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上海市浦东新区建平中学2023-2024学年高三上学期期中考...

更新时间:2023-12-13 浏览次数:30 类型:期中考试
一、磁力缓降的奥秘
  • 1. (2023高三上·浦东期中) 2017 年 6 月 20 日,高475米的武汉绿地中心高楼旁的公寓楼外墙上, 体重 80 公斤的试验人员利用依附于建筑外墙的逃生轨道, 从高处以 1.5 米/秒的速度下降,并安全抵达地面,标志着中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功。 如图 1 所示, 试验中技术人员身绑安全带,双手握住带有磁铁的逃生装置的两个把手下降。

    图 1

    图 2

    我们可以将下降过程进行如下建模:一根足够长的空心铜管竖直放置,使一枚直径略小于铜管内径,质量为M的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落,如图2所示。已知重力加速度 g,强磁铁在管内运动时, 不与内壁摩擦,不计空气阻力。

    1. (1)  结合楞次定律进行分析,并说明强磁铁开始下落一小段距离的加速度 a 方向 以及 a 和 g 的大小关系
    2. (2) 该情景中的定量计算非常复杂, 利用现有知识可能无法精确求解运动与受力方程, 但我们可以利用学过的知识来对下述问题进行分析。实验中已经测得强磁铁在铜管中下落的最大速度为vm

      ①设强磁铁从静止开始下落时t=0,其下落过程中, 速度大小v随时间t变化的关系图线是下图

      ②从能量守恒的角度分析,求解图2中,强磁铁达到最大速度vm后铜管的热功率P

      ③强磁铁下落过程中, 可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比,且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的。如果在图2强磁铁的上面粘一个质量为m的绝缘橡胶块, 那么它们下落的最大速度vmax是多大?

二、井盖跳跃现象
  • 2. (2023高三上·浦东期中) 在日常生活中有很多有趣的热学现象,可以用所学的气体知识来解释。例如,如果你留心观察,会发现在暴雨期间, 水位迅速上涨, 井盖可能出现不断跳跃的现象。

    如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因杂物而堵塞,井盖与井口间密封良好但不粘连。设井盖质量m=20kg,圆柱形竖直井内水面面积S=0.30m2 , 图示时刻水面与井盖之间的距离h=2.0m,井内密封有压强刚好等于大气压强p0=1.01×105Pa ,温度T0=300K的空气(可视为理想气体),重力加速度g=10m/s2 。 密封空气的温度始终不变。

    1. (1) 随着水面上涨到井盖被顶起之前,对于被井盖封闭的理想气体,下列说法正确的是____
      A . 气体经历了等压变化 B . 气体对外界放出热量 C . .气体分子平均动能不变 D . 气体的分子势能减小
    2. (2) 从图示位置起,水面上涨 cm 后, 井盖第一次被顶起。(保留两位有效数字)
    3. (3) 井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气,此时空气压强重新回到p0 , 温度仍为T0 ,则此次向外界排出的空气当压强为p0 ,温度T1=290K 时体积是 m3。(结果保留两位有效数字)
    4. (4) 井盖每次被顶起后,都迅速回落再次封闭井内空气,此时空气压强重新回到p0 , 温度仍为T0 ,若水面匀速上升,井盖相邻两次跳跃的时间间隔将____
      A . 变小 B . 变大 C . 不变 D . 不能确定
三、 中国天文探测成就:
  • 3. (2023高三上·浦东期中) 探月计划

    2004 年我国探月工程正式立项, 确立了“绕、落、回 ”三步走战略规划,到2020年三步走战略圆满收官,其中嫦娥系列探测器和玉兔系列巡视器在探月过程中起到了至关重要的作用, 提升了我国在国际航天航空领域的话语权。

    1. (1) 如图所示,“嫦娥五号 ”探测器静止在月球水平表面处。已知探测器质量为m,四条支架腿与竖直方向的夹角均为θ , 月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 。每条腿对月球表面的弹力的方向均为(选填“竖直向下 ”、“竖直向上 ”、“沿支架腿斜向上 ” 或“沿支架腿斜向下 ”),大小为
    2. (2) 图为“玉兔二号 ”巡视器在月球上从O处行走到B处的照片,如轨迹示意图所示,OA段是直线。AB段是曲线, 巡视器质量为135kg,则该巡视器

