2024-2025学年上海市格致中学高三（上）第一次月考物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年上海市格致中学高三（上）第一次月考物理试卷（含解析），共12页。试卷主要包含了m2和m3等内容，欢迎下载使用。

随着电子、电子、原子核的发现，人们对组成物质的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。(选填：A.波动B.粒子)
(2)铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。
①完成核裂变方程： 01n+92235U→56141Ba+3692Kr+ ______。
②铀235发生链式反应需要的条件有______。
A.受到慢中子轰击 B.受到快中子轰击
C.铀块的体积大于临界体积 D.将天然铀制成浓缩铀
(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)
(4)瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析，发现这些谱线的波长λ满足1λ=R(122−1n2)，其中n取3、4、5、6，式中R叫作里德伯常量。
①玻尔受启发提出氢原子结构模型：氢原子处于基态时的能量值为E1(E1<0)，处于n能级时的能量值为En，En=E1/n2。若普朗克常量为ℎ，真空中的光速为c，n与巴尔末公式中n相等，则R= ______。(用ℎ、c、E1表示)
②由玻尔理论可以推断满足巴耳末公式中除了4条可见光谱线外应该还有属于______(选填：A.红外线B.紫外线)频段的电磁波。
③氢原子能级图如图所示，巴尔末线系是氢原子从n≥3的各个能级跃迁至n=2能级时辐射光的谱线，则巴尔末线系中波长最长的谱线对应光子的能量为______eV；氢原子从n=4能级跃迁至n=2能级时，辐射光照射金属钾为阴极的光电管，钾的逸出功为2.25eV，则遏止电压Uc= ______V。
二.烟雾探测器（8分）
大部分的公共场所都需要安装烟雾探测器，其原理不尽相同。
(1)有一类防火常用的烟雾探测器，原理是其放射源处的镅 95241Am放出的α粒子，使壳内气室中的空气电离而导电，当烟雾粒子进入壳内气室时，就会阻挡，部分α粒子使电流减小从而触发警报。

①半衰期为433年的镅0.3微克，经过866年后剩余镅的质量为______微克。
②95241Am发生一次α衰变所产生的新核的中子数比质子数多______个。
(2)另一类光电烟雾探测器的原理如图(a)，当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。传感器检测到光电流大于预设范围便会触发警报。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图(b)所示。

①光源S发出的光波波长应小于______m。
②图(b)中图像的斜率为k，普朗克常量ℎ= ______。(电子电荷量e)
三.天宫空间站
天宫空间站是我国建成的国家级太空实验室，空间站在轨实施了110个空间科学研究与应用项目，涉及空间生命科学与人体研究、微重力物理和空间新技术领域，部分项目已取得阶段性应用成果，展现了中国航天的强大实力。
(1)天宫空间站距地面的高度为ℎ，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。万有引力常量为G，则空间站中质量为m的航天员受到的万有引力为______，航天员对空间站的压力为______。
(2)“天和”核心舱里的航天员睡觉时，可以______(选填：A.像家里一样躺在床上，B.钻入固定在舱壁上的睡袋里)，理由是______。
(3)2021年10月16日0点23分，成功发射的神舟十三号载人飞船进入轨道Ⅰ运行。之后与在高度为400km的轨道Ⅱ上运行的“天和”核心舱成功对接(M点为对接点)，航天员进入核心舱开始工作。已知地球半径为6400km，地球表面重力加速度为g。则下列说法中正确的是______。
A.对接前，飞船在M点的加速度与“天和”核心舱在M点的加速度相等
B.对接前，飞船在N点与M点加速度的大小相等
C.为从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，飞船需要在M点加速
D.为从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，飞船需要在M点减速
(4)在空间站中有如图所示的装置：甲、乙两个光滑圆形轨道安置在同一竖直平面内，甲的半径更小，轨道之间有一条粗糙的水平轨道CD相通。一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过CD段后滑上乙轨道，最后离开圆轨道。不计空间站内的空气阻力，若小球经过甲、乙最高点时的速度为v甲、v乙，与轨道间的弹力为FN甲、FN乙，则v甲 ______v乙；FN甲 ______FN乙(均选填：=，>，<)。

