新泰一中东校2021级高三上学期第二次质量检测
物理试题2023.12
一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．如图所示为“天问一号”探测器在火星表面附近竖直减速下降过程，已知火星的质量为、火星的半径为，“天问一号”探测器的质量为，引力常量为，则此过程中（ ）
A．“天问一号”所受合力方向竖直向下
B．火星对“天问一号”的引力为
C．未落地，火星对“天问一号”没有作用力
D．“天问一号”探测器中的设备处于超重状态
2．一半圆形玻璃砖横截面如图所示，为直径，点为圆心。在该截面内有两束单色可见光从空气垂直于射入玻璃砖，两入射点到的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则两束光（ ）
A．在同种均匀介质中传播，光的传播速度较小
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，光的折射角大
C．让光向端逐渐平移，将发生全反射
D．分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距小
3．2023年杭州亚运会，全红婵凭借完美的表现夺得10米台跳水比赛金牌，引起广泛关注。假设不计空气阻力，运动员从10米台跳下时初速度为零，若入水姿势正确，则从接触水面到速度为零下降距离约3米；若入水姿势不正确，则从接触水面到速度为零下降距离约1米，运动员在向下运动的过程中（ ）
A．在空中重力的冲量与下降的距离成正比
B．入水姿势正确的情况下，在水中动量变化量小，受到水的冲击力小
C．入水姿势不正确的情况下，在水中动量变化率小，受到水的冲击力小
D．入水姿势正确的情况下，在水中动量变化率小，受到水的冲击力小
4．利用智能手机的加速度传感器可测量手机自身的加速度。用手掌托着智能手机，打开加速度传感器，从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向。下列说法正确的是（ ）
A．手机一直没有离开手掌
B．时刻手机运动到最高点
C．时刻手机开始减速上升，时刻速度为0
D．时刻手机开始减速上升，时间内手机所受的支持力一直减小
5．如图，真空中有一长方体区域，现将电荷量为的点电荷分别固定在棱的中点处。已知棱的长均为，棱的长为，静电力常量为。下列说法正确的是（ ）
A．两点处电场强度大小相等，方向相同
B．棱为等势线
C．点处电场强度的方向平行于连线，且由指向
D．点电场强度的大小为
6．实验室对一款市场热销的扫地机器人在材质均匀的水平地板上进行相关测试。通过测试获得机器人在直线运动中水平牵引力大小随时间的变化关系如图甲所示，以及相同时段机器人的加速度随时间变化关系如图乙所示。若不计空气阻力，重力加速度下列说法正确的是（ ）
A．机器人的质量为
B．机器人与水平桌面间的最大静摩擦力为
C．内，合外力的冲量为
D．内，合外力做的功为
7．风洞是能人工产生和控制气流、量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备。图甲为某风洞实验的示意图，风洞足够长，一仓鼠（可视为质点）在点发现右侧到点距离的点的美食后，从点以大小的初速度向右爬行，在向左的风力作用下，从仓鼠在点出发开始计时，仓鼠的加速度随时间变化的规律如图乙所示（以向左为正方向）下列说法正确的是（ ）
A．仓鼠可以到达点 B．仓鼠向右运动的最远距离为
C．时仓鼠的速度为 D．时仓鼠的位置在点左侧处
8．“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意象。当雨滴竖直下落的速度为时，为估算雨打芭蕉产生的压强，建立以下模型：芭蕉叶呈水平状，落到芭蕉叶上的雨滴一半向四周溅散开，溅起时竖直向上的速度大小为，另一半则留在叶面上。已知水的密度为，不计重力和风力的影响，则压强为（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题包括4小题，年小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．一列简谐横波沿着轴正方向传播，波源的平衡位置位于处且从时刻开始振动。时波刚好传播到质点（的平衡位置位于处），此时波形图如图所示。质点的平衡位置位于处。下列说法正确的是（ ）
A．简谐横波的传揊速度为
B．时，波源沿轴正方向运动
C．的时间内，质点运动的路程为
D．时，平衡位置位于处的质点沿轴负方向运动
10．如图，倾角为的斜面固定在墙角，质量为的尖劈放置在斜面上，尖劈右侧面竖直，用与斜面平行的轻绳系住一个质量为的球，球与尖劈的接触面光滑，斜面与尖劈间摩擦力恰好为0，整个系统处于静止状态。沿球心对球施加一个水平向左的恒力后，系统仍处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A．对球施加水平推力后，轻绳的拉力可能变大
