2024届上海市虹口区高三下学期二模（4月）物理试卷(1)

这是一份2024届上海市虹口区高三下学期二模（4月）物理试卷(1)，共10页。试卷主要包含了8m/s2，0×10-4，57等内容，欢迎下载使用。


考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟，共8页。
2．本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、班级，并将条形码贴在规定位置处。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。标注“计算”、“简答”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、雷 电
雷电是大气中的放电现象，多形成在积雨云中。通常下部的雷云因摩擦而带负电，上部的雷云带正电。当某处积聚的电荷密度很大，周围产生强电场，就可击穿空气分子，形成雷电，释放巨大能量。
1．由于静电感应，会使雷云下方附近的地面积聚_________________电荷，在云层和地面之间产生电场的大致方向：_________________。
2．为避免雷电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针。如图，雷雨天，在避雷针附近产生电场，其等势面的分布如虚线所示。（1）A、B、C三点中，场强最大的位置是________________。一带电量为-2.0×10-7C的电荷q，由B运动到到C点，则其电势能的变化量∆Ep=________________J。
（2）沿水平方向在某区域建立坐标轴Ox，轴上各点电势分布如图所示，b为图线最高点，则
（ ）
A．b点场强为零
B．b点场强竖直向上
C．a、c两点场强相同
D．沿水平方向b点距离避雷针比c点更远
3．1752年6月的一天，富兰克林在空旷地带高举装有金属杆的风筝，刚好一道闪电从风筝上掠过，他将风筝线上的电引入莱顾瓶中，回家进行了各种电学实验，证明雷电与人工摩擦产生的电具有相同的性质。已知莱顿瓶的电容C=1000pF，测出其两端的电压U=120V，则富兰克林收集到雷电的电量Q=________________C。（1pF=10-12F）
二、秋 千
荡秋千是非常普遍的娱乐运动。
1．如图，荡秋千的人连同座椅可看做质点，仅在竖直面内运动，不计阻力，A、C为左右两侧的最高点。
（1）（多选题）人在A处 （ ）
A．合力不为零 B．向心力为零
C．合力沿切线b的方向 D．向心力沿d的方向
（2）从A荡到C点的过程中，其动能随时间的变化关系图像为 （ ）
2．小明同学荡秋千时，发现秋千在运动过程中具有周期性，于是他在实验室找到一些器材进行探究。
（1）（多选题）为了能够满足“单摆”的模型要求，应 （ ）
A．选用1米左右的轻质细线 B．选用质量较小的塑料球
C．将线紧密缠绕在水平横杆上 D．摆角尽可能的小
（2）测量摆长时，先用游标卡尺测量小球直径，方法正确的是________________图。
（3）小明用拉力传感器替代光电门传感器，按图（丙）所示安装好。摆球在小角度摆动的过程中，启动计算机软件，得到图（丁）所示的图像。则t=1.5s时摆球在________________位置，摆球的振动周期T=________________s。
三、跳跳球
跳跳球的弹性很好，内封一定质量的气体，是有趣的儿童玩具。为方便讨论，均不计空气阻力，重力加速度g取9.8m/s2。
1．接触地面后，跳跳球在被挤压的过程中，不计内能的变化。
（1）关于能量的变化，下列说法正确的是 （ ）
A．动能一直减小 B．动能一直增大
C．弹性势能一直增大 D．人的机械能总量保持不变
（2）为了能弹起更高，接触地面后，人应___________________________________________。
2．如图，跳跳球还可用来跳绳比赛。某同学1分钟跳绳120次，离开地面后重心均升高h=10cm。若将人看做质点，则一次跳跃过程中，球与地面接触的时间t=________________s（保留2位有效数字）。
3．夏天27℃时给跳跳球充气，球内气体压强为1.5atm。不计球的容积变化，在不漏气的情况下，冬天-13℃时，球内气体分子热运动的平均动能________________（填写其变化情况），球内气体的压强p′=________________atm。
4．（简答题）某同学购买的是无法充气的质地稍硬的跳跳球，玩耍时不慎撞成图示的凹陷，检查发现也没漏气。请你帮他设计一个易于操作的方法把球恢复原状，并简要说明其物理原理。
四、“隔空取物”的光学镊子
光具有能量,也有动量，光照射到物体表面时会产生压力,称为光压。光镊技术就是用一束高度汇聚的激光形成辐射压力，在基本不影响周围环境的情况下对捕获物进行亚接触、无损活体的操作，如同“隔空取物”的光学镊子。
1．科学家研究发现，光子的动量与光的传播方向一致，其大小p=，h为普朗克常量，λ为光的波长。该公式表明：光具有的特性是_________________。频率为ν的光子垂直照射到平面镜，在反射的过程中，动量改变量的大小Δp=_________________，从而对平面镜产生一定的压力（光速取真空中的速度c）。
2．光射达物质界面时会发生折射，遵循折射定律，传播方向发生变化会导致其动量改变，从而产生光压。如图，一束光线从真空中入射到均匀分布的微球的A点，两次折射后从B点射出。
（1）实验中测出折射角β小于入射角α，则光线在微球内的传播速度_________________真空中的光速c。从B点射出后的折射角θ=_________________（用α、β表示）。
