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2023-2024学年山东省新泰市重点中学（老校区）高三上学期第三次大单元测试 物理试题（含解析）
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这是一份2023-2024学年山东省新泰市重点中学（老校区）高三上学期第三次大单元测试 物理试题（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．将一小球从水面上方某高度处的P点竖直向上抛出，不计空气阻力，内小球的速度随时间变化的图像如图所示，Q点为小球运动的最高点，下列说法正确的是（ ）
A．小球在时刻到达Q点
B．小球进入水中后，入水越深加速度越大
C．在和两段时间内，小球平均速度相同
D．P点到水面的距离是P、Q两点间距离的3倍
2．“雨打芭蕉”是自然现象，也是富含美感和韵味的古典意象。设某张芭蕉叶水平，叶片面积为S，雨水以速度v竖直匀速下落，落到叶片上以原来速率的一半竖直反弹。已知空中雨水的平均密度为，不计落到叶片上雨水的重力。则雨打芭蕉叶的力大小为（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，P为直角三角形OMN的OM边上的一点，，PG垂直于MN，M、P两点固定着两个点电荷，固定于P点的是电荷量为Q的负电荷。已知位于N点、带正电的检验电荷受到的库仑力沿NO方向，则M处点电荷（ ）
A．带正电、电荷量为2QB．带正电、电荷量为
C．带负电、电荷量为D．带负电、电荷量为
4．一辆货车运载着规格相同的圆柱形光滑空油桶。车厢底层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上层只有桶c，摆放在a、b之间，没有用绳索固定。重力加速度大小为g，汽车沿水平路面向左加速，保证桶c相对车静止的情况下（ ）
A．加速度越大，a对c的作用力越大B．加速度越大，b对c的作用力越小
C．加速度的最大值为D．若油桶里装满油，汽车加速度的最大值小于
5．有一匀强电场，方向平行于x0y平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd，cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、b、c三点电势分别为2.0V、4.0V、5.0V。将电荷量为的正点电荷从a点沿abcd路线移动，则下列判断正确的是（ ）
A．坐标原点0的电势为3.5V
B．电场强度的大小为
C．该点电荷在d点的电势能为
D．该点电荷从a点移动到d点的过程中，电场力做功为
6．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是（ ）
A．电源的电动势为3V，内阻为B．电阻R的阻值为
C．电源的效率为80%D．电源的输出功率为4W
7．如图，速度选择器中磁感应强度大小为B，电场强度大小为E，两者相互垂直。一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器后从狭缝P进入另一磁感应强度大小为的匀强磁场，最后打在平板S的、两点，不计粒子重力，则（ ）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B．通过狭缝P的带电粒子速度为
C．打在处的粒子在磁场中运动的时间一定大于打在处的
D．打在处的粒子的比荷大于打在处的粒子的比荷
8．如图所示，一半径为R的光滑大圆环固定在水平桌面上，环面位于竖直平面内。在大圆环上套一小环，小环从大圆环的最高点由静止开始下滑，已知重力加速度大小为g。当小环滑过某位置后，所受大圆环的作用力开始指向大圆环圆心，则该位置小环重力的瞬时功率为（ ）
A．B．C．D．
二、多选题（共4个题目，每题4分共16分）
9．一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，M、N、P是介质中的三个质点，M、P两点此时正处于平衡位置，且MP间的距离为8cm，图乙是质点N的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．波速为B．此时质点N的振动方向沿y轴正方向
C．波的传播方向为x轴负方向D．N的横坐标为4cm
10．使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度，与的关系是。已知某星球半径是地球半径R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，地球的平均密度为，不计其他星球的影响，则（ ）
A．该星球的第二宇宙速度为B．该星球的第二宇宙速度为
C．该星球的平均密度为D．该星球的平均密度为
