2025届上海市奉贤区高三下学期3月二模物理试题 （解析版）

这是一份2025届上海市奉贤区高三下学期3月二模物理试题 （解析版），共13页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸等内容，欢迎下载使用。
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。
1. 验证机械能守恒
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）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）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）（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（ ）
A. B.
C. D.
【答案】（1） ①. fx ②.
（2）
（3）BD
【解析】
【小问1详解】
[1]根据平抛运动特点可知，小球在水平方向做匀速直线运动，故小球经过位置2时，速度的水平分量大小为
[2]根据匀变速直线运动推论可知，中间时刻的竖直速度等于该段的平均速度，即小球经过位置2时，竖直分量大小为
同理，小球经过位置2时，竖直分量大小为
【小问2详解】
小球在位置2的速度
小球在位置4速度
根据机械能守恒定律有
联立以上，整理得
【小问3详解】
根据动能定理有
整理得
若抛出时竖直速度，则图像是过原点的倾斜直线，若抛出时竖直速度，则图像是不过原点的倾斜直线。
故选BD。
2. 射线与医疗
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。
①X的中子数为______。
②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偏转磁场的方向为垂直纸面向______（选涂：A.外 B.里）。
②（计算）电子在偏转磁场中的速率v为多大______？
【答案】（1） ①. 32 ②. D
（2） ①. B ②.
【解析】
【小问1详解】
①X的质量数为
X的质子数为
X的中子数为
②质量m与初始时刻的质量m0的比值从到即衰变一半的时间为
故选D。
【小问2详解】
①电子进去磁场后向下偏转，根据左手定则可知，偏转磁场的方向为垂直纸面向里，故选B。
②由洛伦兹力提供向心力
由几何关系可知
由题知比荷
联立解得
3. 游乐园
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）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（ ）
A. B.
C. D.
（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（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______。
【答案】（1）C （2） ①. D ②. 认同；由解得
【解析】
【小问1详解】
5°以内的单摆运动可以视为简谐运动。由于最开始甲乙都是拉开相同的摆角且甲的绳长小于乙，所以甲的振幅小于乙。由单摆周期公式可以判断，甲的绳长短，所以甲的周期小。
故选C。
【小问2详解】
[1]因为气体体积减小，所以外界对封闭气体做正功，封闭气体对外做负功。当温度不变时内能不变，当体积减小时，由热力学第一定律,可以判断，即气体放热。
故选D。
[2]由理想气体状态方程
早上时，，
中午使用时，
由解得
故存在安全隐患。
4. 激光
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）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补全三棱柱内的光路示意图______。
②（计算）求α角的大小（结果保留2位有效数字）______。
③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入射激光的一个光子动量p=______。
②两电极K、A之间的最大电压UkAm=______。
【答案】（1） ①. ②. B
（2） ①. ②. 41° ③. C
（3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]从S发出的光经过平面镜反射后射到屏上的光，相当于从S关于平面镜的像点D发出的光射到屏上，也就相当于一个间距 为2a的双缝，根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式
则波长
[2]根据
可知将平面镜略微向下平移，a增大，干涉条纹的间距将变小，即选B。
【小问2详解】
[1][2]玻璃临界角
可知
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
由数学知识可得PM面入 射角为，PM面入射角为，光路如图所示
则折射率
解得
[3]由以上分析可知两个面均无光线射出。
故选D。
【小问3详解】
[1]根据
可知一个光子动量
[2]随着K电极逸出的光电子运动到A电极，A、K之间的电压逐渐增大，当K电极正指A电极逸出的动能最大的光电子恰好运动不到A电极时，两极之间的电压达到最大，对动能最大的光电子的运动过程由动能定理有
由爱因斯坦光电效应方程有
解得
5. 神舟飞船与天宫空间站
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）（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）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）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小球b经过光电门的速度大小为______。
②（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______？
【答案】（1）AC （2） ①. ②.
（3） ① A ②. B
（4） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
AB．根据变轨原理可知，在a点由轨道I进入轨道II时要加速，在b点由轨道II进入轨道III时要加速，故A正确，B错误；
CD．根据万有引力提供向心力有
解得
可知，在轨道I上的运行速率大于在轨道III上的运行速率，故C正确，D错误；
故选AC。
【小问2详解】
[1]根据万有引力提供向心力有
解得
[2] 天宫空间站绕地球运行的势能为
根据万有引力提供向心力有
动能为
机械能为
【小问3详解】
[1]空间站相对地球在高速运动，地球上的观察者看空间站的钟是慢的，应调快；
[2]广义相对论是引力对时间的影响，引力势越低的地方，时间流逝越慢，空间站的引力势比地面高，则时间流逝更快，所以从广义相对论角度，应将时钟调慢。
【小问4详解】
①小球b经过光电门的速度大小为
②小球a经过光电门的速度
两球发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得，
则
6. 节能装置
为更好地利用能，生活中应用越来越多节能装置。
（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（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）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。
Ⅰ.此时线框磁通量的大小为______
A.0 B.BL2 C. D.2BL2
Ⅱ.现用阻值为R的电阻替换储能装置。
①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（计算）当永磁体从图（乙）所示位置开始，向上运动距离x（xr
可知，外电路总电阻大于电源内阻，天色逐渐变暗时，光照减弱，RL接入阻值增大，外电路总电阻增大，根据数学对勾函数的规律，电源的输出功率变小，故D正确；
A．结合上述，干路电流减小，电源内阻与电路干路上消耗的总电压减小，电路并联部分电压增大，则灯泡与滑动变阻器并联部分电流增大，可知，通过光敏电阻的电流变小，即A1表的示数变小，故A错误；
B．令干路电流为，灯泡与滑动变阻器并联部分电流为，A1表的示数为，则有
则有
结合上述可知，，
可知，A1表示数的变化量大于A表的示数变化量，故B错误。
故选CD。
[2]灯泡在天色更暗时才亮，即光敏电阻阻值更大时，灯泡与光敏电阻并联电阻值较大，灯泡才能达到特定功率，即灯泡才能达到特定电压，若滑片不动，由于外电路总电阻增大，干路电流减小，干路上电阻与电源内阻承担电压减小，并联部分电压增大，可知，需要适当减小并联电阻，即需要减小滑动变阻器并联部分电阻，滑片P需要向左滑动。即选A。
【小问2详解】
原线圈电压的有效值
根据电压匝数关系有
解得
【小问3详解】
[1]某时刻，磁场分界面处于线框的水平对称轴上，对称轴上下面积相等，由于上下磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，可知，此时穿过线圈的磁通量为0。
故选A
[2]当永磁体以速度v竖直向上运动时，线圈相对于磁场向下运动，根据右手定则可知，线圈中感应电流的方向为顺时针方向.
故选A。
[3]线圈上下两边切割磁感线，产生的感应电动势为
产生的感应电流
线圈所受安培力
解得
[4]根据电流的定义式有
线圈向上运动的时间