上海市延安中学2024-2025学年高三下学期3月月考物理试卷（解析版）

2024学年第二学期三月质量调研高三年级物理试卷（等级）水银血压计如图（a水银血压计由臂带、加压气囊、压强计等组成，图（b）为其简化结构。测量时，先向臂带内充气使气体压强增大，压强计玻璃管内水银柱升高，压强计示数是臂带内气体压强与大气压强的差值。已知大气压强p0=75cmHg，设充气、放气过程气体温度不变，忽略细管和压强计内气体体积。1.压强计玻璃管内水银面是()A.凹面B.平面C.凸面2.充气前臂带内气体压强为p0。每次挤压气囊能将体积为V=50cm3的外界空气充入臂带，充气1次后，臂带内气体体积变为充气前的1.875倍，压强计示数为5cmHg。充气前臂带内气体体积V0=___________cm3。充气5次后，臂带内气体体积变为充气前的5倍，压强计示数为___________cmHg。3.测量后，臂带缓慢放气过程中，臂带内的气体()A.放热B.绝热C.吸热【答案】1C2.①.50②.153.C.【解析】【1题详解】由于水银与玻璃是不浸润的，在玻璃管内呈凸面。故选C。【2题详解】[1]根据题意可知，充气后臂带内气体压强为p1=p0+Δp=80cmHg第2页/共15页解得V0=50cm3[2]由玻意耳定律有p0V0+5p0V=p2.5V0解得p2=90cmHg【3题详解】测量后，臂带缓慢放气过程中，臂带内的气体对外做功，气体温度不变，气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸热。故选C。中国智慧中华传统文化承载了古人的智慧，其中也蕴含了丰富的物理知识。4.水袖是我国戏曲的表演道具，古有“长袖善舞”之说。图甲是t=1s时水袖形成的一列简谐横波，图乙是平衡位置位于x=0.2m处的质点M的振动图像。（1）该列横波沿___________方向传播；A波峰B.平衡位置C.波谷5.传统体育运动抖空竹有600年的历史。如图所示，忽略空竹转动的影响，不计一切摩擦，细线不可伸长，若抖空竹者保持一只手不动，另一只手两次分别沿图中的a和b方向缓慢移动时，细线的拉力分别()A.减小、不变B.增大、不变C.减小、减小D.增大、减小6.宋代时拨浪鼓已成为儿童玩具。四个拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳，绳一端系着小球，另一端第3页/共15页固定在关于手柄对称的鼓沿上，现使鼓绕竖直放置的手柄匀速转动，两小球在水平面内做周期相同的圆周运动。两球的位置关系可能正确的是（图中细绳与竖直方向的夹角α<θ<β)()A【解析】【4题详解】B.C.B.②.A5.A6.CD.（1）[1]由图2可知t=1s时质点M向y轴负方向振动，结合图1可知该列横波沿x轴负方向传播。（2）[2]该列横波传播速度为由于波的传播也是波形的传播，由于波沿x轴负方向传播，t=1.25s时，图1中x=0.1m处的波形传播到x=0.05m处，即t=1.25s时，质点N在波峰位置。故选A。【5题详解】设绳与竖直方向夹角为θ,两绳端点间水平距离为d，设绳中拉力为F，由平衡条件有2Fcosθ=mg若设绳长为L，由几何关系可知当右手B沿虚线a缓慢向左移动时，d减小，sinθ减小，cosθ增大，F将减小。当沿虚线b向上移动时，d不变，sinθ不变，cosθ不变，F不变。故选A。【6题详解】设绳长为L，则由合力提供向心力得mgtanθ=m()2(Lsinθ+r)化简得T可知，L长的，角度大；设绳的竖直分量为h，则由合力提供向心力得化简得T可知，角度大的，竖直分量大。第4页/共15页故选C。掌上物理实验安装有phyphoxAPP的智能手机可以实现很多中学物理实验探究。7.用橡皮筋悬挂手机模拟蹦极运动，规定竖直向下为正，得到竖直方向加速度ay随时间t变化的图像。状态b时，静止释放手机，手机始终保持竖直，忽略空气阻力。（1）手机速度第一次达到最大值的状态是____；A.cB.eC.fD.g（2）f到g过程中，手机向____做____运动____；A.上加速B.上减速C.下加速D.下减速（3）手机运动全程受到橡皮筋的最大拉力约为手机重力的___________倍。8.“磁传感器”功能能实时记录手机附近磁场的变化，磁极越靠近，记录的磁感应强度越大。现用手机、磁化小球、铁架台、夹子等实验器材组装成如图装置测量重力加速度，实验步骤如下：①把手机正面朝上放在悬点正下方，往侧边拉开小球，用夹子夹住。②打开夹子释放小球。③运行软件，记录磁感应强度的变化。④改变摆线长，测量出各次摆线长L及相应周期T。第5页/共15页（1）测得第1次到第n次磁感应强度最大值的总时间为t，单摆周期T=___________。（2）实验中得到多组摆线长L及相应的周期T后，作出T2一L图线，图线的斜率为k，纵轴上的截距为b，由此得到当地重力加速度g=___________，小球半径R=___________。【答案】7.①.B②.A8.①.②.【解析】【7题详解】③.3.6##3.7bk③.bk[1]t=0时，手机处于静止状态，根据a一t图像的面积表示速度的变化量可知，e状态手机的速度第一次达到最大值，故选B。