【赢在高考·黄金8卷】备战2023年高考物理模拟卷（北京专用）

黄金卷03

（本卷共20小题，作答间90分钟，满分100分）

一、选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1．下列说法正确的是（  ）

A．一个热力学系统吸收热量后，其内能一定增加

B．一个热力学系统对外做功后，其内能一定减少

C．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时其压强一定增大

D．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时其压强一定减小

【答案】C

【详解】AB．一个热力学系统内能增量等于气体从外界吸收的热量与外界对它所做的功的和，所以AB错误；

CD．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时，根据可知，压强一定增大，故C正确，D错误。

故选C。

2．已知介质对某单色光的临界角为θ ，则（    ）

A．该介质对此单色光的折射率为 sin(1/θ )；

B．此单色光在该介质中的传播速度等于 csinθ (c 是真空中的光束)；

C．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的 1/sinθ ；

D．此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的 1/sinθ ．

【答案】B

【详解】A.根据临界角公式得：，则得，A错误

B.光在介质中传播速度，B正确

C.设光在真空中与介质中波长分别为λ0和λ，由，，c=λ0f得：n=,则得，C错误

D.光的频率由光源决定，与介质无关，则此单色光在该介质中的频率与在真空中频率相等，D错误

3．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　　）

A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电

B．图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关

C．图3中，若仅知道电子电量e和截止频率，可求得普朗克常量h

D．图 4中，由光电子最大初动能 E_k与入射光频率 的关系图像可知该金属的逸出功为E或hν_c

【答案】D

【详解】A．当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，仅仅能说明验电器带电；发生光电效应后锌板带正电，所以验电器也带正电，故A错误；

B．图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关，不能说明遏止电压和光的强度有关，故B错误；

C．根据

解得

当时频率为截止频率，则有

解得，由于不知道逸出功，故仅知道电子电量e和截止频率，无法求出普朗克常量h，故C错误；

D．根据光电效应方程

当时，由图象知纵轴截距-E，所以，即该金属的逸出功E；图线与轴交点的横坐标是，该金属的逸出功，故D正确。

故选D。

4．一列沿x轴方向传播的简谐横波，波速为。M、P和Q是介质中三个质点，时刻波形如图所示，此时质点P沿y轴正方向运动。下列说法正确的是（　　）

A．波沿x轴正方向传播

B．波的周期为8s

C．经过2s质点M移动到处

D．质点P和Q的振动步调一致

【答案】A

【详解】A．根据题意，由同侧法可得，波沿x轴正方向传播，故A正确；

B．由图可知，该波的波长为，由公式可得，波的周期为

故B错误；

C．质点不随波的传播移动，故C错误；

D．由图可知，质点P和Q的距离为半个波长，则质点P和Q的振动步调相反，故D错误。

故选A。

5．体育课上某同学做引体向上。他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颌超过单杠（身体无摆动）；然后使身体下降，最终悬垂在单杠上。下列说法正确的是（　　）

A．若增大两手间的距离，最终悬垂时手掌受到单杠的弹力变大

B．若增大两手间的距离，最终悬垂时手掌受到单杠的弹力不变

C．在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力

D．在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力

【答案】B

【详解】AB．人在悬垂时处于静止状态，由力的平衡条件可知，手掌受到单杠在竖直方向的弹力不变，A错误，B正确；

C．人在上升运动中，由于身体先做加速运动，后做减速运动，人先处于超重状态，后处于失重状态，单杠对人的作用力先大于人的重力，后小于人的重力，C错误；

D．同理，人在下降运动中，身体先做加速运动，后做减速运动，人先处于失重状态，后处于超重状态，单杠对人的作用力先小于人的重力，后大于人的重力，D错误。

故选B。

6．2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8´10²km、远火点距离火星表面5.9´10⁵km，则下列说法错误的是（　　）

