1 ③. A
【11题详解】
（1）[1][2][3]开关接1时电容器充电，根据电路图可知，当电容器充电时，电流表的电流方向始终向右，而根据题意，一小段时间内观察到通过电流表的电流方向始终向左，则可知此时开关接2，电容器正在放电，而随着电容器的放电，电容器所带电荷量逐渐减小，因此可知放电电流逐渐减小，整个电路中电容器储存的电能正在向其他形式的能转化。
（2）[4]在电容器充电后，t1时刻，把开关改接2，则电容器开始放电，放电电流开始比较大，而随着电容器两极板所带电荷量的减小，两极板间的电势差逐渐减小，电场强度逐渐减小，因此放电电流逐渐减小，其、图像如图所示
【12题详解】
（1）[1][2]S闭合开关S后，由于灯A1与电感线圈串联，电感线圈会产生自感电动势阻碍电流的通过，因此要使灯泡A1和A2亮度相同，可先调节与灯A2串联的变阻器R2，让滑动变阻器R2起到和电感线圈相同的阻碍作用，这样就可以使灯泡A1和A2亮度相同，而当电路稳定后，再调节滑动变阻器R1，使两灯泡正常发光。
（2）[3]闭合开关S时流经电感线圈和灯泡A1、A2的电流方向均由M到N，其中电感线圈与灯泡A1串联，当断开开关S时，由于电感线圈产生自感电动势要阻碍电流的减小，此时电感线圈与灯泡A1、A2构成闭合回路，电感线圈与灯泡A1串联，电流方向不变，仍从M到N，但流经灯泡A2的电流反向，从N到M，而流经灯泡A1、A2电流的方向虽然相反，但由于该电路为串联电路，因此电流的变化趋势完全相同，都逐渐减小为0。
故选A。
四、电磁撬
2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示，两间距为L的平行长直光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨间垂直安放金属棒，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回（图中未画出电源）。两导轨电流在金属棒所在处产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流I的关系为BkI（k为常量）。
13. 金属棒经过第一级区域时，回路中的电流为I，则金属棒在大小为F＝______的安培力作用下被推动。
14. 当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。则
（1）金属棒在第一、第二级区域的加速度大小之比a1∶a2＝______。
（2）（计算）每一级区域中金属棒被推进的距离若均为s，金属棒的质量为m，求金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v=______
【答案】13. kI2L
14. ①. 1：4 ②.
【13题详解】
由题意可知第一级区域中磁感应强度大小为
金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小为
故填kI2L；
【14题详解】
（1）[1]根据牛顿第二定律可知，金属棒经过第一级区域的加速度大小为
金属棒经过第二级区域时磁感应强度大小为
受到安培力的大小为
金属棒经过第二级区域的加速度大小为
联立解得金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比为
故填；
（2）[2]金属棒从静止开始经过两级区域推进后，根据动能定理可得
解得金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小为
故填。
五、霍尔元件与磁传感器
根据霍尔效应用半导体材料制成的元件叫霍尔元件，它可将许多非电、非磁的物理量转变成电学量来进行检测和控制，在自动化生产等技术领域具有广泛应用。
15. 某型号霍尔元件的主要部分由一块边长为L、厚度为d的正方形半导体薄片构成，电子的移动方向从SR边进入薄片朝PQ边运动。当突然垂直PQRS面施加一磁感强度为B方向如图所示的匀强磁场时，电子将（ ）
A. 在安培力作用下向PS侧积聚
B. 在洛伦兹力作用下向PS侧积聚
C. 在安培力作用下向QR侧积聚
D. 在洛伦兹力作用下向QR侧积聚
16. 已知在电子积聚一侧的对侧会同时积累等量的正电荷，稳定后在薄片中形成场强为E的匀强电场，该电场中PS与QR边之间的电势差大小为（ ）
A. ELB. C. EdD.
17. 利用该元件构成磁传感器可将_______变化转化为PS与QR边之间的电势差变化，并加以测量。如图所示，将这种磁传感器固定在自行车的车架上，并在车轮辐条上固定强磁铁，当车轮转动时，磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一次电势差变化，只要测出哪些物理量，即可测得自行车的平均速率大小？请写出需要测量的物理量：_______、_______，自行车的平均速率测量公式为：_________。
18. 若车轮半径为R的自行车在绕半径为L的圆周匀速骑行，测得车速大小为v。某时刻车轮上P点恰与地面接触且不打滑，不考虑转弯时的车轮倾斜，则以地面为参照物，P点的加速度大小为___________。
【答案】15. D 16. A
17. ①. 垂直PQRS方向的磁感强度 ②. 相邻两次电势差最大值之间的时间间隔T ③. 车轮半径R ④.
