2024学年第二学期奉贤区高三物理练习参考答案2025.03
验证机械能守恒（11分）
fx（2分）、（2分） 2．（3分）
3．(多选)BD（4分）（BD中任选一个得2分，其它不得分）
二、射线与医疗（13分）
1．（1）32（3分） （2）D（3分）
2．（1）B（3分）
（2）(4分) (计算)设电子的质量的m、电荷量大小为q
根据题意，电子在偏转磁场中做匀速圆周运动
轨迹和受力分析如图所示：
由几何关系可知 sinθ=，即电子做匀速圆周运动的轨迹半径为R= （1分）
由洛伦兹力提供向心力 f=qvB=m （1分）
解得 v==kBR （1分）
即电子在偏转磁场中的速率 v= （1分）
三、游乐园（11分）
1．C（3分）
2．（1）D（3分）
（2）(5分) (论证) 认同。 （1分）
【方法一】从早晨到中午，球内气体温度升高，体积不变，发生等容变化
由查理定律 =，代入数据=
解得中午27℃时，球内气体压强p2≈1.93×105Pa （2分）
碰撞过程中，球内气体温度不变，体积减小，由玻意耳定律 p2V2=p3V3
可知当气体体积越小，球内气体压强越大
假设当球内气体的压缩量达到最大时仍安全，此时气体体积V3=(1.60 0.10)m3=1.50 m3
解得此时球内气体压强为p3==Pa≈2.06×105Pa >2.00×105Pa （2分）
不符合安全规范要求，即中午用该碰碰球进行碰撞游戏存在安全隐患。
【方法二】假设中午碰碰球能安全的进行游戏，则当球内气体压缩量达到最大时
其温度为T2=(273+27)K=300K，体积为V2=(1.60 0.10)m3=1.50 m3
对于球内气体，由早晨充满气，到中午碰撞压缩量达到最大时
列出理想气体的状态方程 =
代入数据 = （2分）
解得此时球内气体压强为p2≈2.06×105Pa >2.00×105Pa （2分）
不符合安全规范要求，即中午用该碰碰球进行碰撞游戏存在安全隐患。
四、激光（21分）
1．（3分）、B（3分）
2．（1）如右图所示（2分）
（2）(4分) (计算)由三棱柱内光路图中的几何关系可知激光
射入MN面后的折射角i=(180 30 30 90) °=30° （1分）
根据折射定律 n= （1分）
可得 sinα = 0.655 （1分）
即 α = 41° （1分）
（3）C（3分）
3．（1）（3分） （2）(3分)
五、神舟飞船与天宫空间站（21分）
1．（多选）AC（4分）（AC中任选一个得2分，其它不得分）
2．（3分）、（3分） 3．A（2分）、B（2分）
4．（1）（2分）
（2）(5分) (计算)规定向右为正方向，设小球a、b碰撞后，通过光电门的速度分别为、
为验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞，对于小球a、b组成的系统，碰撞前后
动量守恒： mav0=mava + mbvb ① （1分）
机械能守恒：mav02=mava2 +mbvb2 ② （1分）
【解法一】代入ma=5mb，化简可得 5v0= 5va + vb ③
5v02=5va2 +vb2 ④
③代入④，得5(v02 va2) = vb2=[5(v0 va)] 2，化简为(v0+ va) (v0 va) =5(v0 va) 2
进一步化简为(v0 va)[ (v0+ va) 5(v0 va)]=0，即(v0 va) (6va 4v0) =0
解得va=v0，vb=0（舍去）和va=v0，vb=v0 （2分）
【解法二】或联立①②可得：va=v0=v0=v0 （1分）
vb=v0=v0=v0 （1分）
即测得的t1、t2的比值 === 时，可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。 （1分）
六、节能装置（23分）
1．（1）（多选）CD（4分）（CD中任选一个得2分，其它不得分）（2）A（3分） 2．24（3分）
3．（1）A（3分）
①A（3分）、 （3分）
②(4分) (计算)观察图（乙），永磁体向上运动距离x（x
线框的磁通量的总的变化为·增多2BLx，即磁通量的变化量为ΔΦ=2BLx （1分）
由楞次定律，线框中感应电流的磁场方向为×，即垂直纸面向里，感应电流方向为顺时针
再由电荷量 q=Δt=Δt （1分）
平均电动势 = （1分） 可解得此过程中，经过电阻R的电荷量大小为q=Δt=Δt=Δt== （1分）
【方法二】磁场分界面不会离开线框。将永磁体线上运动的过程分成无数个极小时间段，永磁体在每一个小时间段内的运动可视为匀速直线运动。设在任意一个小时间段Δt内，永磁体向上运动的速度大小为v，线框的上、下两条边则相对永磁体以同样大小的速度v向下切割磁场。