      A . 受到月球的引力为1350N B . 在AB段运动时一定有加速度 C . OA段与AB段的平均速度方向相同 D . 从O到B的位移大小等于OAB轨迹长度
    3. (3) “玉兔二号 ”装有核电池, 不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转化为电能。衰变的核反应为 , 则( )
      A . 核反应中的X等于234 B . γ射线穿透能力比的强 C . 的平均结合能小 D . 月夜的寒冷导致的半衰期变大
    4. (4) “玉兔 ”回收可简化为两个过程: 首先将携带“玉兔 ”的返回系统由月表 发射到高度为h的轨道上,与在该轨道绕月球做匀速圆周运动的飞船对接,然后由飞船送其返回地球。若“玉兔 ”质量为m,月球半径为R,月球质量为M,万有引力常量为G,以月表为零势能面。“玉兔 ”在高度h处的引力势能可表示为 , 忽略月球自转,求:

      ①“玉兔 ”绕月球表面做匀速圆周运动的线速度大小(即第一宇宙速度)

      ②从开始发射到对接完成,返回系统需要对“玉兔 ”做的功

  • 4. (2023高三上·浦东期中) 冷原子钟

    “ 梦天号” 实验舱携带世界首套可相互对比的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为v0的光子从基态能级I跃迁至激发态能级II,然后自发辐射出频率为v1的光子,跃迁到能级2,并在一定条件下可跃迁到能级1,实现受激辐射, 发出钟激光, 最后辐射出频率为v3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率v2

    A . v0+v1+v3 B . v0+v1-v3 C . v0-v1+v3 D . v0-v1-v3
  • 5. (2023高三上·浦东期中) 地面深空高能射线探测

    2021 年《自然》杂志报道了中国科学家在稻城“拉索 ”基地探测到的迄今为止最高能量的γ射线,能量值达到1.40 × 1015eV。若此能量全部用以加速一个静止的氦核(),不考虑氦核因加速而产生的电磁辐射以及相对论效应,氦核最终能被加速到 m/s (e=1.60×10−19C,氦核的静止质量6.68×10−27kg)。
    若采用电场加速氦核,需要提供V的电压才能将氦核加速到上述速度。
    你认为你计算的结果合理吗? 简要阐述理由

四、 无人机
  • 6. (2023高三上·浦东期中) 无人驾驶飞机简称为无人机,是利用遥控设备发射无线电波和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。在民用方面无人机主要是以电动机来提供动力,在航拍、农业、快递、救援、 观测等众多领域应用广泛。
    多旋翼无人机更是使用最多的类型。它通常具有三个以上的旋翼轴,通过每个轴上的电动机转动带动旋翼, 从而产生升推力,可以完成垂直起降、悬停等各种飞行动作。
    某学校在操场进行庆典活动,由旋翼无人机进行直播摄像和播放音乐烘托氛围。
    1. (1) 已知红外线不能使锌板产生光电效应, 你认为用此无人机遥控器发出的无线电波能否使锌板产生光电效应? (选填“能”或“不能”),理由是
    2. (2) 当你站在地面上听到无人机播放音乐的音调(频率)比悬停时变高了: 

      ①可知无人机与你的距离

      A.在变大  B.在变小  C.不变  D.无法确定

      ②出现此情形的原因是波的

      A 干涉现象 B. 衍射现象 C. 折射现象 D.  多普勒效应

    3. (3) 已知此无人机质量为 m,重力加速度为 g,当其以恒定速率 v、沿半径为 R 的圆周在空中水平面内盘旋时:

      ①空气对无人机的作用力的大小为

      ②无人机运动一周过程中,空气对无人机的作用力的冲量大小为 。 

    4. (4) 甲、乙、丙三位同学,看到了无人机正好悬停在空中, 有了下面的对话: 

      甲:因为无人机不动,所以电机是不做功的, 其功率为零;

      乙: 虽然无人机不动,但此时电机还是做功的,它在克服重力做功,不然无人机就掉下 来了;

      丙: 我认为电机是做功的,因为悬停也耗电! 但想不明白,根据能量守恒, 如果电机还 做功, 其消耗的能量哪去了呢!?

      请你判断甲乙两同学的说法是否正确,不正确的指出其错误。并回答丙的疑问。

      对于甲同学:; 

      对于乙同学:

      回答丙同学:

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