上海市控江中学2023-2024学年高三上学期期末学期诊断物理试题(无答案)

高三物理第一学期期末学情诊断试题
一、“猎豹”摄像机（16分）
“猎豹”是4K超高速轨道摄像机系统，2022年北京冬奥会上“猎豹”轨道安置在比赛场地外侧，它将速滑运动竞技过程清晰地呈现在我们面前。
1．速滑比赛中，运动员起跑加速度约为，而“猎豹”可达。猎豹和某运动员的位移时间t图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．时间内“猎豹”在前，时间内“猎豹”在后
B．时间内“猎豹”与运动员的平均速度相同
C．时间内“猎豹"的速度始终大于运动员的速度
D．时间内“猎豹”做直线运动，运动员做曲线运动
2．下图中，运动员在弯道处加速前进，“猎豹”与运动员保持同步，则两者相比__________的向心加速度更大，“猎豹所受合外力的大致方向为__________（选涂：A． B． C．）。
3．为防止运动员在摔倒时撞击“猎豹”，加装了护挡板，其目的是通过增大作用__________以减小运动员在撞击过程中的力，此过程中动量变化量（选涂：A．增大 B．减小 C．不变）。
4．当“猎豹”使用的电磁波进行无线遥控，其对应的波长为__________。（保留2位有效数字）
5．为降低转播画面中的噪声强度，通过产生一列与外界噪声相同频率的声波来抵消噪声。假设某时刻外界噪声的波形图如图所示，则以下哪列声波可以达到零噪音的效果（ ）
A． B．
C． D．
二、天舟五号（16分）
天舟五号货运飞船于2022年11月12日在文昌航天发射场发射入轨，装载了神舟十五号3名航天员。质量的天舟五号货运飞船与质量的空间站组合体的后向对接口顺利对接。天舟五号对接停靠前关闭发动机，以停靠速度v（）从后方与目标相撞，两个航天器在离地面约的高空，以约的速度精准对接。
6．天舟五号货运飞船内的货物在发射阶段，火箭静止点火开始加速，在加速阶段航天员处于（ ）
A．平衡状态 B．超重状态 C．失重状态 D．完全失重状态
7．假设将发射火箭看成如下模型：静止的实验火箭，总质量，当它以对地速度喷出质量的高温气体后，火箭的速度为（喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略，取的方向为正方向）（ ）。
A． B． C． D．
8．宇航员在空间站内做物理实验验证物理规律与在地球上做的实验得到的物理规律是否相同？__________（填相同或不同），理由是：______________________________。
9．对接前“天宫空间站”与“天舟五号”的轨道如图所示，则（ ）。
A．对接前，“天宫空间站”的线速度大于“天舟五号”的线速度
B．对接前，“天宫空间站”的向心加速度小于“天舟五号”的向心加速度
C．为实现对接，“天舟五号”需要太空刹车，减速与“天宫空间站”对接
D．“天舟五号”的动量大于“天宫空间站”的动量
10．天舟五号货运飞船与在轨运行的空间站组合体顺利完成自主快速交会对接。已知地球半径为R，地面重力加速度大小为g。若空间站组合体绕地球飞行的速度大小为v，则对接时天舟五号货运飞船离地高度为__________，空间站组合体的加速度大小为__________。
三、纳米材料（18分）
纳米材料具有高强度、高导电性等特性，在应用物理中大放异彩。
11．纳米晶体指纳米尺度上的晶体，以下描述正确的是（ ）
A．晶体与非晶体间不可以相互转化 B．同种元素的原子可以组成不同的空间点阵
C．纳米单晶沿不同方向的物理性质相同 D．单晶体在熔化中分子势能减小
12、纳米防水涂层厚度约为，若以m为单位，其厚度数量级的范围是__________。涂层的防水性是一种不浸润现象，从微观角度来分析，其原因是____________________。
13．医学领域中，纳米机器人能应用于肿瘤靶向治疗。通过分解过氧化氢释放气体（可看作理想气体）产生推动力。若某一气泡温度初始压强为P，体积为V，在运动过程中保持温度不变，体积膨胀了，则此时气泡内压强变为__________此过程中气体将__________（选涂：A．吸收B．放出C．既不吸收也不放出）热量。
14．纳米增透膜可镀在照相机镜头表面，增加光的透过率减少反射光，利用的是__________原理。若一束波长为的光射入此增透膜后波长减小了，则膜的折射率为__________。
15．静电纺丝技术是一种特殊的纤维工艺，如图为制作纳米纤维丝时所加的电场，图中虚线为电场线，a、b、c为电场中三点，a、c在中间水平虚线上的等势点到b的距离相等，b为中间水平虚线的中点。一电子在外力驱动下从a点经b运动到c点，下列说法正确的是（ ）
A．电势逐渐降低
B．电场强度E不断减小
C．在ab段和bc段运动，电场力做功的关系是
D．仅受电场力作用电子可沿实线轨迹从a运动到c点
四、稳态强磁场（13分）
2022年8月，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研制的国家稳态强磁场实验装置，能产生了的稳态磁场，刷新了同类型磁体的世界纪录。
16．将下列科学家与相应的实验匹配（选择相应的字母在实验下方）
A．赫兹 B．库仑 C．法拉第 D．奥斯特
（1）（ ） （2）（ ） （3）（ ） （4）（ ）
