2023年北京市丰台区高考物理一模试卷(含答案解析)

这是一份2023年北京市丰台区高考物理一模试卷(含答案解析)，共22页。
2023年北京市丰台区高考物理一模试卷
1. 下列核反应方程中，属于β衰变的是(    )
A.  90234Th→91234Pa+−10e B.  12H+13H→24He+01n
C.  92238U→90234Th+24He D.  714N+24He→817O+11H
2. 下列各种现象中都表现出光具有波动性的是(    )
A. 光的直线传播现象、反射现象 B. 光的全反射现象、折射现象
C. 光的衍射现象、干涉现象 D. 光的康普顿效应、光电效应
3. 一定质量的理想气体在温度不变时，压强与体积的关系如图所示，气体由状态A到状态B的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 气体对外界做功 B. 气体对外界放热
C. 气体内能增大 D. 分子热运动的平均动能增大
4. 如图所示，一个质量为m的物块，在平行于斜面的拉力F的作用下，沿倾角为θ的斜面匀速上滑，已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是(    )
A. 拉力F大小等于mgsinθ
B. 物块受到的摩擦力大小为μmg
C. 物块受到的摩擦力的方向沿斜面向下
D. 物块受到的重力和拉力的合力垂直斜面向下

5. 2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球的运动可看作匀速圆周运动，组合体距地面的高度约为400km，地球同步卫星距地面的高度约为3.6×104km。下列说法正确的是(    )
A. 组合体的线速度大于第一宇宙速度
B. 组合体的周期大于地球同步卫星的周期
C. 组合体的线速度大于地球同步卫星的线速度
D. 组合体的加速度小于地球同步卫星的加速度
6. 伽利略相信，自然界的规律是简洁明了的。他猜想落体的速度应该是均匀变化的。为验证自己的猜想，他做了“斜面实验”，发现铜球在斜面上运动的位移与时间的平方成正比。改变铜球的质量或增大斜面倾角，上述规律依然成立。于是，他外推到倾角为90∘的情况，得出落体运动的规律，如图所示。结合以上信息，判断下列说法正确的是(    )

A. 由“斜面实验”的结论可知，铜球做落体运动的速度随时间均匀增大
B. 由“斜面实验”的结论可知，铜球做落体运动的速度随位移均匀增大
C. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量速度
D. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量加速度
7. 某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i与时间t的关系有下图所示四种情况，那么在t1∼t2内，哪种情况可以观察到线圈B中有感应电流(    )
A.
B.
C.
D.
8. 图甲为水平放置的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的频闪照片。拍摄时底片沿着垂直于小球振动的方向从下向上匀速运动。图乙中M为t1时刻拍摄的小球的像，N为t2时刻拍摄的小球的像，不计阻力。下列说法正确的是(    )

A. 小球在t1、t2时刻的加速度方向相同
B. 增大底片匀速运动的速度，同样尺寸的底片上拍摄小球像的个数减少
C. 小球从t1时刻运动至平衡位置的时间大于从t2时刻运动至平衡位置的时间
D. 从t1时刻到t2时刻的过程中，弹簧的弹性势能逐渐减小，小球的动能逐渐增大
9. 在如图所示的电路中，开关S闭合。两平行金属极板a、b间有匀强磁场，一带电粒子以速度v水平匀速穿过两极板，不计粒子重力。下列说法正确的是(    )

A. 该粒子一定带正电
B. 仅增大粒子的速度，粒子一定向a板偏转
C. 仅将滑动变阻器的滑片P向下移动，粒子一定向b板偏转
D. 仅增大粒子所带电荷量，粒子一定仍沿水平方向穿过两极板
10. 在甲、乙实验电路中，电源有内阻。图丙、丁是由电流表和电压表测的数据绘制的U−I图像。下列说法正确的是(    )

A. 丙图是由甲电路测的数据绘制的U−I图像
B. 丁图图线与横坐标包围的面积表示被测电阻在某一状态的电功率
C. 甲电路用于测量电阻的大小，由R1=E−UI可得出电阻的阻值
D. 乙电路用于测量电源的电动势和内阻，电压表测量的是电源两端的电压
11. 直升机悬停在空中，由静止开始投放装有物资的箱子，箱子下落时所受的空气阻力与箱子下落的速度成正比，下落过程中箱子始终保持图示状态。下列说法正确的是(    )
A. 下落过程中箱内物体的加速度逐渐增大
B. 箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚释放时大
C. 如下落距离足够大时，箱内物体可能不受箱子底部的支持力作用
D. 下落过程中箱内物体的机械能增大

