2024-2025学年上海市杨浦区控江中学高三（下）段考物理试卷（3月份）

第1页（共1页）2024-2025学年上海市杨浦区控江中学高三（下）段考物理试卷（3月份）一、光的本性1．（18分）人类对光的本性的认识经历了曲折的、螺旋式上升的过程，推动了量子力学的发展。（1）在体现光具有波动性的双缝干涉实验中，双缝的作用是。某激光垂直照射一竖直双缝片，在远处的墙面上得到干涉图样如图。已知双缝间距为s，测得双缝到墙面的距离为d，a、b两标线间距为L，可知激光波长λ＝。（2）物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除波长不变的射线外，还产生了部分波长（选填A：变长B：变短）的射线，这个现象揭示了光的（选填A：波动性B：“粒子性”）。（3）在体现光具有粒子性的光电效应现象中，用波长为λ的激光照射某金属板时，测得该金属板的遏止电压为U，则可知则逸出光电子的最大初动能为，金属板的截止频率为（已知电子电量为e，普朗克常量为h，真空中光速为c）。（4）玻尔将量子化的概念引入了自己的原子结构模型，如图为氢原子的能级图，可见光光子的能量范围约为1.62eV～3.11eV。则这些原子。A.最多可产生2种不同频率的可见光B.从n＝2的激发态跃迁到基态发出的光是可见光C.从n＝1的基态被激发后可辐射出可见光光子，所需能量至少为12.09eVD.从n＝3的激发态电离，所需照射光的光子能量至少为13.60eV（5）法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，即所有实物粒子都具有波动性。质量为9.1×10﹣31kg的静止电子经200V电压加速后，则其物质波的波长数量级为（已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，电子电量e＝1.6×10﹣19C）。A.10﹣9mB.10﹣11mC.10﹣13mD.10﹣15m二、智能手机2．（26分）智能手机可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入，具有独立的操作系统，大多数采用大容量电池、电容式触摸屏，并可安装第三方程序，功能强大实用性高。（1）5G（第五代移动通信技术）采用的通信频率比4G更高，则相比4G信号，5G信号。A.真空中传播速度更快B.更趋近于直线传播C.光子动量更小D.可能与4G信号发生干涉（2）如图甲是一种车载磁吸手机支架，图乙是其侧视图，智能手机静置在支架斜面上，磁吸力方向垂直于手机支架斜面，支架斜面的倾角为θ，则。A.手机对支架的作用力垂直支架向下B.磁吸力增大时，摩擦力大小恒定不变C.手机对支架的作用力和支架对手机的作用力是一对平衡力D.若缓慢增大到，手机始终静止，摩擦力先减小后增大（3）某兴趣小组对研究手机电池产生兴趣：（Ⅰ）如表所示为某手机电池的铭牌数据，当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要h；充满消耗的电能为J。（Ⅱ）小组利用手边器材，先从测量电池组的电动势和内阻开始研究。如图1所示为的实验原理图。改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图2所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为﹣b、a，定值电阻的阻值用R0表示，则可得该电池组的电动势E＝，内阻r＝（用字母表示）。（4）（多选）如图甲所示为某智能手机正在无线充电。无线充电的工作原理与理想变压器相同，可简化为如图乙所示装置，已知发射线圈与接收线圈的匝数比为4：1，发射线圈AB端的输入电流i=24sin(1A.发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同B.1s内接受线圈中电流方向改变2×105次C.接收线圈CD端输出电流的有效值为1AD.接收线圈的输出功率与发射线圈的输入功率之比为1：4（5）智能手机有许多的传感器，如加速度传感器。小刘用手平托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直向上为正方向，手机记录了手机竖直方向的加速度a随时间t变化的图像如图所示。则下列判断正确的是。A.t1时刻手受的压力最小B.