17．质谱仪结构如图所示，P为一束带电量为的粒子，经高电压U加速后，进入速度选择器。速度选择器是由相互垂直的电场和磁场组成，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。
求：
（1）能沿直线通过狭缝的粒子速度大小；
（2）这束粒子通过狭缝后进入磁感应强度为磁场，分别落在，处，请分析并说明出现这一现象的原因。
18．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，L为阻值恒定的小灯泡，为定值电阻，为磁敏电阻（磁场越强，电阻越大），电容器两极板处于水平状态。闭合开关S，电容器中心P点处带电小球正处于静止状态，若磁场变弱，则可判断电压表的示数__________（选涂：A．变大B．变小C．不变），小球将__________运动（选涂：A．向上B．向下C．不会）。
五、电磁炉（19分）
冬天，很多人喜欢用电磁炉吃火锅，如图所示是电磁炉面板下方的线圈，绕线圈的金属丝直径，电阻率。
19．（多选）如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列说法，正确的是（ ）
A．电磁炉面板采用耐油非金属材料，发热部分为铁锅底部
B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品
C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
D．可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率
E．电磁炉和微波炉加热食物原理是相同的
20．小谢同学把线圈拆了下来，要测量电磁炉内金属丝的长度：
（1）首先用伏安法测金属丝电阻，根据实验电路图（a），用笔画线代替导线，在实物图（b）中完成接线。
图（a） 图（b）
（2）如果测得金属丝的电阻为，电磁炉内组成线圈的金属丝总长度为______（保留两位有效数字）
21．（多选）小易同学课后自制了一个简易无线充电装置给充电限制电压为的手机充电，装置由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比为，若电磁炉内部线圈两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈两端电压的有效值约为 B．通过车载充电器的电流为交流电
C．接收线圈内电流方向变化50次 D．用电压表测得的接收线圈两端电压约为
22．三峡水利某电厂对用户进行供电的原理如图所示，发电机的输出电压为，该电厂到上海直线距离为1700公里，假设输电线沿直线铺设到上海输电线采用截面积为电磁炉内金属丝100倍的同材质电缆，为了减小损耗采用了高压输电，变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为，用户获得的电压为，发电厂的输出功率为，输电线上的电流是__________A，输电线上损耗的电功率为__________W， __________V，降压变压器原副线圈匝数比__________。
六、电磁缓冲装置（18分）
2022年4月16日上午，被称为“感觉良好”乘组的神舟十三号结束太空出差，顺利回到地球。为了能更安全着陆，现设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd；②返回舱，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ，缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为，4台电磁缓冲装置结构相同，如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱质量为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。
23．返回舱下降过程中ab杆中电流方向__________，电流大小为__________，ab杆两端__________端的电势高，ab两端电势差为__________。
24．下列关于电磁阻尼缓冲装置分析中正确的是（ ）。
A．磁场方向反向后不能起到阻尼的作用
B．只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零
C．只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小
D．只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小
25．缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度a。
26．假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度v。
27．若返回舱的速度大小从减到v的过程中，经历的时间为t，求该过程中返回舱下落的高度h和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。（结果保留v）.