11．在如图所示的电路中，灯泡L的电阻小于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（ ）
A．灯泡L变亮B．电流表读数变小，电压表读数变大
C．电源的输出功率变小D．电容器C上电荷量增多
12．如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度（单位体积内载流子个数）为n，沿＋y方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿－x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A．若载流子为正电荷，则上表面电势高于下表面电势
B．若载流子为正电荷，其所带电荷量为
C．半导体内载流子所受沿z方向电场力的大小为
D．电势差U与载流子数密度n成正比
三、实验题（共2个题目，14分）
13．（6分）某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。
（1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为、；
（2）两挡光片的宽度相同，用游标卡尺测量其宽度时的示数如图乙所示，则该读数为______mm；
（3）接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07s、0.06s，则应将导轨右端______（选填“调高”或“调低”），直至滑块通过两个光电门两个计时器显示的时间______（选填“相等”或“不相等”），说明气垫导轨已经调节水平；
（4）滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的弹片后释放滑块A，碰后滑块A、B均一直向右运动。与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为、；
（5）在实验误差允许范围内，若表达式满足等式______（用测得的物理量表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；若表达式______（仅用、和表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。
14．（8分）某物理小组欲利用如图所示的电路同时测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻和光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源（输出电压为，内阻不计）、电阻箱（最大阻值）、单刀双掷开关一个、导线若干。
（1）该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为时，毫安表刚好偏转20格的刻度；将电阻箱的阻值调为时，毫安表刚好能满偏。实验小组据此得到了该毫安表的量程为______mA，内阻______。
（2）该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装成量程为3A的电流表，则需将毫安表______（选填“串联”或“并联”）一个阻值为______的电阻。（结果保留一位小数）
（3）改装完成后（表盘未改动），该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安表的电流I（单位：mA）与光照强度E（单位：cd）之间的数量关系满足，由此可得光敏电阻的阻值R（单位：）与光照强度E（单位：cd）之间的关系为______。
四、解答题（共4个题目，46分）
15．（8分）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线恰好从玻璃砖圆形表面的最高点出射，已知真空中的光速为c，求：
（1）玻璃砖的折射率及OP之间的距离；
（2）光在玻璃砖内的传播速度。
16．（10分）如图所示，与水平面夹角为的倾斜传送带始终绷紧，传送带下端A点与上端B点间的距离，传送带以的恒定的速率向上传动，现将一质量的小物体无初速度地放于A处，已知物体与传送带间的动摩擦因数，重力加速度大小取，求物块从A运动到B的过程：
（1）所用时间t；
（2）摩擦力对物块做的功W。
17．（12分）如图所示xOy坐标系，在第一象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，在第二象限存在水平向右的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在该平面内从x轴上的P点，以垂直于x轴的初速度进入匀强电场，经过y轴上的Q点且与y轴成60°角射出电场进入磁场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限。已知OP之间的距离为d（不计粒子的重力）。求：