手机t2时刻t1比速度更小C.t3时刻手机处于失重状态D.t4时刻手机速度最大（6）（多选）电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上极板A为可动电极，下极板B为固定电极，P为两板间一固定点。A、B分别接在一恒压直流电源的两端，当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，使A、B两板间距离减小，形变过程中，电流表G中有从a到b的电流，则。A.直流电源的c端为电源正极B.直流电源对电容器充电C.极板间的电场强度减小D.B板和P点间的电势差增大三、跳台滑雪3．（15分）跳台滑雪是冬奥会最具观赏性的项目之一，如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，比赛运动员从圆弧助滑道的最高点A处由静止滑下后，从滑道B处恰好沿水平方向飞出，在着陆坡BC上的P处着陆。将运动员和滑雪板整体看成质点，不计空气阻力，BC与水平方向的夹角为α＝37°（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2）。（1）关于运动员从B到P的运动过程中，随时间保持不变的物理量是。A.位移的变化率B.路程的变化率C.动量的变化率D.重力势能的变化率（2）则从C点飞出在空中运动过程中，下列能表示运动员的速率v、动能Ek、机械能E（以水平面BC为零势能面），重力的瞬时功率PG随时间t的变化图像是。（3）（计算）若圆弧滑道AB所对的圆心角θ＝53°，圆心O位于B点正上方，AB间高度差h＝24m，着陆坡BC倾角。一位比赛运动员的质量（包含所有装备）m＝60kg，着陆点P到B的距离s＝75m，试求：（Ⅰ）运动员从B到P的运动时间及从B水平飞出的速度大小；（Ⅱ）运动员在飞离B点前瞬间对轨道的压力；（Ⅲ）运动员落着陆坡上的P点前瞬间的重力功率。四、游泳池4．（13分）小刘经常在游泳池游泳锻炼身体，同时利用所学研究了一些物理问题。（1）小刘同学用一小泡沫板在泳池平静水面上的O处上下拍打，形成的水波在Oxy水平面内传播（水波视为简谐波），波面为圆。t＝0时，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。B处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向。（Ⅰ）B处质点振动的位移随时间变化的关系是；（Ⅱ）水波的波速的大小为m/s；（Ⅲ）t＝8s时，D处质点处于。A.波峰B.波谷C.平衡位置，且速度竖直向上D.平衡位置，且速度竖直向下（2）已知泳池中水的折射率为n。（Ⅰ）小刘同学用激光笔测泳池内水的深度H。他将激光笔置于池边A点正上方的S点，S点距水面高为h，激光由S射向水面上的O点，经水的折射照射到泳池底部P点，如图所示。若测得n=43，h＝1.5m，AO＝2m，BP＝3.8m，则泳池内水的深度H＝（Ⅱ）小刘同学观察到泳池底铺设有直径为d的圆形池底灯，灯面与池底相平。若泳池足够大，且水面平静，当水深为H时，水面上形成的光斑半径R＝。五、天宫空间站5．（14分）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，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）（多选）神舟载人飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，其中轨道1和轨道3为圆轨道，飞船变轨前稳定运行在轨道1，空间站运行在轨道3，椭圆轨道2为飞船的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于变轨过程，下列说法正确的是。A.飞船在轨道1上经过P点的速度小于在轨道2上经过P点的速度B.飞船在轨道3上经过Q点的加速度大于在轨道2上经过Q点的加速度C.飞船在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期D.为从轨道2进入轨道3，飞船需要在Q点减速E.飞船在轨道2上从P点到Q点运动过程中机械能减小F.飞船在轨道2上经过P点引力势能小于Q点引力势能（3）我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感应强度大小可近似认为处处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中没画出），磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等。