黄金卷05-【赢在高考·黄金8卷】备战2023年高考物理模拟卷（全国卷专用）

【赢在高考·黄金8卷】备战2023年高考物理模拟卷（全国通用版）

黄金卷05

一、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1~4题只有一项符合题目要求，第5~8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，有选错的得0分）

1. 氢原子的能级图如图所示，锌、钠、铯的逸出功分别为3.38eV、2.29eV、1.89eV，则下列说法正确的是（　　）

A. 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁最多能辐射出5种不同频率的光子

B. 氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光子比从能级向能级跃迁时辐射出的光子的波长短

C. 一群氢原子从能级直接向能级跃迁时辐射出的光都能使锌、钠、铯产生光电效应

D. 氢原子从能级直接向能级跃迁时辐射出的光照射到钠上逸出光电子的最大初动能为0.26eV

【答案】D

【解析】

【详解】A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁最多能辐射出种不同频率的光子，A错误；

B．由题图可知，n=3和n=2的能级差小于n=2和n=1的能级差，又

因此小的波长长，B错误；

C．氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射出的光子能量

小于锌的逸出功3.38eV，不能使锌产生光电效应，C错误；

D．根据光电效应方程有

D正确。

故选AD。

2. 2022卡塔尔世界杯的比赛用球——ALRIHLA在比赛开始前，静置于球员入场通道口的桌面上。如图所示，用三个立柱（可视为质点）将足球支起，小立柱成正三角形放在水平桌面上，立柱与足球球心的连线与竖直方向的夹角均为53°，已知每个立柱对足球的支持力大小为2.5N，，不计足球与立柱间的摩擦，则下列说法正确的是（　　）

A. 单个立柱对足球的作用力竖直向上

B. 足球对立柱的力与桌面对立柱的力是一对相互作用力

C. 足球的重力为4.5N

D. 减小立柱与足球球心的连线与竖直方向的夹角，则每个立柱对足球的支持力变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．单个立柱对足球的作用力属于弹力，立柱与足球接触方式属于点和面接触，此时立柱和足球间的弹性形变沿径向方向，则立柱对足球的弹力指向球心，不是竖直向上，故选项A错误；

B．立柱处于静止状态，受力平衡，且立柱只受足球对立柱的力与桌面对立柱的力，此时二力平衡，即足球对立柱的力与桌面对立柱的力是一对平衡力，故选项B错误；

C．由于三个立柱对称摆放，可知每个立柱给足球的弹力大小相同，对其中一根立柱受力分析如图所示

则竖直方向满足

代入数据解得

故选项C正确；

D．由于每个立柱给足球的弹力大小相同，有

化简得

减小立柱与足球球心的连线与竖直方向的夹角，则变大，可知每个立柱对足球的支持力变小，故D选项错误。

故选C。

 3. 如图甲，2022北京冬奥会主场馆“雪如意”美轮美奂，充分展示了中国元素。“雪如意”的旁边修建着世界上运行长度最大的变角度斜行电梯。斜行电梯在同一竖直平面内运行，箱内地板始终保持水平。电梯轨道的上段是倾角为22.56°的斜直轨道，下段是倾角为39.56°的斜直轨道，中间通过一段圆弧形轨道平滑连接，如图乙所示。当运动员站立在电梯内随着电梯一起运动时，下列说法正确的是（　　）