A．“天问一号”在近火点的加速度比远火点的大

B．“天问一号”在近火点的运行速度比远火点的大

C．“天问一号”在近火点的机械能比远火点的大

D．“天问一号”在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动

【答案】C

【详解】A．根据牛顿第二定律

解得

 “天问一号”在近火点的加速度比远火点的大，A正确；

B．根据开普勒第二定律，“天问一号”在近火点的运行速度比远火点的大，B正确；

C．根据机械能守恒定律，“天问一号”在近火点的机械能和远火点的一样大，C错误；

D．“天问一号”在近火点通过减速做向心运动，可实现绕火星做圆周运动，D正确。

故选C。

7．A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比等于（　　）

A． B． C． D．

【答案】C

【详解】通过电热器A的电流有效值为IA，则有

解得

则电热器A的电功率为

通过电热器B的电流有效值为

则电热器B的电功率为

则有

故选C。

8．疫情防控期间，某同学在家中对着竖直墙壁练习抛球。某次斜向上抛球，球垂直撞在墙上后反弹落地，落地点正好在发球点正下方，如图所示。不计球的旋转及空气阻力，关于球从抛出到第一次落地的过程，下列说法正确的是（　　）

A．球撞击墙壁过程没有机械能损失

B．球在空中上升和下降过程的时间相等

C．球落地时的水平速度比抛出时的水平速度大

D．球落地时的动能和抛出时的动能可能相等

【答案】D

【详解】AC．由图可知球下落到与抛出点同一高度时的水平位移小于抛出点到墙壁的水平距离，所以球撞击墙壁过程水平速度减小，存在机械能损失，且球落地时的水平速度比抛出时的水平速度小，故AC错误；

B．球在空中上升和下降过程的竖直位移大小不等，所以时间不等，故B错误；

D．根据动能定理可推知，当球从抛出点所在高度下落至地面的过程中重力对球所做的功刚好等于球撞击墙壁过程损失的机械能时，球落地时的动能和抛出时的动能相等，故D正确。

故选D。

9．质量为的子弹以速度水平射入放在光滑水平面上质量为的木块中而不穿出，则下列说法正确的是（　　）

A．系统内能的增加量等于子弹克服阻力做的功

B．子弹动能的减少量小于子弹克服阻力做的功

C．子弹对木块做的功大于子弹克服阻力做的功

D．子弹损失的机械能等于木块获得的动能与系统损失的动能之和

【答案】D

【详解】A．根据能量转化和守恒定律得知：系统机械能的减少量等于系统内能的增加量，而系统机械能的减少量等于系统克服阻力做的总功，不等于子弹克服阻力做的功，故A错误；

B．对子弹，只有阻力做负功，根据动能定理得知，子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做的功等，故B错误；

C．子弹在射入木块的过程中，由于子弹与木块对地位移不等，子弹对地的位移大于木块对地的位移，而两者相互作用力大小相等，根据功的公式

W=Fs

可知，子弹克服阻力做的功大于子弹对木块所做的功，故C错误；

D．子弹在射入木块的过程中，子弹的动能减小，木块的动能增加，系统的内能也增加，系统损失的动能之和等于系统内能的增加，由能量转化和守恒定律得知：子弹损失的机械能等于木块获得的动能与系统损失的动能之和，故D正确。

故选D。

【点睛】根据问题选择恰当的研究对象，对研究对象进行受力分析后，再运用功能关系或能量守恒进行解答。

10．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直纸面向里。以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是（ ）

A．B．C．D．

【答案】A

【详解】CD．根据洛伦兹力提供向心力可得

解得

则有

可知甲的轨道半径大于乙的轨道半径，故CD错误；

AB．甲、乙两粒子都带正电，根据左手定则判断可知，选项A中粒子的运动轨迹满足左手定则，选项B中粒子的运动轨迹不满足左手定则，故A正确，B错误。

故选A。

11．如图所示的电路中，、是阻值恒定的标准电阻，电表均为理想电表，是由磁敏材料制成的控制元件（其特点是平时处于断开状态，有磁场出现时导通）。闭合开关S，滑动变阻器R的滑片处于某位置，当有磁铁经过附近时（　　）

