2023年广东省广州市天河区高考物理二模试卷（含答案解析）

2023年广东省广州市天河区高考物理二模试卷

1.  如图所示，在吊环运动中，有一高难度的动作：先双手撑住吊环，双臂夹紧，然后身体下移，双臂缓慢张开至水平。双臂夹紧时，吊绳恰好竖直，双臂完全张开时，吊绳与竖直方向夹角为，。运动员在双臂张开过程中(    )

A. 吊绳的张力在逐渐减小
B. 吊绳的张力保持不变
C. 两吊环对运动员作用力的合力在逐渐增大
D. 双臂完全张开时，吊绳张力与运动员重力之比为5：8

2.  如图所示，a为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径。假设a与b质量相同，地球可看作质量分布均匀的球体，比较物体a和卫星b(    )

A. 所受地球引力大小近似相等
B. 角速度大小近似相等
C. 向心加速度大小近似相等
D. 线速度大小近似相等

3.  如图所示，矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹，粒子重力不计．下列说法正确的是(    )

 

A. 粒子a带负电 B. 粒子c的动能最大
C. 粒子b在磁场中运动的时间最长 D. 粒子b在磁场中运动时的向心力最大

4.  如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上。不考虑空气阻力的影响，旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是(    )

A. A的速度比B的大
B. A与B的向心加速度大小相等
C. 悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的缆绳所受的拉力小
D. 悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等
 

5.  如图所示，空间有一圆锥，点A、分别是两母线的中点。现在顶点O处固定一带正电的点电荷，下列说法中正确的是(    )

A. A、两点的电场强度相同
B. 将一带负电的试探电荷从B点沿直径移到点，其电势能先减小后增大
C. 平行于底面且圆心为的截面为等势面
D. 若点的电势为，点的电势为，则BA连线中点C处的电势等于

6.  风力发电是一种环保的电能获取方式。如图为某风力发电示意图。设计每台风力发电机的功率为40kW。实验测得风的动能转化为电能的效率约为空气的密度是，当地水平风速约为，则风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求(    )

A. 10m B. 5m C. 100m D. 2m

7.  图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是(    )
 

A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高
B. 松开按钮过程，螺线管P端电势较高
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势

8.  悬崖速降是选择崖面平坦、高度适合的崖壁，从崖顶沿绳快速下降到崖底的一种运动。某次速降可视为竖直方向的直线运动，速降者先从静止开始匀加速运动加速度小于重力加速度，之后做匀减速运动，到达地面时速度恰好减为零。下列说法正确的是(    )

A. 在加速下降阶段，速降者的机械能增大，在减速下降阶段，速降者的机械能减小
B. 在整个下降过程中，速降者的机械能一直减小
C. 在整个下降过程中，速降者的重力势能一直减小
D. 在整个下降过程中，绳对速降者先做正功后做负功

9.  如图，质量分别为和的两小球带有同种电荷，电荷量分别为和，用绝缘细线悬挂在天花板上．平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为与两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别为和，最大动能分别为和则(    )

A. 一定小于 B. 一定大于
C. 一定大于 D. 一定大于

10.  某同学用如图甲的实验装置测量当地的重力加速度g，钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，钢球通过光电门A时光电计时器开始计时，通过光电门B时就停止计时，得到钢球从A到B所用时间t，用刻度尺测出A、B间高度h，保持钢球下落的位置和光电门B的位置不变，改变光电门A的位置，重复前面的实验，测出多组h、t的值。

由于钢球下落的位置和光电门B的位置均不变，因此小球到达B点的速度不变，则球的运动可以看成是反向的______填“匀加速”或“匀减速”直线运动，故反向运动的位移表达式______用、g、t表示；
根据测得的多组h、t的值，算出每组的，作出图象如图乙，若图线斜率的绝对值为k，则当地的重力加速度______。

11.  两只电压表、，量程分别为和，为了准确测量它们的内阻约为几千欧，备有以下器材：电阻箱，滑动变阻器，直流电源内阻不计，开关S，导线若干。请完成F列填空：
有两位同学分别设计出如图、所示的实验电路图，其中更合理的是电路图______填“a”或“b”。
按合理的电路，在图中用笔画线将实物器材连接完整。
根据电路图，闭合S前，应将滑动变阻器的滑片调到最______端填“左”或“右”。
调节电阻箱的阻值R和变阻器，的滑片位置，使电压表的示数，记录此时电压表的示数和阻值R；多次改变阻值R和滑片位置，但保持不变，得到多组、R值。
处理数据，得到图所示的关系图线。根据图线算出电压表的内阻为______，电压表的内阻为______均取两位有效数字。
步骤中，若测第一组数据时电阻箱阻值R调为较大值，为保证电压表的指针不超量程位置，根据电路图，闭合S测第二组数据的正确操作是______。
A.先向左移变阻器滑片，再调小电阻箱阻值R
B.先向右移变阻器滑片，再调小电阻箱阻值R
C.先调小电阻箱阻值R，再向左移变阻器滑片
D.先调小电阻箱阻值R，再向右移变阻器滑片
 

12.  观赏“烟火”表演是每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。某型“礼花”底座仅的发射时间，就能将5kg的礼花弹竖直抛上180m的高空。忽略发射底座高度，不计空气阻力，g取。
“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力约是多大？
某次试射，当礼花弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两块爆炸时炸药质量忽略不计，测得两块落地点间的距离，落地时两者的速度相互垂直，两块的质量各为多少？