12. 静电场中某一电场线与x轴重合，电场线上各点的电势φ在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于坐标原点O对称。在x轴上取A、B、C、D四点，A和D、B和C分别关于O点对称。下列说法正确的是(    )
A. C点的电场强度方向与x轴正方向相反
B. C、D两点的电场强度EC>ED
C. 试探电荷+q从A点移到B点，静电力做正功
D. 同一试探电荷在B点和C点具有的电势能相等

13. 如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，t2时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是(    )

A. 在t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0
B. 在t1到t2时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下
D. 在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
14. 2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U−I特性曲线，温度分别为T1、T2、T3，下列说法正确的是(    )
A. 当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压
B. 将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零
C. 根据三条曲线的变化趋势，可推断T1T3，故C错误；
D.由U−I图像可知，随着流经超导体的电流增大，电压与电流关系图像逐渐向T1的图像靠近，即导体的电压和电流趋近与正比关系，也就是说导体的电阻趋近于某一固定值，因此超导状态将被破坏，故D正确。
故选：D。
当超导体的电阻为零时，其两端的电压也为零；
理解超导体在磁场中时表面产生的电流的特点，从而分析出内部的磁感应强度的带下；
理解图像的物理意义，根据其变化的趋势得出温度的大小关系；
根据图像的特点得出电流增大对超导体的影响。
本题主要考查了超导体的相关应用，理解超导体的特点，结合图像的物理意义即可完成分析。

15.【答案】B(x2−x1)d4l 
【解析】解：(1)“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图所示，光具座上a、b、c处放置的光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。
故选：B。
(2)由图可知，条纹间距为Δx=x2−x14
根据条纹间距公式Δx=ldλ
联立可得λ=(x2−x1)d4l
故答案为：(1)B；(2)(x2−x1)d4l。
(1)根据实验原理和实验装置分析判断；
(2)根据条纹间距公式计算。
本题考查“用双缝干涉测量光的波长”实验，要求掌握实验原理、实验装置和数据处理。

16.【答案】A 见解析 
【解析】解：根据理想变压器的原理可知，原副线圈两端的匝数比需要满足U1U2=n1n2
解得：n2=U2U1n1
又n1=800匝，由表中5组数据解得副线圈匝数分别为n21=330匝，n22≈336匝，n23=340匝，n24≈342匝，n25≈345匝
由于变压器线圈通过电流时会发热，铁芯在交变磁场作用下也会发热，交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内，因此实际测的副线圈电压U2小于理想变压器条件下的电压，即n2>n1U2U1，故A正确，BC错误；
故选：A。
故答案为：A；见解析
根据原副线圈的匝数比和电学物理量的比值关系，同时考虑实际情况得出副线圈的匝数。
本题主要考查了变压器的工作原理，理解变压器原副线圈两端的电学物理量与匝数的关系即可完成分析，难度不大。

17.【答案】1.760.468大于  见解析  重物质量m、滑块和遮光条的总质量M，滑块释放点到光电门的距离lmgl=12(M+m)⋅(dt)2 
【解析】解：(1)相邻计时点的时间间隔T=1f=150s=0.02s
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得vB=hC−hA2T=19.62−12.602×0.02×10−2m/s≈1.76m/s
从打下O点到打下B点过程中，重物重力势能减少量为ΔE=mghB=0.3×9.8×15.92×10−2J≈0.468J
由于阻力等因素的影响，在重物下降过程中要克服阻力做功，因此重物的重力势能减少量大于动能增加量；
(2)实验思路：在此实验装置中，重物和滑块运动时所受阻力很小，可以忽略不计，重物、滑块和遮光条组成的系统满足机械能守恒条件；从静止释放滑块，测出滑块经过光电门时的速度和重物下降的高度(等于滑块移动的距离)；根据公式ΔEp=mgh求解重物减小的重力势能，根据v=dt求滑块通过光电门的速度，根据ΔEk=12(M+m)v2求重物、滑块、遮光条组成的系统动能的增加量，若二者相等，可验证机械能守恒；
需测量的物理量：重物质量m、滑块和遮光条的总质量M，滑块释放点到光电门的距离l；
根据题意，重物下落的高度h=l，因此重物重力势能的减小量ΔEp=mgl
滑块通过光电门的速度v=dt
重物、滑块、遮光条组成的系统动能的增加量ΔEk=12(M+m)v2=12(M+m)⋅(dt)2
如系统机械能守恒，应满足的关系式ΔEp=ΔEk，即mgl=12(M+m)⋅(dt)2。
故答案为：(1)1.76；0.468；大于；(2)实验思路见解析；重物质量m、滑块和遮光条的总质量M，滑块释放点到光电门的距离l；mgl=12(M+m)⋅(dt)2。
(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求B点速度；根据公式ΔEp=mgh求重力势能的减小量；由于空气阻力的影响，据此分析重力势能的减小量与重力势能增加量的关系；
(2)气垫导轨中，重物和滑块运动时所受阻力很小，可以忽略不计，系统满足机械能守恒条件；
注意：光电门测瞬时速度采用了极限的思想，因此挡光条的宽度要很小；求动能的增加量时要把重物、滑块、遮光条作为一个系统。

