2025届上海市奉贤区高三下学期3月二模物理试卷（含答案解析）

这是一份2025届上海市奉贤区高三下学期3月二模物理试卷（含答案解析），共13页。试卷主要包含了实验题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、实验题(本大题共 1 小题，每小题 10 分，共 10 分)
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（ ）
二、综合题(本大题共 5 小题，每小题 12 分，共 60 分)
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______（选填：A.外 B.里）。
②（计算）电子在偏转磁场中的速率v为多大______？
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（ ）
(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（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______。
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______（选填：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=______。
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（ ）
(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_____（均选填：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______？
6. 节能装置
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（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______（选填：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______（选填：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（x