2023届新高考模拟预热卷 物理（江苏卷 含解析）

2023届新高考模拟预热卷 物理（江苏卷 含解析）

一、选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。

1.如图所示，一钠光灯放在一空箱子左侧的双缝前，在右壁上产生干涉图样.现给箱子灌满油(不考虑溢油)，浸入油中的条纹怎样变化(   )

A.条纹间距变宽 B.条纹间距变密 C.条纹间距不变 D.条纹消失

2.月球车是我国探月工程中的重要部分，它进入休眠期时可采用同位素Pu238电池为其保暖供电.Pu238可用吸收一个中子得到，Pu238衰变时只放出α射线，其半衰期为88年.下列说法正确的是(   )

A.Np237转变成Pu238的核反应方程为

B.α衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子

C.α射线具有较强的穿透能力，可以穿透几毫米厚的铅板

D.在月球环境下Pu238的半衰期可能会发生变化

3.如图所示，电容器的A极板带正电，B极板带负电且接地，现将B极板水平向左移动x，则电容器的电容C和P点的电势φ随位移x变化的图像，正确的是(   )

A. B. C. D.

4.如图甲所示为某品牌的气压式电脑椅，其简易构造如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，总质量为m。横截面积为S的柱状汽缸杆与底座固定连接，可自由移动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体。设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为，重力加速度为g。则下列说法正确的是(   )

A.人迅速坐下时，缸内气体的温度可能不变

B.人坐在椅子上不动，打开空调，环境温度降低时，椅面会下降

C.人离开椅子后，足够长时间内，汽缸内的气体放出热量

D.若质量为M的人盘坐在椅面上，则缸内气体的压强为

5.如图所示，有一固定且内壁光滑的半球面，球心为O，半球面最低点为C，有两个可视为质点且质量相同的小球A和B，在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，两球与O点的连线与竖直线间的夹角分别为和，则(   )

A.两球所受支持力的大小之比为3：4

B.两球运动的周期之比为

C.两球的角速度之比为

D.两球的线速度之比为

6.滑块P以初速度沿水平轨道滑行距离后与静止在轨道上的滑块Q发生完全非弹性碰撞，已知两滑块在水平轨道上滑行受到的阻力与其重力之比均为k，碰撞后滑行x距离后停止，则的质量之比为(   )

A. B.

C. D.

7.如图所示为三颗卫星绕地球沿逆时针方向做匀速圆周运动的示意图，其中是地球同步卫星，a在半径为r的轨道上，此时恰好相距最近，已知地球质量为M，地球自转的角速度为ω，引力常量为G，则(   )

A.卫星与地心的连线单位时间扫过的面积相等

B.卫星c加速一段时间后就可能追上卫星b

C.到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间

D.到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间

8.两彼此正对的相同金属圆环竖直放置在竖直向下、磁感应强度大小为0.8 T匀强磁场中，圆环半径为0.2 m、相距0.5 m，用导线将环与原、副线圈匝数比为4：1的理想变压器相连，变压器输出端接一阻值为的灯泡，让导体杆沿两环内侧做角速度为的匀速圆周运动，圆环电阻不计，导体杆的电阻为，则灯泡(   )

A.两端电压为0.8 V  B.两端电压为1.0 V

C.两端电压为1.5 V  D.两端电压为2.0 V

9.如图所示，边长为的正三角形区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，正三角形中心O有一粒子源，可以沿平面任意方向发射相同的带电粒子，粒子质量为m，电荷量为q.粒子速度大小为v时，恰好没有粒子穿出磁场区域，不计粒子的重力.下列说法正确的是(   )

A.磁感应强度大小为

B.磁感应强度大小为

C.若发射粒子速度为时，在磁场中运动的最短时间为

D.若发射粒子速度为时，在磁场中运动的最短时间为

10.如图所示，轻质弹簧下端固定在水平面上，弹簧原长为L，质量为m的小球（可视为质点）从距弹簧上端高度为h的P点由静止释放，小球与弹簧接触后立即与弹簧上端粘连，并在竖直方向上振动。一段时间后，小球静止在O点，此时弹簧长度为，弹簧的弹性势能为，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是(   )

A.弹簧的劲度系数为

B.小球在运动过程中，小球与弹簧组成的系统机械能守恒

C.小球第一次下落过程中速度最大位置在O点

D.

二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11.（15分）以下是利用落体法验证机械能守恒定律的两种方案。

（1）采用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。

①图乙中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器频率为50 Hz，打下O点（图中未标出）时，钩码开始下落，是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的0刻线与O点对齐，三个点所对刻度如图乙所示。打点计时器在打出b点时钩码下落的速度为_______m/s（计算结果保留三位有效数字）；

②若打点计时器在打出b点时的速度表示为，钩码下落的高度表示为，当地的重力加速度为g，若在误差允许范围内表达式_______（用题中所给的物理量表示）成立，则机械能守恒。

（2）采用光电门验证机械能守恒定律，装置如图丙所示。切断电磁铁电源，让小钢球自由下落，下落过程中小钢球经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小钢球通过光电门1、2的时间，用刻度尺测出两光电门间距离h，已知小钢球的直径为d，当地的重力加速度为g。

