上海市徐匯區(qū)2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期期末學(xué)習(xí)能力診斷（一模）物理試卷（解析版）

PAGEPAGE12023學(xué)年度第一學(xué)期徐匯區(qū)學(xué)習(xí)能力診斷卷考生注意：1．試卷滿分100分，考試時(shí)間60分鐘。2．本考試分設(shè)試卷和答題紙。答題前，務(wù)必在答題紙上填寫姓名、考號(hào)。作答必須寫在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。3．本試卷標(biāo)注“多選”的試題，每小題應(yīng)選兩個(gè)及以上的選項(xiàng)，但不可全選；未特別標(biāo)注的選擇類試題，每小題只能選一個(gè)選項(xiàng)。4．本試卷標(biāo)注“計(jì)算”“簡(jiǎn)答”“論證”的試題，在列式計(jì)算、邏輯推理以及回答問(wèn)題過(guò)程中，須給出必要的圖示、文字說(shuō)明、公式、演算等。5．除特殊說(shuō)明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。一、原子與原子核隨著電子、原子、原子核的發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)組成物質(zhì)的粒子有了越來(lái)越多的認(rèn)識(shí)。1.若在如圖所示的陰極射線管中部加上平行于紙面向上的電場(chǎng)，陰極射線將向_________偏轉(zhuǎn)；電子的衍射現(xiàn)象證明了電子具有_________性。2.質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，表示為p＝uud，則反質(zhì)子可表示為_(kāi)________；中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，由此可推算出d夸克的電量為_(kāi)_____e。（已知質(zhì)子帶電量為e）3.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是（c表示真空中的光速）（）A. B.（m3－m2－m1）cC. D.（m3－m2－m1）c24.在云室中有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從P點(diǎn)發(fā)出兩個(gè)電子和一個(gè)正電子，三個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中1、2、3所示，三個(gè)粒子的初速度分別為v1、v2、v3。根據(jù)軌跡可以推斷出（）A.正電子的軌跡是1 B.正電子的軌跡是2C.v1＞v2＞v3 D.v3＞v2＞v15.鈾235受到中子轟擊后，會(huì)發(fā)生核裂變（1）完成核裂變方程：n＋U?Ba＋Kr＋______。（2）如果按一個(gè)鈾235原子核裂變時(shí)放出200MeV能量計(jì)算，1g鈾235全部裂變后釋放的能量是_________J？（阿伏加德羅常數(shù)6.02×1023mol-1，鈾235的摩爾質(zhì)量235g/mol，e=1.60×10-19C）（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）〖答案〗1.下波動(dòng)2.3.C4.BD5.（1）3n（2）8.2×1010J〖解析〗【1題詳析】[1][2]若在如圖所示的陰極射線管中部加上平行于紙面向上的電場(chǎng)，陰極射線將向垂直紙面向下偏轉(zhuǎn)；電子的衍射現(xiàn)象證明了電子具有波動(dòng)性?！?題詳析】[1]質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，表示為p＝uud，則反質(zhì)子可表示為；[2]設(shè)u夸克和1個(gè)d夸克各帶電量為q1和q2，則對(duì)質(zhì)子2q1+q2=e對(duì)中子q1+2q2=0解得d夸克的電量為；【3題詳析】根據(jù)質(zhì)能方程可知，當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是故選C。【4題詳析】AB．三個(gè)粒子的初速度方向相同，則兩個(gè)電子的偏轉(zhuǎn)方向應(yīng)該是相同的，即1和3是電子的軌跡，2是正電子的軌跡，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；CD．根據(jù)因可得選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選BD?！?題詳析】（1）[1]核裂變方程n＋U→Ba＋Kr＋3n（2）[2]1g鈾235全部裂變后釋放的能量是二、機(jī)械波與電磁波機(jī)械波與電磁波在本質(zhì)上雖然不同，但具有波動(dòng)的共同特征。6.在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.2s第一次到達(dá)最大位移處，在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了1.2m，則這列波的周期是_____s，波速是_____m/s。7.設(shè)想一聲傳感器以0.5倍聲速遠(yuǎn)離一頻率為440Hz的靜止聲源，則測(cè)得的聲音頻率f應(yīng)有（）A.f<440Hz B.f=440Hz C.f>440Hz8.