2025届上海市高三下学期等级考质量调研物理试卷（无答案）

这是一份2025届上海市高三下学期等级考质量调研物理试卷（无答案），共8页。试卷主要包含了未知等内容，欢迎下载使用。

一、未知
高中物理实验中，经常会利用传感器来测量某些物理量。
【一】分体式位移传感器
1．使用分体式位移传感器时，发射器发射的波 （选填“都是机械波”、“都是电磁波”或“两者均有”）。
2．发射器A所发射的波直接照射到光敏器件上，并以此作为0时刻开始计时，则发射器 （选填“A”或“B”）发射的波更容易发生明显衍射。
【二】光电门传感器
某同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的拴接点在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能，重力加速度为，遮光条的宽度为，物块释放点与光电门之间的距离为（远远小于）。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。
3．某次实验中物块从点静止释放，记录，和对应的时间，物块通过光电门时的动能为 ，此时弹簧的弹性势能为 ；若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证的关系式是 （三空均用，，，，和其中的字母表示）。
4．某同学为了更精确地完成实验，多次改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从点静止释放，记录多组和对应的时间。他以为横轴，为纵轴，做出图像，如图2所示，他发现此图像为一条曲线，为了方便数据处理应该将此曲线转化成一条直线，那么他应该做的图像是 。
5．做出4中的直线，理论上此直线的斜率的绝对值为 （用表示）。
【三】力传感器
将力信号转化为电信号来测量受力大小的装置称为力传感器，在力学实验中被广泛应用。为了研究力传感器的原理，小南同学在实验室中找到了一个力传感器并查阅了相关资料，发现力传感器中有一个重要部件——悬臂梁。如图甲所示，悬臂梁的一端固定，另一端安装测力钩，在悬臂梁的上、下表面各安装了两个电阻（也称“应变片”），四个电阻的阻值均为。当测力钩受到拉力或压力时，悬臂梁的上、下表面会产生微小的形变，从而引起电阻的阻值发生变化。这四个电阻连接成如图乙所示的电路，其中电源电压恒为，输出电压与测力钩所受力成正比。当测力钩受到拉力时，和变小，和变大，每个电阻阻值变化量的绝对值均相同。
6．当测力钩受到拉力时，点的电势比点 （选填“高”或“低”），输出电压 （用表示）。
7．当超过时，由于形变量过大，电阻可能会损坏。已知测力钩受到的拉力为时，，则该力传感器的最大量程为 N。
8．若仅增加悬臂梁所用材料的硬度，使得在相同外力作用下变小，则该力传感器的最大量程会 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
史瓦西半径是任何具有质量的物体坍缩后形成黑洞的临界半径。当物体的实际半径小于或等于史瓦西半径时，其引力强大到连光都无法逃逸，从而形成黑洞。已知史瓦西半径。
9．根据表中数据，可知海王星的公转周期约为 h。（保留3位有效数字）
10．卡文迪什在测量引力常量的过程中用到的物理方法是 ；用国际单位制表示的单位 。
11．（论述）尝试用牛顿运动定律和开普勒第三定律推导万有引力定律公式。
12．（计算）计算地球的逃逸速度（又称第二宇宙速度）。（已知（单位省略），地球质量）
13．取无穷远处为零势能点，未来太阳系中出现一个质量为的黑洞，引力常量为，光速为。当一块宇宙垃圾从无穷远处无初速度向该黑洞运动，则物体到达史瓦西半径处的速度 。
14．为了使地球获得足够的能量以离开太阳系，需要借助星的“引力弹弓”效应。其中，地球、星系统的机械能守恒，且可类比为一条直线上小质量钢球与大质量钢球的弹性碰撞。
（1）在物理学中，把碰撞前后动量和 都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，“碰撞前后地球与星之间的距离相同，从而使系统的 相等。地球获得的动能增量来自于 。
（2）（说明）弹性碰撞前后，物体相对速度大小不变。
（3）已知星是地球质量的三百余倍，在其轨道上公转的速度大小为。地球从很远的距离，以大小为
（以太阳为参考系）的速度，接近星（运动方向会稍微错开一定距离以免相撞）。通过“引力弹弓”效应，地球飞离木星很远距离后，能够获得的最大速度大小为 。（以太阳为参考系，用、表示）
家用电磁水泵常用于输送导电液体。如图所示，一根水平放置的直管道，左端连接水源，以左端中心为原点，管道方向为轴正方向，垂直管道向上为轴正方向，建立坐标系。右端（）处为出水口。通过电源在管道两侧沿轴正方向通入恒定电流（图中未标出）。管道上下两侧分别安装磁铁，在区域内产生沿轴方向的磁场，磁感应强度满足电磁铁中心处磁场最强为
