上海市青浦区2024-2025学年高三下学期3月质量检测物理试卷（含解析）

上海市青浦区2024-2025学年高三下学期3月质量检测物理试卷
一、单选题（本大题共7小题）
1．汽车安全气囊被称为“生命的守护神”，汽车发生碰撞事安全气囊弹出，可以减小人体（　　）
A．动量的变化 B．受到的冲量 C．动能的变化 D．受到的作用力
2．无人驾驶技术已逐渐成熟，某巡航控制系统可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动加速。汽车使用的传感器会发射和接收调制过的无线电波，通过多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该传感器发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为，则（　　）
A．当时，表明前车一定做匀速直线运动
B．当时，表明前车一定处于静止状态
C．当时，表明无人车需要相对前车减速行驶
D．当时，表明无人车需要相对前车减速行驶
3．为了汽车行驶的安全，所有的汽车挡风玻璃和大灯都装上了偏振片。光的偏振说明光是一种（　　）
A．横波 B．纵波 C．电磁波
4．如图所示的现象中，解释成因正确的是（　　）
A．图甲所示泊松亮斑是由于光的干涉形成的
B．图乙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是由于光的折射引起的
C．图丙所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的
D．图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的
5．如图所示，一束由红绿两种单色光组成的复色光射入半圆形透明介质，绿光的折射光线与底面平行。不考虑多次反射现象，红光从圆弧边射出的光线可能正确的是（　　）
A．① B．② C．③ D．④
6．如图， 分别为两束波长的单色光经过同一实验装置得到的图样， 则（　　）
A． 为干涉图样， B． 为干涉图样，
C． 为衍射图样， D． 为衍射图样，
7．如图是单色光的“杨氏双缝干涉实验”，若要使干涉条纹变宽，可以（　　）
A．增大单缝到双缝之间的距离
B．减小单缝到双缝之间的距离
C．增大双缝到屏幕之间的距离
D．减小双缝到屏幕之间的距离
二、综合题（本大题共1小题）
阅读下文，完成小题
蛙泳是一种人类模仿青蛙游泳动作的游泳姿势，可简单拆分为蹬腿加速及惯性前进两个过程，示意图如图甲。
8．运动员游泳时，头在水中下潜的过程中，被水封在外耳道内的气体，可视为理想气体。若不考虑气体温度变化，该过程中气体的压强 ，体积 。实际上，因为没有充分的时间与外界热交换，气体温度 ，内能 ，单位时间内撞击到耳骨膜上的气体分子数 。
A．增大　　B．减小
C．保持不变　　D．无法确定
9．若将蛙泳的两个过程简化为水平方向的直线运动，某运动员重心运动的v－t图像如图乙。已知该运动员质量为60kg，则0－0.5s内运动员平均速度的大小为 m/s；蹬腿加速的过程中，水对运动员水平方向的平均作用力大小为 N；惯性前进过程中，水对运动员作用力的大小为 N。
三、解答题（本大题共1小题）
10．如图所示是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r＝11 cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l＝10 cm，若已知水的折射率为n＝，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字)
四、单选题（本大题共4小题）
11．2023年9月21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课（图甲）。宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记载：“以磁石磨针锋，则能指南”。进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图乙所示。以下关于磁场的说法正确的是（　　）
A．图甲，从空间站向地面传输信息采用的电磁波是麦克斯韦预言并通过实验验证存在的
B．将中国古代的四大发明之一司南置于宣城，据乙图可知，磁勺尾（S极）静止时指向地理北方
C．环形导线通电方向如图丙所示，小磁针最后静止时N极指向为垂直于纸面向外
D．丁图中，放在通电螺线管内部的小磁针，静止时N极水平向左
12．2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课航天员进行太空科普授课，航天员们在空间站进行一场“乒乓球友谊赛”，使用普通球拍时，水球被粘在球拍上；而使用毛巾加工成的球拍，水球不仅没有被吸收，反而弹开了．下列描述不正确的是（ ）