在这任意的一个小时间段Δt内
线框的感应电动势为E=Eab+Ecd=BLv+BLv=2BLv （1分）
线框中的电流大小为I==，方向为顺时针 （各个小时间段内I方向均相同） （1分）
经过电阻R的电量为Δq=IΔt== （1分）
对每个时间段的结果求和，即得过程中经过电阻R的电荷量大小为q=Σ Δq=Σ= （1分）2024学年第二学期奉贤区高三物理练习卷
（2025年3月）
考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。
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、座位号，并将自己的条形码贴在指定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。
4．本试卷标注“计算”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一 验证机械能守恒（11分）
用如图（甲）所示的装置，验证小球在空中运动时机械能守恒。将小球从斜面上某位置处释放，利用频闪相机连续得到小球离开桌面后下落经过的若干位置，如图（乙）所示。按比例尺，得到图中位置1与2、2与3、3与4、4与5之间对应的实际水平距离均为x，位置1与3、2与4、3与5之间对应的实际竖直高度分别为h1、h2、h3。已知频闪照相的频率为f。
1．(4分)小球经过位置2时，速度的水平分量大小为______，竖直分量大小为______。
2．(3分)为验证小球从位置2运动到4的过程中机械能守恒，须满足表达式______=8gh2（式中g为重力加速度大小）。
3．(4分)(多选)若小球在离开桌面后的飞行过程中机械能守恒，则飞行过程中小球的动能Ek随时间t的变化率与时间t的关系图像可能为
二 射线与医疗（13分）
射线广泛应用于诊断与治疗，是医生洞察人体内部结构和治疗的得力工具。
1．钴60衰变产生的γ射线可用于治疗，其衰变方程为X+。钴60衰变过程中任意时刻的质量m与初始时刻的质量m0的比值随时间t的变化规律如图所示。
（1）(3分) X的中子数为______。
（2）(3分)钴60的半衰期为
A．t1 B．t2 C． D．t2 t1
2．CT扫描仪是医学诊断的重要工具，其工作原理如图所示。电子自静止起经过加速电场获得速度，随后水平射入磁场方向垂直于纸面的矩形匀强磁场区域，最后撞击靶材于P点并激发出X射线，进行人体扫描。已知磁场区域的宽度为d、磁感应强度大小为B，电子的比荷为k，电子射出磁场时的速度偏转角度为θ，不计电子重力。则
（1）(3分)偏转磁场的方向为垂直纸面向______（选涂：A．外 B．里）。
（2）(4分) (计算)电子在偏转磁场中的速率v为多大？
三 游乐园（11分）
游乐园里设施多样，蕴含着奇妙的物理原理，乐趣与科学并存。
1．(3分)如图所示，游乐园中的两个秋千均可视为单摆，且甲的摆长小于乙的摆长。现将它们拉开相同的摆角(小于5°)后，同时由静止释放，并在同一位移 时间(x-t)坐标系中，分别用实、虚线描绘出秋千甲、乙的摆动图像，则可能的是
2．如图所示，游乐园中用充气碰碰球进行碰撞游戏。在碰撞过程中，球内封闭气体温度不变、体积减小，可看作理想气体。
（1）(3分)在碰撞过程中，球内气体
A．对外界做正功，同时吸热
B．对外界做正功，同时放热
C．对外界做负功，同时吸热
D．对外界做负功，同时放热
（2）(5分)（论证）已知碰碰球充满气后，球内封闭气体的体积为1.60m3，压强为1.80×105Pa。之后，球内气体无法膨胀，只能压缩，且碰撞时的最大压缩量为0.10m3。另外，安全规范要求，球内封闭气体的压强不能超过2.00×105Pa。某同学认为，若在早晨7℃时，将碰碰球充满气，则在中午温度升高至27℃时，用该碰碰球进行碰撞游戏存在安全隐患。你认同他的观点吗？请通过计算分析说明。
四 激光（21分）
激光具有单色性佳、相干性强、方向性好、能量集中等特点，广泛应用于多个领域。
1．(6分)利用激光和平面镜观察光的干涉现象，光路原理如图所示。用激光和单缝获得线光源S，S发出的光直接照射在竖直光屏上，与通过水平平面镜反射的光叠加产生干涉条纹。测得S到平面镜、光屏的垂直距离分别为a、L（aL），光屏上相邻明条纹的中心间距为Δx，则激光的波长λ=______；将平面镜略微向下平移，其它条件不变，干涉条纹的间距将______（选涂：A．变大 B．变小 C．不变）。
2．玻璃三棱柱的横截面如图中ΔPMN所示。现有一束激光从O点以α角入射，经MN面折射后，依次在PM、PN面发生反射，最终垂直于MN面射出。已知该三棱柱对该激光的折射率为n=1.31。
（1）(2分)补全三棱柱内的光路示意图。