A．电流表的读数减小 B．电压表的读数增大

C．的功率减小 D．的功率增大

【答案】C

【详解】AB．控制元件断开时，电路是串联电路，电流表的读数为

电压表的读数为

当有磁铁经过附近时，电路为并联电路，外电阻减小，则有

电流变大，电流表示数变大，外电路电压为

所以电压表示数减小，故AB错误；

CD．干路电流变大，路端电压减小，滑动变阻器左边部分的电压变大，则两端电压变小，由

可知，的功率减小，故C正确，D错误。

故选C。

12．如图所示，水平桌面上的轻质弹簧左端固定，右端与静止在O点的小物块接触而不连接，此时弹簧处于自然状态。现对小物块施加大小恒为F、方向水平向左的推力，当小物块向左运动到A点时撤去该推力，小物块继续向左运动，然后向右运动，最终停在B点。已知：小物块质量为m，与地面间的动摩擦因数为μ，OA距离为l₁，OB距离为l₂，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。下列表述不正确的是（　　）

A．在推力作用的过程中，小物块的加速度可能一直变小

B．在推力作用的过程中，小物块的速度可能先变大后变小

C．在物块运动的整个过程中，弹性势能的最大值为

D．在物块运动的整个过程中，小物块克服摩擦力做的功为μmg（2l₁+l₂）

【答案】D

【详解】AB．推力作用的过程中，由于弹簧弹力N越来越大，小物块受到的合力可能一直水平向左，为，合力越来越小，加速度越来越小，一直加速；还可能小物块受到的合力先水平向左，为，做加速度越来越小的加速运动，然后受到的合力水平向右，为，做加速度越来越大的减速运动。故AB正确，不符合题意；

C．设弹性势能最大时小物块距离A点l，对压缩过程，由功能关系

从压缩量最大时到最终停下，由能量守恒

解得

故C正确，不符合题意；

D．在物块运动的整个过程中，小物块克服摩擦力做的功为，故D错误，符合题意。

故选D。

13．如图所示，有一带电粒子（不计重力）贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U₁时，带电粒子恰沿①轨迹从B板边缘飞出；当偏转电压为U₂时，带电粒子沿②轨迹落到B板正中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为（　　）

A． B．

C． D．

【答案】B

【详解】粒子做平抛运动

解得

解得

故选B。

14．光纤主要由折射率较大的纤芯与折射率较小的外套组成．在光纤中传输的信号是脉冲光信号．当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输．引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时最长．为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为n₁，外套折射率为n₂．在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt＇,  Δt＇>Δt

A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和包套材料折射率的关系应满足：n₁<n₂

B．内芯材料的折射率n₁越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出

C．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该选用波长更短的光

D．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该减小光纤的直径

【答案】B

【详解】A．发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故，A错误；

B．根据,可知内芯材料的折射率n1越大，全反射的临界角C越小，越容易发生全反射，则光脉冲将越不容易从外套“漏”出，B正确；

CD．设光纤的长度为L，则光通过光纤轴线传输用时最短，光在光纤中的速度

则最短时间有

 设光从左端面以θ1入射，折射角为θ2，在侧面发生全反射时的入射角和反射角为θ3，如图所示：

如果θ3就是光在光导纤维全反射的临界角C，则光在介质中的传播时间为最长

所以光通过光导纤维所用的最长时间为

故

所以选用波长更短的光时，频率越大，折射率越大，越大，而的表达式与光纤的直径无关，CD错误。

故选B。

二、实验题：本题共2小题，共18分。

15．（9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、数据分析等。例如：

（1）实验仪器。下表是用图1中的多用电表进行测量的四次记录，a、b分别为测量时的指针位置。其中有的记录了量程（或倍率）但没有记录读数，有的记录了读数但没有记录量程（或倍率），请你填写表格中的各个空格。