（2）光束经过微球的过程中，其动量变化量 （ ）
A．由A指向B，对微球产生的光压指向B
B．由A指向B，对微球产生的光压指向A
C．与AB垂直，对微球产生的光压垂直AB向上
D．与AB垂直，对微球产生的光压垂直AB向下
3．运用时，可以将两束相同的光同时对称的射入微球，相当于镊子的两个臂，产生对称的压力，从而稳定捕捉微球。
（1）如图，对称的入射光a、b射入微球甲，c、d射入微球乙，入射方向关于中心线对称，则两球所受合力的方向 （ ）
A．两球所受合力均向上
B．两球所受合力均向下
C．甲球受合力向下，乙球受合力向上
D．甲球受合力向上，乙球受合力向下
（2）已知微球偏离平衡位置微小位移x时，光线对微球总的作用力近似满足F=-kx，则微球从平衡位置开始运动的位移x随时间t变化的图像为 （ ）
五、微观粒子的碰撞
通过对微观粒子碰撞的研究，科学家发现了质子、中子和中微子等基本粒子，对微观世界的认识不断深入。
1．下列粒子中，质量最小的是 （ ）
A．电子 B．质子 C．中子 D．粒子
2．右图为卢瑟福所做微观粒子撞击的实验装置图。该装置中，放射源R放出的粒子是_________________。转动显微镜，在荧光屏S上观察到有个别粒子发生了大角度的偏转，据此提出了原子的_________________模型。
3．查德威克用钋放出的α射线轰击铍，从而发现了中子。装置图中的粒子B为_________________，发现中子的核反应方程为：+→_________________+。
4．（计算题）在核反应堆中常用石墨做减速剂。已知碳核质量是中子质量的12倍，碰撞前中子的动能为Ek0，碳核均处于静止状态，中子与碳核相遇即发生弹性正碰。
（1）与碳核发生一次碰撞，中子损失的动能ΔEk为多少？
（2）一个中子至少与碳核发生几次碰撞，其动能才可减小为原来的万分之一？
六、发电机
从发电厂、变电站引出的输电线，将电能输送到乡村、工厂和千家万户，为我们的美好生活做出了巨大贡献，而发电机则是功不可没。
1．图示为交流发电的装置简图，边长为L、匝数为N的正方形线框abcd，在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕OO′轴沿图示方向转动。
（1）从图示位置开始计时，e、f两点间电势差Uef随时间t的变化关系图像为 （ ）
（2）已知线框边长L=0.1m，匝数N=200，线框总电阻r=4Ω，负载电阻R=16Ω。穿过线框的磁通量按图示规律变化，则磁感应强度B=________________T；输出电压UR=________________V。
2．（证明题）图示为某直流发电机的简化原理图。以O点为圆心、半径为l的圆弧形金属导轨MN固定在纸面内，长为l的导体棒OA可绕O点以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向里。请运用法拉第电磁感应定律，证明导体棒产生的感应电动势E=Bωl2。
3．某大型燃煤发电机组输出的是正弦交流电，各种功率分配如下图所示。远距离输电过程中的损耗均为输电线热损耗，变压器视为理想变压器，1MW=106W。
（1）涡轮机损耗的功率P损=_______________MW，整个系统的效率η=_______________%。
（2）若远距离输电线的总电阻r线=25Ω，发电机的输出电压U=2000V，则升压变压器的匝数比为________________。
参考答案
一、（15分）解答与评分标准：
1．正， 向上。 （2分，2分）
2．（1）A点， -8.0×10-4。 （2）B。 （2分，3分，3分）
3．1.2×10-7。 （3分）
二、（16分）解答与评分标准：
1．（1）ABC。 （2）A。 （3分，3分）
2．（1）AD。 （2）乙。 （3）平衡（答“最低点”同样给分）， 2。（3分，2分，2分，3分）
三、（16分）解答与评分标准：
1．（1）C。 （2）下蹲并用力向下蹬地面。（3分，2分）
2．0.21。 （3分）
3．变小， 1.3。（2分，2分）
4．取一个大容器，向其中倒入足够多的热水，再把变形的跳跳球浸在热水中（凹陷部分务必全部浸入），经过一段时间，球就能自动恢复原貌。
球浸入热水后，内部封闭气体温度升高，最初气体体积几乎不变，根据查理定律，气体压强增大，达到一定数值，就可以推动外壳恢复原状。 （2分，2分）
四、（17分）解答与评分标准：
1．波粒二象性， 。（2分，2分）
2．（1）小于， α。 （2）C。（2分，2分，3分）
3．（1）D。 （2）B。（3分，3分）
五、（18分）解答与评分标准：
1．A （3分）
2．粒子， 核式结构。 （2分，2分）
3．质子， （2分，2分）
4．（1）设中子质量为m，碰撞前速度为v0，碰撞后中子的速度为v1、碳核速度为v2，
动量守恒：mv0=mv1+12mv2， （1分）
动能守恒：=+， （1分）
解出v1=-v0（舍去另一根v1=v0）。（1分）
撞后中子动能Ek1==Ek0，
中子损失的动能ΔEk=-=Ek0。（1分）
（2）依据上解可知：每经历一次碰撞，中子的动能减为原来的()2，
则最终动能Ek′=()2nEk0=Ek0，（1分）
即：()2n=，取对数，解出：n==27.57 （1分）
故中子至少需经过28次碰撞。（1分）
六、（18分）解答与评分标准：
1．（1）B （3分）
（2）0.5， 177.6（答40π同样给分） （2分，2分）
2．OA在Δt的时间内扫过面积ΔS=θl2=(ωΔt)l2， （1分）
回路磁通量增加了ΔΦ=B·ΔS=(ωΔt)Bl2， （2分）
根据法拉第电磁感应定律得：电动势E=n=1×=Bωl2。（2分）
3．（1）1200， 36。 （2分，2分）
（2）1:250 （2分）