必刷卷01——【高考三轮冲刺】2023年高考物理考前20天冲刺必刷卷（全国甲卷专用）（原卷版+解析版）

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2023年高考物理考前信息必刷卷01

（全国甲卷）（考试版）

全国高考物理试卷的试题题型式是5（单选题）＋3（多选题）＋2（实验题）＋2（计算题）+2（选修模块3-3、3-4），高考命题依然是“内容不超过范围，深度不超要求”，注重增强灵活性和创新性为支撑，把考查的重点放在学生思维品质和综合应用所学科知识解决问题能力上。

2022年全国甲卷物理试题依据高考课程标准，在具体情境中深化基础性，考查学生对规律本质的理解，预测2023年物理高考命题整体上稳中有进，在求进中回归基础，在基础中强化融合，在融合中中注重应用，在应用中力求创新。“力学中情景模型”和“电场和磁场综合”是多年来最高频的高考考题情景，本试卷的最后两道解答题分别以力学中风洞实验结合运动合成与分解方法、电场和磁场结合为载体来综合考查学生用物理知识分析和解决综合问题的能力。

一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。

14．如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端栓接重物，当车轮高速旋转时，重物由于离心运动拉伸弹簧后才使触点M、N接触，从而接通电路，LED灯就会发光。下列说法正确的是（　　）

A．气嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、弹力和向心力的作用

B．气嘴灯运动至最低点时处于失重状态

C．增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光

D．匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光

15．“奔跑吧”设计了一款“快步流星”游戏，如下图所示，0刻度线正上方有一排球，计时按钮置于嘉宾要挑战的距离处。某嘉宾选择挑战，他从处起跑，跑到计时按钮时按下按钮，排球由静止开始下落，他恰好接到排球，即挑战成功。嘉宾以的加速度起跑，运动过程中最大速度为，不计他按下按钮的时间，重力加速度取，则排球下落高度约为（　　）

A． B． C． D．

16． 光电倍增管是进一步提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个瓦形倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。如图所示，光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是（    ）

A．光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应

B．光电倍增管中增值的能量来源于照射光

C．图中标号为偶数的倍增电极的电势要高于标号为奇数的电极的电势

D．适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的信号

17．如图甲所示，水平绝缘传送带正在输送一闭合正方形金属线框，在输送中让线框随传送带通过一固定的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直，其间距为。已知传送带以恒定速度运动，线框质量为，边长为，线框与传送带间的动摩擦因数为，且在传送带上始终保持线框左、右两边平行于磁场边界，线框右边进入磁场到线框右边离开磁场过程中，其速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度大小为，则（　　）

A．线框进出磁场过程中感应电流方向相同

B．线框穿过磁场过程中受到的摩擦力方向改变

C．整个线框刚好离开磁场时的速度为

D．整个线框穿过磁场过程中安培力对线框做的功为

18．图甲为指尖般大小的一种电动机，由于没有铁芯，被称为空心杯电机。这种新颖的结构消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有体积小、灵敏、节能等特性，广泛应用在智能手机、平板电脑、医疗、无人机等方面。图乙为一种空心杯电机原理的简化示意图。固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场（俯视图）；作为转子的多组线圈绕制成水杯状，电流经边缘流入和流出，可简化为沿圆柱体对角线的单匝线圈（图中a、b分别为线圈与顶面和底面的切点）。当线圈通电时，可在安培力作用下绕OO＇轴转动。设图示时刻线圈的电流为I，方向如图所示，线圈所在处的磁感应强度大小均为B。图中线圈实线部分的长度为L。下列说法正确的是（　　）

A．图中线圈转动过程中，穿过该线圈的磁通量保持不变

B．图示位置，线圈实线部分所受安培力的大小为BIL

C．图示位置，线圈在安培力的作用下将绕OO＇轴逆时针转动（俯视）

D．为使空心杯电机正常转动，则应保持线圈中的电流方向不变

19．两颗相距较远的行星A、B的半径分别为、，距行星中心r处的卫星围绕行星做匀速圆周运动的线速度的平方随r变化的关系如图甲所示，两图线左端的纵坐标相同；距行星中心r处的卫星围绕行星做匀速圆周运动的周期为T，取对数后得到如图乙所示的拟合直线（线性回归），两直线平行，它们的截距分别为、。已知两图像数据均采用国际单位，，行星可看作质量分布均匀的球体，忽略行星的自转和其他星球的影响，下列说法正确的是（　　）