A．水球形成球形是因为水具有表面张力
B．水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的
C．毛巾的表面布满了疏水的微线毛，对于水是不浸润的
D．用毛巾加工成的球拍打水球的力大于水球对球拍的力使水球弹开
13．我国的天宫空间站正常运行时在地面上空大约400千米的高度上绕地球做匀速圆周运动。2021年7月1日和10月21日，美国某公司的星链卫星突然接近正常运行的天宫空间站，为预防碰撞事件发生，天宫空间站进行了紧急变轨规避。不计稀薄空气的阻力，以下说法正确的是（　　）
A．天宫空间站若向前加速可规避至较高轨道
B．天宫空间站不消耗能量就可规避至较低轨道
C．天宫空间站正常运行时的周期大于24小时
D．天宫空间站正常运行时的速度大于地球的第一宇宙速度
14．2023年9月21日，“天宫课堂”第四课开讲，航天员在中国空间站内，为广大青少年带来了一场别出心裁的太空科普课。已知地球的半径为R，空间站绕地球做圆周运动的周期为T，不考虑地球的自转，地球表面的重力加速度大小为g，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．空间站离地球表面的高度为 B．空间站的加速度比静止卫星的加速度小
C．根据题中的信息可以求出地球的密度 D．根据题中的信息可以求出空间站的质量
五、综合题（本大题共1小题）
15．课堂中毛亚平把一个金属圈插入饮用水袋中，慢慢抽出金属圈，形成了一个水膜。接着，她往水膜表面贴上一片和女儿一起完成的花朵折纸。在水膜试验中，这朵花在太空中“绽放”。
(1)作用于液体表面，使液体表面积 （A、增大B、减小）的力，称为液体表面张力；液体表面张力产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子间距比液体内部 （A、大B、小）
(2)在“天宫课堂”中，王亚平又往水球中注入一个气泡，气泡静止在水中，此时（　　）
A．气泡受到浮力 B．水球的表面积收缩到最小
C．水球呈扁球状 D．气泡内分子热运动停止
六、实验题（本大题共1小题）
16．物体在空间站中，由于完全失重，无法直接用天平测量其质量。某兴趣小组成员在观看了“天宫课堂”中，航天员演示的“动量守恒实验”（如图甲所示）之后，提出了一种利用动量守恒在空间站测质量的设想（实验装置如图乙所示）。在某次实验中，A、B两个体积相同的钢球置于实验平台上，两球之间放一质量不计的压缩并锁定的轻质弹簧，某时刻解除锁定，A、B两小球在同一直线上运动，利用闪光频率为10Hz的照相机获取的一组频闪照片，如图丙所示。已知A球为标准小球，其质量为，B小球质量为（待测，弹簧与A、B物体脱离后，静止停留于原地）。
（1）脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做 运动，速度大小为 （保留两位有效数字）。
（2）根据实验数据测算可得小球B的质量大小是 kg（保留两位有效数字）。
（3）该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，利用上述实验 （选填“能”或“不能”）测量小球B的质量。
七、填空题（本大题共1小题）
17．用量程合适的电压传感器测量中国境内的家庭电路中火线和零线间的电压，得到随时间变化的关系式。分析得出a＝ ，b＝ 。（写出大小和单位）
八、单选题（本大题共2小题）
18．已知一个原子核在中子的轰击下发生裂变反应，方程为:，下列说法正确的是（　　）
A．裂变方程式左右两边都有中子，可以改写成
B．裂变反应释放出大量的核能，也叫热核反应
C．原子核的比结合能比原子核的大
D．原子核的结合能比原子核的大
19．如图甲，发电站输出正弦交流电的功率为P＝300kW，电压为，利用图乙所示电路进行远距离输电，、均为理想变压器。已知输电线电阻R＝30Ω，输电线上损失的功率。ΔP＝3kW，次级发电站两端的电压为，则（　　）
A．输电线上的电流
B．变压器，原线圈的电压
C．变压器，原副线圈的匝数比为1：50
D．变压器，原副线圈的匝数比为99：1
九、实验题（本大题共1小题）
20．太阳能电池帆板可以给卫星、宇宙飞船提供能量。如图甲，太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电动势为零的电学器件。
探究一：实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，用图乙电路探究太阳能电池被不透光黑纸包住时的特性曲线。
（1）图乙中虚线处 （填“需要”或“不需要”）连接导线，实验前滑动变阻器的滑片应该调到 （填“A”或“B”）端；
（2）通过实验，作出被黑纸包住的太阳能电池的特性曲线如图丙，将其与一个电动势为（内阻忽略不计）的电源和阻值为的定值电阻串联在一起，则太阳能电池消耗的电功率约为 W（结果保留两位有效数字）；
探究二：在稳定光照环境中，取下太阳能电池外黑纸，并按图所示电路测量金属丝的电阻率。