可見(jiàn)光的光子能量在1.61—3.11eV之間，氫原子的部分能級(jí)如圖所示，在下述哪些能級(jí)之間躍遷所發(fā)出的光是可見(jiàn)光？（）A.從n＝4到n＝3 B.從n＝4到n＝2C.從n＝3到n＝1 D.從n＝3到n＝29.下列光的現(xiàn)象中能說(shuō)明光是橫波的是（）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與折射角r依然滿足，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)，因此其折射率為負(fù)值（n<0），稱為負(fù)折射率材料?？諝庵杏幸簧舷卤砻嫫叫械呢?fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n=?1.2，正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是（）A. B.C. D.〖答案〗6.0.867.A8.BD9.D10.C〖解析〗【6題詳析】[1]一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.2s第一次到達(dá)最大位移處，則波的周期為T=4×0.2s=0.8s[2]在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了1.2m，則波速是【7題詳析】因聲傳感器遠(yuǎn)離靜止聲源運(yùn)動(dòng)，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，測(cè)得的聲音的頻率小于440Hz。故選A。【8題詳析】A．從n＝4到n＝3輻射光子的能量為(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66eV，則不屬于可見(jiàn)光，故A錯(cuò)誤；B．從n＝4到n＝2輻射光子的能量為(-0.85eV)-(-3.4eV)=2.55eV，則屬于可見(jiàn)光，故意B正確；C．從n＝3到n＝1輻射光子的能量為(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09eV，則不屬于可見(jiàn)光，故C錯(cuò)誤；D．從n＝3到n＝2輻射光子的能量為(-1.51eV)-(-3.40eV)=1.89eV，則屬于可見(jiàn)光，故D正確。故選BD?！?題詳析】光的偏振現(xiàn)象能說(shuō)明光是橫波。故選D。10題詳析】根據(jù)折射率公式因折射率絕對(duì)值大于1，可知且入射光線和折射光線在法線的同一側(cè)，可知圖像C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。三、電容與電感線圈電容器和電感線圈均是重要電學(xué)元件，電容器由兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體構(gòu)成，電感線圈一般由帶鐵芯的線圈構(gòu)成，兩者在電路中所起的作用各不相同。11.用如圖所示電路給電容器充、放電。開(kāi)關(guān)S接通1，穩(wěn)定后改接2，穩(wěn)定后又改接1，如此往復(fù)。（1）一小段時(shí)間內(nèi)觀察到通過(guò)電流表的電流方向始終向左，則可推得該段時(shí)間內(nèi)：（在表格內(nèi)各空格處填上合理〖答案〗）該時(shí)間段通過(guò)電流表的電流方向電流表中電流的變化情況開(kāi)關(guān)S當(dāng)前正接通1還是2整個(gè)電路中的能量正在怎樣轉(zhuǎn)化向左________________________（2）從t＝0開(kāi)始，開(kāi)關(guān)接1，得到電流表示數(shù)隨時(shí)間變化的I-t圖像和電壓表示數(shù)隨時(shí)間變化的U-t圖像。t1時(shí)刻，把開(kāi)關(guān)改接2，請(qǐng)?jiān)贗-t圖像和U-t圖像中畫出改接2后圖像的大致形狀_________。12.如圖所示電路中，A1和A2是兩個(gè)規(guī)格均為“3V，6W”的燈泡。（1）閉合開(kāi)關(guān)S后，要使燈泡A1和A2亮度相同，可先調(diào)節(jié)變阻器_________；再調(diào)節(jié)變阻器_________，使兩個(gè)燈泡都正常發(fā)光。（2）某時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，以由點(diǎn)M流向點(diǎn)N為電流正方向，則流過(guò)A1的電流i1、流過(guò)A2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖像是_________?！即鸢浮?1.（1）減小2電容器存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能（2）12.（1）R2R1（2）A〖解析〗【11題詳析】（1）[1][2][3]開(kāi)關(guān)接1時(shí)電容器充電，根據(jù)電路圖可知，當(dāng)電容器充電時(shí)，電流表的電流方向始終向右，而根據(jù)題意，一小段時(shí)間內(nèi)觀察到通過(guò)電流表的電流方向始終向左，則可知此時(shí)開(kāi)關(guān)接2，電容器正在放電，而隨著電容器的放電，電容器所帶電荷量逐漸減小，因此可知放電電流逐漸減小，整個(gè)電路中電容器儲(chǔ)存的電能正在向其他形式的能轉(zhuǎn)化。