，向两侧线性减弱，即。已知管道内水的压强在处为处为，且在无磁场区域线性减弱，均满足。磁场区域内因电磁力作用压强变化满足。
15．该电磁水泵抽水原理与下列哪个装置的工作原理最相近（ ）。
A．回旋加速器B．动圈式扬声器C．发动机转速表D．电磁炉
16．为能达到抽水效果，两磁铁的磁性应分别为（ ）（从上至下）。
A．N、SB．S、NC．N、ND．S、S
17．（作图）结合题示，在下面数轴上画出磁感应强度的变化图像。（规定沿轴正方向为磁场正方向）
18．试分析：（1）在和处，压强大小分别为 、 。
（2）中的与的关系 。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
19．（说明）已知，在下面数轴上画出从区域内压强变化情况，并简要说明电磁场是如何对液体产生“抽吸”作用的。
声音通过空气分子振动以波的形式传播，空气中音速约为（1个标准大气压、）。马赫数记为。当物体运动速度小于音速，其产生的声波能像平静水面的涟漪一样，向四周自由扩散，空气分子有足够时间调整位置，不会形成剧烈的压力突变。超音速物体的每个点都会产生球面波，这些波的前缘叠加形成一个圆锥面，称为马赫锥。锥角由马赫数决定：。
20．多普勒效应中接受到的频率满足一定关系：（其中是声速）。一家民航客机以速度的速度朝西飞行，天空中一只鸟以速度的速度朝东飞行，飞机和鸟可近似为在同一平面和直线上运动，飞机因振动发出频率为的波，则这只鸟的接受频率为 。（结果保留3位有效数字）
21．（分析）试简析当时，为什么为产生“音爆”现象（即产生堆积的“能量壁垒”）。
22．（说明）结合热力学原理，解释“音爆云”（普朗特一格劳厄脱凝结云）为何出现在超音速飞行器周围。【需说明激波前后的气压、温度变化与水蒸气凝结的关系。】
23．某超音速飞行器以马赫数飞行时产生音爆，其表面材料在频率为的光照射下发生光电效应。已知该材料逸出功为，普朗克常量为，音爆释放总能量为，能量转化为光能的效率为。则最多逸出电子数为 。（用、、、表示）
24．（计算）一架超音速飞机以速度水平飞行，飞机长度。机头和机尾可视为两个相干波源，发出频率的声波。在飞机正下方地面某点，求两列波到达点时的干涉情况。
25．类比“音爆”，还存在超介质光速的“光爆”现象（切伦科夫辐射）。带电粒子（如电子、质子）在介质（如水、玻璃、塑料等）中的运动速度超过光在该介质中的传播速度时，所产生的一种电磁辐射现象。试分析：产生光爆现象 （选填“需要”或“不需要”）介质。
26．类比“音爆”，试得出切伦科夫辐射波的锥角满足 。（已知光速为，粒子速度为，介质折射率为）
27．已知水的折射率，真空中光速。则电子在水中产生切伦科夫辐射的最小速度 。（结果保留2位有效数字）
28．（计算）切伦科夫辐射在粒子物理中用于探测高能粒子。若某电子在水中产生切伦科夫辐射，其动能至少为多少？（结果保留两位有效数字）（已知为电子静质量，）
势能是储存于系统内的能量，其大小取决于系统内各物体的相对位置或形变，属于系统共有的能量。
29．如图所示，以质量为的小车以恒定速率沿半径为的竖直轨道做圆周运动，已知小车与竖直圆轨道间的动摩擦因数为。
则小车在最低点时受到的摩擦力大小 。
【知识链接】同学在研究引力势能的时候借助“微元法”推导引力势能的表达式，部分过程如下：〔推导过程〕由于物体在上升的过程中所受地球引力不断减小，可以将物体从离地心处至无穷远处的距离分割成无数个相等的小段，每一段长度都足够小（如图所示），其中，物体在升高过程中经过每一段需克服引力做功的值分别记为、在第一段上克服地球引力做功
（2）（论述）同学在计算完在第一段上克服地球引力做功之后，发现在第二段上做功还是和第一段不同，仍然无法将变化的物理量统一，请你帮帮他，完成推导过程。
（3）运用“微元法”的思想，尝试分析小车从最低点运动到最高点的半圆内，克服摩擦力做的功 。（用、、、来表达）
30．类比第1题（2）问中的引力势能公式，尝试写出点电荷形成的空间电场中电势能的表达式 。（其中用表示点电荷的电荷量，表示试探电荷的电荷量，表示距离）
31．两个极薄的同心导体球壳和，半径分别为和，如图所示。现同学将接地，而在壳的外部，距离球心的地方放一个电量为的点电荷。
（1）则球壳的感应电荷量 。（用题目中出现的物理量符号表示）
（2）外球壳的电势 、 。
32．如图所示，两个光滑的水平导轨间距为，左侧连接有阻值为的电阻，磁感应强度为的匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒以初速度向右运动，除左边电阻外，其他电阻不计，棒向右移动最远的距离为。
（1）（计算）当棒运动到时（），求此时电阻上的热功率。
（2）同学欲用这个模型验证安培力不是保守力，请你基于题给器材，设计实验方案。（提示：写出必要的操作步骤和简要的推理过程即可）
赤道半径
轨道半径
水星
2440
0.4
金星
6052
0.7
地球
6378
1.0
火星
3397
1.5
木星
71492
5.2
土星
60268
10
天王星
25559
20
海王星
24764
30