18.
【15题详解】
根据左手定则可知，当突然垂直PQRS面施加一磁感强度为B方向如图所示的匀强磁场时，电子将在洛伦兹力的作用下向QR侧积聚。
故选D。
【16题详解】
当电子积聚一侧的对侧同时积累等量的正电荷，稳定后，该电场中PS与QR边之间的电势差大小为电场强度与沿着电场强度方向的距离的乘积，即为
故选A。
【17题详解】
[1]利用该元件构成的磁传感器可将垂直PQRS方向的磁感应强度变化转化为PS与QR边之间的电势差变化；
[2][3][4]测量相邻两次电势差最大值之间的时间间隔以及车轮半径R，即可测得自行车的平均速率大小，即自行车车轮的周长与转动一周所用时间的比值即为自行车运动时的平均速率大小，其平均速率测量公式为
【18题详解】
自行车车轮上的P点在触地时，在绕车轮中心做匀速圆周运动的同时也在绕半径为L的圆周做匀速圆周运动，绕车轮中心做圆周运动的加速度此时垂直地面指向自行车圆心，绕水平面圆周做圆周运动的加速度此时指向水平面圆周所在圆心，两个方向的加速度此时互相垂直，竖直方向与水平方向的加速度分别为
，
则以地面为参照物，P点此时的加速度大小为
六、碰撞
某同学使用数码小车研究碰撞过程，实验装置如图。两材质完全相同的数码小车1、2置于水平长直轨道上，小车质量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小车1前方固定有轻质弹簧，以一定的速度撞击原本静止在轨道上的小车2，测得一段时间内里两车速度v随时间t变化的v-t图像，各时刻小车的速度值标示如图。该同学由图判断两车发生碰撞的时间段约为0.01s至0.05s，不计空气阻力。
19. 碰撞过程中，两车间的相互作用力（ ）
A. 保持不变B. 持续增大
C. 先增大后减小D. 先减小后增大
20. 碰撞过程中弹簧弹性势能的最大值最接近（ ）
A 0.007JB. 0.018JC. 0.021JD. 0.025JE. 0.050JF. 0.056J
21. 该同学对实验结果进行误差分析，发现碰撞过程中两车动量之和实际在不断减少，他认为是轨道对车的摩擦力引起的。求碰撞过程中小车1受到的平均摩擦力大小。______
22. 若质量为m1和m2的两个小车在一水平轨道上发生碰撞，其位移x与时间t的关系图像如图所示，碰撞时间很短，可忽略不计。
（1）m1与m2的比值_________；
（2）两个物体的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞_________？
【答案】19. C 20. C
21. 0.3N 22. ①. ②. 弹性碰撞
【19题详解】
由v-t图像可知加速度先增大后减小，根据牛顿第二定律可知两车间的相互作用力先增大后减小；故选C。
【20题详解】
由图2可知两车共速的速度为0.380m/s，小车1初始速度为0.600m/s，根据能量守恒定律有
解得
J
故选C。
【21题详解】
碰撞过程中两车总动量变化
解得
kg•m/s
其中碰撞时间
=0.04s
碰撞过程中摩擦力对两车总冲量
其中
代入可得
f1=-0.3N
故碰撞过程中小车1受到的平均摩擦力大小为0.3N。
【22题详解】
（1）对两小车所构成的系统，碰撞后均做匀速直线运动，沿碰撞方向外力为零，系统动量守恒有
其中，由图可得
v10=4m/s，v20=0，v1=-2m/s，v2=2m/s
可得
（2）碰撞前后动量和动能都不变的碰撞称为弹性碰撞，对两小车所构成的系统，碰撞后均做匀速直线运动，沿碰撞方向外力为零，碰撞前后系统动量变化
碰撞前后系统动能变化
代入数据解得
=0
因此，两小车的碰撞是弹性碰撞。该时间段通过电流表的电流方向
电流表中电流的变化情况
开关S当前正接通1还是2
整个电路中的能量正在怎样转化
向左
_______
_________
________
该时间段通过电流表的电流方向
电流表中的电流的变化情况
开关S当前正接通1还是2
整个电路中的能量正在怎样转化
向左
_______
_________
________
一、原子与原子核
随着电子、原子、原子核的发现，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。
1. 若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向_________偏转；电子的衍射现象证明了电子具有_________性。
2. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为_________；中子由1个u夸克和2个d夸克组成，由此可推算出d夸克的电量为______e。（已知质子带电量为e）
3. 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A B. （m3－m2－m1）c
C D. （m3－m2－m1）c2