①小钢球通过光电门1时的瞬时速度________（用题中所给的物理量表示）；

②保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出随h变化的图像，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率________（用题中所给的物理量表示），就可以验证小钢球下落过程中机械能守恒；

③若考虑空气阻力的影响，则实验得出的随h变化的图像的斜率一定________（填“大于”“小于”或“等于”）不考虑空气阻力时图线的斜率。

12.（8分）如图所示，直角三角形ABC为某三棱镜的截面，为AB边的中点，一单色细光束从D点以与AB成30°角方向射入棱镜，依次通过AB面折射、BC面反射，再从AC面射出，此时折射角为60°（已知光在真空中的传播速度为c）。求：

（1）棱镜对该单色光的折射率；

（2）光在棱镜中传播的时间。

13.（8分）2021年4月23日，首届成都国际工业博览会轨道交通馆内，新一代高速磁悬浮列车吸引不少眼球，这是我国研制的时速600公里、新一代自主知识产权的高速磁浮列车，填补了航空与高铁速度的空白，如图所示.列车在投入使用前会经过一系列测试，在某次制动性能测试中，列车先在平直轨道上以额定功率P由静止启动，经时间t达到最大速度v，之后匀速率进入水平面内的圆形转弯轨道.已知列车质量为m，运动中阻力恒定，重力加速度为g.

(1)求列车由静止开始加速至最大速度v的过程通过的路程x；

(2)为了使列车以速率v无侧向挤压地通过转弯轨道，则轨道向内侧倾斜，倾斜角度为θ，求圆形转弯轨道的设计半径r.

14.（13分）如图所示，平行光滑固定金属导轨间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，两个相同的金属棒垂直导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每个金属棒的质量为m，接入电路的电阻均为.开始时棒锁定在导轨上，对棒施加水平向右的恒定拉力F，经时间t后棒的速度达到最大值v，此时撤去拉力，同时解除对棒的锁定，导轨足够长且电阻不计.求：

(1)匀强磁场的磁感应强度大小；

(2)撤去拉力前棒前进的距离；

(3)全过程中回路产生的焦耳热.

15.（16分）某科研实验装置的电场和磁场分布可以简化为如图所示。第Ⅰ象限（包括y轴）充满垂直xOy平面向外，磁感应强度大小为的匀强磁场，第Ⅳ象限充满垂直xOy平面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场，第Ⅲ象限充满沿x轴负方向的匀强电场。在第Ⅲ象限坐标为的粒子源P发射出质量为m、电荷量为的带电粒子甲，经电场偏转后恰好从坐标原点O沿y轴正方向以速度v进入磁感应强度大小为的匀强磁场区域。已知，不计粒子重力。

（1）求第Ⅲ象限内匀强电场的场强大小E和粒子甲从粒子源发射时的速度（可以用三角函数值表示）。

（2）从带电粒子甲由粒子源P发射开始计时，求带电粒子甲第3次穿过x轴的时间和横坐标。

（3）若粒子甲第3次经过x轴时会被x轴上设置的吸收器吸收，则从y轴上Q点平行x轴正方向发射与粒子甲比荷相同的粒子乙，粒子乙第一次沿y轴正方向穿过x轴时与粒子甲相碰，求Q点可能的纵坐标和粒子乙可能的速度及甲、乙两粒子发射的时间差。

答案以及解析

1.答案：B

解析：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且间距相等，由知波长越长，条纹间距越大，根据，而，现给箱子灌满油(不考虑溢油)，则有波长变小，条纹间距变密，故B正确.

2.答案：A

解析：根据题意可知Np237转变成Pu238的核反应方程为，A正确；原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子是β衰变，B错误；α射线的穿透能力很弱，一张厚纸就可以挡住，C错误；半衰期不随外界环境的变化而变化，D错误.

3.答案：C

解析：电容器的电容，其中为初始时极板的间距，当位移x增加时，电容非线性减小，A、B错误；P点的电势为为初始时P点到B极板间的距离，当电容器的电荷量保持不变时，电容器内的电场强度不随板间距的改变而改变，所以φ随x线性增加，C正确，D错误。

4.答案：B

解析：人迅速坐下时，外界对气体做功，气体还没来得及与外界充分发生热传递，根据热力学第一定律，则，所以缸内气体的温度可能升高，A错误；人坐在椅子上不动，由于人处于平衡状态，可知气体的压强不发生变化，由理想气体状态方程可知，环境温度降低时，缸内气体体积减小，椅面会下降，B正确；人离开椅子后，经过足够长时间，气体的温度和外界温度相等，可知气体的内能不变，气体体积增大，则气体对外界做功，由热力学第一定律，可知汽缸内的气体吸收热量，C错误；质量为M的人盘坐在椅面上，由受力平衡有，解得，D错误。

5.答案：B

解析：对小球受力分析如图所示，，故A错误；小球受到的合外力充当向心力，根据牛顿第二定律有，解得，故B正确；根据，有，故C错误；根据牛顿第二定律得，，，故D错误.