(5)在空间站中细绳一端固定，航天员用手抓住绳的另一端上下抖动，若上下抖动的频率逐渐增大，某时刻在一段绳上观察到如图所示的波形，则该波的传播方向______(选填：A.向右，B.向左)，从图示时刻起，先到波谷的质点是______(选填：A.质点a，B.质点b)。
四.运动学（30分）
运动学是物理学中相对比较成熟的研究内容。
(1)①伽利略探究物体下落规律的过程是______。
A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论
B.问题—猜想—实验验证—逻辑推理—合理外推—得出结论
C.问题—猜想—逻辑推理—实验验证—合理外推—得出结论
D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论
②(简述)伽利略关于小球在斜面上的运动与自由落体运动间关联的逻辑推理。
③乙同学为了测量自己的反应时间，进行了如下实验。如图所示，请甲同学用手捏住直尺，自己用一只手在直尺“0刻度”位置处做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺，在看到乙同学松开手让直尺下落时，自己立刻捏住直尺，再读出捏住直尺的刻度，即可算出自己的反应时间。后期甲、乙同学又合作设计了一种测量反应时间的“反应时间测量尺”。

a.由实验原理可知，该同学捏住直尺处的刻度值越小，其反应时间越______；(选填：A.长，B.短)；
b.经过多次实验，该同学捏住处刻度值的平均值为18.90cm，则该同学的反应时间约为______s(计算结果保留2位有效数字)；
c.图中反应测量尺的标度合理的是______(选填“A”或“B”)。
(2)利用如图所示的装置，某同学设计了两种用DIS测定斜面上运动滑块瞬时速度的实验方法。

方法(1)：遮光板固定在滑块中央，事先测定遮光板的宽度为L(很窄)。当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门(图中没有画出)测出遮光板经过B点的时间为Δt，则挡光片经过B点的速度为______。若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比______(选填：A.偏大B.相等C.偏小)。
方法(2)：将挡光片固定在滑块最右端(对齐)，从斜面上静止释放，固定在B点的光电门测出遮光板经过B点的时间为Δt，更换不同的挡光片宽度L并测出对应的时间Δt。多次实验，则每次释放滑块______(选填：A.一定，B.不一定)从同一位置静止释放，测量多组数据后作出______图像(对应物理量字母)为一条不过原点的直线，且该线的______即为滑块刚到达B点的速度。
(3)采用分体式位移传感器测量时，实验装置如图(b)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(c)所示。

①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______(选填A.变大、B.变小、C.不变)，这种现象称为______。
②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。
五.蹦床（22分）
蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。
(1)蹦床运动中，在弹性网上安装一个压力传感器，利用传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力，并由计算机作出压力—时间(F−t)图像，如图所示。运动员在空中运动时可视为质点，不计空气阻力，则可求得运动员在0～6.9s时间内跃起的最大高度为(g=10m/s2) ______。

(2)儿童蹦床装置如图所示，左右顶点A、B等高，两根相同的弹性绳一端分别固定在A、B处，另一端系在小孩背上。当两弹性绳下端对称地系在小孩背上时，小孩恰能脱离蹦床悬在空中，处于平衡状态，此时两弹性绳夹角为θ。若小孩重力为G，则每根弹性绳上的拉力大小为______。
A.Gsinθ22
B.G2sinθ2
C.Gcsθ22
D.G2csθ2
(3)实际蹦床运动的开始阶段，运动员在一次次的向下和弹起中，空中到达的最大高度越来越高了。从能量转化的角度解释这一现象。
(4)对蹦床运动进行简化，将运动员看为质量为m的小球，径直落入一端自由悬空另一端固定在地面，且劲度系数为k的轻弹簧上，如图所示。A为小球从静止下落的位置，距地面高度为H；B为小球下落过程中刚接触弹簧的位置，距地面高度为x0；C为小球到达的最低点。