（1）进入磁场的速度；
（2）O点到Q点的距离；
（3）磁感应强度B的大小。
18．（16分）如图所示的支架和足够长的木板均固定在水平地面上，支架的倾斜部分与木板通过一小段光滑圆弧平滑衔接，支架倾斜部分的倾角为。物块A、物块B、木板C的质量分别为m、7m、7m，物块A与支架倾斜部分的动摩擦因数为，物块A、B与木板C之间的动摩擦因数均为。现让物块A从距木板上表面高处由静止滑下，在支架倾斜部分底端与物块B发生第一次碰撞，B在长木板上停止后物块A与其发生第二次碰撞，所有碰撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，且物块A、B均视为质点，已知，，重力加速度为。求：
（1）物块A第一次到达支架倾斜部分底端时的速度大小；
（2）物块A第二次到达支架倾斜部分底端时的速度大小；
（3）物块A从距木板上表面高H处滑下到与物块B发生第二次碰撞经历的时间；
（4）若长木板不固定且水平面光滑，计算说明物块A与物块B能否发生第二次碰撞。若能够发生，求发生第二次碰撞时长木板的位移；若不能发生，请说明理由。（不计支架与木板C间摩擦）
新泰中学2021级高三上学期第三次大单元测试
物理答案
1．D 【详解】A．小球竖直向上抛出，根据图像可知，选择向下为正方向，则可知小球在时刻达到最高点Q，故A错误；
B．在图像中，可知图像的斜率的绝对值为加速度的大小，在内小球入水，斜率的绝对值逐渐减小，故可得小球的加速度逐渐较小，故B错误；
C．平均速度的公式为
在图像中，曲线与坐标轴所围成的面积为位移的大小，可知在和两段时间内，所经历的时间相等，但是在内小球的位移更大，故平均速度更大，故C错误；
D．在内，小球的加速度均为g，方向竖直向下，设P点到水面的距离为，
可得 解得 P、Q两点间距离为
可得P点到水面的距离是P、Q两点间距离的3倍，故D正确。
2．A 【详解】根据题意，设时间为t，则落到芭蕉叶上雨水的质量为
设雨打芭蕉叶的力大小为F，取向上为正方向，由动量定理有
解得 故选A。
3．B 【详解】若位于N点、带正电的检验电荷受到的库仑力沿NO方向，则M点的电荷对检验电荷的静电力是斥力，所以M点的电荷是正电荷，设ON间距为x，则PN间距为
MN间距为 且 可得
4．C 【详解】AB．对c进行受力分析可得如图
根据牛顿第二定律可得
同时在竖直方向上有
可知加速度越大，a对c的作用力越小，b对c的作用力越大，故AB错误；
C．可知当时，加速度最大，此时可得，
解得 故C正确；
D．由上述可知，加速度的最大值与油桶的质量无关，故不论油桶装不装满油，汽车的加速度最大值都为，故D错误。
5．B 【详解】A．由几何关系可知c点与b点的电势差等于坐标原点0与a点的电势差，则有 解得坐标原点0的电势为 A错误；
C．由几何关系可知d点与坐标原点0的电势差等于坐标原点0与a点的电势差，
则有 解得
该点电荷在d点的电势能为
D．该点电荷从a点移动到d点的过程中，电场力做功为
D错误；
B．根据 可知沿x轴方向的分场强大小为
可知沿y轴方向的分场强大小为
故电场强度的大小为
6．C 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得 当时
由读出电源的电动势内阻等于图线的斜率大小，则
B．根据图像可知电阻 B正确；
C．电源的效率 C错误；
D．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压，电流，则电源的输出功率为 D正确。
7．C 【详解】A．带电粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，而速度选择器中正电荷受到电场力向上，因此磁场方向垂直纸面向外，故A错；
B．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有 得 故B错误；
CD．经过速度选择器进入磁场的粒子速度相等，根据 得知，粒子打在上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，所有打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于 打在处的粒子在磁场中运动的时间一定大于打在处的
8．C 【详解】设大圆环的作用力开始指向大圆环圆心时小环所受的重力与速度的夹角为，即 此时小环下落的高度为h，根据动能定理得 根据几何关系得
从而解出大圆环的作用力开始指向大圆环圆心时小环的速度为，
根据功率的表达式可知
9．ACD 【详解】A．波长 周期 波速为 故A正确；
BC．由乙图知，1s时N点振动方向沿y轴负方向，结合甲图可知波沿x轴负方向传播，故B错误，C正确；
