學(xué)年第二學(xué)期徐匯區(qū)學(xué)習(xí)能力診斷卷高三物理試卷2024.4考生注意：1．試卷滿分100分，考試時(shí)間60分鐘。2．本考試分設(shè)試卷和答題紙。答題前，務(wù)必在答題紙上填寫(xiě)姓名、考號(hào)。作答必須寫(xiě)在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。3．本試卷標(biāo)注“多選”的試題，每小題應(yīng)選兩個(gè)及以上的選項(xiàng)，但不可全選；未特別標(biāo)注的選擇類試題，每小題只能選一個(gè)選項(xiàng)。4．本試卷標(biāo)注“計(jì)算”“簡(jiǎn)答”“論證”的試題，在列式計(jì)算、邏輯推理以及回答問(wèn)題過(guò)程中，須給出必要的圖示、文字說(shuō)明、公式、演算等。5．除特殊說(shuō)明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。一、α粒子α粒子由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子構(gòu)成，其質(zhì)量和電荷量分別為m、2e。1．硼中子俘獲治療是目前先進(jìn)的癌癥治療手段之一，治療時(shí)先給病人注射一種含硼（EQ\S(10,5)B）的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰(Li)離子。請(qǐng)寫(xiě)出描述該過(guò)程的核反應(yīng)方程：_______________。2．若放射出的α粒子（不計(jì)重力）進(jìn)入一分布有場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)的空間中。如圖所示，α粒子恰沿與y軸成30?方向做直線運(yùn)動(dòng)。（1）（多選）空間中電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向可能A．與x軸正方向夾角30? B．與y軸正方向夾角30? C．與z軸正方向夾角30?D．與x軸負(fù)方向夾角30? E．與y軸負(fù)方向夾角30? F．與z軸負(fù)方向夾角30?（2）沿x、y、z軸三個(gè)方向，電勢(shì)變化最快的是A．x軸 B．y軸 C．z軸（3）（多選）α粒子運(yùn)動(dòng)距離s后，電勢(shì)能的變化情況可能是A．保持不變 B．增加Ees C．減小Ees D．增加2Ees E．減小2Ees3．若放射出的α粒子恰能在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則α粒子的運(yùn)動(dòng)周期T=________。

二、彈力當(dāng)物體發(fā)生彈性形變時(shí)就會(huì)產(chǎn)生彈力。一輕質(zhì)彈簧當(dāng)其伸長(zhǎng)量為x時(shí)，產(chǎn)生的彈力大小為kx，k為常量。該彈簧的質(zhì)量可忽略不計(jì)。1．如圖所示，將該彈簧一端固定，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊。以彈簧原長(zhǎng)時(shí)物塊的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，物塊以一定的初速度從O點(diǎn)出發(fā)，沿x軸在水平桌面上運(yùn)動(dòng)。物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g。（1）（作圖）畫(huà)出物塊所受彈簧拉力大小F隨x變化的示意圖；（2）（計(jì)算）根據(jù)F-x圖像，求物塊沿x軸從O點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到位置x0的過(guò)程中，彈簧彈力對(duì)物塊所做的功；（3）（計(jì)算）物塊由x1向右運(yùn)動(dòng)到x3，然后由x3返回到x2。求該過(guò)程中，彈簧彈力和滑動(dòng)摩擦力對(duì)物塊所做的功；（4）歸納彈力和滑動(dòng)摩擦力做功特點(diǎn)的不同之處是：___________________________。2．某同學(xué)使用該彈簧、直尺、鋼球制作了一個(gè)“豎直加速度測(cè)量計(jì)”。如圖所示，將彈簧豎直懸掛，在彈簧旁固定一直尺，彈簧下端指針位于20cm刻度處；下端懸掛一鋼球，靜止時(shí)指針位于40cm刻度處。將直尺不同刻度對(duì)應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此裝置直接測(cè)量豎直方向的加速度。請(qǐng)?jiān)诔呱蠘?biāo)出20cm、30cm、40cm、50cm、60cm處對(duì)應(yīng)的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g。3．（作圖）如圖（a）所示，一蹦床運(yùn)動(dòng)員正在從最高處A點(diǎn)下落，與蹦床剛接觸時(shí)的位置為B點(diǎn)，到達(dá)的最低處為C點(diǎn)。（b）圖為在A點(diǎn)、B點(diǎn)處，蹦床的彈性勢(shì)能Ee、運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能Ep和動(dòng)能Ek的總體情況，請(qǐng)由此推斷C點(diǎn)處這些能量的相對(duì)關(guān)系并畫(huà)出示意圖。