序号	所测物理量	量程或倍率	指针	读数
①	直流电压	5V	a	______
②	直流电流	______	a	11.3mA
③	电阻	______	a	5.0×103Ω
④	电阻	×100Ω	b	______

（2）数据分析。

某学生选用匝数可调的可拆变压器（视为理想变压器），如图2所示，做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，可以研究副线圈匝数n₂对输出电压U₂的影响。

以U₂为纵坐标，n₂为横坐标。在图3中画出变压器的输出电压U₂与其匝数n₂关系图像的示意图______，并说明U₂–n₂图像斜率的物理意义。______

【答案】     1.14V##1.15V##1.16V     50mA     ×100Ω     400Ω          每匝线圈（原线圈或副线圈均可）产生的电压；或表示铁芯中磁通量的变化率

【详解】（1）[1]电压表的读数为1.15V；

[2]电流表的量程为50mA；

[3]欧姆表的倍率为×100Ω

[4]欧姆表的读数为

（2）[5]根据

解得

变压器的输出电压U2与其匝数n2关系图像的示意图为

[6]图像的斜率为

每匝线圈（原线圈或副线圈均可）产生的电压；或表示铁芯中磁通量的变化率

16．（9分）验证机械能守恒定律装置示意图如图所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过定滑轮的轻质细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点处有一光电门，可以测出遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨底端C点的距离，s表示A、B两点间的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，可以将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。重力加速度为g，不考虑各处摩擦对实验的影响，将滑块自A点由静止释放，发现滑块沿导轨加速滑下。

（1）滑块通过光电门时的速度v=____________（用题目中给出的字母表示）

（2）在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统的重力势能减小量可表示为___________。其动能的增加量可表示为___________。（用题目中给出的字母表示）

（3）根据上述实验方法，测得h=15cm，d=30cm，并多次改变A、B间的距离，测得滑块到B点时对应的速度v，作出的v²–s图像如图所示，已知重力加速度g取9.80m/s²，则M=___________m。

【答案】                    3

【详解】（1）[1] 滑块通过光电门时的速度

（2）[2][3] 在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统的重力势能减小量可表示为

其动能的增加量可表示为

（3）[4]根据机械能守恒

即

整理得

图中斜率为

代入数据得

三、计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

17．如图所示，在水平面上有两个根相距足够长的光滑平面金属导轨、。它们的电阻可忽略不计，在和之间接有阻值为的定值电阻，与俩导轨垂直放置的导体棒的质量，电阻.与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。现用的拉力使导体棒向右做加速直线运动。求：

（1）中的感应电流方向；

（2）当时，两端的电势差；

（3）当速度达到最大后，撤去拉力，导体棒在减速至静止过程中，电阻上产生的焦耳热。

【答案】（1）由流向；（2）；（3）

【详解】（1）根据右手定则可知，导体棒中的感应电流方向由流向。

（2）当时，导体棒产生的电动势为

回路中的电流为

两端的电势差即为外电压，则有

（3）当速度达到最大时，导体棒受力平衡，则有

又

，，

联立解得

撤去拉力，导体棒在减速至静止过程中，根据能量守恒可得回路中产生的总焦耳热为

电阻上产生的焦耳热为

18．如图所示，半径的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接，一个质量的小滑块（可视为质点）静止在A点。一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动，在水平面末端与质量的另一个滑块（可视为质点）相撞后粘在一起经B点进入圆轨道，沿圆轨道运动到最高点C，并从C点水平飞出，落在水平面上的D点。经测量，D、B间的距离，A、B间的距离，滑块与水平面的动摩擦因数，重力加速度。求：