A. 电梯沿斜直轨道匀速下行时，运动员处于失重状态

B. 电梯刚启动时，运动员受两个力作用

C. 电梯匀速率下行时运动员在上段斜直轨道受到的支持力小于在下段受到的支持力

D. 电梯匀速率上行通过圆弧轨道的过程中，运动员受到地板的弹力小于他的重力

【答案】D

【解析】

【详解】A．电梯沿斜直轨道匀速下行时，运动员处于平衡状态，故运动员不是处于失重状态，A错误；

B．刚启动时，有斜向下的加速度，那合力方向斜向下，而只有重力和支持力时，合力只可能在竖直方向，故必有摩擦力存在，故电梯刚启动时，运动员不止受两个力作用，B错误；

C．电梯匀速率下行时，斜直轨道上，人受力平衡，重力等于支持力，C错误；

D．通过圆弧轨道时，由牛顿第二定律可得

故可得运动员受到地板的弹力小于他的重力，D正确。

故选D。

4.电动平衡车是一种新的短途代步工具。已知人和平衡车的总质量是60kg，启动平衡车后，车由静止开始向前做直线运动，某时刻关闭动力，最后停下来，其图像如图所示。假设平衡车与地面间的动摩擦因数为μ，，则（　　）

A. 平衡车与地面间的动摩擦因数为0.6

B. 平衡车整个运动过程中的位移大小为195m

C. 平衡车在整个运动过程中的平均速度大小为3m/s

D. 平衡车在加速段的动力大小72N

【答案】B

【解析】

【详解】A．关闭动力后，车做匀减速运动，加速度大小为，结合图像可得

，

解得

A错误；

BC．图线与横轴围成的面积为位移，为

整个运动过程中的平均速度大小为

B正确，C错误；

D．平衡车在加速段时有

，

代入数值解得

D错误。

故选B

。5. 如图所示，一质子以速度 进入足够大的匀强电场区域，a、b、c、d为间距相等的一组等势面，若质子经过a、c等势面时动能分别为9eV和3eV。 不计质子重力，下列说法正确的是（　　）

A. 质子第二次经过等势面b时动能是6eV

B. 质子刚好能到达等势面d

C. 该匀强电场场强的方向水平向左

D. 若取等势面c为零电势面，则a所在的等势面电势为6V

【答案】AC

【解析】

【详解】A．两次经过同一等势面的动能相等，因为是匀强电场，所以经过相邻等势面克服电场力做功相同，动能变化相同，即

解得

所以经过b等势面时的动能是6eV，故A正确；

B．假设质子能够到达等势面d，则质子在等势面d的动能为零；但质子做匀变速曲线运动，质子在等势面d的速度不可能为零，故质子不能到达等势面d，故B错误；

C．根据题意，由a到c过程电场力做负功，质子带正电，所以匀强电场场强的方向水平向左，故C正确；

D．根据可知：质子在c等势面的电势能为0，所以质子运动过程中的总能量

根据能量守恒可知

解得

由可得a所在的等势面电势

故D错误。

故选AC。

6.中国“FAST”球面射电望远镜发现一个脉冲双星系统。科学家通过脉冲星计时观测得知该双星系统由一颗脉冲星与一颗白矮星组成。如图所示，假设在太空中有恒星A、B双星系统绕O点做逆时针匀速圆周运动，运动周期为T1，它们轨道半径分别为RA、RB，且RA<RB；C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为T2，且T2<T1。A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。引力常量为G，则（　　）

A. 恒星A的质量大于恒星B的质量

B. 恒星B的质量为

C. 若知道C的轨道半径，则可求出C的质量

D. 三星A、B、C相邻两次共线的时间间隔为

【答案】AB

【解析】

A．因为双星系统的角速度相同，故对A、B可得

即

即恒星A的质量大于恒星B的质量，故A正确；

B．对恒星A可得

解得恒星B的质量为

故B正确；

C．对卫星C满足

可见无法求出卫星C的质量，故C错误；

D．因为恒星A和B始终共线，所以三星A、B、C相邻两次共线的时间间隔为，故D错误。

故选AB。

7. 如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一带电微粒从图中A点以速度v垂直磁场射入，速度的方向与过圆心的直线成30°，当该带电微粒离开磁场时，速度方向刚好改变了180°，不计微粒的重力，下列说法正确的是（    ）

A. 该点电荷带负电

B. 离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点

C. 该点电荷的比荷为

D. 该点电荷在磁场中运动时间

【答案】AC

【解析】

【详解】如图所示

点电荷在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系作出点电荷运动轨迹有电荷在电场中刚好运动，电荷做圆周运动的半径