D．设质点M、N的平衡位置的x轴坐标分别为、x，由图甲可知，处
因此
由图乙可知，在时N点处于平衡位置，经过，
其振动状态向x轴负方向传播到M点处，所以
代入数据解得质点N的平衡位置的x轴横坐标为
10．AD 【详解】AB．根据万有引力提供向心力
地球的第一宇宙速度为 则该星球的第一宇宙速度为
该星球的第二宇宙速度为 故A正确，B错误；
CD．根据万有引力提供向心力
可得 地球的体积为
地球的密度为 该星球的平均密度为
11．BD 【详解】AB．将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，滑动变阻器的电阻变大，根据串反并同，灯泡L中电流减小，电流表读数变小，电压表读数变大，灯泡L变暗，选项A错误，B正确；
C．当外电路的总电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。虽然灯泡L的电阻小于电源的内阻r，但外电路的总电阻与电源的内阻大小不确定，故电源的输出功率变化情况不确定，故选项C错误；
D．将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，电容器C上电压增大，电容器C上电荷量增多，选项D正确。
12．ABC 【详解】A．沿＋y方向通有恒定电流，若载流子为正电荷，则电荷移动方向沿＋y方向，磁感应强度方向沿－x方向，根据左手定则可知，正电荷向上偏转，故上表面电势高于下表面电势，故A正确；
BD．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知 联立可得，
可知电势差U与载流子数密度n成反比，故B正确，D错误；
C．半导体内载流子所受沿z方向电场力的大小为 故C正确。
13．5.20 调高 相等
【详解】（2）[1]游标卡尺的精度为0.05mm，其读数为主尺与游标的示数之和，所以宽度
（3）[2][3]同一滑块通过两个光电门，由知，时间长的速度小，可知滑块做加速运动，导轨右端应调高一点，直至两个计时器显示的时间相等，即说明滑块做匀速直线运动，导轨已调成水平；
（5）[4]滑块A碰前速度为 碰后速度为 滑块B碰后速度
在实验误差允许范围内，若碰撞前后动量守恒，即
联立以上可得
[5]若碰撞过程中机械能守恒，需满足
整理得 联立解得
故成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。
14．30 100 并联 1.0
【详解】（1）[1][2]设毫安表每格表示电流大小为，
则当电阻箱的阻值为时，由欧姆定律可得
当电阻箱的阻值为时，则有
两式联立并代入数据可解得，
故该毫安表的量程
（2）[3][4]要将量程为300mA的毫安表改成量程为电流表，则需在毫安表两端并联一个电阻，设其电阻为，则有 代入数据可解得
（3）[5]由题意可知，改装后电流表的内阻为，设通过光敏电阻的电流大小为（单位：A）
则有成立，且
即 整理可得
15．（1）；；（2）
【详解】（1）如图所示，设临界角为C，当入射角为时，折射角为，OP距离为x
由全反射公式可知 由几何关系得
由折射定律公式得 由几何关系可得
联立以上各式解得
（2）光在玻璃内的传播速度为
16．（1）7.5s；（2）248J
【详解】（1）物体刚放上传送带时受到沿斜面向上的滑动摩擦力，
由牛顿第二定律得
设物体经时间加速到与传送带同速，则有， 解得，
设物体经过时间到达B端，因
故当物体与传送带同速后，物体将做匀速运动，则有 解得
故物体由A端运动到B端的时间
（2）相对滑动过程，摩擦力做功
匀速运动过程，摩擦力做功， 解得
17．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设到达Q点的水平分速度为
则由类平抛运动的规律可知，竖直方向匀速直线运动，
根据速度的矢量合成 解得
则进入磁场的速度为 方向为与y轴成60°角进入磁场；
（2）设Q点的纵坐标为h，则由类平抛运动的规律可知竖直方向匀速直线运动，有
水平方向匀加速直线运动平均速度 可得
（3）粒子在磁场中的半径为R，根据几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力可得 解得
18．（1）8m/s；（2）3m/s；（3）；（4）不会发生第二次碰撞；见解析
【详解】（1）物块A第一次从斜面顶端到底端过程中，
由动能定理得 解得
（2）设A与B碰后，A的速度为，B的速度为，则有
，
设A与B碰后返回斜面顶端过程中，沿斜面向上运动的最大距离为x，有
，，
再（第二次）从斜面顶端到底端过程中，设回到斜面底端的速度为，有
，， 解得
（3）A与B碰后，B在C上滑动时，对B有
到B停止，B走过的位移为 A滑到C上后，对A有
设经过时间后A与B相撞，则有
第一次从斜面顶端到底端过程中，有
则A从滑下到与B发生第二次碰撞，经历的时间为
