上海市2024-2025学年高三上学期期中联考物理试卷(无答案)

2024学年第一学期期中考试
高三物理试卷
考试时间：60分钟 满分：100分
一、鸟类飞行(21分)
鸟类作为生物界中的飞行高手，其飞行机制涉及丰富的物理知识。
1.1(3分)如图，一只鸟沿虚线斜向上匀速飞行，空气对其作用力可能是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
1.2(3分)一只鸟由静止起沿直线匀加速飞行，设其位移为x，时间为t，绘制关系图像如图所示。则其飞行的加速度大小为( )
A.1m/s2 B.2m/s2 C.4m/s2 D.8m/s2
1.3(3分)飞行中的鸟改变飞行方向时，要将其身体倾斜，其转弯所需的向心力由重力和空气对它的作用力的合力来提供。质量为m的飞鸟，以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时，空气对鸟作用力的大小为(重力加速度为g)__________。
1.4(6分)鸟能飞起来的必要条件是空气对鸟的升力大于鸟的重力。设升力为f，它与鸟的翅膀面积S和飞行速度v有关，另外鸟是在空气中飞行的，因而可能与空气的密度有关，人们猜测f与这些有关因素之间的关系式为：，其中C为无量纲的比例常数，则该公式中的a、b、c应分别为_________、_________、__________。
1.5(6分)翠鸟被誉为自然界的“跳水皇后”，它常以高速俯冲进入水中捕食。在平静的湖面激起水波。将某次翠鸟捕食激起的水波视为在xoy平面内传播的简谐波，绘得t=0时所有波峰、波谷的波面分布如图1所示(实线代表波峰，虚线代表波谷)，此刻坐标(0，2)处的质点Р处于波峰。质点Р的振动图像如图2所示，z轴正方向竖直向上。则该波的传播速度为_________m/s，t=_______s时，坐标(4，0)处的质点开始振动。
二、沙漏(16分)
沙漏是一种古老而有趣的计时装置。如图所示，一放在水平面上的沙漏由沙子全部集中在上部容器里开始计时，到沙子全部落到下部容器里时计时结束。沙子经沙漏中部细孔时速度很小。可视为零，沙子可近似看作随时间均匀漏下，不计空气阻力和沙子间作用力的影响。
2.1(6分)某同学用高速摄像机拍得一张沙漏的照片如图。观察照片发现砂粒在空中时看不出砂粒本身的形状，而是形成条状痕迹，疏密分布也不均匀。则出口下方10cm处的痕迹长度约是5cm处的_______倍，出口下方0~2cm范围内的砂粒数约与2~8cm范围的砂粒数之比为___________。
2.2(2分)时刻一，容器底部没有沙子，部分沙子正在空中做自由落体运动，此时桌面对沙漏的支持力大小________(请选择；A.大于 B.小于 C.等于)沙漏与所有沙子的总重力大小。
2.3(8分)时刻二，容器底部已堆积了部分沙子，还有部分沙子正在空中做自由落体运动。
(1)若已知在极短时间△t内，撞击容器底部静止沙面的落沙质量为△m，沙漏中部细孔到底部静止沙面的高度为h，落沙对底部静止沙面的冲击力F1为多大 (重力加速度为g)
(2)试证明，由此刻起桌面对沙漏的支持力保持不变且等于沙漏与沙漏中所有沙子的总重力。
三、万有引力与航天技术(29分)
万有引力定律揭示了天体运动的规律，对于天文学和航天技术的发展有很大的推动作用。
3.1(3分)1970年我国发射的第一颗人造地球卫星“东方红一号”，至今已有五十余载。遥记当年“东方红一号”以某种波让《东方红》乐曲信号“唱响”太空，该波属于( )
A.机械波 B.引力波 C.物质波 D.电磁波
3.2(6分)“东方红一号”目前仍在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；后续发射的“东方红二号”卫星运行在赤道上空36000km的同步卫星轨道上。设“东方红一号”在近地点的加速度为，线速度为，“东方红二号”的加速度为，线速度为，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为，线速度为。试比较、、的大小关系：__________，、、的大小关系：___________。
3.3(4分)(多选题〉2020年12月，“采撷月壤”的嫦娥五号荣耀归来。嫦娥五号是通过“太空水漂”的方式返回地球的。如图所示，返回器关闭发动机后，从a点第一次进入大气层，调整返回器姿态后，经b点升高，再从c点“跳”出大气层，升高到d点后，再次从e点进入大气层返回地球并着陆。则下列说法正确的是( )
A.返回器在a、c两点的速度大小相等 B.返回器在c、e两点的速度大小相等
C.返回器从c运动到d过程中处于失重状态 D.返回器从e运动到着陆过程中处于失重状态
3.4(4分)随着人类太空活动日益频繁，太空垃圾给航天活动带来了安全隐患。设某人造卫星绕地球沿椭囫轨道运行，若卫星在距地心r=8000km、速度为v=7km/s时，与一个高速的太空垃圾发生剧烈碰撞，试分析计算，撞击后的卫星碎片速度要达到多大。碎片才能脱离地球引力范围到达无穷远处。(地球半径为6.37×103km，重力加速度g取9.8m/s2)