A．根据电荷偏转方向，由左手定则可知，该电荷带负电，故A正确；

B．如图，电荷离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向相反，其反向延长线不通过O点，故B错误；

C．根据洛伦兹力提供向心力有

所以

故C正确；

D．该电荷在磁场中运动的时间

故D错误。

故选AC。

８. 如图甲所示，质量为m=0.1kg的滑块（可视为质点），在内壁光滑、固定的水平筒内压缩弹簧，弹簧原长小于筒长，且弹簧与滑块不拴接。滑块由静止释放，离开筒后立即滑上位于水平面上的木板左端，此后木板的速度-时间图象如图乙所示，已知木板质量M=0.2kg，最终滑块恰好没有离开木板，重力加速度g取10m/s2，则（　　）

A. 滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1

B. 木板长度为0.75m

C. 释放滑块时弹簧的弹性势能为0.45J

D. 木板与水平面间因摩擦产生的热量为0.375J

【答案】BC

【解析】

【详解】A. 设木板与地面之间的摩擦因数为μ2，木板做匀减速的加速度为a3，根据牛顿第二定律得

根据图像得

解得

设滑块与木板之间的摩擦因数为μ1，木板做匀加速的加速度为a2，根据牛顿第二定律得

根据图像得

解得

滑块与木板之间的动摩擦因数为0.5，A错误；

B. 设滑块的加速度为a1，根据牛顿第二定律得

解得

根据逆向思维，滑块滑上木板时的速度为

木板长度为

B正确；

C. 根据机械能守恒定律得，释放滑块时弹簧的弹性势能为

C正确；

D. 木板与水平面间因摩擦产生的热量为

D错误。

故选BC。

二、非选择题包括必考题和选考题两部分。第9~12题为必考题，每个试题考生都必须作答，第13~44题为选考题，考生根据要求作答。必考题共47分。

９. 水平桌面上安装有如图甲所示的装置，可以用来探究加速度与力的关系。绕过动滑轮的两段轻绳均与桌面平行，光电门固定在竖直支架上。

（1）用游标卡尺测量出遮光条的宽度，如图乙所示，遮光条的宽度______cm。

（2）按图甲组装好器材后，在盒内放入重物，从静止释放物块，在竖直支架上标记释放时遮光片的中心位置O，记录物块运动过程中力传感器的示数F以及遮光条通过光电门的遮光时间t，测量位置O到光电门的距离x。

（3）多次改变放入盒内的重物质量（不改变第一次放入的重物质量），调整物块位置使遮光条中心与支架上的O点平齐，再次由静止释放物块，记录相关数据。

（4）以F为纵坐标、为横坐标作出图像，若当地的重力加速度大小为g，图像的斜率为，图像在纵轴上的截距为b，则物块的质量M＝______，物块与桌面间的动摩擦因数______。（均用、b、d、x、g表示）

【答案】    ①. 0.600    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]游标卡尺是20分度的，分度值为0.05毫米，故遮光条的宽度

（4）[2][3]盒子与重物经过光电门时的速度大小，根据匀变速直线运动的规律有

可得

物块的加速度大小

对物块，根据牛顿第二定律有

整理得

故

，

解得

，

10. 小明利用压敏电阻制作一台电子秤，如图甲所示，其内部电路如图乙所示，电源电动势，内阻，是保护电阻，是调零电阻（最大阻值为20Ω），压敏电阻值R随压力F变化规律为，不计内阻的电流表量程为100mA，。实验步骤如下：

步骤1：调零。盘上不放重物，闭合开关，移动变阻器滑片，使电流表指针满偏；

步骤2：标值。①将已知质量的重物G放在秤盘上，保持滑片不动，在电流表指针对应位置标上质量值；②换用不同已知质量的重物，重复步骤2，直到表盘刻度全部标为质量值为止。