已知电子电量为e，质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动。（Ⅰ）垂直环平面的磁感应强度方向与匀强电场方向分别为。A.垂直环平面向外，垂直环平面向外B.垂直环平面向外，垂直环平面向内C.垂直环平面向内，垂直环平面向外D.垂直环平面向内，垂直环平面向内（Ⅱ）磁场1与磁场2的磁感应强度大小B＝，匀强电场的大小E＝。六、舰载机6．（14分）如图为我国第一艘服役的航空母舰“辽宁号”，航母设置轻载短距起飞跑道（左侧虚线）和重载长距起飞跑道（右侧虚线），搭载“歼﹣15”舰载机，使用滑跃式起飞。（1）若新“歼﹣15”国产新发动机最大起飞推力为2.6×105N，起飞阶段平均阻力为自重的0.01倍，最小起飞速度为50m/s，航母航行速度约15m/s，将舰载机起飞阶段视为匀加速直线运动。为了在110m轻载短距跑道安全起飞，歼﹣15的最小起飞加速度为，最大起飞质量为kg。（均保留2位有效数字，g＝10m/s2）（2）（计算）新一代航母阻拦系统的研制引入了电磁阻拦技术，基本原理如图所示：在航母甲板上装有两相互平行间距为L的水平金属导轨MN和PQ，间接一阻值为R的电阻，一根质量为m、长度为L的金属棒ab垂直搁置在两导轨之间，金属棒与导轨接触良好，电阻值也为R。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。着舰时，速度为v0、质量为M的舰载机关闭动力系统，同时通过绝缘阻拦索拉住轨道上的金属棒，金属棒ab瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下，除安培力外舰载机系统所受的其它阻力均不计，且不考虑绳索的长度变化。（Ⅰ）舰载机刚勾住金属棒瞬间一起滑行的速度大小；（Ⅱ）舰载机与金属棒一起运动的加速度a的最大值；（Ⅲ）舰载机整个减速过程中金属棒ab中产生的焦耳热Q；（Ⅳ）舰载机开始减速滑行至停下过程通过的位移大小x。

2024-2025学年上海市杨浦区控江中学高三（下）段考物理试卷（3月份）参考答案与试题解析一、光的本性1．（18分）人类对光的本性的认识经历了曲折的、螺旋式上升的过程，推动了量子力学的发展。（1）在体现光具有波动性的双缝干涉实验中，双缝的作用是获取相干光源。某激光垂直照射一竖直双缝片，在远处的墙面上得到干涉图样如图。已知双缝间距为s，测得双缝到墙面的距离为d，a、b两标线间距为L，可知激光波长λ＝Ls9d（2）物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除波长不变的射线外，还产生了部分波长A（选填A：变长B：变短）的射线，这个现象揭示了光的B（选填A：波动性B：“粒子性”）。（3）在体现光具有粒子性的光电效应现象中，用波长为λ的激光照射某金属板时，测得该金属板的遏止电压为U，则可知则逸出光电子的最大初动能为eU，金属板的截止频率为cλ-（4）玻尔将量子化的概念引入了自己的原子结构模型，如图为氢原子的能级图，可见光光子的能量范围约为1.62eV～3.11eV。则这些原子AC。A.最多可产生2种不同频率的可见光B.从n＝2的激发态跃迁到基态发出的光是可见光C.从n＝1的基态被激发后可辐射出可见光光子，所需能量至少为12.09eVD.从n＝3的激发态电离，所需照射光的光子能量至少为13.60eV（5）法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，即所有实物粒子都具有波动性。质量为9.1×10﹣31kg的静止电子经200V电压加速后，则其物质波的波长数量级为B（已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，电子电量e＝1.6×10﹣19C）。A.10﹣9mB.10﹣11mC.10﹣13mD.10﹣15m【分析】（1）根据双缝干涉实验的原理及双缝干涉的间距公式变形后求波长；（2）由康普顿效应的实验结论说明；（3）根据光子的波粒二象性以及爱因斯坦光电效应方程、截止频率、遏止电压对应公式联立求解；（4）根据玻尔的跃迁假说分别计算求解；（5）由动能定理、动能公式、德布罗意关系式求波长的数量级。【解答】解：（1）双缝干涉实验中，双缝的作用是获取相干光源；根据题图，a、b之间有九组明暗相间的条纹，由双缝干涉相邻条纹间距：Δx=可知激光波长：λ=（2）康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现部分散射光的波长变长（即选A），这个现象揭示了光的粒子性（即选B）。