3.5(4分)地球周围存在引力场，类比电场或磁场用假想的线描述引力场，如图甲、乙、丙所示，其中最合理的是图____________。若地球的质量为M，万有引力常量为G，地球的半径为R，类比电场强度，地球表面的重力场强度大小为________________。
3.6(4分)(多选题)学习了广义相对论后，某同学设想通过使空间站围绕过环心并垂直于环面的中心轴旋转，使空间站中的航天员获得“人造重力”解决太空中因长期失重带来的困扰。广义相对论的基本原理是( )
A.相对性原理 B.光速不变原理 C.等效原理 D.广义相对性原理 E.质能关系
3.7(4分〉如图所示，空间站的环状管道内侧壁到转轴的距离为r1、外侧壁到转轴的距离为r2。当空间站开始旋转，航天员感受到的“人造重力”的方向为____________。为使其获得的“人造重力”与其在地面上受到的一样大，空间站的转速应为__________(地球表面重力加速度为g)。
四、医学物理(34分)
医学物理学为临床诊断提供了先进的器械设备，在临床治疗中也被广泛应用。
4.1(4分)(多选题)智能照明控制系统在医院建筑中的应用很广泛。某院用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表(光越强照度越大，照度的单位为Lx)。控制电路原理如图，电阻R1和R2一个是定值电阻，另一个是光敏电阻。已知直流电源电动势E=3V，内阻不计，院内某室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压U≥2V时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是( )
照度/Lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15
A.R1为定值电阻，R2为光敏电阻
B.照度越大，该电路控制开关两端的电压越小
C.若将定值电阻的阻值变为20kΩ，该天6：00后该系统即可工作
D.该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短
4.2(4分)(多选题)医疗CT机是重要的辅助诊断设备。如图为CT机X射线的产生部分，M、N之间为一加速电场，虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场。电子束从M板由静止起沿带箭头的实线打到靶上产生X射线，将电子束打到靶上的点记为P点。则( )
A.M处的电势高于N处的电势
B.磁场的方向垂直于纸面向里
C.仅增大M、N之间的加速电压可使Р点左移
D.仅减小偏转磁场磁感应强度的大小可便Р点右移
4.3(4分)自动体外除颤器(AED)是一种便携式的医疗设备，其工作原理是向储能电容器充电，而后对患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激心颤患者心脏使之恢复正常。某型号AED的电容器电容是16μF，充电后电容器的电压达到4kV，某次对某患者进行除颤时，平均放电电流达到16A(电荷量Q=平均放电电流×放电时间)，则电容器的平均放电时间为_______s，不同患者进行除颤时平均电流______(填“相同”或“不同”)。
4.4(4分)为观察电容器充、放电现象，某实验小组搭建电路如图所示。
先使开关S与1端相连，稳定后得到图甲和图乙所示的图像，然后把开关S掷向⒉端，稳定后得到图丙和图丁所示的图像。根据图像，在表格内各空格处填上合理的答案。
开关位置 电容器是在充电还是在放电 电流传感器中的电流正 在增大还是减小 电容器两端的电压正在增大还是减小
S与1端相连 __________ __________ 增大
S与2端相连 __________ 减小 __________
4.5(4分)(多选题)同学丙多次测量，获取某电容器实验数据，绘制出的图像如下所示，其中正确的是( )
A. B. C. D.
4.6(14分)某科技小组进行医用无人机试飞实验。如图在xoy竖直平面内有足够高的P、O、Q三点，点Р为试飞起点，PO沿竖直方向，∠OPQ=60°，，设无人机每次试飞前均已获得相同的初动能。第一次试飞让无人机关闭引擎从Р点水平向左飞出，在其运动过程中恰好通过Q点；第二次和第三次试飞时均在Р点同时打开引擎，两次试飞均获得相同的牵引力且飞行过程中始终保持恒定，第二次试飞时无人机通过Q点，到达Q点时动能与初动能之比为。第三次试飞时无人机通过О点，到达О点的动能为初动能的7倍。设无人机质量为m，可视作质点，不计空气阻力，重力加速度取g，试求：
(1)第一次试飞时，无人机到达点的动能与初动能之比；
(2)第二、三次试飞时，牵引力的大小和方向。