4. 在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示，三个粒子的初速度分别为v1、v2、v3。根据轨迹可以推断出（ ）
A. 正电子的轨迹是1B. 正电子的轨迹是2
C. v1＞v2＞v3D. v3＞v2＞v1
5. 铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。
（1）完成核裂变方程：n＋U⟶Ba＋Kr＋______。
（2）如果按一个铀235原子核裂变时放出200MeV能量计算，1g铀235全部裂变后释放的能量是_________J？（阿伏加德罗常数6.02×1023ml-1，铀235的摩尔质量235g/ml，e=1.60×10-19C）（结果保留2位有效数字）
二、机械波与电磁波
机械波与电磁波在本质上虽然不同，但具有波动的共同特征。
6. 在介质中有一沿水平方向传播简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.2s第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了1.2m，则这列波的周期是_____s，波速是_____m/s。
7. 设想一声传感器以0.5倍声速远离一频率为440Hz的静止声源，则测得的声音频率f应有（ ）
A. f<440HzB. f=440HzC. f>440Hz
8. 可见光的光子能量在1.61—3.11eV之间，氢原子的部分能级如图所示，在下述哪些能级之间跃迁所发出的光是可见光？（ ）
A. 从n＝4到n＝3B. 从n＝4到n＝2
C. 从n＝3到n＝1D. 从n＝3到n＝2
9. 下列光的现象中能说明光是横波的是（ ）
A. 折射B. 衍射C. 干涉D. 偏振
10. 某些特殊的人工材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧，因此其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=−1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）
A. B.
C. D.
三、电容与电感线圈
电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。
11. 用如图所示电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。
（1）一小段时间内观察到通过电流表的电流方向始终向左，则可推得该段时间内：（在表格内各空格处填上合理答案）
（2）从t＝0开始，开关接1，得到电流表示数随时间变化的I-t图像和电压表示数随时间变化的U-t图像。t1时刻，把开关改接2，请在I-t图像和U-t图像中画出改接2后图像的大致形状_________。
12. 如图所示电路中，A1和A2是两个规格均为“3V，6W”的灯泡。
（1）闭合开关S后，要使灯泡A1和A2亮度相同，可先调节变阻器_________；再调节变阻器_________，使两个灯泡都正常发光。
（2）某时刻断开开关S，以由点M流向点N为电流正方向，则流过A1电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是_________。
A．B．
C．D．
四、电磁撬
2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示，两间距为L的平行长直光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨间垂直安放金属棒，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回（图中未画出电源）。两导轨电流在金属棒所在处产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流I的关系为BkI（k为常量）。
13. 金属棒经过第一级区域时，回路中的电流为I，则金属棒在大小为F＝______的安培力作用下被推动。
14. 当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。则
（1）金属棒在第一、第二级区域的加速度大小之比a1∶a2＝______。
（2）（计算）每一级区域中金属棒被推进的距离若均为s，金属棒的质量为m，求金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v=______
五、霍尔元件与磁传感器
根据霍尔效应用半导体材料制成的元件叫霍尔元件，它可将许多非电、非磁的物理量转变成电学量来进行检测和控制，在自动化生产等技术领域具有广泛应用。
15. 某型号霍尔元件的主要部分由一块边长为L、厚度为d的正方形半导体薄片构成，电子的移动方向从SR边进入薄片朝PQ边运动。当突然垂直PQRS面施加一磁感强度为B方向如图所示的匀强磁场时，电子将（ ）