故选：A、B。（3）根据动能定理，遏止电压与电子电量的乘积等于光电子的最大初动能，即最大初动能为：Ekm＝eU；由光电效应方程：E联立解得金属板的截止频率：v（4）A、根据氢原子能级跃迁公式ΔE＝Em﹣En可知从n＝3跃迁到n＝2，释放光子能量：ΔE1＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝1.89eV从n＝4跃迁到n＝2，释放光子能量：ΔE2＝﹣0.85eV﹣（﹣3.40eV）＝2.55eV，根据以上计算可知，最多可产生2种不同频率的可见光，故A正确；B、从n＝2的激发态跃迁到基态，释放光子能量：ΔE3＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6eV）＝10.20eV，由结果可知不在可见光范围内，故B错误；C、从n＝1的基态被激发后可辐射出可见光光子，则至少要跃迁到n＝3能级，即所需能量至少为：ΔE4＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，故C正确；D、从n＝3的激发态电离，所需照射光的光子能量至少为ΔE4＝E∞﹣E3＝0﹣（﹣1.51eV）＝1.51eV故D错误。故选：AC。（5）由动能定理：Ek＝eU代入数据解得：E因为：E德布罗意波长公式：λ=联立以上解得：λ＝8.7×10﹣11m则物质波的波长数量级为10﹣11m，故选B。故答案为：（1）获取相干光源、Ls9d；（2）A、B；（3）eU、c【点评】考查双缝干涉实验、X射线散实验、波尔的跃迁假说、光电效应方程以及波粒二象性等知识，要能理解相关知识点，并根据题意进行准确分析和解答。二、智能手机2．（26分）智能手机可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入，具有独立的操作系统，大多数采用大容量电池、电容式触摸屏，并可安装第三方程序，功能强大实用性高。（1）5G（第五代移动通信技术）采用的通信频率比4G更高，则相比4G信号，5G信号B。A.真空中传播速度更快B.更趋近于直线传播C.光子动量更小D.可能与4G信号发生干涉（2）如图甲是一种车载磁吸手机支架，图乙是其侧视图，智能手机静置在支架斜面上，磁吸力方向垂直于手机支架斜面，支架斜面的倾角为θ，则B。A.手机对支架的作用力垂直支架向下B.磁吸力增大时，摩擦力大小恒定不变C.手机对支架的作用力和支架对手机的作用力是一对平衡力D.若缓慢增大到，手机始终静止，摩擦力先减小后增大（3）某兴趣小组对研究手机电池产生兴趣：（Ⅰ）如表所示为某手机电池的铭牌数据，当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要3h；充满消耗的电能为4.1×104J。（Ⅱ）小组利用手边器材，先从测量电池组的电动势和内阻开始研究。如图1所示为的实验原理图。改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图2所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为﹣b、a，定值电阻的阻值用R0表示，则可得该电池组的电动势E＝1a，内阻r＝1b（4）（多选）如图甲所示为某智能手机正在无线充电。无线充电的工作原理与理想变压器相同，可简化为如图乙所示装置，已知发射线圈与接收线圈的匝数比为4：1，发射线圈AB端的输入电流i=24sin(1A.发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同B.1s内接受线圈中电流方向改变2×105次C.接收线圈CD端输出电流的有效值为1AD.接收线圈的输出功率与发射线圈的输入功率之比为1：4（5）智能手机有许多的传感器，如加速度传感器。小刘用手平托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直向上为正方向，手机记录了手机竖直方向的加速度a随时间t变化的图像如图所示。则下列判断正确的是A。A.t1时刻手受的压力最小B.手机t2时刻t1比速度更小C.t3时刻手机处于失重状态D.t4时刻手机速度最大（6）（多选）电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上极板A为可动电极，下极板B为固定电极，P为两板间一固定点。