（4）B滑到C上后，对C有 设经过时间，B与C共速，
则有， 共同速度为
直到A返回斜面，B和C一起再匀速通过的距离为
设经过一段时间后A与B、C构成的整体共速，共同速度为v，则有
，
因 故不会发生第二次碰撞。
1．将一小球从水面上方某高度处的P点竖直向上抛出，不计空气阻力，内小球的速度随时间变化的图像如图所示，Q点为小球运动的最高点，下列说法正确的是（ ）
A．小球在时刻到达Q点
B．小球进入水中后，入水越深加速度越大
C．在和两段时间内，小球平均速度相同
D．P点到水面的距离是P、Q两点间距离的3倍
2．“雨打芭蕉”是自然现象，也是富含美感和韵味的古典意象。设某张芭蕉叶水平，叶片面积为S，雨水以速度v竖直匀速下落，落到叶片上以原来速率的一半竖直反弹。已知空中雨水的平均密度为，不计落到叶片上雨水的重力。则雨打芭蕉叶的力大小为（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，P为直角三角形OMN的OM边上的一点，，PG垂直于MN，M、P两点固定着两个点电荷，固定于P点的是电荷量为Q的负电荷。已知位于N点、带正电的检验电荷受到的库仑力沿NO方向，则M处点电荷（ ）
A．带正电、电荷量为2QB．带正电、电荷量为
C．带负电、电荷量为D．带负电、电荷量为
4．一辆货车运载着规格相同的圆柱形光滑空油桶。车厢底层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上层只有桶c，摆放在a、b之间，没有用绳索固定。重力加速度大小为g，汽车沿水平路面向左加速，保证桶c相对车静止的情况下（ ）
A．加速度越大，a对c的作用力越大B．加速度越大，b对c的作用力越小
C．加速度的最大值为D．若油桶里装满油，汽车加速度的最大值小于
5．有一匀强电场，方向平行于x0y平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd，cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、b、c三点电势分别为2.0V、4.0V、5.0V。将电荷量为的正点电荷从a点沿abcd路线移动，则下列判断正确的是（ ）
A．坐标原点0的电势为3.5V
B．电场强度的大小为
C．该点电荷在d点的电势能为
D．该点电荷从a点移动到d点的过程中，电场力做功为
6．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是（ ）
A．电源的电动势为3V，内阻为B．电阻R的阻值为
C．电源的效率为80%D．电源的输出功率为4W
7．如图，速度选择器中磁感应强度大小为B，电场强度大小为E，两者相互垂直。一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器后从狭缝P进入另一磁感应强度大小为的匀强磁场，最后打在平板S的、两点，不计粒子重力，则（ ）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B．通过狭缝P的带电粒子速度为
C．打在处的粒子在磁场中运动的时间一定大于打在处的
D．打在处的粒子的比荷大于打在处的粒子的比荷
8．如图所示，一半径为R的光滑大圆环固定在水平桌面上，环面位于竖直平面内。在大圆环上套一小环，小环从大圆环的最高点由静止开始下滑，已知重力加速度大小为g。当小环滑过某位置后，所受大圆环的作用力开始指向大圆环圆心，则该位置小环重力的瞬时功率为（ ）
A．B．C．D．
二、多选题（共4个题目，每题4分共16分）
9．一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，M、N、P是介质中的三个质点，M、P两点此时正处于平衡位置，且MP间的距离为8cm，图乙是质点N的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．波速为B．此时质点N的振动方向沿y轴正方向
C．波的传播方向为x轴负方向D．N的横坐标为4cm
10．使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度，与的关系是。已知某星球半径是地球半径R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，地球的平均密度为，不计其他星球的影响，则（ ）
A．该星球的第二宇宙速度为B．该星球的第二宇宙速度为
C．该星球的平均密度为D．该星球的平均密度为
11．在如图所示的电路中，灯泡L的电阻小于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（ ）
A．灯泡L变亮B．电流表读数变小，电压表读数变大
C．电源的输出功率变小D．电容器C上电荷量增多