18.【答案】解：(1)由题意，小物体随圆盘做匀速圆周运动，半径为r=10×10−2m，根据向心力公式
F=mω2r
代入数据解得小物体随圆盘匀速转动时所需向心力的大小为F=0.04N
(2)由题意知，当小物体受到的最大静摩擦力等于向心力时，将发生相对滑动，此时对应圆盘的角速度最大，由牛顿第二定律和向心力公式有
μmg=mωm2r
代入数据解得ωm=2 10rad/s
(3)小物体飞出后做平抛运动，其水平位移x=40×10−2m，设其运动时间为t，由平抛运动规律有
v=xt
代入数据解得v=1m/s
小物体由静止到飞出的过程中，由动能定理有
W=12mv2−0
代入数据解得W=0.05J
答：(1)小物体随圆盘匀速转动时所需向心力的大小F为0.04N；
(2)要使小物体在圆盘上不发生相对滑动，圆盘角速度的最大值ωm为2 10rad/s；
(3)若圆盘由静止开始转动，逐渐增大圆盘的角速度，小物体从圆盘的边缘飞出，经过0.4s落地，落地点距飞出点在地面投影点的距离为40cm。在此过程中，摩擦力对小物体所做的功W为0.05J。 
【解析】小物体随圆盘做匀速圆周运动，所需向心力由公式F=mω2r可求；
小物体随圆盘做匀速圆周运动，所需向心力由静摩擦力提供，最大静摩擦力对应圆盘的最大转速，由牛顿第二定律和向心力公式可求最大转速；
小物体飞出后做平抛运动，由运动时间和水平位移可求出飞出时的速度，此过程只有摩擦力对其做功，由动能定理可求。
物体做圆周运动，需要的向心力根据F=mω2r来求；能够提供的向心力要用合力来求，合力充当向心力，本题中小物体所受水平最大合力即为最大静摩擦力。两者不要混淆。

19.【答案】解：(1)导线框下落距离为h的过程中做自由落体运动，由v−t图像可知此过程的时间t=0.2s，则有：
h=12gt2
解得：h=0.2m。
(2)由v−t图像可知导线框穿过磁场的过程做匀速直线运动，其速度v=2m/s，所受安培力等于重力。
根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为：E=Blv
由闭合电路欧姆定律可得感应电流为：I=ER
由安培力的表达式可得：FA=BIL
联立解得：FA=B2l2vR
由平衡条件得：FA=mg
解得：l=0.1m。
(3)不同意该同学的说法。题中导线框释放后先做自由落体运动，当ab边进入磁场后，导线框所受重力与安培力大小相等，导线框做匀速直线运动，v−t图像为与t轴平行的直线。若增大磁感应强度，导线框释放后仍然先做自由落体运动，当ab边进入磁场是，由于安培力的表达式为FA=B2l2vR，B增大，v不变，故进入磁场时导线框所受的安培力大于重力，故导线框不再做匀速直线运动，而是减速运动，因此v−t图像不可能与t轴平行。
答：(1)线框自由下落的高度h为0.2m；
(2)导线框的边长l为0.1m；
(3)不同意，详见解析。 
【解析】(1)导线框下落距离为h的过程中做自由落体运动，由v−t图像得到此过程的时间，应用运动学公式解答；
(2)由v−t图像可知导线框穿过磁场的过程做匀速直线运动，所受安培力等于重力。根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的表达式求解。
(2)根据安培力的表达式，比较入磁场时导线框所受的安培力与重力大小关系，判断运动形式。
本题考查了电磁感应现象中的力与运动问题，题目较简单。根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律，以及安培力的表达式解答即可。