（1）现有四个规格保护电阻，应选哪一个______。

A.0.3Ω            B.3Ω            C.30Ω            D.300Ω

（2）对电子秤调零后，阻值为______Ω。

（3）若电流表示数为30mA，则待测重物质量m=______kg；（结果保留3位有效数字）

（4）电子秤用久了，电源内阻变大，电动势变化很小可忽略不计，其他条件不变，仍进行了步骤1中调零过程，用这样的电子秤测量质量时，测量结果______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【答案】    ①. C    ②.     ③.     ④. 不变

【解析】

【详解】（1）[1]电流表量程为100mA，当电流表满偏时电路中总电阻大小为

根据题意压敏电阻值R的最小阻值为，所以可得的最小阻值为

若选用300Ω时，分析可知电路中的电流过小，影响实验标值，所以应选用电阻为30Ω的保护电阻。

故选C

（2）[2]根据题意可知调零后电流表达到满偏，根据闭合电路欧姆定律有

，，

代入数值解得

（3）[3]当电流表示数为30mA时，根据（2）中分析同理有

同时有

，

联立解得

（4）[4]根据前面分析可知，调零后电流表达到满偏有

代入数值可得此时

当电源内阻变大，电动势不变时，调零后，电流表仍满偏，可知此时电源内阻和滑动变阻器总电阻仍然为，即盘上不放重物时电路中总电阻与之前相同，所以再用这样的电子秤测量质量时，测量结果不变。

11.竖直面内的水平轨道上有一半径为、圆心角为的固定光滑圆弧轨道，其底端紧靠一质量为的长木板，长木板上表面与圆弧轨道底端平齐，长木板右端放置一小物块P，如图甲所示。用足够长轻绳拴接的两个小滑块A、B分别置于圆弧轨道两侧，A刚好被锁定在圆弧轨道上端，B悬停在空中。现解除锁定，A下滑至圆弧轨道底端时与P发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后，A立即又被锁定，P开始运动的v-t图像如图乙所示，图中的、、均为未知量，整个运动过程中P始终未滑离长木板。已知A的质量为，B、P的质量均为，P与长木板之间的动摩擦因数为，长木板与水平轨道之间的动摩擦因数为，P、A、B均可视为质点，重力加速度大小为。求

（1）、的值；

（2）与过程，小物块P、长木板和水平轨道组成的系统因摩擦产生内能的比值。

【答案】（1），；（2）23

【解析】

【详解】（1）将AB作为整体，在A沿圆弧轨道下滑的过程中，满足机械能守恒

其中

解得

物块A、P发生弹性碰撞，满足动量守恒和机械能守恒，可得

解得

滑块P滑上木板后，根据牛顿第二定律，对滑块P

对木板

速度相同时

解得

（2）t0时刻，所达到的共同速度

根据能量守恒，在时间内产生的热量

在时间内产生的热量

代入数据可得热量之比

12.如图所示，平行金属导轨MN、M′N′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定在高度差为h(数值未知)的两水平台面上。导轨MN、M′N′左端接有电源，MN与M′N′的间距为L＝0.10m，线框空间存在竖直向上的匀强磁场、磁感应强度B1＝0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的间距为L＝0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r＝0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.40T。导体棒a质量m1＝0.02kg，接在电路中的电阻R1＝2.0Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b质量m2＝0.04kg，接在电路中的电阻R2＝4.0Ω，放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN′水平抛出，恰能无碰撞地从PP′处以速度v1＝2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度g＝10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求：