6.答案：C

解析：碰撞前，对滑块P滑动过程，由动能定理有，滑块碰撞，以方向为正方向，由动量守恒定律有，碰撞后滑块滑动，由动能定理有，联立解得，C正确。

7.答案：C

解析：卫星为不同轨道的卫星，由题给条件无法比较它们与地心的连线单位时间扫过的面积是否相等，A错误；卫星c加速后，将脱离原轨道做离心运动，不可能追上同轨道的卫星b，B错误；卫星a做圆周运动，由万有引力提供向心力有，可得为地球同步卫星，其角速度与地球自转的角速度相同，则卫星连续两次相距最近还需经过的时间t满足，解得，C正确，D错误。

8.答案：A

解析：分析可知，导体杆在磁场中运动，产生正弦式交流电，当导体杆经过最低点和最高点时，切割的方向与磁场方向垂直，产生的感应电动势最大，，则有，理想变压器与副线圈电路整体可看成等效电阻，则原线圈中电流，副线圈两端的电压，则灯泡两端的电压为0.8 V，A正确.

9.答案：B

解析：磁场垂直纸面向外，粒子恰好没有穿出磁场区域，因此粒子的直径等于过O点垂直于的线段大小，设垂足为d，由几何关系得，所以半径为，由于洛伦兹力提供向心力，即有，解得，A错误，B正确；当发射粒子速度为时，由公式，解得，粒子在磁场中运动的最短时间就是在磁场中转过最小的角度，当粒子从垂足d出去时，时间最短，由几何关系可得，转过的角度为，则时间为，又因为，即有，C、D错误.

10.答案：D

解析：小球停止运动时，受力平衡，根据平衡条件和胡克定律得，解得，A错误；由分析可知小球开始从高处下落，第一次经过O点动能不为零，最后在该位置静止，说明运动过程中有阻力作用，故小球与弹簧组成的系统机械能不守恒，B错误；由于小球在运动过程中有阻力作用，第一次下落过程中合力为零的位置并不在最后的静止位置，故O点不是下落过程中速度最大处，C错误；小球从被释放到第一次经过最后的静止位置，根据能量守恒定律有，则，D正确。

11.答案：（1）①1.95；②

（2）①；②；③小于

解析：（1）①用两点之间的平均速度代表b点的瞬时速度有；

②若机械能守恒，则有，整理后有。

（2）①小钢球通过光电门1时的瞬时速度为；

②不考虑空气阻力，由，可得，由此可知若随h变化的图像的斜率，就可以验证小钢球下落过程中机械能守恒；

③考虑空气阻力的影响，则小钢球下落的加速度小于g，由可知，实验得出的随h变化的图像的斜率一定小于不考虑空气阻力时图线的斜率。

12.答案：（1）

（2）

解析：（1）如图所示，画出光路图，设，则，

由光的折射定律得该棱镜的折射率为

则

又根据几何关系可得，

故

则该棱镜的折射率为

（2）根据几何关系可得

又，

则有

光在棱镜中传播的速度

故光在棱镜中传播的时间

13.答案：(1)

(2)

解析：(1)当列车达到最大速率时，牵引力等于阻力，则列车的额定功率，

从静止开始至最大速度的过程，应用动能定理有

联立解得.

(2)在圆形转弯轨道处，列车做匀速圆周运动，所受向心力大小为

受力分析如图所示，若要使列车无侧向挤压地通过圆形转弯轨道，则向心力由列车的重力及轨道对列车支持力的合力来提供，

可得，

联立解得.

14.答案：(1)

(2)

(3)

解析：(1)设磁感应强度大小为B，对棒，速度达到最大值，，由受力分析有，

根据闭合电路欧姆定律有，

解得.

(2)撤去拉力前，设棒前进的距离为x，对棒由静止到最大速度的过程，由动量定理得，

又

其中

解得.

(3)棒解除锁定后，两棒相互作用过程动量守恒，设最后共同运动速度为，有，

对全过程由功能关系得，

解得.

15.答案：（1）方向斜向右上与x轴正方向的夹角为

（2）

（3）见解析

解析：（1）把带电粒子从P到O的运动利用逆向思维法可变为从O到P的类平抛运动，则有

联立解得，

粒子从粒子源发射时速度大小为，由动能定理有

解得

设粒子从粒子源发射时速度的方向斜向右上与x轴正方向的夹角为θ，则有

（2）如图甲，粒子甲从P到坐标原点O的时间，即第1次穿过x轴的时间，

由

解得，

粒子甲在第Ⅰ象限运动时间

第2次穿过x轴的横坐标为，

粒子进入第Ⅳ象限，有，

联立解得

带电粒子甲在第Ⅳ象限运动时间，

第3次穿过x轴的横坐标为

从发射至第3次穿过x轴的时间

（3）粒子乙可能的运动轨迹如图乙中实线所示，对于轨迹1，

，又，

联立解得

，

Q点可能的纵坐标为

乙粒子运动时间

甲粒子运动时间为，

甲、乙两粒子发射的时间差

对于轨迹2，，

又，

联立解得

，

Q点可能的纵坐标为

粒子乙运动时间

粒子甲运动时间为，

甲、乙两粒子发射的时间差