[2]根据at图像可知，b到f先加速向下，后减速向下，到f向上的加速度最大，橡皮筋的伸长量最大，f时速度向下减为零，f到g过程中，加速度向上减小，橡皮筋的伸长量减小，故手机做向上的加速运动。故选A。[3]由图可知，f状态时，手机受到的拉力最大，此时加速度大小约为ay=26m/s2=2.6g可知手机运动的全过程中受到的最大拉力大小约为重力大小的3.6倍。【8题详解】[1]测得第1次到第n次磁感应强度最大值的总时间为t，单摆周期[2][3]实验中得到多组摆线长L及相应的周期T后，作出T2一L图线，图线的斜率为k，纵轴上的截距为b，推得gg联立解得当地重力加速度g=42第6页/共15页水流导光“水流导光”实验装置如图所示。长直开口透明塑料瓶内装有适量清水，在其底侧开一小圆孔，水从小圆孔流出，形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，下方大容器内的液面被照亮。9.（1）一开始小圆孔开得很小，倒入清水前打开激光器，发现激光束通过小圆孔，在正前方墙壁上留下图样可能正确的是____（2）倒入清水后，发现水无法流出，其主要原因与以下现象成因相同的是____A.太空舱中的水膜形成球形B.套在瓶中的气球难以吹大C.纸张、纺织品等容易吸水10.增大孔径后，从塑料瓶中射出的水柱大致形状是()A.B.C.11.（多选）实验中观察到正前方墙壁上留下光点，说明激光束并没有完全被限制在水流内传播。下列操作中，能使激光束完全被限制在水流内传播的有()A.将瓶口封闭后往瓶内打气B.增大激光的强度C.改用波长更短的激光D.改用折射率更大的液体12.可用上述实验装置研究平抛运动。测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x。第7页/共15页（1）测量水平射程x时，若读数太慢，x的数值会变_______（选填“大”或“小”）。为减小实验误差，应选直径较_______（选填“大”或“小”）的容器。（2）容器内装满水时，该同学拍摄轨迹后建立坐标轴，选取间距较大的几个点，测出坐标，绘出y-x2图像，此时水柱的初速度v0=_______m/s。（3）v0与液面到出水口高度h的关系是____C.v0∞h2【答案】9.①.A②.A12.①.小②.大③.0.5④.B【解析】【9题详解】（1）一开始小圆孔开得很小，倒入清水前打开激光器，发现激光束通过小圆孔，在正前方墙壁上留下小孔衍射图样，中央是亮斑，四周明暗相间条纹，向外条纹逐渐变窄。故选A。（2）倒入清水后，发现水无法流出，其主要原因是水的表面张力，与太空舱中的水膜形成球形的成因相同。故选A。【10题详解】增大孔径后，水从塑料瓶中射出做平抛运动，由于水的表面张力，水表面有收缩的趋势，水柱大致形状是上粗下细。故选B。【11题详解】A．将瓶口封闭后往瓶内打气，则从孔中射出的水流速度会变大，水流轨迹会变得的弯曲程度变小，激光在水和空气界面处的入射角会变大，激光会在界面处发生全反射，故A正确；B．增大激光的强度，不会改变光在界面处的入射角，光在水流中仍不会发生全反射，故B错误；C．改用波长更短的激光，则激光频率变高，减小了发生全反射时所需要的临界角，故光从水中射向空气的第8页/共15页入射角接近临界角，光在水流会发生全反射现象。故C正确；D．改用折射率更大的液体，发生全反射时所需要的临界角变小，更有助于光在水流中会出现全反射现象。故D正确。故选ACD。【12题详解】（1）[1]测量水平射程x时，若读数太慢，水面下降明显，水流出的速度变小，由可得x的数值会变小；[2]为减小实验误差，应使瓶中液面下降慢些，应选直径较大的容器。（2）由水做平抛运动，则解得则y-x2图像的斜率解得v0=0.5m/s（3）设质量为m的水流出，由可得v0与液面到出水口高度h的关系是v0∞故选B。风力发电风力发电的工作原理可简化为如图模型：风轮叶片通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。线圈匝数N=200匝，面积S=0.5m2，转速n=150r/min，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为。降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线总电阻R=20Ω,两变压器均为理想变压器。第9页/共15页13.风速为v且风向与叶片受风面垂直时，发电机输出的电功率为P，发电效率和风向均不变，风速为v/2时输出的电功率为()A.B.D.14.从图示位置开始计时，线圈磁通量的表达式Φ1=___________（Wb）。15.（计算）用这个供电设备给某学校供电，该校需要工作电压220V、电功率11kW。求：（1）输电线上损失的电压ΔU；（2）升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2；（3）发电机的输出功率P1。15.（1）200V2）1:523）13000W【解析】【13题详解】风力发电时，风的动能转化为电能，设单位时间内吹到叶片上的风的质量为m，风的动能单位时间内吹到叶片上的风的质量m=PSv（P为空气密度，S为叶片受风面积则风的动能；当发电效率和风向均不变时，发电机输出的电功率P与风的动能成正比，即P∞v3。