（2）(4分)(计算)求α角的大小（结果保留2位有效数字）。
（3）(3分)在三棱柱的PM、PN面上
A．仅PM面有光线射出 B．两个面均有光线射出
C．仅PN面有光线射出 D．两个面均无光线射出
3．一种利用光电效应原理工作的电源，简化结构如图所示。A电极为有小缺口的无色透明导电球壳，K电极为放置在球壳中心的金属球，K电极的引线与球壳缺口之间不接触、不放电。现用频率为ν的激光照射装置，仅K电极表面有电子逸出并向A电极运动。忽略光电子的重力及之间的相互作用。已知激光穿过A电极时光子频率不变，K电极金属材料的逸出功为W，电子电荷量为 e，光速为c，普朗克常量为h。
（1）(3分)入射激光的一个光子动量p=______。
（2）(3分)两电极K、A之间的最大电压UKAm=______。
五 神舟飞船与天宫空间站（21分）
天宫空间站是我国自主建设的太空实验室，现绕地球近似做匀速圆周运动。神舟十九号飞船发射升空后，先进入近地圆轨道I，再进入椭圆轨道II，最终进入目标圆轨道III与天宫空间站完成对接。地球与三个轨道的示意图如图所示，飞船与空间站未画出。图中O点为地球球心，a、b点为椭圆轨道II的长轴端点，到O点的距离分别为r1、r2。
1．(4分)(多选)飞船的运行情况是
A．在a点由轨道I进入轨道II时要加速
B．在b点由轨道II进入轨道III时要减速
C．在轨道I上的运行速率大于在轨道III上的运行速率
D．在轨道I上的运行速率小于在轨道III上的运行速率
2．(6分)已知万有引力常量为G，地球质量为M，天宫空间站总质量为m，则天宫空间站绕地球运行的周期为______，机械能为______（以无穷远处为零势能面）。
3．(4分)为保持与静置于地面上的钟快慢一致，需对天宫空间站里的钟进行校准。根据狭义相对论，空间站里的钟应调______；根据广义相对论，空间站里的钟应调_____（均选涂：A．快 B．慢）。最终需综合考虑两种相对论的效应进行校准。
4．在天宫空间站验证弹性碰撞。如图所示，将直径均为D的两个小球a、b静止放在同一直线PQ上，光电门垂直于PQ、放置在小球b的右侧。给小球a一个向右的初速度v0，使小球a与b正碰。两小球碰撞后，先后经过光电门，依次记录下挡光时间t1、t2。
（1）(2分)小球b经过光电门的速度大小为______。
（2）(5分)(计算)已知小球a、b的质量关系为ma=5mb，则当测得的t1、t2的比值为多大时，即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞
六 节能装置（23分）
为更好地利用能，生活中应用越来越多的节能装置。
1．如图所示为一种可自动控制亮度的节能路灯的电路示意图。已知电源电动势为E、内阻为r，定值保护电阻的阻值为R0，且R0>r。L为可视作定值电阻的灯泡，需达到特定功率才能亮。RL为阻值随光照强度增大而减小的光敏电阻，A 、A1 均为理想电流表。将滑片P滑至滑动变阻器R的中间某位置，闭合开关S。当天色逐渐变暗时，灯泡先不亮，后逐渐变亮。
（1）(4分) (多选)在此过程中
A．A1表的示数变大
B．A1表示数的变化量小于A表的示数变化量
C．电源的输出电压变大
D．电源的输出功率变小
（2）(3分)为了让灯泡在天色更暗时才亮，滑片P应向滑动变阻器的______（选涂：A．左 B．右）侧移动适当的距离。
2．(3分)如图所示为某风力发电节能灯的电路简化示意图。其中交流发电机的电动势表达式为e=3vsin(ωt) (V)，v为风速，t为时间，ω=kv，k为常数。调节器能感应风速大小并相应调节滑片P的位置，改变理想变压器的副线圈匝数，使灯泡L正常发光，调节器不消耗副线圈电路的电能。当风速v=2.8m/s时，原、副线圈的匝数之比为1:4，灯泡L正常发光，则灯泡的额定电压约为______V（结果保留2位有效数字）。
3．电磁俘能器在汽车发动机振动时可进行减震并回收能量，结构如图（甲）所示。两对永磁铁随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，忽略磁场的边缘效应，磁场分界面水平。边长为L、总电阻为r的单匝正方形线框恰好完全处在磁场中，线框与储能装置连接，且均竖直固定。某时刻，磁场分界面处于线框的水平对称轴上，如图（乙）所示，且永磁铁振动时磁场分界面不会离开线框。
（1）(3分)此时线框磁通量的大小为
A．0 B．BL2 C．BL2 D．2BL2
（2）现用阻值为R的电阻替换储能装置。
①(6分)当永磁体以速度v竖直向上运动时，线圈中感应电流的方向为______（选涂：A．顺 B．逆）时针方向，线框受到的安培力大小为______。
②(4分)(计算)当永磁体从图（乙）所示位置开始，向上运动距离x（x