A. 在安培力作用下向PS侧积聚
B. 在洛伦兹力作用下向PS侧积聚
C. 在安培力作用下向QR侧积聚
D. 在洛伦兹力作用下向QR侧积聚
16. 已知在电子积聚一侧的对侧会同时积累等量的正电荷，稳定后在薄片中形成场强为E的匀强电场，该电场中PS与QR边之间的电势差大小为（ ）
A. ELB. C. EdD.
17. 利用该元件构成的磁传感器可将_______变化转化为PS与QR边之间的电势差变化，并加以测量。如图所示，将这种磁传感器固定在自行车的车架上，并在车轮辐条上固定强磁铁，当车轮转动时，磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一次电势差变化，只要测出哪些物理量，即可测得自行车的平均速率大小？请写出需要测量的物理量：_______、_______，自行车的平均速率测量公式为：_________。
18. 若车轮半径为R的自行车在绕半径为L的圆周匀速骑行，测得车速大小为v。某时刻车轮上P点恰与地面接触且不打滑，不考虑转弯时的车轮倾斜，则以地面为参照物，P点的加速度大小为___________。
六、碰撞
某同学使用数码小车研究碰撞过程，实验装置如图。两材质完全相同的数码小车1、2置于水平长直轨道上，小车质量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小车1前方固定有轻质弹簧，以一定的速度撞击原本静止在轨道上的小车2，测得一段时间内里两车速度v随时间t变化的v-t图像，各时刻小车的速度值标示如图。该同学由图判断两车发生碰撞的时间段约为0.01s至0.05s，不计空气阻力。
19. 碰撞过程中，两车间的相互作用力（ ）
A. 保持不变B. 持续增大
C. 先增大后减小D. 先减小后增大
20. 碰撞过程中弹簧弹性势能的最大值最接近（ ）
A. 0.007JB. 0.018JC. 0.021JD. 0.025JE. 0.050JF. 0.056J
21. 该同学对实验结果进行误差分析，发现碰撞过程中两车动量之和实际在不断减少，他认为是轨道对车的摩擦力引起的。求碰撞过程中小车1受到的平均摩擦力大小。______
22. 若质量为m1和m2的两个小车在一水平轨道上发生碰撞，其位移x与时间t的关系图像如图所示，碰撞时间很短，可忽略不计。
（1）m1与m2的比值_________；
（2）两个物体的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞_________？
2023学年度第一学期徐汇区学习能力诊断卷
高三物理：试卷
一、原子与原子核
随着电子、原子、原子核的发现，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。
1. 若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向_________偏转；电子的衍射现象证明了电子具有_________性。
2. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为_________；中子由1个u夸克和2个d夸克组成，由此可推算出d夸克的电量为______e。（已知质子带电量为e）
3. 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A. B. （m3－m2－m1）c
C. D. （m3－m2－m1）c2
4. 在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示，三个粒子的初速度分别为v1、v2、v3。根据轨迹可以推断出（ ）
A. 正电子的轨迹是1B. 正电子的轨迹是2
C. v1＞v2＞v3D. v3＞v2＞v1
5. 铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。
（1）完成核裂变方程：n＋U⟶Ba＋Kr＋______。
（2）如果按一个铀235原子核裂变时放出200MeV能量计算，1g铀235全部裂变后释放的能量是_________J？（阿伏加德罗常数6.02×1023ml-1，铀235的摩尔质量235g/ml，e=1.60×10-19C）（结果保留2位有效数字）
【答案】1. ①. 下 ②. 波动
2. ①. ②.
