必刷卷04——【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04

（全国甲卷）（解析版）

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。“板块模型”和“电磁综合”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以板块模型和电磁感应导轨模型为载体考查学生用物理知识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．如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的图片，钢索与水平方向的夹角，质量为m的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索下。在匀速下滑过程中，不计空气阻力，已知，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．钢索对轻质滑环的作用力垂直于钢索向上 B．演员处于完全失重状态

C．钢索与滑环间的动摩擦因数为0.6 D．钢索对滑环的摩擦力为0.6mg

【答案】D

【解析】在匀速下滑过程中，处于平衡状态，所以钢索对轻质滑环的作用力竖直向上平衡演员的拉力，故A错误；在匀速下滑过程中，处于平衡状态，故B错误；钢索与滑环间的动摩擦因数为，解得，故C错误；钢索对滑环的摩擦力为，故D正确。故选D。

15．如图甲所示，鸟儿有多拼，为了生存几只鸟像炮弹或标枪一样一头扎入水中捕鱼，假设小鸟的俯冲是自由落体运动，进入水中后是匀减速直线运动，其v-t图像如图乙所示，自由落体运动的时间为，整个过程的运动时间为，最大速度为，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　）

A． 

B．整个过程下落的高度为

C．至时间内v-t图像的斜率为 

D．至时间内阻力是重力的1.5倍

【答案】B

【解析】小鸟自由落体运动的最大速度为，由自由落体运动的规律有，解得，故A错误；整个过程下落的高度为图乙v-t图像与时间轴所围成的面积，则，故B正确：至时间内小鸟的加速度为，则此时间内v-t图像的斜率为，故C错误；至：时间内由牛顿第二定律有，可得，即阻力是重力的2.5倍，故D错误。

16．如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，时，线框开始进入磁场。设顺时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图像可能正确的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】B

【解析】设运动的速度为v，线框总电阻为R，当时间时，只有最右侧的两个短边切割磁感线，感应电流的方向为逆时针，大小为，当时，从右侧中间短边进入磁场，至左侧长边进入磁场，感应电流方向为逆时针，大小为，当时，从左侧长边进入磁场，至右侧的中间短边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为，当时，从右侧中间短边离开磁场，至左侧长边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为，故选B。

17．某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C中。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为，钠的极限频率为，电子的电荷量为，下列说法正确的是（　　）

A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长应大于

B．若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作

C．若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为，报警时，时间内射向光电管钠表面的光子数至少是

D．若S发出的光能使光电管发生光电效应，则光波的频率越高，光电烟雾探测器灵敏度越高

【答案】C

【解析】根据可知，要使该探测器正常工作，光源发出的光频率最小为，波长则小于，故A错误；根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源发出的光的频率，则该探测器都能正常工作，故B错误；光电流最小为时，报警系统报警，则时间内产生的光电子的个数最少为，时间内射向光电管钠表面的光子数最少为，故C正确；光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。故选C。

18．为了测定某平行于纸面的匀强电场的场强，某同学进行了如下操作：取电场内某一位置为坐标原点O建立x轴，选取x轴上到O点距离为r的P点，以O为圆心、r为半径作圆，如图甲所示。DIS电压传感器的一个黑表笔保持与基准点接触，红表笔从P点起沿圆周逆时针逐点测量圆上各点的电势并记录相应转过的角度，再用此数据绘制图。当半径r分别取r0、2r0、3r0时，分别绘制出如图乙中所示的三条曲线，三条曲线均在时达到最大值，最大值分别为、、，下列说法正确的是（　　）

A．曲线①对应的r取值为r0 B．对应处的电场强度为0

C．电场强度的大小为 D．圆心O的电势为0

【答案】C

【解析】由题目所给信息可知，三条曲线均在时，电势最大，如图所示，可见半径越大，电势的最大值越大，图线①对应半径为，故A错误；由于电场为匀强电场，场强处处相同，可知对应处的电场强度不为零，故B错误；根据，可得电场强度的大小为，故C正确；设圆心O的电势为，则有，解得，故D错误。故选C。

19．如图甲是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度B与检测电流的关系满足（k为常量），在铁芯的缺口处放置金属材料制成的霍尔元件，其放大图如图乙所示，其长、宽、高分别为a、b、d，现给其通以与磁场方向垂直的恒定工作电流I，右侧电压表的示数为U。已知自由电子的电荷量为e，不计霍尔元件的电阻，则（　　）