（1）导体棒b的最大加速度；

（2）导体棒a在QQ′右侧磁场中产生的焦耳热；

（3）闭合开关K后，通过电源的电荷量q。

【答案】（1）0.02m/s2；（2）0.02J；（3）1C

【解析】

【详解】(1)设a棒滑到水平导轨上时的速度大小为v2，则从PP′到QQ′，由动能定理得

m1g(r-rcos60°)＝m1v-m1v

解得

v2＝3m/s

因为a棒刚进磁场时，a、b棒中的电流最大，b棒受力最大，加速度最大，所以

E＝B2Lv2＝0.12V

I＝＝0.02A

由牛顿第二定律有

B2IL＝m2amax

则导体棒b的最大加速度

amax＝0.02m/s2

(2)两个导体棒在运动过程中，动量守恒且能量守恒，当两棒的速度相等时回路中的电流为零，此后两棒做匀速运动，两棒不再产生焦耳热。

所以由动量守恒定律有

m1v2＝(m1＋m2)v3

设a棒在此过程中产生的焦耳热为Qa，b棒产生的焦耳热为Qb。由能量守恒定律有

m1v＝(m1＋m2)v+Qa+Qb

由于a、b棒串联在一起，所以有

联立解得

Qa=0.02J

(3)设闭合开关后，a棒以速度v0水平抛出，则有

v0＝v1cos60°＝1m/s

对a棒冲出过程由动量定理得

∑B1ILΔt＝m1v0

即

B1Lq＝m1v0

解得

q＝1C

三、选考题：共15分。请考生从2道物理题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。

[物理——选修3-3]

（1）如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为，经历A→B→C→A的过程，C→A过程中，气体压强______（填“增加”、“减小”或“不变”）；整个过程中与外界交换的热量相当于放出61.4J。该气体在A→B过程中对外界所做的功为______J。

【答案】    ①. 不变    ②. 138.6

【解析】

【详解】[1]C→A过程中，图线是过原点的直线，根据

可得

可知C→A过程中气体压强不变；

[2]整个过程中与外界交换的热量相当于放出61.4J，而整个过程中内能不变，则外界对气体做功为

W=61.4J

其中A→B过程气体体积变大，对外做功W1；B→C过程体积不变，W2=0；从C→A过程等压压缩，外界对气体做功

则由

W=W1+W2+W3

解得

W1=-138.6J

即气体在A→B过程中对外界所做的功为138.6J。

（2）如图所示，一水平放置的固定气缸，由截面积不同的两圆筒连接而成。活塞A、B用一刚性细杆连接，它们可以在筒内无摩擦地沿水平方向左右滑动。A、B的截面积分别为、，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧（A的左方和B的右方）都是大气，大气压强始终保持为。活塞B的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上。当气缸内气体温度为，活塞A、B的平衡位置如图所示，此时细线中的张力为。（答案用已知量、、表示）

①细线张力为F1时，气缸内气体的压强p1；

②若改变气缸内气体温度，活塞就可能向右移动，当温度变为多少时活塞开始向右移动？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）以被封的气体的两活塞与连杆为研究对象，由平衡有：

解得

把、，

代入得

（2）活塞没有移动，被封气体经历的过程为等容过程，当活塞恰好右移时，气体的压强为，则有

解得

此时气体温度，由查理定律有

解得=

[物理——选修3-4]

（1）如图所示，一束宽度为d的平行光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜，入射光与AB界面夹角为45°，玻璃的折射率，光束通过三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ。光从BC界面射出时与BC的夹角为_______，光屏PQ上光斑的宽度为_______。

【答案】    ①. 45°    ②.

【解析】

[1][2]设AB面的入射角为θ=45°，折射角为γ，光路如图所示

由

n＝

可得

γ＝30°

光线射到BC边时由几何关系可知入射角γ′＝30°，由折射定律

n＝

得

θ′＝45°

由几何关系知光斑的宽度

D＝

得

D＝

（2）一列简谐横波沿直线水平向右传播，依次经过该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点，时刻振动刚好传到b点，两质点的振动图像如图所示，

①求这列简谐波的波速；

②若该简谐波的波长，从振动刚传到b点时开始计时，请写出b点右侧18m处c点的振动方程。

【答案】①（n=0，1，2，3…）；②（t≥6s）

【解析】

①由振动图像可知t=0时刻，a在正向最大位移处，b处于平衡位置向下振动，若其可能的波形图如图所示

则

由图像可知

T=4s

②λ>10m，由

可知n=0，λ=12m

波速

简谐波传到c点时需时间

振动方程为

（t≥6s