3. C 4. BD
5. ①. 3n ②. 8.2×1010J
【1题详解】
[1][2]若在如图所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向垂直纸面向下偏转；电子的衍射现象证明了电子具有波动性。
【2题详解】
[1]质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为；
[2]设u夸克和1个d夸克各带电量为q1和q2，则对质子
2q1+q2=e
对中子
q1+2q2=0
解得
d夸克的电量为；
【3题详解】
根据质能方程可知，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是
故选C。
【4题详解】
AB．三个粒子的初速度方向相同，则两个电子的偏转方向应该是相同的，即1和3是电子的轨迹，2是正电子的轨迹，选项A错误，B正确；
CD．根据
因
可得
选项C错误，D正确。
故选BD。
【5题详解】
（1）[1]核裂变方程
n＋U→Ba＋Kr＋3n
（2）[2]1g铀235全部裂变后释放的能量是
二、机械波与电磁波
机械波与电磁波在本质上虽然不同，但具有波动的共同特征。
6. 在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.2s第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了1.2m，则这列波的周期是_____s，波速是_____m/s。
7. 设想一声传感器以0.5倍声速远离一频率为440Hz的静止声源，则测得的声音频率f应有（ ）
A. f<440HzB. f=440HzC. f>440Hz
8. 可见光的光子能量在1.61—3.11eV之间，氢原子的部分能级如图所示，在下述哪些能级之间跃迁所发出的光是可见光？（ ）
A. 从n＝4到n＝3B. 从n＝4到n＝2
C. 从n＝3到n＝1D. 从n＝3到n＝2
9. 下列光的现象中能说明光是横波的是（ ）
A. 折射B. 衍射C. 干涉D. 偏振
10. 某些特殊的人工材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧，因此其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=−1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】6. ①. 0.8 ②. 6 7. A 8. BD 9. D 10. C
【6题详解】
[1]一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.2s第一次到达最大位移处，则波的周期为
T=4×0.2s=0.8s
[2]在这段时间内波传播了1.2m，则波速是
【7题详解】
因声传感器远离静止声源运动，根据多普勒效应可知，测得声音的频率小于440Hz。
故选A。
【8题详解】
A．从n＝4到n＝3辐射光子的能量为(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66 eV，则不属于可见光，故A错误；
B．从n＝4到n＝2辐射光子的能量为(-0.85eV)-(-3.4eV)=2.55eV，则属于可见光，故意B正确；
C．从n＝3到n＝1辐射光子的能量为(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09 eV，则不属于可见光，故C错误；
D．从n＝3到n＝2辐射光子的能量为(-1.51eV)-(-3.40eV)=1.89 eV，则属于可见光，故D正确。
故选BD。
【9题详解】
光的偏振现象能说明光是横波。
故选D。
【10题详解】
根据折射率公式
因折射率绝对值大于1，可知
且入射光线和折射光线在法线的同一侧，可知图像C正确，ABD错误。
故选C。
三、电容与电感线圈
电容器和电感线圈均是重要电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。
11. 用如图所示电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。
（1）一小段时间内观察到通过电流表的电流方向始终向左，则可推得该段时间内：（在表格内各空格处填上合理答案）
（2）从t＝0开始，开关接1，得到电流表示数随时间变化的I-t图像和电压表示数随时间变化的U-t图像。t1时刻，把开关改接2，请在I-t图像和U-t图像中画出改接2后图像的大致形状_________。
12. 如图所示电路中，A1和A2是两个规格均为“3V，6W”的灯泡。
（1）闭合开关S后，要使灯泡A1和A2亮度相同，可先调节变阻器_________；再调节变阻器_________，使两个灯泡都正常发光。
（2）某时刻断开开关S，以由点M流向点N为电流正方向，则流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是_________。
A．B．
C．D．
【答案】11. ①. 减小 ②. 2 ③. 电容器存储电能转化为其他形式的能 ④.