A、B分别接在一恒压直流电源的两端，当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，使A、B两板间距离减小，形变过程中，电流表G中有从a到b的电流，则BD。A.直流电源的c端为电源正极B.直流电源对电容器充电C.极板间的电场强度减小D.B板和P点间的电势差增大【分析】（1）任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，根据c＝λf和λ=h（2）对手机进行受力分析，由牛顿第三定律、平衡条件等分析各选项的正确与否；（3）根据电容的充放电及定义式、欧姆定律等结合题图写出函数表达式，综合求解E和r；（4）根据法拉第电磁感应定律、变压器的规律、有效值的概念等分析；（5）根据加速度的定义，结合a﹣t图像的特点分析判断；根据电流和电能的计算公式解答；（6）根据电容的定义、电容的大小、电场强度与电势差的关系分析电容式触屏原理，从而分析各选项。【解答】解：（1）A、电磁波在真空中传播速度都相同，均为c，故A错误；BD、5G信号的频率比4G更高，根据c＝λf可知5G信号波长更短，则5G信号更趋近于直线传播，由于5G信号与4G信号频率不相司，则相遇时不会发生干涉，故B正确，D错误；C、根据p=h故选：B。（2）若有磁吸力，手机静置在支架斜面上，设磁吸力为F，手机受力情况如图所示：由共点力的平衡条件可得：f＝mgsinθ，N＝mgcosθ+F；A、由共点力的平衡条件可知，支架对手机的作用力应与手机的重力等大、反向，即大小为mg，方向竖直向上，则手机对支架的作用力竖直向下，故A错误；B、磁吸力增大时，摩擦力f＝mgsinθ，恒定不变，故B正确；C、手机对支架的作用力和支架对手机的作用力是一对相互作用力，不是一对平衡力，故C错误；D、若θ缓慢增大到90°，手机始终静止，由f＝mgsinθ可知，摩擦一直增大，故D错误。故选：B。（3）Ⅰ、当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要的时间为：t=充满消耗的电能为：E＝UIt＝3.8×3W•h＝4.1×104JⅡ、由电路根据闭合电路欧姆定律可知：E=U+变形解得：1结合图像的斜率和纵截距可得：1E=a变形后解得：E=1a（4）A、无线充电的工作原理与理想变压器相同，即穿过发射线圈的磁通量等于接收线圈的磁通量，可知发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同，故A正确；B、根据周期与角频率的关系可得周期为：T=每个周期内电流方向改变2次，可知1s内接受线圈中电流方向改变12×1C、接收线圈CD端输出电流的最大值：I所以有效值为：I2D、因为理想变压器，则接收线圈的输出功率等于发射线圈的输入功率，故D错误。故选：AC。（5）A、t1时刻向下的加速度最大，可知手机失重最大，即手受的压力最小，故A正确；B．图像与坐标轴围成的面积等于速度的变化量，则手机t2时刻比t1时刻速度更大，故B错误；C．t3时刻手机加速度向上，处于超重状态，故C错误；D．t4时刻手机加速度向上最大，正向下减速，速度不是最大，故D错误。故选：A。（6）AB、AB两板间距离减小，根据电容大小公式C=ɛC、根据场强与电势差关系E=UD、根据以上关系UPB＝EdPB，可知B板和P点间的电势差增大，故D正确。故选：BD。故答案为：（1）B；（2）B；（3）3、4.1×104、1a、1【点评】本题考查电磁波、欧姆定律、牛顿第二定律、电容等相关知识点，解题关键掌握基本知识点的理解，难度较低。三、跳台滑雪3．（15分）跳台滑雪是冬奥会最具观赏性的项目之一，如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，比赛运动员从圆弧助滑道的最高点A处由静止滑下后，从滑道B处恰好沿水平方向飞出，在着陆坡BC上的P处着陆。将运动员和滑雪板整体看成质点，不计空气阻力，BC与水平方向的夹角为α＝37°（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2）。（1）关于运动员从B到P的运动过程中，随时间保持不变的物理量是C。A.位移的变化率B.路程的变化率C.动量的变化率D.重力势能的变化率（2）则从C点飞出在空中运动过程中，下列能表示运动员的速率v、动能Ek、机械能E（以水平面BC为零势能面），重力的瞬时功率PG随时间t的变化图像是B。