（3）实验中测得电压表示数为U，电流表示数为I，金属丝直径为D、长度为L，则金属丝电阻率为 （用上述测量量表示）；
（4）考虑电压表与电流表内阻对测量结果的影响，金属丝电阻率的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
十、综合题（本大题共1小题）
阅读下文，完成小题
2022年4月16日上午，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，其主要部件有两部分：
（1）缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，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，轨道内存在稳定匀强磁场。
（3）当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动。
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。
21．返回舱下降过程中ab杆两端 端的电势高，ab两端电势差为 。
22．（计算）缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度a 。
23．（论证）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 。
24．（计算）若返回舱的速度大小从减到v的过程中，经历的时间为t，求该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。 （结果保留v）。
参考答案
1．【答案】D
【详解】发生车祸时，速度减为0，人的动量变化量一定，动能变化量一定，安全气囊可以延长作用时间，不会改变动量变化量和冲量，根据Ft=mΔv可知受到作用力减小，与人体接触面积增加，从而减小对人体的伤害，D正确，ABC错误；
2．【答案】C
【详解】由多普勒效应可知，当时，表明前车与无人车的距离保持不变，即前车与无人车保持相对静止，可能匀速，可能静止，也可能是变速，AB错误；由多普勒效应可知，当时，接收到的频率增大，两车距离减小，无人车需要相对前车减速行驶，C正确；由多普勒效应可知，当时，接收到的频率减小，两车距离增大，无人车需要相对前车加速行驶，D错误。
3．【答案】A
【详解】光的偏振说明光是一种横波。
4．【答案】C
【详解】泊松亮斑是由于光的衍射形成的，A错误；水中的气泡看上去特别光亮，是光从水射向气泡时发生了全反射造成的，B错误；疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的，C正确；竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的，D错误。
5．【答案】B
【详解】红光折射率小于绿光，如图经过两次折射后红光从圆弧边射出的光线可能为②。
6．【答案】C
【详解】从图像上可以看出条纹间距不相等，所以应该是衍射图样，并且a的条纹间距大于b的条纹间距；根据波长越长，衍射条纹间距越宽，可知，a对应光的波长较长。
7．【答案】C
【详解】根据条纹间距公式，其中表示双缝到屏的距离，表示双缝之间的距离，可知若要使干涉条纹变宽，可知增大双缝到屏幕之间的距离和减小双缝之间的距离，换波长较长的光，C正确，ABD错误。
【答案】8．A，B，A，A，A；9．，，
【解析】8．运动员游泳时，头在水中下潜的过程中，液体压强增大，则气体的压强增大，根据玻意耳定律，可知，体积减小。
但实际上，因为没有充分的时间与外界热交换，则，体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律有，可知气体内能增大，温度增大，单位时间内撞击到耳骨膜上的气体分子数增大。
9．根据图像可知位移，则平均速度为。
图乙所示，蹬腿加速的过程中，加速度，根据牛顿第二定律有，解得，惯性前进过程中，加速度，根据牛顿第二定律有，解得。
10．【答案】2.1 m
【详解】设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L，光路如图：
折射定律，
由几何关系有：，物像比：，
联立解得：，
取L=2.2m，解得h=2.1m，
（本题为估算题，在取运动员实际长度时可以有一个范围，但要符合实际，求得h值可以不同1.6~2.6m均可）。
11．【答案】C
【详解】图甲，从空间站向地面传输信息采用的电磁波是麦克斯韦预言的，赫兹通过实验验证存在的，A错误；将中国古代的四大发明之一司南置于宣城，据乙图可知，磁勺尾（S极）静止时指向地理南方，B错误；环形导线通电方向如图丙所示，根据安培定则可知，小磁针最后静止时N极指向为垂直于纸面向外，C正确；丁图中，放在通电螺线管内部的小磁针，根据安培定则可知，静止时N极水平向右，D错误。