12. ①. R2 ②. R1 ③. A
【11题详解】
（1）[1][2][3]开关接1时电容器充电，根据电路图可知，当电容器充电时，电流表的电流方向始终向右，而根据题意，一小段时间内观察到通过电流表的电流方向始终向左，则可知此时开关接2，电容器正在放电，而随着电容器的放电，电容器所带电荷量逐渐减小，因此可知放电电流逐渐减小，整个电路中电容器储存的电能正在向其他形式的能转化。
（2）[4]在电容器充电后，t1时刻，把开关改接2，则电容器开始放电，放电电流开始比较大，而随着电容器两极板所带电荷量的减小，两极板间的电势差逐渐减小，电场强度逐渐减小，因此放电电流逐渐减小，其、图像如图所示
【12题详解】
（1）[1][2]S闭合开关S后，由于灯A1与电感线圈串联，电感线圈会产生自感电动势阻碍电流的通过，因此要使灯泡A1和A2亮度相同，可先调节与灯A2串联的变阻器R2，让滑动变阻器R2起到和电感线圈相同的阻碍作用，这样就可以使灯泡A1和A2亮度相同，而当电路稳定后，再调节滑动变阻器R1，使两灯泡正常发光。
（2）[3]闭合开关S时流经电感线圈和灯泡A1、A2的电流方向均由M到N，其中电感线圈与灯泡A1串联，当断开开关S时，由于电感线圈产生自感电动势要阻碍电流的减小，此时电感线圈与灯泡A1、A2构成闭合回路，电感线圈与灯泡A1串联，电流方向不变，仍从M到N，但流经灯泡A2的电流反向，从N到M，而流经灯泡A1、A2电流的方向虽然相反，但由于该电路为串联电路，因此电流的变化趋势完全相同，都逐渐减小为0。
故选A。
四、电磁撬
2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示，两间距为L的平行长直光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨间垂直安放金属棒，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回（图中未画出电源）。两导轨电流在金属棒所在处产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流I的关系为BkI（k为常量）。
13. 金属棒经过第一级区域时，回路中的电流为I，则金属棒在大小为F＝______的安培力作用下被推动。
14. 当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。则
（1）金属棒在第一、第二级区域的加速度大小之比a1∶a2＝______。
（2）（计算）每一级区域中金属棒被推进的距离若均为s，金属棒的质量为m，求金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v=______
【答案】13. kI2L
14. ①. 1：4 ②.
【13题详解】
由题意可知第一级区域中磁感应强度大小为
金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小为
故填kI2L；
【14题详解】
（1）[1]根据牛顿第二定律可知，金属棒经过第一级区域的加速度大小为
金属棒经过第二级区域时磁感应强度大小为
受到安培力的大小为
金属棒经过第二级区域的加速度大小为
联立解得金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比为
故填；
（2）[2]金属棒从静止开始经过两级区域推进后，根据动能定理可得
解得金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小为
故填。
五、霍尔元件与磁传感器
根据霍尔效应用半导体材料制成的元件叫霍尔元件，它可将许多非电、非磁的物理量转变成电学量来进行检测和控制，在自动化生产等技术领域具有广泛应用。
15. 某型号霍尔元件的主要部分由一块边长为L、厚度为d的正方形半导体薄片构成，电子的移动方向从SR边进入薄片朝PQ边运动。当突然垂直PQRS面施加一磁感强度为B方向如图所示的匀强磁场时，电子将（ ）
A. 在安培力作用下向PS侧积聚
B. 在洛伦兹力作用下向PS侧积聚
C. 在安培力作用下向QR侧积聚
D. 在洛伦兹力作用下向QR侧积聚
16. 已知在电子积聚一侧的对侧会同时积累等量的正电荷，稳定后在薄片中形成场强为E的匀强电场，该电场中PS与QR边之间的电势差大小为（ ）
A. ELB. C. EdD.
17. 利用该元件构成磁传感器可将_______变化转化为PS与QR边之间的电势差变化，并加以测量。如图所示，将这种磁传感器固定在自行车的车架上，并在车轮辐条上固定强磁铁，当车轮转动时，磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一次电势差变化，只要测出哪些物理量，即可测得自行车的平均速率大小？请写出需要测量的物理量：_______、_______，自行车的平均速率测量公式为：_________。
18. 若车轮半径为R的自行车在绕半径为L的圆周匀速骑行，测得车速大小为v。某时刻车轮上P点恰与地面接触且不打滑，不考虑转弯时的车轮倾斜，则以地面为参照物，P点的加速度大小为___________。
【答案】15. D 16. A
17. ①. 垂直PQRS方向的磁感强度 ②. 相邻两次电势差最大值之间的时间间隔T ③. 车轮半径R ④.
18.
