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2025届上海市高三下学期等级考质量调研物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、未知
高中物理实验中，经常会利用传感器来测量某些物理量。
【一】分体式位移传感器
1．使用分体式位移传感器时，发射器发射的波（选填“都是机械波”、“都是电磁波”或“两者均有”）。
2．发射器A所发射的波直接照射到光敏器件上，并以此作为0时刻开始计时，则发射器（选填“A”或“B”）发射的波更容易发生明显衍射。
【二】光电门传感器
某同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的拴接点在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能，重力加速度为，遮光条的宽度为，物块释放点与光电门之间的距离为（远远小于）。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。
3．某次实验中物块从点静止释放，记录，和对应的时间，物块通过光电门时的动能为，此时弹簧的弹性势能为；若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证的关系式是（三空均用，，，，和其中的字母表示）。
4．某同学为了更精确地完成实验，多次改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从点静止释放，记录多组和对应的时间。他以为横轴，为纵轴，做出图像，如图2所示，他发现此图像为一条曲线，为了方便数据处理应该将此曲线转化成一条直线，那么他应该做的图像是。
5．做出4中的直线，理论上此直线的斜率的绝对值为（用表示）。
【三】力传感器
将力信号转化为电信号来测量受力大小的装置称为力传感器，在力学实验中被广泛应用。为了研究力传感器的原理，小南同学在实验室中找到了一个力传感器并查阅了相关资料，发现力传感器中有一个重要部件——悬臂梁。如图甲所示，悬臂梁的一端固定，另一端安装测力钩，在悬臂梁的上、下表面各安装了两个电阻（也称“应变片”），四个电阻的阻值均为。当测力钩受到拉力或压力时，悬臂梁的上、下表面会产生微小的形变，从而引起电阻的阻值发生变化。这四个电阻连接成如图乙所示的电路，其中电源电压恒为，输出电压与测力钩所受力成正比。当测力钩受到拉力时，和变小，和变大，每个电阻阻值变化量的绝对值均相同。
6．当测力钩受到拉力时，点的电势比点（选填“高”或“低”），输出电压（用表示）。
7．当超过时，由于形变量过大，电阻可能会损坏。已知测力钩受到的拉力为时，，则该力传感器的最大量程为N。
8．若仅增加悬臂梁所用材料的硬度，使得在相同外力作用下变小，则该力传感器的最大量程会。（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
史瓦西半径是任何具有质量的物体坍缩后形成黑洞的临界半径。当物体的实际半径小于或等于史瓦西半径时，其引力强大到连光都无法逃逸，从而形成黑洞。已知史瓦西半径。
赤道半径
轨道半径
水星
2440
0.4
金星
6052
0.7
地球
6378
1.0
火星
3397
1.5
木星
71492
5.2
土星
60268
10
天王星
25559
20
海王星
24764
30
9．根据表中数据，可知海王星的公转周期约为h。（保留3位有效数字）
10．卡文迪什在测量引力常量的过程中用到的物理方法是；用国际单位制表示的单位。
11．（论述）尝试用牛顿运动定律和开普勒第三定律推导万有引力定律公式。
12．（计算）计算地球的逃逸速度（又称第二宇宙速度）。（已知（单位省略），地球质量）
13．取无穷远处为零势能点，未来太阳系中出现一个质量为的黑洞，引力常量为，光速为。当一块宇宙垃圾从无穷远处无初速度向该黑洞运动，则物体到达史瓦西半径处的速度。
14．为了使地球获得足够的能量以离开太阳系，需要借助星的“引力弹弓”效应。其中，地球、星系统的机械能守恒，且可类比为一条直线上小质量钢球与大质量钢球的弹性碰撞。
（1）在物理学中，把碰撞前后动量和都不变的碰撞称为弹性碰撞，为使后者成立，“碰撞前后地球与星之间的距离相同，从而使系统的相等。地球获得的动能增量来自于