（3）（计算）若圆弧滑道AB所对的圆心角θ＝53°，圆心O位于B点正上方，AB间高度差h＝24m，着陆坡BC倾角。一位比赛运动员的质量（包含所有装备）m＝60kg，着陆点P到B的距离s＝75m，试求：（Ⅰ）运动员从B到P的运动时间及从B水平飞出的速度大小；（Ⅱ）运动员在飞离B点前瞬间对轨道的压力；（Ⅲ）运动员落着陆坡上的P点前瞬间的重力功率。【分析】（1）从B到P点，对于平抛运动应用速度—时间公式、位移—时间公式、动量定理和动能定理进行分析判断；（2）根据平抛的规律写出函数的表达式，从而分析速度、动能、重力的功率等随时间的变化关系；（3）Ⅰ平抛运动水平匀速直线运动，竖直方向上自由落体运动，根据运动学的基本公式进行求解；Ⅱ对最低点使用圆周运动公式求解支持力，根据牛顿第三定律来求解压力；Ⅲ根据功率的公式来进行求解重力功率。【解答】解：（1）A、运动员从B到P的运动过程中，仅受重力，运动员做平抛运动，运动员的速度随时间发生变化，即位移的变化率发生变化，故A错误；B、运动员从B到P的运动过程中，仅受重力，运动员做平抛运动，运动员的速度大小随时间发生变化，即路程的变化率发生变化，故B错误；C、运动员从B到P的运动过程中，仅受重力，运动员做平抛运动，根据动量定理有：mgΔt＝Δp解得：ΔpΔtD、以着陆地面处作为零势能面，抛出点距离P高度为H，运动员下落高度为h，则有：E重力势能与时间成二次函数关系，图像为一条抛物线，可知，重力势能的变化率发生变化，故D错误。故选：C。（2）A、运动员做平抛运动，令初速度为v0，则有：vy＝gt，v=解得：v=gB、运动员的动能：Ek=1C、运动员从B到P的运动过程中，仅受重力，运动员做平抛运动，运动员的机械能守恒，即E﹣t图像为一条平行于时间轴的直线，故C错误；D、重力的功率：PG=mgv故选：B。（3）Ⅰ、运动员做平抛运动，由平抛规律有：ssinα=12gt2解得t＝3s，v0＝20m/sⅡ、在B点，对运动员进行分析，根据牛顿第二定律有：N其中：h＝R﹣Rcosθ根据牛顿第三定律有：N2＝N1解得：N2＝1000N，方向竖直向下Ⅲ、运动员落着陆坡上的P点前瞬间的重力功率：P故答案为：（1）C；（2）B；（3）答：（Ⅰ）运动员从B到P的运动时间为3s，从B水平飞出的速度大小为20m/s；（Ⅱ）运动员在飞离B点前瞬间对轨道的压力为1000N，方向竖直向下；（Ⅲ）运动员落着陆坡上的P点前瞬间的重力功率为18kW。【点评】本题是一个基于平抛运动的综合大题，涉及到了运动学，功与能等多个维度的考查，对学生的能力要求高，属于好题。四、游泳池4．（13分）小刘经常在游泳池游泳锻炼身体，同时利用所学研究了一些物理问题。（1）小刘同学用一小泡沫板在泳池平静水面上的O处上下拍打，形成的水波在Oxy水平面内传播（水波视为简谐波），波面为圆。t＝0时，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。B处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向。（Ⅰ）B处质点振动的位移随时间变化的关系是z＝2cos（5πt）（cm）；（Ⅱ）水波的波速的大小为5m/s；（Ⅲ）t＝8s时，D处质点处于B。A.波峰B.波谷C.平衡位置，且速度竖直向上D.平衡位置，且速度竖直向下（2）已知泳池中水的折射率为n。（Ⅰ）小刘同学用激光笔测泳池内水的深度H。他将激光笔置于池边A点正上方的S点，S点距水面高为h，激光由S射向水面上的O点，经水的折射照射到泳池底部P点，如图所示。若测得n=43，h＝1.5m，AO＝2m，BP＝3.8m，则泳池内水的深度H＝（Ⅱ）小刘同学观察到泳池底铺设有直径为d的圆形池底灯，灯面与池底相平。若泳池足够大，且水面平静，当水深为H时，水面上形成的光斑半径R＝Hn2【分析】（1）Ⅰ根据数学方法解得振动方程；Ⅱ由图读出波长和周期，求得波速；Ⅲ由几何关系求出OD两点之间距离，根据该距离与波长的关系求解t＝8s时，D处质点的运动情况。（2）根据光的折射定律结合几何关系解答。【解答】解：（1）Ⅰ、由题图知：T＝0.4s，所以：ω=2πT=B处质点振动的位移随时间变化的关系是：z＝2cos（5πt）（cm）Ⅱ、由图可知，水波波长λ＝2m，则波速为：v=λⅢ、由题图可知，D点距波源的距离：s则从t＝0，到t＝8s时，波向前传播：x＝vt＝5×8m＝40m＝20λ此时O处质点处于波峰，D处质点处于波谷。故选：B。