（1）滑块通过C点时的速度大小；

（2）滑块刚进入圆轨道时，在B点轨道对滑块的弹力；

（3）滑块在A点受到的瞬时冲量的大小。

【答案】（1）10m/s；（2）90N；（3）

【详解】（1）设滑块从C点飞出时的速度为，从C点运动到D点时间为t，滑块从C点飞出后，做平抛运动，竖直方向

水平方向

解得

（2）设滑块通过B点时的速度为，两滑块从B到C的过程中，根据机械能守恒定律

解得

设在B点滑块受轨道的运动力为N，根据牛顿第二定律

解得

（3）设滑块从A点开始运动时的速度为，刚运动到B点时的速度为，两滑块碰撞过程中根据动量守恒

解得

滑块从A到B的过程中，根据动能定理

解得

设滑块在A点受到的冲量大小为I，根据动量定理

解得

【点睛】确定物体的运动过程，明确各运动过程的运动情况，选择恰当的过程进行解答，对于含有平抛运动过程的题型，物体做平抛运动的过程往往是解题的突破口。

19．随着我国经济的快速发展，生态环境保护的重要性日渐凸显。

（1）如图所示，环保人员在一次检查时发现，有一根排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平放置，管口中心离水面的高度为h，环保人员测量出管口直径为D，污水从管口落到水面的水平位移为x，重力加速度为g。请根据以上数据估测该管道的排污量Q。(流量为单位时间内流体通过某横截面的体积，流量Q=Sv，S为横截面的面积，v为液体的流动速度）

（2）高压清洗是世界公认最科学、经济、环保的清洁方式之一。如图所示为某高压水枪工作时的场景。若该高压水枪正常工作时的额定输出功率为P，水枪出水口直径为d，水的密度为ρ，求：

a.水从枪口喷出时的速度大小;

b.用高压水枪冲洗物体时，在物体表面能够产生一定的压力。若水从枪口喷出时的速度大小为100m/s，近距离垂直喷射到某物体表面，水枪出水口直径为5mm。忽略水从枪口喷出后的发散效应，水喷射到物体表面时速度在短时间内变为零。由于水柱前端的水与物体表面相互作用时间很短，因此在分析水对物体表面的作用力时可忽略这部分水所受的重力。已知水的密度ρ=1.0×10³kg/m³，g=10m/s²，估算水枪在物体表面产生的冲击力大小。

【答案】（1）；（2）a.；b. 196.25N

【详解】（1）将从排污管流出污水的运动视为平抛运动。

竖直方向

水平方向

x=vt

解得

排污量

出管口的面积

解得

（2）a.设水从高压水枪喷出时的速度为v1，Δt时间高压水枪喷出水的质量为m，则

由功能关系可得

解得

b.取Δt时间，则Δt时间内打到物体表面的水的质量为

以这部分水为研究对象，设物体表面对其作用力为F，以水流速度方向为正方向，由动量定理可得

解得

代入数据可得

F=196.25N

20．二十世纪初，卢瑟福进行粒子散射实验的研究，改变了人们对原子结构的认识。

（1）如图1所示，有两个粒子均以速度v射向金原子，它们速度方向所在的直线都不过金原子核中心。请在图1中分别画出两个粒子此后的运动轨迹示意图；

（2）实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数粒子发生了大角度偏转（超过）。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便，可作如下假设：①将粒子视为质点，金原子视为球，金原子核视为球体；②金箔中的金原子紧密排列，金箔厚度可以看成很多单原子层并排而成；③各层原子核前后不互相遮蔽；④大角度偏转是粒子只与某一层中的一个原子核作用的结果。如果金箔厚度为L，金原子直径为D，大角度偏转的粒子数占总粒子的比例为p，且。

a．请估算金原子核的直径d；

b．上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径d的估算产生影响。已知金箔的厚度约，金原子直径约，金原子核直径约。请对“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设的合理性做出评价。

【答案】（1）见解析；（2）a．；b．见解析

【详解】（1）因为靠近原子核的粒子偏转角度大些，所以轨迹如图

（2）a．因为金箔厚度为L，金原子直径为D，由假设得，金原子层数为

粒子发生大角度偏转可以认为碰上了金原子核，根据统计规律和概率，得

可以估算出

b．如果认为各层原子核前后不互相遮蔽，则

代入数据得

不满足

因此“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设不合理。