（2）[4]在電容器充電后，t1時(shí)刻，把開(kāi)關(guān)改接2，則電容器開(kāi)始放電，放電電流開(kāi)始比較大，而隨著電容器兩極板所帶電荷量的減小，兩極板間的電勢(shì)差逐漸減小，電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小，因此放電電流逐漸減小，其、圖像如圖所示【12題詳析】（1）[1][2]S閉合開(kāi)關(guān)S后，由于燈A1與電感線圈串聯(lián)，電感線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的通過(guò)，因此要使燈泡A1和A2亮度相同，可先調(diào)節(jié)與燈A2串聯(lián)的變阻器R2，讓滑動(dòng)變阻器R2起到和電感線圈相同的阻礙作用，這樣就可以使燈泡A1和A2亮度相同，而當(dāng)電路穩(wěn)定后，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1，使兩燈泡正常發(fā)光。（2）[3]閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)流經(jīng)電感線圈和燈泡A1、A2的電流方向均由M到N，其中電感線圈與燈泡A1串聯(lián)，當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，由于電感線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的減小，此時(shí)電感線圈與燈泡A1、A2構(gòu)成閉合回路，電感線圈與燈泡A1串聯(lián)，電流方向不變，仍從M到N，但流經(jīng)燈泡A2的電流反向，從N到M，而流經(jīng)燈泡A1、A2電流的方向雖然相反，但由于該電路為串聯(lián)電路，因此電流的變化趨勢(shì)完全相同，都逐漸減小為0。故選A。四、電磁撬2022年，我國(guó)階段性建成并成功運(yùn)行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進(jìn)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄。一種兩級(jí)導(dǎo)軌式電磁推進(jìn)的原理如圖所示，兩間距為L(zhǎng)的平行長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒，電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)過(guò)金屬棒，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回（圖中未畫出電源）。兩導(dǎo)軌電流在金屬棒所在處產(chǎn)生的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I的關(guān)系為BkI（k為常量）。13.金屬棒經(jīng)過(guò)第一級(jí)區(qū)域時(shí)，回路中的電流為I，則金屬棒在大小為F＝______的安培力作用下被推動(dòng)。14.當(dāng)金屬棒由第一級(jí)區(qū)域進(jìn)入第二級(jí)區(qū)域時(shí)，回路中的電流由I變?yōu)?I。則（1）金屬棒在第一、第二級(jí)區(qū)域的加速度大小之比a1∶a2＝______。（2）（計(jì)算）每一級(jí)區(qū)域中金屬棒被推進(jìn)的距離若均為s，金屬棒的質(zhì)量為m，求金屬棒從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)兩級(jí)區(qū)域推進(jìn)后的速度大小v=______〖答案〗13.kI2L14.（1）1：4（2）〖解析〗【13題詳析】由題意可知第一級(jí)區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為金屬棒經(jīng)過(guò)第一級(jí)區(qū)域時(shí)受到安培力的大小為故填kI2L；【14題詳析】（1）[1]根據(jù)牛頓第二定律可知，金屬棒經(jīng)過(guò)第一級(jí)區(qū)域的加速度大小為金屬棒經(jīng)過(guò)第二級(jí)區(qū)域時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為受到安培力的大小為金屬棒經(jīng)過(guò)第二級(jí)區(qū)域的加速度大小為聯(lián)立解得金屬棒經(jīng)過(guò)第一、二級(jí)區(qū)域的加速度大小之比為故填；（2）[2]金屬棒從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)兩級(jí)區(qū)域推進(jìn)后，根據(jù)動(dòng)能定理可得解得金屬棒從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)兩級(jí)區(qū)域推進(jìn)后的速度大小為故填。五、霍爾元件與磁傳感器根據(jù)霍爾效應(yīng)用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件，它可將許多非電、非磁的物理量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制，在自動(dòng)化生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。15.