12．【答案】D
【详解】在完全失重的状态下，因为水具有表面张力的作用从而使得水球形成球形，A正确；水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的，B正确；毛巾的表面布满了疏水的微线毛，是因为其对于水是不浸润的，C正确；根据牛顿第三定律可知，用毛巾加工成的球拍打水球的力等于水球对球拍的力，D错误。由于本题选择错误的，选D。
13．【答案】A
【详解】天宫空间站从低轨道调整到高轨道运行，则空间站需要做离心运动，根据，空间站做离心运动，需要发动机向后喷气体使得天宫空间站速度增加，A正确；天宫空间站不消耗能量无法改变动能，则速度不变，轨道不变，B错误；根据牛顿第二定律有，解得，止卫星的周期为24小时，天宫空间站的轨道半径比静止卫星的轨道半径小，周期小于24小时，C错误；第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，而空间站的轨道半径较大，其运行速度小于第一宇宙速度，D错误。
14．【答案】C
【详解】根据万有引力提供向心力有，根据万有引力与重力的关系，解得，A错误；根据万有引力提供向心力有，所以，由于空间站距地表的高度小于静止卫星距地表的高度，所以空间站的加速度比静止卫星的加速度大，B错误；由于，，可得，即可求地球的密度，C正确；根据题中的信息不可以求出空间站的质量，D错误。
15．【答案】(1)B，A；(2)B
【详解】（1）用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。
体表面张力产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。
（2）“天宫课堂”中物体在完全失重状态下，气泡不会受到浮力，A错误；水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，液体表面张力使其具有收缩到最小趋势，B正确；由于在完全失重状态下，水球呈球状而不是扁球状，C错误；气泡内分子一直在做无规则的热运动，D错误。
16．【答案】 匀速直线 能
【详解】（1）[1]由丙图可知，脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做匀速直线运动；
[2]由照相机的频率可知周期为
则由图可知，小球A速度大小为
（2）[3]由图可知，B的速度大小为
由动量守恒可知
代入数值可得
（3）[4]该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，动量守恒依然成立，故能测出小球B的质量。
17．【答案】，
【详解】中国境内的家庭电路中火线和零线间的电压有效值为220V，则最大值为，频率为f=50Hz，则
18．【答案】C
【详解】裂变反应中左右两边都有中子，这是核反应原理，必须有中子的撞击，核反应才能发生，不能改写成，A错误；轻原子核的聚变才叫热核反应，B错误；比结合能越大，原子核越稳定，原子核裂变得到原子核，说明原子核比原子核稳定，即原子核的比结合能比原子核的大，C正确；结合能与核子数有关，原子核的核子数远大于原子核的核子数，所以原子核的结合能比原子核的小，D错误。
19．【答案】D
【详解】由，解得输电线上的电流为，A错误；由，可得变压器，原线圈的电压为，B错误；变压器，原副线圈的匝数比为，C错误；变压器，原副线圈的匝数比为，D正确。
20．【答案】需要，A，，，小于
【详解】（1）实验目的是描绘太阳能电池被不透光黑纸包住时的伏安特性曲线，电压需要从0开始调节，则控制电路需要采用滑动变阻器的分压式接法，为了确保安全，实验前滑动变阻器的滑片应该调到A端，使闭合开关之前，控制电路输出电压为0。
（2）将其电动势为（内阻忽略不计）的电源和阻值为的定值电阻等效为一个新电源，其内阻为，根据，在图丙中作出电源的图像，如图所示
两图像交点坐标为（1.9V，210μA），则太阳能电池消耗的电功率约为
（3）根据欧姆定律有，根据电阻定律有，解得。
（4）测量电路采用电流表的外接法，误差在于电压表的分流，导致，电流的测量值偏大，则电阻的测量值偏小，结合上述可知，金属丝电阻率的测量值小于真实值。
【答案】21．a，；22．；23．；24．
【解析】21．磁场向下运动，线框相对磁场向上运动，由右手定则可知电流方向从b到a，ab杆切割磁感线，相对于电源，其中电源内部电流从负极流向正极，则ab杆两端a端电势高；感应电动势，ab两端电势差即外电路的电压。
22．刚落地时产生的感应电动势为，回路电流为，所受安培力为，根据牛顿第二定律可得，解得。
23．返回舱向下做减速运动，受向上的安培力和向下的重力，随速度的减小，安培力减小，直到安培力减到与重力大小相等时，速度达到最小，此后匀速运动，即达到软着落速度v，根据平衡条件，有，则有，解得
24．返回舱的速度大小从v0减到v的过程中，由动量定理得，其中，又有，解得，由能量守恒，解得。