【15题详解】
根据左手定则可知，当突然垂直PQRS面施加一磁感强度为B方向如图所示的匀强磁场时，电子将在洛伦兹力的作用下向QR侧积聚。
故选D。
【16题详解】
当电子积聚一侧的对侧同时积累等量的正电荷，稳定后，该电场中PS与QR边之间的电势差大小为电场强度与沿着电场强度方向的距离的乘积，即为
故选A。
【17题详解】
[1]利用该元件构成的磁传感器可将垂直PQRS方向的磁感应强度变化转化为PS与QR边之间的电势差变化；
[2][3][4]测量相邻两次电势差最大值之间的时间间隔以及车轮半径R，即可测得自行车的平均速率大小，即自行车车轮的周长与转动一周所用时间的比值即为自行车运动时的平均速率大小，其平均速率测量公式为
【18题详解】
自行车车轮上的P点在触地时，在绕车轮中心做匀速圆周运动的同时也在绕半径为L的圆周做匀速圆周运动，绕车轮中心做圆周运动的加速度此时垂直地面指向自行车圆心，绕水平面圆周做圆周运动的加速度此时指向水平面圆周所在圆心，两个方向的加速度此时互相垂直，竖直方向与水平方向的加速度分别为
，
则以地面为参照物，P点此时的加速度大小为
六、碰撞
某同学使用数码小车研究碰撞过程，实验装置如图。两材质完全相同的数码小车1、2置于水平长直轨道上，小车质量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小车1前方固定有轻质弹簧，以一定的速度撞击原本静止在轨道上的小车2，测得一段时间内里两车速度v随时间t变化的v-t图像，各时刻小车的速度值标示如图。该同学由图判断两车发生碰撞的时间段约为0.01s至0.05s，不计空气阻力。
19. 碰撞过程中，两车间的相互作用力（ ）
A. 保持不变B. 持续增大
C. 先增大后减小D. 先减小后增大
20. 碰撞过程中弹簧弹性势能的最大值最接近（ ）
A 0.007JB. 0.018JC. 0.021JD. 0.025JE. 0.050JF. 0.056J
21. 该同学对实验结果进行误差分析，发现碰撞过程中两车动量之和实际在不断减少，他认为是轨道对车的摩擦力引起的。求碰撞过程中小车1受到的平均摩擦力大小。______
22. 若质量为m1和m2的两个小车在一水平轨道上发生碰撞，其位移x与时间t的关系图像如图所示，碰撞时间很短，可忽略不计。
（1）m1与m2的比值_________；
（2）两个物体的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞_________？
【答案】19. C 20. C
21. 0.3N 22. ①. ②. 弹性碰撞
【19题详解】
由v-t图像可知加速度先增大后减小，根据牛顿第二定律可知两车间的相互作用力先增大后减小；故选C。
【20题详解】
由图2可知两车共速的速度为0.380m/s，小车1初始速度为0.600m/s，根据能量守恒定律有
解得
J
故选C。
【21题详解】
碰撞过程中两车总动量变化
解得
kg•m/s
其中碰撞时间
=0.04s
碰撞过程中摩擦力对两车总冲量
其中
代入可得
f1=-0.3N
故碰撞过程中小车1受到的平均摩擦力大小为0.3N。
【22题详解】
（1）对两小车所构成的系统，碰撞后均做匀速直线运动，沿碰撞方向外力为零，系统动量守恒有
其中，由图可得
v10=4m/s，v20=0，v1=-2m/s，v2=2m/s
可得
（2）碰撞前后动量和动能都不变的碰撞称为弹性碰撞，对两小车所构成的系统，碰撞后均做匀速直线运动，沿碰撞方向外力为零，碰撞前后系统动量变化
碰撞前后系统动能变化
代入数据解得
=0
因此，两小车的碰撞是弹性碰撞。该时间段通过电流表的电流方向
电流表中电流的变化情况
开关S当前正接通1还是2
整个电路中的能量正在怎样转化
向左
_______
_________
________
该时间段通过电流表的电流方向
电流表中的电流的变化情况
开关S当前正接通1还是2
整个电路中的能量正在怎样转化
向左
_______
_________
________
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