12．如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度（单位体积内载流子个数）为n，沿＋y方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿－x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A．若载流子为正电荷，则上表面电势高于下表面电势
B．若载流子为正电荷，其所带电荷量为
C．半导体内载流子所受沿z方向电场力的大小为
D．电势差U与载流子数密度n成正比
三、实验题（共2个题目，14分）
13．（6分）某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。
（1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为、；
（2）两挡光片的宽度相同，用游标卡尺测量其宽度时的示数如图乙所示，则该读数为______mm；
（3）接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07s、0.06s，则应将导轨右端______（选填“调高”或“调低”），直至滑块通过两个光电门两个计时器显示的时间______（选填“相等”或“不相等”），说明气垫导轨已经调节水平；
（4）滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的弹片后释放滑块A，碰后滑块A、B均一直向右运动。与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为、；
（5）在实验误差允许范围内，若表达式满足等式______（用测得的物理量表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；若表达式______（仅用、和表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。
14．（8分）某物理小组欲利用如图所示的电路同时测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻和光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源（输出电压为，内阻不计）、电阻箱（最大阻值）、单刀双掷开关一个、导线若干。
（1）该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为时，毫安表刚好偏转20格的刻度；将电阻箱的阻值调为时，毫安表刚好能满偏。实验小组据此得到了该毫安表的量程为______mA，内阻______。
（2）该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装成量程为3A的电流表，则需将毫安表______（选填“串联”或“并联”）一个阻值为______的电阻。（结果保留一位小数）
（3）改装完成后（表盘未改动），该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安表的电流I（单位：mA）与光照强度E（单位：cd）之间的数量关系满足，由此可得光敏电阻的阻值R（单位：）与光照强度E（单位：cd）之间的关系为______。
四、解答题（共4个题目，46分）
15．（8分）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线恰好从玻璃砖圆形表面的最高点出射，已知真空中的光速为c，求：
（1）玻璃砖的折射率及OP之间的距离；
（2）光在玻璃砖内的传播速度。
16．（10分）如图所示，与水平面夹角为的倾斜传送带始终绷紧，传送带下端A点与上端B点间的距离，传送带以的恒定的速率向上传动，现将一质量的小物体无初速度地放于A处，已知物体与传送带间的动摩擦因数，重力加速度大小取，求物块从A运动到B的过程：
（1）所用时间t；
（2）摩擦力对物块做的功W。
17．（12分）如图所示xOy坐标系，在第一象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，在第二象限存在水平向右的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在该平面内从x轴上的P点，以垂直于x轴的初速度进入匀强电场，经过y轴上的Q点且与y轴成60°角射出电场进入磁场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限。已知OP之间的距离为d（不计粒子的重力）。求：
（1）进入磁场的速度；
（2）O点到Q点的距离；
（3）磁感应强度B的大小。