A．图乙中两条直线的斜率均为

B．行星A、B的质量之比为1：2

C．行星A、B的密度之比为1：2

D．行星A、B表面的重力加速度大小之比为2：1

30．我国早在3000年前就发明了辘轳，其简化模型如图所示，辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒的半径为R，质量为M、厚度不计。某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d，空桶质量为，桶中水的质量为m。井中水面与井口的高度差为H，重力加速度为g，不计辐条的质量和转动轴处的摩擦。下列分析判断正确的是（    ）

A．若人以恒定以像速度匀速转动卷筒，则水桶上升的速度为

B．若人以恒定功率P转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，水桶上升过程的最大速度为

C．空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，水桶落到水面时的速度大小

D．忽略提水过程中水面高度的变化，水桶从图示位置缓慢上升高度H，人做的功

21．如图甲所示，直线加速器由一个金属圆板（序号为0）和多个横截面积相同的金属圆筒组成，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度遵照一定的规律依次增加。圆板和圆筒与交流电源相连，序号为奇数的圆筒和电源的一极相连，圆板和序号为偶数的圆筒和该电源的另一极相连，交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。若电压的绝对值为U，电子电量大小为e，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。在t=0时刻，圆板中央的一个电子在圆板和圆筒之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，电子在每个圆筒中运动的时间均小于T，且电子均在电压变向时恰从各圆筒中射出，不考虑相对论效应，则（　　）

A．由于静电屏蔽作用，圆筒内不存在电场

B．电子运动到第n个圆筒时动能为neU

C．在时奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为负值

D．第n个和第n+1个圆筒的长度之比为

二、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第22~25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~34题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题

22．（5分）“天宫讲堂”已经开讲两次了，观看了我国宇航员在微重力环境下的各个神奇演示实验后，实验小组同学深受启发，如何在只有手机和刻度尺的条件下，测量小铁块与木板间的动摩擦因数？经过思考他们做了以下操作：

a.用刻度尺在长木板上标出一些刻度，把长木板一端放在水平桌面上，形成一倾角为（未知）的斜面，小铁块可在斜面上加速下滑，如图甲所示。

b.用手机拍摄小铁块下滑的过程，然后解析视频记录的图像，获得4个连续相等时间间隔（每个时间间隔）内小铁块沿斜面下滑的距离。

c.把该小铁块放置在水平桌面上，用力敲击小铁快，使小铁块获得一较大初速度后能沿斜面上滑一段距离，同时用手机拍摄小铁块上滑的过程，解析视频记录的图像如图乙所示，同样获得4个连续相等时间间隔（每个时间间隔）内小铁块沿斜面上滑的距离（最后一次拍摄时小铁块仍在上滑）。同学们查得当地的重力加速度为。记录的数据如下表。

由表中数据可得，小铁块沿斜面下滑的加速度大小为___________，小铁块沿斜面上滑的加速度大小为___________，小铁块与木板间的动摩擦因数为___________。（结果均保留2位小数）

23．（10分）晓宇同学利用如图甲所示的电路探究了热敏电阻R3的特性。实验时：

（1）晓宇将开关S1闭合，单刀双掷开关S2扳到1，移动滑动变阻器的滑片，读出电压表的示数U；保持滑片的位置不变，将单刀双掷开关S2扳到2，调节电阻箱R2，使电压表的示数仍为U，电阻箱的示数如图乙所示，则热敏电阻R3的阻值为___________Ω；

（2）晓宇同学通过查阅资料了解到，该规格热敏电阻的阻值随温度的变化规律为（Ω），其中t为环境的摄氏温度，则第（1）问中，热敏电阻R3所处环境的温度为___________℃（结果保留一位小数）；

（3）晓宇同学了解热敏电阻的特性后，设计了如图丙所示的报警电路：电源电动势为30V、内阻可忽略，电阻箱Rx的最大阻值为5kΩ，电路中的电流达到4mA，报警装置开启；当电阻箱Rx的阻值调为0，环境温度达到80℃时电路中的电流为6mA，则保护电阻R0的阻值为___________Ω；若要报警装置在环境温度为50℃时开启，电阻箱Rx的阻值应该设为___________Ω；如果要求报警装置开启的温度降低，则电阻箱Rx的阻值应___________（填“增大”、“不变”或“减小”）。