B．对球施加水平推力后，尖劈对斜面的压力一定变大
C．尖劈的质量与球的质量之比为
D．对球施加水平推力后，斜面与尖劈间的摩擦力可能仍为0
11．如图所示，电阻不计的光滑金属导轨水平放置，间距为，两侧接有电阻，阻值均为右侧有磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，质量为、长度也为的金属杆置于左侧，在水平向右、大小为的恒定拉力作用下由静止开始运动，经时间到达时撤去恒力，金属杆在到达之前减速为零，已知金属杆电阻也为，与导轨始终保持垂直且接触良好，下列说法正确的是（ ）
A．杆刚进入磁场时速度大小为
B．杆刚进入磁场时电阻两端的电势差大小为
C．整个过程中，流过金属杆的电荷量为
D．整个过程中，电阻上产生的焦耳热为
12．如图所示，和区域的宽度均为．区域存在水平向左、电场强度大小为的匀强电场；区域存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向上，电场强度大小为，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小。今有一带正电的微粒从边缘平行电场方向以初速度水平向右射入电场，从边缘的点进入区域时的速度大小不变，方向变为竖直向下。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．两点间距离为
B．微粒在区域中做半径为的匀速圆周运动
C．微粒在区域中做半径为的匀速圆周运动
D．微粒在区域中运动的总时间为
三、非选择题：本题包括6小题，共60分。
13．（6分）如图甲、乙，是两种“验证机械能守恒定律”的实验方案。
（1）图甲中，释放纸带前，正确的操作方式是________；
（2）图乙中，将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长的细线一端连在拉力传感器上的点，另一端系住可视为质点的钢球。开始钢球静止于最低位置，此时拉力传感器示数为，重力加速度为，则钢球质量______；将钢球拉至细线与竖直方向成角度由静止释放，记下传感器的最大示数，改变角，重复操作，记下每次传感器的最大示数，并作出图像，如果钢球的机械能守恒，下列图像合理的是______；
14．（8分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：
（1）实验仪器的使用。用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图所示。则该电阻丝的直径为______。
（2）实验仪器的选取。如图甲所示为用伏安法测量某合金丝电阻的实验电路。实验中分别用最大阻值是的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电流表读数随（指滑片移动的距离与滑片在变阻器上可移动的总长度的比值）变化的关系曲线，如图乙所示。则图乙中的图线a对应的滑动变阻器及最适合本实验的滑动变阻器是（ ）
A．最大阻值为的滑动变阻器；图线对应的滑动变阻器
B．最大阻值为的滑动变阻器；图线对应的滑动变阻器
C．最大阻值为的滑动变阻器；图线对应的滑动变阻器
D．最大阻值为的滑动变阻器；图线对应的滑动变阻器
（3）实验操作。一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为______（填各实验步骤前的字母）。
A．将选择开关置于“”位置
B．将选择开关置于“OFF”位置
C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
（4）误差分析。用（2）图甲所示的电路测量一段金属丝的电阻。不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”），误差主要是由______（选填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的。
15．（8分）如图所示，为直角三棱镜的横截面，，点为的中点。一细束单色光从边上的点沿与边成角方向斜向右下射入三棱镜，观察发现在面上没有光线射出，在面上的点有光线射出，不考虑光的多次反射。已知光在真空中的传播速度为，求：
（1）三棱镜对该单色光的折射率；
（2）光束从点射入到从点射出所用的时间。
16．（10分）一振动片做简谐运动时，振动图像如图甲所示。固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上的两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。点是以为直径的半圆弧上的一点，且圆心与点的连线垂直于，如图乙所示，圆弧的半径为。已知除点外，圆弧上还有其他振幅极大的点，其中点是离点最近的振幅极大的点，。则（ ）