A．电压表的N端为正极

B．金属材料中自由电子定向移动的速度为

C．金属材料单位体积内的自由电子数

D．若U增大，则说明检测电流在增大

【答案】CD

【解析】由安培定则可知，检测电流产生的磁场向下，霍尔元件处磁场方向向上，根据左手定则可知，电子应垂直纸面向外偏转，M端的电势高于N端，N端为负极，故A错误；根据电子受力可知，解得，故B错误；根据电流的微观表达式，可知，导体单位体积内的自由电子数，故C正确；．根据上述推导可知，若U增大，则说明检测电流在增大，故D正确。故选CD。

20．儿童玩具拨浪鼓的示意图如图所示，在截面为圆形（半径为r）的鼓沿上关于手柄（延长线过圆心O）对称的A、B两位置分别系有轻软细绳．长度．每条细绳的另一端分别系着一个相同的小球C和D。若两小球在同一竖直平面内的细绳牵引下，随拨浪鼓一起绕竖直方向的手柄做匀速圆周运动，不计空气阻力，则两小球做匀速圆周运动时（    ）

A．两小球均受重力、绳子拉力和向心力的作用

B．小球C所需的向心力比小球D所需的向心力小

C．小球C所需的向心力比小球D所需的向心力大

D．两小球转动的轨迹圆不在同一水平面内

【答案】CD

【解析】向心力是效果力，两小球只受到重力、绳子拉力两个力的作用，选项A错误；易知两球的角速度相等，设细绳AC、BD与竖直方向的夹角分别为、，有，，可得，，因为，所以，，所以小球C所需的向心力大，选项B错误、C正确；因为，两小球转动的轨迹圆不在同一水平面内，选项D正确。故选CD。

21．如图甲所示，粗糙、绝缘的水平地面上，一质量m=2kg的带负电小滑块（可视为质点）在x=1m处以v0=1.5m/s的初速度沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数=0.05。整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势能Ep如图乙所示，P点是图线最低点，虚线AB是图像在x=1m处的切线，取g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．x=3m处的电势最低 

B．滑块向右运动过程中，速度始终减小

C．滑块运动至x=3m处时，速度大小为 

D．滑块向右一定可以经过x=4m处的位置

【答案】BC

【解析】滑块在x=3m处电势能最小，因为滑块带负电，所以x=3m处的电势最高，故A错误；Ep-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x=1m处所受电场力大小为，滑块所受滑动摩擦力大小为，在1~3m区间内，滑块所受电场力与滑动摩擦力方向相反，且不断减小，则滑块所受合外力方向与速度方向相反；在x=3m之后，滑块所受电场力与滑动摩擦力同向，且不断增大，则滑块所受合外力方向也与速度方向相反。综上所述可知滑块向右运动过程中，在x=1m处速度最大，速度始终减小，故B正确；滑块x=1m处所具有的机械能为，在1~3m区间内，摩擦力做功使机械能减小，则有，x=3m处的电势能等于1J，故此刻动能为1.25J。根据动能表达式可能此刻的速度为，C正确；滑块在x=1m处的电势能与在x=4m处的电势能相等，根据能量守恒定律，若滑块能够经过x=4m处，则应满足，根据题中数据可知实际情况并不满足上式，所以滑块一定无法经过x=4m处的位置，故D错误。故选BC。

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）某同学用平板A和B制作了一个直角架。该同学想通过该装置，利用压力传感器和量角器来验证力的平行四边形定则，主要实验步骤如下：

（1）平板B置于水平面上，压力传感器固定在平板B上，将木块C置于压力传感器正上方，长方体木块C另一侧紧靠平板A，如图甲所示，记录此时传感器的示数，此时平板A对木块C的弹力为________；

（2）以直角架连接边为支点，抬高平板B的另一端，使平板B绕支点逆时针旋转，平板B转过的角度为60°时，记录传感器的示数，如图乙所示；

（3）在误差允许的范围内，比较和的大小，若与的关系为________，即可初步验证平行四边形定则；

（4）重复步骤（2），多次调整平板B转动的角度，比较和的大小，多次验证；

（5）若平板B从图甲所示位置开始，以直角架连接边为支点，缓慢将平板B旋转到图乙所示位置，可以观察到平板B对木块C的弹力变化，通过平行四边形定则可以推出平板A对木块C的弹力________（填“一直变大”或“先变大后变小”）。