24．（12分）风洞实验室可以产生水平方向的、大小可以调节的风力。如图所示，两水平面、（图中虚线）的间距为H，虚线区域存在方向水平向右、大小恒定的风力。在该区域下边界上的O点，将质量为m的小球以一定的初速度竖直上抛，小球从上边界的M点离开虚线区域，经过一段时间，小球又从上边界的N点再次进入虚线区域，小球再次进入虚线区域后做直线运动，最后小球从下边界的P点离开。已知小球从P点离开时，其速度为从O点进入时的2倍。不计虚线区域上方的空气阻力，重力加速度为g。求：（计算结果可用根号表示。）

（1）O、M的水平距离与N、P的水平距离之比；

（2）虚线区域中水平风力的大小；

（3）在第一个小球抛出的同时，有另一相同小球从O点竖直向上抛出，其初速度为第一个小球的。当第二个小球从下边界离开时，求两小球之间的距离。

25．（20分）如图所示，以圆柱底面中心O点为坐标原点建立空间直角坐标系O-xyz，另一底面中心点坐标为（0，0，l），圆柱底面半径为R。在圆柱区域内存在沿z轴正方向的匀强磁场。在磁场区域左侧有一矩形区域abcd，其中bc边在xOy平面内，ab边与z轴平行，矩形区域的尺寸和位置已在图中标出，区域内均匀分布一电子源，沿x轴正方向持续不断地发射出速率均为v0的电子，单位时间内发射的电子个数为N，从bc边射出的电子经过磁场偏转后均从M点射出，从ad边射出的电子经过磁场偏转后均从N点射出。在圆柱两底面的正下方有两块半径为R的半圆形平行金属收集板P和Q，圆心分别位于M点和N点。已知电子质量为m，元电荷为e，两板之间的电压UPQ忽略电子重力、电子间相互作用和电子收集后对电压UPQ的影响。求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）从c点射出的电子打到金属板上时的位置坐标；

（3）Q极板收集到电子区域的面积；

（4）若UPQ<0且大小可调，求Q板收集到的电子数n与UPQ的关系。

（二）选考题：共15分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

33．【物理—选修3-3】（15分）

（1）（5分）一定质量的理想气体状态变化过程的图线如图所示，其中A是初始态，B、C是中间状态，过程气体从外界吸收热量为，过程气体对外放出热量为，的延长线过坐标原点，B、C两状态的温度相同。则（　　）

A．过程，气体的体积增加

B．过程，外界对气体做功为

C．过程，气体的内能减小

D．过程，气体对外放出热量为

E．过程，气体分子对单位面积器壁的碰撞次数减小

（2）（10分）如图（a）所示，“系留气球”是一种用缆绳固定于地面、高度可控的氦气球，作为一种长期留空平台，具有广泛用途。图（b）为某一“系留气球”的简化模型图；主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔，主气囊内封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体）副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞连接。当气球在地面附近达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触（无挤压），弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与右挡板刚好接触（无挤压）氦气体积变为地面附近时的1.5倍，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面附近大气压强、温度，弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。

（1）设气球升空过程中氮气温度不变，求目标高度处氦气的压强和此处的大气压强；

（2）气球在目标高度处驻留期间，设该处大气压强不变（与上一问相同）。气球内外温度达到平衡时，弹簧压缩量为左、右挡板间距离的，求：

①此时气球内部的压强。

②此时气球驻留处的大气温度主气囊。

34．【物理—选修3-4】（15分）

（1）（5分）甲、乙两列简谐波在同一介质中沿x轴正方向传播，时刻的波形如图所示。已知波速，下列说法正确的是（　　）

A．两列波在相遇区域会发生干涉现象

B．甲、乙两列波的频率之比为

C．处的质点此时的加速度方向沿y轴正方向

D．处的质点此时的位移为正，振动方向沿y轴正方向

E．的质点在时位移为

（2）（10分）近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射线和入射线位于界面法线同侧。如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为，A、B两棱镜斜面相互平行放置，两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光，从A棱镜上的P点垂直入射，它们在棱镜中的折射率分别为，，在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏，点为P点在光屏上的投影。

（1）为使两种频率的光都能从棱镜A斜面射出，求的取值范围；

（2）若，求两种频率的光通过两棱镜后，打在光屏上的点距点的距离分别多大？