故当风速为时，输出的电功率故选C。【14题详解】从图示位置开始计时，此时线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，则所以线圈磁通量的表达式为【15题详解】（1）降压变压器副线圈的电压U4=220V，功率P4=11kW=11000W。根据P=UI，可得降压变压器副线圈的电流I4=50A。第10页/共15页对于理想变压器，已知降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n4=5:1，则I3=10A。由ΔU=I3R，可得输电线上损失的电压ΔU=200V。（2）由降压变压器原线圈的电压；可得升压变压器副线圈的电压U2=U3+ΔU=1300V；而升压变压器原线圈的电压所以升压变压器原、副线圈匝数比而输电线上损失的功率ΔP=IR=2000W；P六、宇宙探索的“中式浪漫”带有中华文化烙印的航天器在浩瀚星海中书写新的传说，让我们离揭开宇宙神秘面纱更近一步。16.“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组。（1）若只考虑狭义相对论效应，地面上的观察者观察高速运动的冷原子钟，在地面标准时间内，冷原子钟A.更多B.更少C.一样（2）如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为v0的光子从基态能级I跃迁至激发态能级II，然后自发辐射出频率为v1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为v3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率17.“玉兔二号”的核电池将8Pu衰变释放的部分核能转换成电能。衰变方程为8Pu→2U+He，则A.x=233B.He的穿透能力比Y射线强C.8Pu比2U的平均结合能小D.月夜的寒冷导致8Pu的半衰期变长18.（多选）“夸父一号”卫星和另一颗卫星分别沿圆、椭圆轨道绕地球运动。圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点。某时刻两卫星的位置如图所示，两卫星()A.在图示位置的加速度a1>a2B.在图示位置的速度v1<v2C.在A处受到的万有引力大小一定相等D.在A或B点处不可能相遇19.“天宫”空间站中，t=0时刻静止释放质量2m的A球，给质量m的B球指向A球球心的初速度v，两球发生碰撞，忽略碰撞时间，不同时刻两球位置照片如图所示，通过背景方格观察两球运动。碰撞后A球的速度u=___________v。该碰撞___________（选填“是”或“不是”）弹性碰撞。【解析】【16题详解】（1）[1]考虑狭义相对论效应的钟变慢原理，地面上的观察者观察高速运动的冷原子钟，在地面标准时间内，冷原子钟走时更少，故选B。（2）[2]由能量关系可知hv0=h(v1+v2+v3)第12页/共15页【17题详解】B．He的穿透能力比Y射线弱，选项B错误；C．生成物更稳定，平均结合能更大，即8Pu比2U的平均结合能小，选项C正确；D．外部因素不能改变8Pu的半衰期，选项D错误。故选C。【18题详解】A．根据可知在图示位置的加速度a1>a2选项A正确；B．假设卫星在远地点的圆形轨道的速度为v2′，而v2为椭圆轨道的远地点速度，显然有：v2′＞v2而v1表示匀速圆周运动的速度，根据所以有：v1＞v2′故v1＞v2故B错误；C．两卫星的质量关系不确定，可知在A处受到的万有引力大小不一定相等，选项C错误；D．椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律可知，两卫星的运动周期相等，则在A或B点处不可能相遇，故D正确。故选AD。【19题详解】[1][2]设小方格边长为a，则碰前B的速度碰后B的速度第13页/共15页解得该碰撞是弹性碰撞。20.场对电荷的作用电场与磁场都可以对电荷施加力的作用，可为科研、工业、医疗、军事等领域的发展提供前沿技术支持。如图质谱仪由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向内。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点。不计粒子重力。（1）加速电场的电压U=________；直径PQ=________；（2）若加速前粒子有微小的初速度，设其还是可以打在胶片上。①请在图中画出粒子在静电分析器中的大致轨迹；________②这种情况下其在磁场中的运动时间tPQ相比由静止开始加速的情况()A．变长B．变短C．不变（3计算）为了测量污水排放量，技术人员在排污管末端安装如图所示由绝缘材料制成的流量计，长、宽、高分别为a=1m、b=0.2m、c=0.2m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加B=1.