三、測(cè)速（a（a）1．采用光電門(mén)傳感器測(cè)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，光電門(mén)傳感器固定在導(dǎo)軌上，使固定有擋光片的小車沿傾斜導(dǎo)軌下滑。（1）更換寬度?x不同的擋光片，每次由同一位置靜止釋放小車，將擋光時(shí)間?t記錄在表格內(nèi)。其中擋光時(shí)間最短的應(yīng)是序號(hào)_____，平均速度最小的應(yīng)是序號(hào)_____，擋光片前緣經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度最接近序號(hào)_____的平均速度。（b）（2）將表中平均速度v和擋光時(shí)間?t的數(shù)據(jù)繪制成v-?t圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)擬合得到的函數(shù)關(guān)系如圖（b）所示。則小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝_____m/s2（保留3位有效數(shù)字），圖像截距0.8211的物理含義是：___________。（b）（c）2．采用分體式位移傳感器測(cè)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（c）所示，發(fā)射器安裝在小車上，接收器固定在導(dǎo)軌底端。位移傳感器通過(guò)發(fā)射紅外線和超聲波進(jìn)行測(cè)量，并繪制出小車的x-t圖線，如圖（d）所示。（c）（1）紅外線屬于_______，超聲波屬于________。 A．電磁波 B．機(jī)械波（d）（2）當(dāng)小車滑向接收器時(shí)，理論上接收器接收到的超聲波頻率應(yīng)_______，波長(zhǎng)應(yīng)_______。（d） A．變大 B．變小 C．不變（3）（論證）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，論證0.45s-0.65s之間，小車的運(yùn)動(dòng)是否為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

四、加熱物體電熱器、微波爐、電磁爐都可用來(lái)加熱物體，但原理各不相同。1．如圖所示為某科創(chuàng)小組設(shè)計(jì)的電吹風(fēng)電路圖，a、b、c、d為四個(gè)固定觸點(diǎn)。可動(dòng)的扇形金屬觸片P可同時(shí)接觸兩個(gè)觸點(diǎn)。觸片P處于不同位置時(shí)，電吹風(fēng)可處于停機(jī)、吹熱風(fēng)和吹冷風(fēng)三種工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)。該電吹風(fēng)的各項(xiàng)參數(shù)如表格所示。（1）吹冷風(fēng)時(shí)觸片P與_______兩點(diǎn)相接觸，吹熱風(fēng)時(shí)觸片P與_______接觸。A．a(chǎn)bB．bcC．cd（2）變壓器原、副線圈的匝數(shù)比nl∶n2為_(kāi)______。（a）（b）（3）（計(jì)算）求小風(fēng)扇的內(nèi)阻R及吹熱風(fēng)時(shí)通過(guò)電熱絲的電流IQ（a）（b）2．一個(gè)可視為定值純電阻的電熱器，分別通以如圖（a）所示的方波交變電流和如圖（b）所示的正弦交變電流。（1）圖（b）所示電流隨時(shí)間變化的方程為_(kāi)_______。（2）（計(jì)算）電熱器兩次通電的電功率之比PA∶PB。3．微波加熱的原理是由于食物中含有一定的__________，在微波電場(chǎng)的作用下會(huì)劇烈振蕩，從而使食物溫度升高。電磁爐加熱的原理是電磁爐內(nèi)的磁感線穿過(guò)鐵鍋后在鐵鍋鍋底處產(chǎn)生_________，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，進(jìn)而通過(guò)________使食物溫度升高。