①定性画出小球下落过程的v−t图像；(并标出小球落至B、C的时刻tB、tC)
②小李同学认为小球在C点的加速度为g，你是否同意他的观点？试说明理由；
③求小球下落过程中的最大动能(用字母m、g、H、k、x0表示)。(弹性势能Ep=kx22，x为弹簧的形变量大小)
答案解析
1..下 A 301n ACD (m1+m2−m3)c2 −E1ℎc B.紫外线 1.89 0.30
【解析】解：(1)电子带负电荷，当加上平行于纸面向上的电场时，电子受到向下的电场力，所以阴极射线将向下偏转，电子的衍射现象证明电子具有波动性，故A正确，B错误。故选：A；
(2)①根据核反应方程的书写规则，由质量数和电荷数守恒，其反应方程式为 01n+92235U→56141Ba+3692Kr+301n。
②铀235发生“链式反应”需要的条件有受到慢中子轰击、铀块的体积大于临界体积、将天然铀制成浓缩铀。故ACD正确，B错误。故选：ACD。
(3)根据爱因斯坦的质能方程，释放的能量是ΔE=Δmc2=(m1+m2−m3)c2
(4)①从n能级向2能级跃迁放出光的波长满足En−E2=ℎcλ，整理得En−E2ℎc=1λ=R(122−1n2)，其中En=E1n2，则E2=E122，联立解得R=−E1ℎc；
②由玻尔理论可以推断满足巴耳末公式中除了4条可见光谱线外，当n取更大的量子数时，光子能量更大，所以应该还有属于紫外线频段的电磁波；
③根据玻尔理论可知，巴尔末线系中波长最长的谱线对应光子的能量为从n=3的能级跃迁到n=2的能级发出的，大小为E=E3−E2=−1.51eV−(−3.4eV)=1.89eV，氢原子从n=4能级跃迁至n=2能级时，辐射的光子的能量E′=E4−E2=−0.85eV−(−3.4eV)=2.55eV，该光照射金属钾为阴极的光电管，光电子的最大初动能Ekm=E′−W0=2.55eV−2.25eV=0.30eV，由动能定理−eUc=0−Ekm，则遏止电压Uc=0.30V。
故答案为：(1)下，A；(2)①301n，②ACD；(3)(m1+m2−m3)c2；(4)①−E1ℎc；②B.紫外线；③1.89，0.30。
(1)根据电子的负电特性和电场分析偏转方向，结合波动性特征进行判断；
(2)①根据核反应方程的书写规则推导核反应方程式；
②根据链式反应发生的条件进行分析解答；
(3)根据质能方程列式求解；
(4)①根据跃迁释放的光子能量和波长的关系结合题中给定的表达式联立推导R的表达式；
②分析n的其它量子数，对应的能量值大小，再判断对应的频段；
③根据光电效应方程结合动能定理列式求解遏止电压。
考查光电效应、核反应方程式的书写以及波尔能级图等，会根据题意进行准确分析解答。
51 5.0×10−7 ke
【解析】解：(1)①由半衰期公式可得：m余=m(12)n，其中n=tT=866年433年=2，代入数据解得：m余=0.075μg
②根据α衰变可得： 95241Am→ 93237Np+24He
衰变后的中子数新核的中子数为237−93=144，质子数为93，故中子数比质子数多51个；
(2)①由图可得：钠的截止频率为νc=6×1014Hz，
由c=λν可得：极限波长λ=cν
代入数据解得：λ=5.0×10−7m
②由光电效应方程：Ek=ℎν−w0，可得eUc=ℎν−ℎνc
整理可得：Uc=ℎe⋅ν−W0e
由图象可知：丙图的斜率k=ℎe，所以ℎ=ke
故答案为；(1)①0.075；②51；(2)①5.0×10−7；②ke
(1)根据半衰期公式，结合原子中质子数、中子数和核外电子数的关系进行求解；
(2)根据公式c=λν，计算极限波长，结合光电效应方程进行求解；
本题考查半衰期，光电效应方程等知识点，熟悉公式和每个物理量的意义是解决这类问题的办法。
(R+ℎ)2 零 B 核心舱里的航天员处于完全失重状态，若不固定，会在空中漂动，危及航天员的安全 AC = > B B
【解析】解：(1)空间站中质量为m的航天员受到的万有引力大小为F=GMm(R+ℎ)2，地球表面重力加速度为g，有GMmR2=mg，联立解得F=mR2g(R+ℎ)2；因航天员随空间站做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，其向下的向心加速度为重力加速度，则在空间站内处于完全失重状态，则对空间站的压力为零；
(2)“天和”核心舱里的航天员睡觉时，可以钻入固定在舱壁上的睡袋里，故A错误，B正确。故选：B；因为核心舱里的航天员处于完全失重状态，若不固定，会在空中漂动，危及航天员的安全。