【答案】 （1） 0    （2）      （3）一直变大

【详解】（1）题图甲中平板B水平放置，平板A与木块C只接触不作用，所以平板A对木块C的弹力为0。（3）对木块C进行受力分析，可知平板A对木块C的弹力和平板B对木块C的弹力均与各自接触面垂直，由于木块C处于平衡状态，故这两个弹力的合力应该竖直向上，作出平行四边形如图1，根据几何关系可知合力为，所以在误差允许的范围内，若，即两个平板对木块C的弹力的合力与木块C受到的重力大小相等，方向相反，则可初步验证平行四边形定则。

（5）平板B从题图甲所示位置缓慢旋转至题图乙所示位置的过程中，两板对木块C的弹力夹角不变，保持垂直，作出辅助圆，如图2，可知平板A对木块C的弹力一直变大。

23．（10分）实验室有一电流表Ax，只有量程一条刻度线，但数据未知（0.6A左右）。某同学用如图甲所示的电路测量电流表Ax的量程和内阻，可供使用的器材如下：

A．待测电流表Ax；B．标准电流表：量程为0.6A，内阻未知；C．标准电流表：量程为3A，内阻未知；D．电阻箱：阻值范围为0~999.9Ω；E.滑动变阻器（最大阻值为20Ω）；F.滑动变阻器（最大阻值为2kΩ）；G.电源E：电动势约为4V，内阻不计；

H.开关S，导线若干。

（1） 标准电流表A0应选用____填“B”或“C”），滑动变阻器R应选用____（填“E”或“F”）。

（2）按照电路图，闭合开关S前先将滑动变阻器R的滑片移至右端。

（3）闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移至某一位置，接着调节，直至电流表Ax满偏，记录此时标准电流表A0的示数I和电阻箱的阻值。重复实验，得到多组数据，通过作图处理数据，一般需要作出直线，若纵坐标为I，则横坐标应为______；选择合适的横坐标后正确作出如图乙所示的图像，如果图像的横截距为-a、纵截距为b，则电流表Ax的量程为______、内阻为______。

【答案】 （1） C     E    （3）      b    

【解析】（1）电流表Ax的量程约为0.6A，电流表Ax与电阻箱并联，标准电流表A0的量程要大于0.6A，故选C。滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，故选E。

（3）设电流表Ax的量程为、内阻为，则有，解得，所以需要作出直线，若纵坐标为I，则横坐标应为。图像的横截距为-a、纵截距为b，则电流表Ax的量程为，内阻为。

24．（12分）2022年北京冬奥会上，中国花样滑冰队的隋文静、韩聪不负众望，在双人滑项目上强势夺冠，这也是中国队时隔12年之后再次登上奥运会最高领奖台。该项目有一项技术动作叫双人螺旋线，如图（a）所示，以男选手成为轴心，女选手围绕男选手旋转。将这一情景抽象成，如图（b）所示：一细线一端系住一小球，另一端固定在一竖直细杆上，小球以一定大小的速度随着细杆在水平面内做匀速圆周运动，细线便在空中划出一个圆锥面，这样的模型叫“圆锥摆”。圆锥摆是研究水平面内质点做匀速圆周运动动力学关系的典型特例。小球（可视为质点）质量为，细线AC长度为，重力加速度为。（，，计算结果可用根号或分数表示）

（1）在紧贴着小球运动的水面上加一光滑平板，使球在板上做匀速圆周运动，此时细线与竖直方向所成夹角为，如图（c）所示，当小球的角速度大于某一值时，小球将脱离平板，则为多大？

（2）撤去光滑平板，让小球在空中旋转，再用一根细线，同样一端系在该小球上，另一端固定在细杆上的B点，且当两条细线均伸直时，如图（e）所示，各部分长度之比。则当小球以匀速转动时，两细线的对小球的拉力大小分别多大？

（3）在（2）情境下，当小球以匀速转动时，两细线对小球的拉力大小分别为多大？

【答案】（1）；（2），；（3），

【解析】（1）当平板对小球支持力为零时，小球恰好脱离平板，此时重力和绳子拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得

解得

（2）当细线恰好伸直时，由几何关系得，与竖直方向所成夹角为37°，同理可得，此时小球的角速度为

则时细线末伸直，即；

设此时细线AC与竖直方向的夹角为，由上得

解得

根据平衡条件得

（3）当小球以匀速转动时，由于

所以两细线均有拉力，有

联立解得，

25．（20分）如图所示，直角坐标系xOy平面内的y<0区域存在半径为L的圆形匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，O、A、O'、C分别为磁场Ⅰ的最高点、最低点、圆心及与圆心等高点：y>0的无限大区域内存在垂直纸而向外的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小也为B．探测板MN位于x坐标为1.5L，的直线上，长度为L的收集板PQ位于x轴上。A点有一正粒子源，单位时间内发射个速度大小相等的粒子，粒子均与分布在y轴两侧各为60°的范围内。其中沿y轴正方向射入的粒子经偏转后从C点射出圆形磁场。若所有粒子均能打在探测板MN上并发生弹性碰撞，打在收集板PQ的粒子则被完全吸收，已知粒子质量为m。电荷量为q（q>0），不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：