（2）由题意画出光路图如图所示，Ⅰ、由几何关系可得入射角：sini=折射角：sinr=由折射定律：n=解得泳池内水的深度：H＝2.4mⅡ、由全反射可知：sin由几何关系可得：sin解得：R=R′+故答案为：（1）（Ⅰ）z＝2cos（5πt）（cm）；（Ⅱ）5；（Ⅲ）B；（2）（Ⅰ）2.4；（Ⅱ）Hn【点评】解决本题的关键要掌握光的折射及波的相关计算，知道折射定律及波速的计算公式。五、天宫空间站5．（14分）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，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mgR2(R+h)（2）（多选）神舟载人飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，其中轨道1和轨道3为圆轨道，飞船变轨前稳定运行在轨道1，空间站运行在轨道3，椭圆轨道2为飞船的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于变轨过程，下列说法正确的是ACF。A.飞船在轨道1上经过P点的速度小于在轨道2上经过P点的速度B.飞船在轨道3上经过Q点的加速度大于在轨道2上经过Q点的加速度C.飞船在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期D.为从轨道2进入轨道3，飞船需要在Q点减速E.飞船在轨道2上从P点到Q点运动过程中机械能减小F.飞船在轨道2上经过P点引力势能小于Q点引力势能（3）我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感应强度大小可近似认为处处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中没画出），磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等。已知电子电量为e，质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动。（Ⅰ）垂直环平面的磁感应强度方向与匀强电场方向分别为D。A.垂直环平面向外，垂直环平面向外B.垂直环平面向外，垂直环平面向内C.垂直环平面向内，垂直环平面向外D.垂直环平面向内，垂直环平面向内（Ⅱ）磁场1与磁场2的磁感应强度大小B＝mveR，匀强电场的大小E＝mv【分析】（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；电子在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动，电场力需要与磁场1产生的洛伦兹力平衡，磁场2的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，根据平衡条件判断电场方向和大小，根据洛伦兹力提供向心力列式可求磁感应强度大小。【解答】解：（1）根据万有引力提供重力得：G空间站中质量为m的航天员受到的万有引力为：F=G航天员处于完全失重状态，则对空间站的压力为0。（2）A、飞船在轨道1上经过P点要加速做离心运动才能进入轨道2，可知飞船在轨道1上经过P点的速度小于在轨道2上经过P点的速度，故A正确；B、根据GMmr2C、根据开普勒第三定律r3D、为从轨道2进入轨道3，飞船需要在Q点加速做离心运动，故D错误；E、飞船在轨道2上从P点到Q点运动过程中只有地球引力做功，则机械能不变，故E错误；F、因Q点离地球较远，可知飞船在轨道2上经过P点引力势能小于Q点引力势能，故F正确。故选：ACF。（3）根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向内的洛伦兹力，磁场2的方向垂直环平面向内；电场力需要与磁场1对电子的洛伦兹力平衡，磁场1对电子的洛伦兹力方向向里，则电场力方向应垂直环平面向外，由于电子带负电，故电场方向垂直环平面向内，故ABC错误，D正确。故选：D。电子在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动，则evB=mv可得B=mv电子在垂直环平面方向受力平衡，则有eE＝evB，解得E=m故答案为：（1）mgR（2）ACF；（3）D，mveR，m【点评】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。本题考查带电粒子在混合场中的圆周运动，知道磁场1洛伦兹力与电场力平衡，磁场2洛伦兹力提供向心力是解题关键。六、舰载机6．（14分）