（1）求波的波长；
（2）求波的传播速度；
（3）圆弧上还有几个振幅始终为零的点，其中点（图中未画出）是与点相邻的振幅为零的点，求线段与的差。
17．（12分）如图所示，与轴的夹角，在此角范围内有沿轴负方向的匀强电场，一质量为、电荷量为的粒子以速度从左侧平行于轴射入电场，入射点为，经电场后沿垂直于的方向由点进入一矩形磁场区域（未画出，方向垂直纸面向外），并沿轴负方向经过点。已知点到点的距离为，不计粒子的重力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）矩形磁场区域的最小面积。
18（16分）．如图所示，在足够长的光滑水平面上有两个小物块A、B和凹槽C。物块A的质量为，物块的质量为，凹槽的质量为，A、B相距为，凹槽的左端与相距为，凹槽左、右槽壁的距离为且槽壁的厚度忽略不计，凹槽内放一质量为的小物块。物块与左边槽壁的距离为，与凹槽之间的动摩擦因数。开始时物块、凹槽均静止，现给物块施加水平向右的恒力，物块向右做匀加速运动，一段时间后与发生弹性碰撞。当与发生第二次弹性碰撞时立刻撤去恒力。与凹槽碰撞立即粘在一起运动。已知，取重力加速度，物块A、B、D均可视为质点，物块D与凹槽壁的碰撞没有能量损失，且所有碰撞时间均忽略不计。求：
（1）小物块A从开始运动到与小物块B发生第一次碰撞所用的时间；
（2）小物块A和B第二次碰撞后各自的速度大小；
（3）物块D与凹槽相对静止时，物块D距凹槽左壁的距离；
（4）从物块D开始运动到物块D与凸槽相对静止时，物块D运动的位移大小。
新泰一中东校2021级高三上学期第二次质量检测
物理答案
选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
D C D D A C D D AD BC AC AD
13．（1）C （2） C
（1）0.183 （2）C （3）ADCB （4）偏小 电压表
15．（1）；（2）
【详解】（1）光线在棱镜中传播的光路图如图所示
设光线在点的折射角为，则由折射定律可得
设光线在面上的入射点为，入射角为，则由几何关系可知
可得
延长与的延长线交于，易得为等边三角形
则
代入数据可得
（2）由几何关系可得
故光在棱镜内传播的路程为
光在棱镜中的速率为
所以，光束从点射入到从点射出所用的时间为
联立可得
16．解析：（1）由几何关系可知，线段
点是离点最近的振幅极大的点，有
则波的波长
（2）由图可知，波的周期
根据
可得波的传播速度
（3）若点在圆弧上之间，则有
若点在圆弧上之间，则有
（1）；（2）；（3）
17．【详解】（1）如图所示
带电粒子进入电场时，初速度为，带电粒子在电场中运动的时间为，由牛顿第二定律得
粒子在电场中做类平抛运动
由
得
又因为
解得，匀强电场的电场强度大小为
（2）粒子在磁场中做圆周运动，设圆心为，半径为，由几何关系得
解得
由于粒子的入射速度与电场垂直，则粒子在电场中做类平抛运动，分解点的速度得
解得
由牛顿第二定律得
联立解得，匀强磁场得磁感应强度大小为
（3）由图知，带电粒子从点射入磁场，包含圆弧的最小矩形磁场区域为图中虚线所示，矩形区域长为
矩形区域宽为
所以该区域的最小面积为
18．解析：（1）给物块施加向右的恒力，物块向右做匀加速运动，根据动能定理：
解得：
设小物块从开始运动到与小物块发生第一次碰撞所用的时间为
根据动量定理
解得：
（2）当与发生第一次弹性碰撞后速度分别为，根据动量守恒定律和能量守恒定律：
解得：
当与发生第一次弹性碰撞后先向左做匀减速，再向右匀加速运动，向右匀速运动。假设还没运动到凹槽所在处，追上发生第二次弹性碰撞，追上所经历的时间为，位移相等
对A：
对B：
解得：小于，假设成立
与发生第二次弹性碰撞前速度分别为，
当与发生第二次弹性碰撞后速度分别为，根据动量守恒定律和能量守恒定律：
．
解得：
（3）当与发生第二次弹性碰撞后的速度为零同时撤去外力，所以静止，向右匀速运动，与凹槽碰撞立即粘在一起运动，速度为，由于之间有摩擦，物块开始运动，随后物块与凹槽左、右边槽壁多次发生弹性碰撞，最终物块与凸槽相对静止，一起匀速运动，速度为。根据动量守恒定律和能量守恒定律：
解得：
由分析可知物块与凹槽相对静止时，物块停在凹槽右壁处，所以距凹槽左壁的距离为。
（4）设凹槽与物块每次碰前的速度分别为，碰后的速度分别为，根据动量守恒定律和能量守恒定律：
解得：
即每碰撞一次和凹槽与物块发生一次速度交换，两次碰撞之间，和凹槽与物块加速、减速的加速度大小相等，做出和凹槽与物块相互作用过程中的图像，图像中实线为和凹槽的图线，虚线为物块的图线，由图可知，和凹槽与物块相互作用前的速度为，最后的共同速度为，运动时间可按和凹槽一直减速计算。
解得（1分）
设和凹槽与物块速度分别为，根据动量守恒定律得
即
的运动方向相同，结合上式可得两物体位移关系为
因为两者一直同方向运动，物块开始距凹槽左臂，相对静止时物块在凹槽的右臂，所以两物体的位移关系为
解得