18．（16分）如图所示的支架和足够长的木板均固定在水平地面上，支架的倾斜部分与木板通过一小段光滑圆弧平滑衔接，支架倾斜部分的倾角为。物块A、物块B、木板C的质量分别为m、7m、7m，物块A与支架倾斜部分的动摩擦因数为，物块A、B与木板C之间的动摩擦因数均为。现让物块A从距木板上表面高处由静止滑下，在支架倾斜部分底端与物块B发生第一次碰撞，B在长木板上停止后物块A与其发生第二次碰撞，所有碰撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，且物块A、B均视为质点，已知，，重力加速度为。求：
（1）物块A第一次到达支架倾斜部分底端时的速度大小；
（2）物块A第二次到达支架倾斜部分底端时的速度大小；
（3）物块A从距木板上表面高H处滑下到与物块B发生第二次碰撞经历的时间；
（4）若长木板不固定且水平面光滑，计算说明物块A与物块B能否发生第二次碰撞。若能够发生，求发生第二次碰撞时长木板的位移；若不能发生，请说明理由。（不计支架与木板C间摩擦）
新泰中学2021级高三上学期第三次大单元测试
物理答案
1．D 【详解】A．小球竖直向上抛出，根据图像可知，选择向下为正方向，则可知小球在时刻达到最高点Q，故A错误；
B．在图像中，可知图像的斜率的绝对值为加速度的大小，在内小球入水，斜率的绝对值逐渐减小，故可得小球的加速度逐渐较小，故B错误；
C．平均速度的公式为
在图像中，曲线与坐标轴所围成的面积为位移的大小，可知在和两段时间内，所经历的时间相等，但是在内小球的位移更大，故平均速度更大，故C错误；
D．在内，小球的加速度均为g，方向竖直向下，设P点到水面的距离为，
可得 解得 P、Q两点间距离为
可得P点到水面的距离是P、Q两点间距离的3倍，故D正确。
2．A 【详解】根据题意，设时间为t，则落到芭蕉叶上雨水的质量为
设雨打芭蕉叶的力大小为F，取向上为正方向，由动量定理有
解得 故选A。
3．B 【详解】若位于N点、带正电的检验电荷受到的库仑力沿NO方向，则M点的电荷对检验电荷的静电力是斥力，所以M点的电荷是正电荷，设ON间距为x，则PN间距为
MN间距为 且 可得
4．C 【详解】AB．对c进行受力分析可得如图
根据牛顿第二定律可得
同时在竖直方向上有
可知加速度越大，a对c的作用力越小，b对c的作用力越大，故AB错误；
C．可知当时，加速度最大，此时可得，
解得 故C正确；
D．由上述可知，加速度的最大值与油桶的质量无关，故不论油桶装不装满油，汽车的加速度最大值都为，故D错误。
5．B 【详解】A．由几何关系可知c点与b点的电势差等于坐标原点0与a点的电势差，则有 解得坐标原点0的电势为 A错误；
C．由几何关系可知d点与坐标原点0的电势差等于坐标原点0与a点的电势差，
则有 解得
该点电荷在d点的电势能为
D．该点电荷从a点移动到d点的过程中，电场力做功为
D错误；
B．根据 可知沿x轴方向的分场强大小为
可知沿y轴方向的分场强大小为
故电场强度的大小为
6．C 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得 当时
由读出电源的电动势内阻等于图线的斜率大小，则
B．根据图像可知电阻 B正确；
C．电源的效率 C错误；
D．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压，电流，则电源的输出功率为 D正确。
7．C 【详解】A．带电粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，而速度选择器中正电荷受到电场力向上，因此磁场方向垂直纸面向外，故A错；
B．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有 得 故B错误；
CD．经过速度选择器进入磁场的粒子速度相等，根据 得知，粒子打在上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，所有打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于 打在处的粒子在磁场中运动的时间一定大于打在处的
8．C 【详解】设大圆环的作用力开始指向大圆环圆心时小环所受的重力与速度的夹角为，即 此时小环下落的高度为h，根据动能定理得 根据几何关系得
从而解出大圆环的作用力开始指向大圆环圆心时小环的速度为，
根据功率的表达式可知
9．ACD 【详解】A．波长 周期 波速为 故A正确；
BC．由乙图知，1s时N点振动方向沿y轴负方向，结合甲图可知波沿x轴负方向传播，故B错误，C正确；
D．设质点M、N的平衡位置的x轴坐标分别为、x，由图甲可知，处
因此
由图乙可知，在时N点处于平衡位置，经过，
其振动状态向x轴负方向传播到M点处，所以
代入数据解得质点N的平衡位置的x轴横坐标为
10．AD 【详解】AB．根据万有引力提供向心力
地球的第一宇宙速度为 则该星球的第一宇宙速度为