20.【答案】解：(1)根据几何关系可得水平方向分速度为：
vx=v0cosθ
竖直方向分速度为：
vy=v0sinθ
(2)设墙对运动员平均弹力大小为N，平均最大静摩擦力为f，蹬墙后运动员获得竖直向上的速度为vH，人质量为m，设水平向右为正方向，由动量定理得：
Nt=0−(−mv0cosθ)
设竖直向上为正方向，由动量定理得：
ft−mgt=mvH−0
其中f=μN
联立得vH=μv0cosθ−gt
运动员蹬墙结束后竖直方向做匀减速直线运动至速度为零，由H=vH22g
联立解得：H=(μv0cosθ−gt)22g
(3)设墙对运动员平均弹力大小为N′，平均最大静摩擦力为f′，蹬墙后运动员获得竖直向上的速度为v，与墙发生相互作用的时间为t′，人的质量为m，设水平向右为正方向，由动量定理得
N′t′=mv0cosθ−(−mv0cosθ)
设竖直向上为正方向，由动量定理得
f′t′−mgt′=mv−0
其中f′=μN′
联立得v=2μv0cosθ−gt′
设运动员起跳位置离墙面水平距离为x，到达墙面所需时间为t1，离墙后到达起跳位置正上方的运动时间为t2，起跳后水平方向做匀速直线运动，得
x=vxt1
解得：t1=v0sinθg
运动员离墙后水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为v，加速度为g的匀变速直线运动，当竖直位移为0时，水平位移不小于x。根据上述分析，得：
t2=2vg，vxt2≥x
联立式t′≤v02g(4μcosθ−sinθ)
作用的最长时间为：tm=v02g(4μcosθ−sinθ)
答：(1)运动员起跳时的水平分速度和竖直分速度分别为v0cosθ和v0sinθ；
(2)蹬墙后运动员上升的最大高度为(μv0cosθ−gt)22g；
(3)运动员与墙发生相互作用的最长时间为v02g(4μcosθsin)。 
【解析】(1)根据几何关系分析出运动员起跳时两个方向的分速度；
(2)根据竖直方向上的动量定理得出运动员上升的最大高度；
(3)根据动量定理和运动学公式得出运动员与墙发生相互作用的最长时间。
本题主要考查了动量定理的相关应用，根据几何关系得出不同方向的分速度，结合动量定理和运动学公式即可完成分析。

21.【答案】解：(1)根据能量守恒定律可知，质量为m的物体要从井底至井口，外力做功最小值为mgH。
(2)a.界面处A金属电子处于比B金属电子更高的能级，电子从A侧向B侧转移，A金属侧带正电，B金属侧带负电。
b.金属两侧正负电荷在界面处激发的电场阻碍电子继续从A向B侧移动，最终达到平衡。设无穷远处电子电势能为0，则初状态A侧电子能量为−WA，B侧为−WB，末状态A侧界面电势为φA，B侧界面电势为φB，界面两侧A、B电子能量相等，有−WA+(−eφA)=−WB+(−eφB)UAB=φA−φB
联立可得A、B间电势差为：
UAB=1e(WB−WA)
(3)由于ΔTΔL与垂直于温度变化方向的金属横截面积大小相关，在沿虚线方向取极短距离△L，则非静电力做功为ΔW=FΔL，累加后可得WF=μ(T2−T1)
根据电动势的定义式，可得E=WF−eWF为非静电力做功。断路状态下MN两端电势差大小数值上等于电动势。联立以上两式，可得金属两端电势差UMN为：
UMN=μ(T1−T2)e
答：(1)外力做功的最小值为mgH；
(2)a、A金属侧带正电，B金属侧带负电；
b、接触电势差为1e(WB−WA)；
(3)金属两端的电势差为μ(T1−T2)e。 
【解析】(1)根据能量守恒定律得出外力做功的最小值；
(2)a、根据题意分析出电子的移动方向，从而分析出不同金属侧的电性；
b、根据电势能和电势差的关系得出接触电势差的大小；
(3)根据题意和功的计算公式得出金属两端的电势差。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，熟悉电场力的做功公式和电势差之间的关系即可完成分析，整体难度不大。