五、X射線產(chǎn)生X射線的最簡(jiǎn)單方法是用加速后的電子撞擊金屬靶，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后的電子高速撞擊金屬靶而減速，損失的動(dòng)能越多，放出的光子能量越大，并形成X射線譜線。1921年，我國(guó)物理學(xué)家葉企孫利用該原理較為精確地測(cè)定普朗克常量的大小。1．若測(cè)得加速電場(chǎng)的電壓為U、放出X射線的最短波長(zhǎng)為λ，已知真空中的光速為c，元電荷為e，電子加速前的初速度忽略不計(jì)。（1）普朗克常數(shù)可用所測(cè)物理量表示為h=______。（2）h的單位可用國(guó)際單位制中的基本單位表示為_(kāi)_____。2．為測(cè)量波長(zhǎng)，可使X射線斜射向氯化鈉晶體。如圖所示，射線將在晶體的兩層物質(zhì)微粒平面上分別反射。（1）逐漸改變?nèi)肷浣?，可觀測(cè)到反射光的A．頻率大小變化 B．波長(zhǎng)大小變化 C．波速大小變化 D．強(qiáng)度大小變化（2）已知X射線在氯化鈉晶體中的折射率為n，且n略小于1。則可能使X射線發(fā)生全反射的情況是A．從真空斜射入氯化鈉晶體，入射角大于arcsin(n)。B．從真空斜射入氯化鈉晶體，入射角大于arcsin(1/n)。C．從氯化鈉晶體斜射入真空，入射角大于arcsin(n)。D．從氯化鈉晶體斜射入真空，入射角大于arcsin(1/n)。3．增大加速電壓，電子的動(dòng)能增大，將可能把靶原子的最內(nèi)層電子撞出而形成空穴。外層電子躍遷回最內(nèi)層填補(bǔ)空穴所釋放的光子在譜線中形成如圖所示的兩條強(qiáng)度峰a、b。（1）靶原子中至少應(yīng)有______層電子；（2）若所有高能級(jí)軌道上的電子均有可能向基態(tài)躍遷，則強(qiáng)度峰a、b所對(duì)應(yīng)的X射線光子能量之比Ea:Eb≈______（保留兩位有效數(shù)字）。

六、發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示情景。固定于水平面的平行金屬導(dǎo)軌處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直導(dǎo)線ab在與其垂直的水平恒力F作用下，在導(dǎo)線框上沿恒力F方向以大小為v的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)線ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸。1．已知ab的電阻為R，導(dǎo)軌端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，其余電阻不計(jì)。ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)，恰與平行軌道間距相等，與導(dǎo)軌間摩擦不計(jì)。在長(zhǎng)度為?t的時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)線ab所做的功W＝________；“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能E＝_________；電阻r的熱功率Pr＝__________。阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023mol?1元電荷e1.610?19C導(dǎo)線ab的物質(zhì)摩爾質(zhì)量μ6.010?2kg/mol2．若導(dǎo)線ab的質(zhì)量m=8.0g、長(zhǎng)度L=0.10m，感應(yīng)電流I=1.0A。（表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù)）（1）（計(jì)算）導(dǎo)線ab中具有的原子數(shù)；（2）（計(jì)算）假設(shè)每個(gè)原子貢獻(xiàn)1個(gè)自由電子，求導(dǎo)線ab中自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定向移動(dòng)的平均速率ve。（保留2位有效數(shù)字）3．從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述“發(fā)電機(jī)”能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。圖中畫(huà)出導(dǎo)體棒中自由電子所受洛倫茲力的示意圖。（下述問(wèn)題均用前面出現(xiàn)的物理量符號(hào)表示即可）（1）則其中洛倫茲力沿棒方向的分力f1=_________，垂直棒方向的分力f2=_________。（2）導(dǎo)體棒ab在導(dǎo)體框上運(yùn)動(dòng)的?t時(shí)間內(nèi)，f1做功W1=_________，f2做功W2=_________。