该星球的第二宇宙速度为 故A正确，B错误；
CD．根据万有引力提供向心力
可得 地球的体积为
地球的密度为 该星球的平均密度为
11．BD 【详解】AB．将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，滑动变阻器的电阻变大，根据串反并同，灯泡L中电流减小，电流表读数变小，电压表读数变大，灯泡L变暗，选项A错误，B正确；
C．当外电路的总电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。虽然灯泡L的电阻小于电源的内阻r，但外电路的总电阻与电源的内阻大小不确定，故电源的输出功率变化情况不确定，故选项C错误；
D．将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，电容器C上电压增大，电容器C上电荷量增多，选项D正确。
12．ABC 【详解】A．沿＋y方向通有恒定电流，若载流子为正电荷，则电荷移动方向沿＋y方向，磁感应强度方向沿－x方向，根据左手定则可知，正电荷向上偏转，故上表面电势高于下表面电势，故A正确；
BD．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知 联立可得，
可知电势差U与载流子数密度n成反比，故B正确，D错误；
C．半导体内载流子所受沿z方向电场力的大小为 故C正确。
13．5.20 调高 相等
【详解】（2）[1]游标卡尺的精度为0.05mm，其读数为主尺与游标的示数之和，所以宽度
（3）[2][3]同一滑块通过两个光电门，由知，时间长的速度小，可知滑块做加速运动，导轨右端应调高一点，直至两个计时器显示的时间相等，即说明滑块做匀速直线运动，导轨已调成水平；
（5）[4]滑块A碰前速度为 碰后速度为 滑块B碰后速度
在实验误差允许范围内，若碰撞前后动量守恒，即
联立以上可得
[5]若碰撞过程中机械能守恒，需满足
整理得 联立解得
故成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。
14．30 100 并联 1.0
【详解】（1）[1][2]设毫安表每格表示电流大小为，
则当电阻箱的阻值为时，由欧姆定律可得
当电阻箱的阻值为时，则有
两式联立并代入数据可解得，
故该毫安表的量程
（2）[3][4]要将量程为300mA的毫安表改成量程为电流表，则需在毫安表两端并联一个电阻，设其电阻为，则有 代入数据可解得
（3）[5]由题意可知，改装后电流表的内阻为，设通过光敏电阻的电流大小为（单位：A）
则有成立，且
即 整理可得
15．（1）；；（2）
【详解】（1）如图所示，设临界角为C，当入射角为时，折射角为，OP距离为x
由全反射公式可知 由几何关系得
由折射定律公式得 由几何关系可得
联立以上各式解得
（2）光在玻璃内的传播速度为
16．（1）7.5s；（2）248J
【详解】（1）物体刚放上传送带时受到沿斜面向上的滑动摩擦力，
由牛顿第二定律得
设物体经时间加速到与传送带同速，则有， 解得，
设物体经过时间到达B端，因
故当物体与传送带同速后，物体将做匀速运动，则有 解得
故物体由A端运动到B端的时间
（2）相对滑动过程，摩擦力做功
匀速运动过程，摩擦力做功， 解得
17．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设到达Q点的水平分速度为
则由类平抛运动的规律可知，竖直方向匀速直线运动，
根据速度的矢量合成 解得
则进入磁场的速度为 方向为与y轴成60°角进入磁场；
（2）设Q点的纵坐标为h，则由类平抛运动的规律可知竖直方向匀速直线运动，有
水平方向匀加速直线运动平均速度 可得
（3）粒子在磁场中的半径为R，根据几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力可得 解得
18．（1）8m/s；（2）3m/s；（3）；（4）不会发生第二次碰撞；见解析
【详解】（1）物块A第一次从斜面顶端到底端过程中，
由动能定理得 解得
（2）设A与B碰后，A的速度为，B的速度为，则有
，
设A与B碰后返回斜面顶端过程中，沿斜面向上运动的最大距离为x，有
，，
再（第二次）从斜面顶端到底端过程中，设回到斜面底端的速度为，有
，， 解得
（3）A与B碰后，B在C上滑动时，对B有
到B停止，B走过的位移为 A滑到C上后，对A有
设经过时间后A与B相撞，则有
第一次从斜面顶端到底端过程中，有
则A从滑下到与B发生第二次碰撞，经历的时间为
（4）B滑到C上后，对C有 设经过时间，B与C共速，
则有， 共同速度为
直到A返回斜面，B和C一起再匀速通过的距离为
设经过一段时间后A与B、C构成的整体共速，共同速度为v，则有
，
因 故不会发生第二次碰撞。
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