（1）粒子的速度大小v；

（2）探测板MN的最小长度l及稳定后粒子对探测板MN的作用力F的大小；

（3）单位时间内收集板PQ收集到的粒子数n与P点横坐标x之间的关系。

【答案】（1）；（2），；（3）见解析

【解析】（1）由题意可知粒子运动轨迹的半径为L，由

解得

（2）粒子从y轴两侧各为60°的方向射出分别为竖直方向的最高和最低点。距A点的竖直距离分别为    

和

则

粒子以速度v沿x轴正方向与探测板MN发生弹性碰撞，由动量定理

解得

（3）粒子与探测板MN碰撞后以速度v沿x轴负方向射回磁场Ⅰ，经圆形磁场后汇聚于O点射向磁场Ⅱ。

由对称性知，粒子仍均匀分布在y轴两侧各为60°的范围内。

①，

②，设速度方向与y轴正方向夹角的粒子打到收集板右端Q点。

由题意知

其中满足

③，，其中满足

⑤，

（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的体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，气体由状态a经状态b、c到状态d，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则下列说法正确的是（　　）

A．状态a的压强大于状态b的压强

B．由状态a变化到状态b，气体对外做功

C．由状态c变化到状态d，气体的密度不变

D．由状态b变化到状态c，气体对外做功，内能不变

E．由状态a变化到状态d，气体对外做功，内能增大

【答案】CDE

【解析】由状态a变化到状态b的过程中，气体发生等容变化，气体对外界不做功，根据查理定律，可知气体的温度升高，压强增大，则状态a的压强小于状态b的压强，故AB错误；由状态c变化到状态d，气体发生等容变化，体积不变，质量不变，所以密度不变，故C正确；由状态b变化到状态c，气体体积增大，气体对外界做功，温度不变，则内能不变，故D正确；由状态a变化到状态d，气体体积增大，气体对外做功，温度升高，内能增大，故E正确。故选CDE。

（2）（10分）气体弹簧是车辆上常用的一种减震装置，其简化结构如图所示。直立圆柱形密闭气缸导热良好，面积为S的活塞通过连杆与车轮轴连接。初始时气缸内密闭一段长度为，压强为的理想气体。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。车辆载重时相当于在气缸顶部增加一个物体，稳定时气缸下降了，气体温度保持不变。

（1）求物体的重力大小；

（2） 已知大气压强为，为使气缸升到原位置，求需向气缸内充入与气缸温度相同大气的体积。

【答案】（1）；（2）

【解析】（1）设稳定时气缸内气体压强为，根据玻意耳定律有

解得

则物体的重力大小为

（2）设充入的气体体积为，则有

解得

34．【物理—选修3-4】（15分）

（1）（5分）如图甲所示，有一悬挂在O点的单摆，将小球（可视为质点）拉到A点后释放，小球在同一竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，已知B点为小球运动中的最低点，A、C两点为小球运动中的最高点，摆角为（）在O点接有一力传感器，图乙表示从某时刻开始计时，由力传感器测出的细线对小球的拉力大小F随时间t变化的曲线，由力传感器测得最小拉力为，图中、t0已知，当地重力加速度大小为g，则单摆的周期T和摆长L=            ；小球的质量m=         ；力传感器测出的拉力的最大值                   。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】（1）由题图乙可知，单摆周期为

由单摆周期公式

解得

（2）小球在A点时拉力最小，则有

解得

（3）小球在平衡位置B点时拉力最大，根据牛顿第二定律有

小球从A到B过程，由动能定理得

解得

（2）（10分）如图甲所示，在空气中放有一半径为R，折射率为n=2的透明球，与球心O相距的A点处有一可向各个方向发光的点光源。求：

（1）光线从该透明球射向空气发生全反射时的临界角；

（2）光线从A点射到球内表面时入射角的最大值；

（3）透明球表面有光射出部分的面积。提示：如图乙所示，球冠的面积公式为

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】(1)根据

得

(2)画出从A点射出的某一光线如图

其入射角为，在根据正弦定理，有

得

当时

即