參考解答 （2024年4月）一、α粒子（共13分）1．EQ\S(1,0)n+EQ\S(10,5)B→EQ\S(4,2)He+EQ\S(7,3)Li（2分）2．（1）（多選）BE（3分） （2）B（3分）（3）（多選）DE（3分）3．πm/eB（2分）二、彈力（共17分）1．（1）（作圖）（2分） （2）（計(jì)算）（共3分）0F-x圖線下的面積等于彈力做功大小。彈力做功EQWF=?\f(1,2)kx0?x0=?\f(1,2)kx02 （3）（計(jì)算）（共5分）EQWF=WF1+WF2=[?\f(1,2)k(x\o(3,2)?x\o(1,2))]+[-\f(1,2)k(x\o(2,2)?x\o(3,2))]=?\f(1,2)k(x\o(2,2)?x\o(1,2))EQWf=Wf1+Wf2=[?f(x3?x1)]+[?f(x3?x2)]N且N=mgEQWf=?mg(2x3?x1?x2) （4）；2．（3分） 3．（作圖）（2分）

三、測(cè)速（共18分）1．（1）4（1分），4（1分），4（2分） （2）1.33（2分），擋光片前緣經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度（2分）2．（1）A（1分），B（1分）。 （2）A（2分），B（2分）。 （3）（論證）（共4分）對(duì)圖上7個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，由圖可知：7個(gè)點(diǎn)的位置分別為x1=0.617m，x2=0.586m，x3=0.551m，x4=0.512m，x5=0.469m，每隔0.05s，小車的位移分別為s1=0.586–0.617=–0.031m，s2=–0.035m，s3=–0.039m，s4=–0.043m所以在相等時(shí)間內(nèi)，小車的位移增量?s12=0.004m，?s23=0.004m，?s34=0.004m符合勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，位移的增量相同說(shuō)明小車是在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。四、加熱物體（共22分）1．（1）B（2分），A（2分） （2）11∶3（2分） （3）（計(jì)算）（共6分）吹冷風(fēng)時(shí)： 理想變壓器輸入功率等于輸出到小風(fēng)扇功率PC=P0=U0I0，可得I0=PC/U0=1A 對(duì)小風(fēng)扇P0=PR+P出，其中PR=I02R，可得EQR=\f(P0–P出,I02)=8.0Ω吹熱風(fēng)時(shí)： 小風(fēng)扇及變壓器工作狀態(tài)與吹冷風(fēng)時(shí)相同，增加的電功率全部消耗于電熱絲 PQ=PH–PC=400W 對(duì)電熱絲IQ=PQ/UQ=400W/220V≈1.8A2．（1）I=I （2）（計(jì)算）（共5分）EQPA=\f(W,t)=\f(I02R\f(T,2)+(\f(I0,2))2R\f(T,2),T)=\f(5,8)I02R，EQPB=I2R=(\f(I0,\r(2)))2R=\f(1,2)I02R，故PA∶PB=5∶43．水分子（1分），渦流（1分），熱傳遞（1分）五、X射線（共14分）1．（1）eUλ/c（2分）（2）kg·m2/s（2分）。2．（1）D（3分） （2）A（3分）3．（1）3（2分）（2）1.1~1.2（2分）六、發(fā)電機(jī)（共16分）1．B2L2v2?t/(R+r)（2分）；B2L2v2?t/(R+r)（2分）；B2L2v2r/(R+r)2（2分）2．（1）（計(jì)算）（共2分）導(dǎo)線ab中具有的原子數(shù)為