(3)AB.根据万有引力提供向心力有GMmr2=ma，得a=GMr2，对接前后为同一M点，则飞船在M点的加速度与“天和”核心舱在M点的加速度相等，因N点比M点离地心的距离近，则对接前，飞船在N点比在M点加速度大，故A正确，B错误；
CD.从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，对飞船来说需要在M点做离心运动才能实现，所以飞船需要在M点加速，故C正确，D错误。
故选：AC。
(4)稳定运行的空间站中，小球处于完全失重状态，对直轨道CD无压力，不受摩擦力，小球在直轨道上做匀速直线运动，小球在圆轨道中做匀速圆周运动，则小球经过甲、乙两点的速度相等，即v甲=v乙，小球做匀速圆周运动时，由轨道对小球的弹力提供向心力，由牛顿第二定律可得FN=mv2r，因r甲FN乙；
(5)题意可知，手上下抖动的频率逐渐增大，从波形来看，从左向右波长变小，由f=vλ知，当波速v一定时，振动频率右边的较大，所以波从右向左传播，故A错误，B正确。故选B；由同侧原理法可以判定a点和b点均向下振动，形成波谷的时间t=T，而根据f=1T，可以知道周期变小，即Ta>Tb，所以质点b比质点a先到达波谷；故A错误，B正确。故选：B。
故答案为：(1)mR2g(R+ℎ)2，零；(2)B，核心舱里的航天员处于完全失重状态，若不固定，会在空中漂动，危及航天员的安全；(3)AC；(4)=，>；(5)B，B。
(1)根据万有引力公式结合黄金代换式列式计算万有引力，结合航天员的受力情况判断所处的状态；
(2)根据航天员所处的状态分析正确的睡觉方式并解释原因；
(3)AB.根据万有引力提供向心力导出加速度的表达式，结合距离变化情况判断加速度大小；
CD.根据飞船变轨做离心运动判断加减速情况。
(4)根据小球的受力情况判断速度变化情况，结合牛顿第二定律以及轨道半径判断压力大小；
(5)根据同一介质中的波速不变，结合相应公式判断波长的变化情况再分析波的传播方向，又由同侧原理法结合周期的变化比较运动时间进行判断。
考查万有引力定律的应用以及失重状态下物体的运动问题和波的传播等，会根据题意进行准确分析解答。
4..C 短 0.20 B LΔt 偏大 一定 LΔt−Δt 纵截距 变大 多普勒效应
【解析】(1)①伽利略在研究物体下落规律时，首先是遇到问题即对亚里士多德的观点提出疑问，然后进行了猜想，即落体是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动就是速度变化是均匀的，并进行逻辑推理，然后进行了实验验证，伽利略对实验结果合理的外推得出结论，故C正确，ABD错误。
故选：C。
②伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点，为“冲淡”重力，伽利略设计用斜面来研究小球在斜面上运动的情况。伽利略换用不同质量的小球，沿同一斜面从不同位置由静止释放，并记录相应数据，改变斜面的倾角，重复实验，记录相应数据，得到小球在斜面上的运动规律，最后将斜面实验得到的结论推广到斜面的倾角增大到90°时的情况，也就是自由落体运动情况，由此合理外推，得到自由落体运动的规律。
③a、由实验原理可知，该同学捏住直尺处的刻度值越小，尺子下落距离越小，则根据ℎ=12gt2可知，其反应时间越短。
b、代入数据到公式ℎ=12gt2可得：t= 2ℎg= 2×18.90×10−29.8s≈0.20s
c、根据初速度为零匀加速相同时间位移比满足1：3：5可知，相邻相等时间内位移越来越大，故B更合理。
(2)因为极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可知vB=LΔt。
光电计时器记录到挡光片经过B点的时间不可能很小，所以上述的瞬时速度vB实质是挡光片通过B点的平均速度，大于滑块最右端到达B的速度。
根据匀加速运动速度—时间关系可得：LΔt=vB+a×Δt2
所以为了保证每次到达B点速度相同，每次释放滑块一定从同一位置静止释放，则测量多组数据后作出LΔt−Δt图像(对应物理量字母)为一条不过原点的直线，且该线的纵截距即为滑块刚到达B点的速度。
(3)①当小车滑向接收器时，根据开普勒效应，可知接收器接收到的超声波频率变大，这种现象即为多普勒效应。
②根据实验数据可知0.45s−0.65s之间，相邻计数点的时间间隔T相同，且为T=0.05s