某型號(hào)霍爾元件的主要部分由一塊邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、厚度為d的正方形半導(dǎo)體薄片構(gòu)成，電子的移動(dòng)方向從SR邊進(jìn)入薄片朝PQ邊運(yùn)動(dòng)。當(dāng)突然垂直PQRS面施加一磁感強(qiáng)度為B方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，電子將（）A.在安培力作用下向PS側(cè)積聚B.在洛倫茲力作用下向PS側(cè)積聚C.在安培力作用下向QR側(cè)積聚D.在洛倫茲力作用下向QR側(cè)積聚16.已知在電子積聚一側(cè)的對(duì)側(cè)會(huì)同時(shí)積累等量的正電荷，穩(wěn)定后在薄片中形成場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，該電場(chǎng)中PS與QR邊之間的電勢(shì)差大小為（）A.EL B. C.Ed D.17.利用該元件構(gòu)成的磁傳感器可將_______變化轉(zhuǎn)化為PS與QR邊之間的電勢(shì)差變化，并加以測(cè)量。如圖所示，將這種磁傳感器固定在自行車的車架上，并在車輪輻條上固定強(qiáng)磁鐵，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鐵每次經(jīng)過(guò)傳感器都會(huì)在元件兩側(cè)產(chǎn)生一次電勢(shì)差變化，只要測(cè)出哪些物理量，即可測(cè)得自行車的平均速率大?。空?qǐng)寫出需要測(cè)量的物理量：_______、_______，自行車的平均速率測(cè)量公式為：_________。18.若車輪半徑為R的自行車在繞半徑為L(zhǎng)的圓周勻速騎行，測(cè)得車速大小為v。某時(shí)刻車輪上P點(diǎn)恰與地面接觸且不打滑，不考慮轉(zhuǎn)彎時(shí)的車輪傾斜，則以地面為參照物，P點(diǎn)的加速度大小為_(kāi)__________?！即鸢浮?5.D16.A17.垂直PQRS方向的磁感強(qiáng)度相鄰兩次電勢(shì)差最大值之間的時(shí)間間隔T車輪半徑R18.〖解析〗【15題詳析】根據(jù)左手定則可知，當(dāng)突然垂直PQRS面施加一磁感強(qiáng)度為B方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，電子將在洛倫茲力的作用下向QR側(cè)積聚。故選D?！?6題詳析】當(dāng)電子積聚一側(cè)的對(duì)側(cè)同時(shí)積累等量的正電荷，穩(wěn)定后，該電場(chǎng)中PS與QR邊之間的電勢(shì)差大小為電場(chǎng)強(qiáng)度與沿著電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離的乘積，即為故選A?！?7題詳析】[1]利用該元件構(gòu)成的磁傳感器可將垂直PQRS方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)化為PS與QR邊之間的電勢(shì)差變化；[2][3][4]測(cè)量相鄰兩次電勢(shì)差最大值之間的時(shí)間間隔以及車輪半徑R，即可測(cè)得自行車的平均速率大小，即自行車車輪的周長(zhǎng)與轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用時(shí)間的比值即為自行車運(yùn)動(dòng)時(shí)的平均速率大小，其平均速率測(cè)量公式為【18題詳析】自行車車輪上的P點(diǎn)在觸地時(shí)，在繞車輪中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也在繞半徑為L(zhǎng)的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繞車輪中心做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度此時(shí)垂直地面指向自行車圓心，繞水平面圓周做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度此時(shí)指向水平面圓周所在圓心，兩個(gè)方向的加速度此時(shí)互相垂直，豎直方向與水平方向的加速度分別為，則以地面為參照物，P點(diǎn)此時(shí)的加速度大小為六、碰撞某同學(xué)使用數(shù)碼小車研究碰撞過(guò)程，實(shí)驗(yàn)裝置如圖。兩材質(zhì)完全相同的數(shù)碼小車1、2置于水平長(zhǎng)直軌道上，小車質(zhì)量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小車1前方固定有輕質(zhì)彈簧，以一定的速度撞擊原本靜止在軌道上的小車2，測(cè)得一段時(shí)間內(nèi)里兩車速度v隨時(shí)間t變化的v-t圖像，各時(shí)刻小車的速度值標(biāo)示如圖。該同學(xué)由圖判斷兩車發(fā)生碰撞的時(shí)間段約為0.01s至0.05s，不計(jì)空氣阻力。19.碰撞過(guò)程中，兩車間的相互作用力（）A.保持不變 B.持續(xù)增大C.先增大后減小 D.先減小后增大20.碰撞過(guò)程中彈簧彈性勢(shì)能的最大值最接近（）A.0.007J B.0.018J C.0.021J D.0.025J E.0.050J F.0.056J21.該同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)