x轴坐标依次为：x1=61.7cm，x2=58.6cm，x3=55.1cm，x4=51.2cm，x5=46.9cm
相邻计数点间的位移大小为：
s1=x1−x2=61.7cm−58.6cm=3.1cm
s2=x2−x3=58.6cm−55.1cm=3.5cm
s3=x3−x4=55.1cm−51.2cm=3.9cm
s4=x4−x5=51.2cm−46.9cm=4.3cm
相邻的位移之差为：
s2−s1=3.5cm−3.1cm=0.4cm
s3−s2=3.9cm−3.5cm=0.4cm
s4−s3=4.3cm−3.9cm=0.4cm
可见在误差允许的范围内，可认为相邻的相等时间间隔内的位移差恒定，故在0.45s−0.65s之间，小车的运动是匀加速直线运动。
故答案为：(1)①C；②见解析；③a、短；b、0.20；c、B；(2)方法(1)LΔt；偏大；方法(2)一定；LΔt−Δt，纵截距；(3)①变大；多普勒效应；②是匀变速直线运动。
(1)①②根据伽利略对自由落体运动的研究进行分析；③根据自由落体运动的规律进行分析；
(2)方法(1)：根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出B点的速度大小，并分析误差；方法(2)根据曾多次实验的数据作图像，并对图像进行分析。
(3)①根据开普勒效应进行分析；②根据实验数据推导相邻的位移之差进行判断。
了解伽利略对自由落体运动的研究历史是解题的基础，另外要熟练掌握自由落体运动的位移与时间的关系、匀变速直线运动的规律等。
5..C D
【解析】解：(1)由图可知运动员在空中的最长时间为：t=4.3s−2.3s=2s
运动员做竖直上抛运动，所以跃起最大高度为：ℎ=12gt2
解得：ℎ=5m，故ABD错误，C正确。
故选：C。
(2)对小孩进行受力分析，根据共点力平衡条件可得：2Fcsθ2=G
解得F=G2csθ2，故ABC错误，D正确。
故选：D。
(3)实际蹦床运动的开始阶段，运动员在一次次的向下和弹起中，空中到达的最大高度越来越高，这是因为运动员在与蹦床接触的过程中，腿部用力蹬蹦床，对蹦床做了功，把他自身体内的化学能转化为自身的机械能，再转化为蹦床的机械能，之后蹦床反弹，将蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能，所以在空中到达的最大高度越来越高了。
(4)①A至B，自由落体运动，B至C，先是加速度减小的加速运动，后是加速度增加的减速运动，根据受力以及运动情况定性画出小球下落过程的v−t图像如下图所示：
②不同意他的观点，小球在C点的加速度大于g。
如果小球从B点开始下落，此时在B点的加速度大小为g，此后小球做简谐运动。根据简谐运动的对称性可知，小球达到最低点(此时的位置在C点以上)的加速度大小为g，方向向上；小球从A点静止释放后，达到最低点C时弹簧压缩量大于小球从B点开始下落时弹簧最大压缩量，此时的加速度大于g；
③小球在平衡位置时速度最大，此时弹簧压缩为x，则有：kx=mg
从A到平衡位置，根据动能定理可得：mg(H−x0+x)−12kx2=Ekm−0
解得：Ekm=mg(H−x0)+m2g22k。
故答案为：(1)C；(2)D；(3)运动员把他自身体内的化学能转化为自身的机械能，再转化为蹦床的机械能，蹦床反弹，将蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能；(4)①下落过程的v−t图像见解析；②不同意他的观点，理由见解析；③小球下落过程中的最大动能为mg(H−x0)+m2g22k。
(1)运动员离开弹性网后做竖直上抛运动，图中压力传感器示数为零的时间即是运动员在空中运动的时间，根据竖直上抛运动的对称性可知，运动员竖直上抛或自由下落的时间为空中时间的一半，据此可求出运动员跃起是最大高度；
(2)对小孩进行受力分析，根据共点力平衡条件分析解答；
(3)根据能量守恒定律及能量的转化分析解答；
(4)①根据受力以及运动情况定性画出小球下落过程的v−t图像；
②根据受力情况结合简谐运动加速度的大小关系确定加速度大小；
③根据小球下落过程中受力以及过程分析判断哪个位置动能最大，再根据动能定理进行解答。
本题主要是通过蹦床运动考查了动力学运动和力的关系，也考查了功的基本概念以及机械能守恒定律以及能量的转化与守恒，需要我们熟悉掌握动力学的分析方法，即力和运动的关系，也要熟悉功能关系以及机械能守恒定律。