13.  在训练运动员奔跑中下肢向后的蹬踏力量时，有一种方法是让运动员腰部系绳拖汽车轮胎奔跑，如图所示．一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑，经过后速度达到开始匀速跑，在匀速跑中的某时刻拖绳从轮胎上脱落，运动员立即减速．当运动员速度减为零时发现轮胎静止在其身后处．已知轮胎与跑道间的动摩擦因数为，运动员奔跑中拖绳两结点的距、结点高度差视为定值；将运动员加速跑和减速过程视为匀变速运动，取求：
加速阶段绳子对轮胎的拉力大小T；
运动员减速的加速度大小．

14.  如图所示，有小孔O和的两金属板正对并水平放置，分别与平行金属导轨连接，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域有垂直导轨所在平面的匀强磁场．金属杆ab与导轨垂直且接触良好，并一直向右匀速运动．某时刻ab进入Ⅰ区域，同时一带正电小球从O孔竖直射入两板间．ab在Ⅰ区域运动时，小球匀速下落；ab从Ⅲ区域右边离开磁场时，小球恰好从孔离开．已知板间距为3d，导轨间距为L，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域的磁感应强度大小相等、宽度均为带电小球质量为m，电荷量为q，ab运动的速度为，重力加速度为求：
磁感应强度的大小
在Ⅱ区域运动时，小球的加速度大小
小球射入O孔时的速度v

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：设吊绳拉力为T，与竖直方向夹角为，根据平衡条件
解得
双臂张开过程，变大，则T变大，故AB错误；
C.运动员受到两吊环对他的作用力大小始终等于运动员的重力，故C错误。
D.根据平衡条件和几何关系，双臂完全张开时
吊绳张力与运动员重力之比为5：8，故D正确。
故选：D。
根据平衡条件，求吊绳拉力，分析双臂张开过程，拉力变化；
根据平衡条件，运动员受到两吊环对他的作用力大小始终等于运动员的重力；
根据平衡条件和几何关系，分析吊绳张力与运动员重力之比。
本题解题关键是正确使用平衡条件，列平衡等式，结合几何关系，分析问题。
 

2.【答案】A 

【解析】解：根据万有引力公式得，a与b质量相同，到地球球心的距离近似相等，a与b所受地球引力大小近似相等，故A正确；
由；可得；近地卫星的半径小于同步卫星，则近地卫星的线速度大于同步卫星；同步卫星与地球自转角速度相同，半径大于地球半径，同步卫星线速度大于a的线速度，则近地卫星线速度大于a的线速度．近地卫星线速度大于a的线速度，半径近似相等，由，可知近地卫星角速度大于a的角速度，故BD错误；
C.近地卫星线速度大于a的线速度，半径近似相等，由，可知近地卫星向心加速度大小大于a的向心加速度大小，故C错误。
故选：A。
根据万有引力提供向心力，求得卫星的线速度，结合同步卫星与地球自转角速度相同，根据匀速圆周运动公式进行判断；由万有引力公式求解。
本题考查了随地球一起自转的物体与绕地球做匀速圆周运动的近地卫星的区别，注意随地球一起自转的物体是万有引力一个极小的分力提供向心力，绕地球做匀速圆周运动的近地卫星是万有引力提供向心力。
 

3.【答案】D 

【解析】

【分析】
根据粒子运动轨迹由左手定则判断粒子的电性；
粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律求出粒子的速度，然后求出粒子的动能；
根据粒子做圆周运动的周期与转过的圆心角比较粒子运动时间。
本题考查了粒子在磁场中的运动，由于左手定则与牛顿第二定律可以解题；带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小。
【解答】
解：根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误；
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，粒子的动能，由于：q、B、m都相同，因此r越大，粒子动能越大，由图示可知，b的轨道半径r最大，则b粒子动能最大，故B错误；
粒子在磁场中做圆周运动的周期：相同，粒子在磁场中的运动时间：，由于m、q、B都相同，粒子c转过的圆心角最大，则射入磁场时c的运动时间最大，故C错误，D正确。
故选D。  

4.【答案】C 

【解析】解：A、同轴转动角速度相同，由，可得A的速度比B的小，故A错误。
B、由得，A的向心加速度比B的小，故B错误。
CD、设细线与竖直方向的夹角为，对座椅受力分析如图所示：

则：向心力
细线拉力
A的向心加速度比B的小，A的向心力比B的小，故拉A的细线与竖直方向的夹角小，悬挂A的缆绳所受到的拉力比悬挂B的小，故C正确，D错误。
故选：C。
AB两个座椅具有相同的角速度，分别代入速度、加速度、向心力的表达式，即可求解。
解决本题的关键知道A、B的角速度大小相等，知道线速度、角速度、向心加速度、向心力之间的关系，并能灵活运用。
 

5.【答案】B 

【解析】解：A、A、两点到O点的距离相等，根据点电荷的场强公式分析可知，A、两点的电场强度大小相等，但方向不同，所以电场强度不同，故A错误；
B、将一带负电的试探电荷从B点沿直径移到点，试探电荷先靠近正点电荷，再远离正点电荷，静电力对该试探电荷先做正功后做负功，其电势能先减小后增大，故B正确；
C、点电荷的等势面是一系列以点电荷为球心的同心球面，故平行于底面且圆心为的截面不是等势面，故C错误；
D、由于CB间场强小于AC间场强，而，由类比知，C、B间的电势差大小小于A、C间的电势差大小，所以：，则，因为A、两点到O点距离相等，所以A、两点电势相等，即，同理，则有，故D错误。
故选：B。
根据点电荷的场强公式分析A、两点电场强度的大小关系，结合电场的分布分析A、两点电场强度方向关系，从而判断A、两点的电场强度关系；点电荷的等势面是一系列以点电荷为球心的同心球面；沿着电场线，电势逐渐降低；通过电场力做功的正负分析电势能的变化；根据公式类比求解AB连线中点C处的电势。
本题关键是明确点电荷的电场分布情况，灵活运用分析电势关系。要注意场强是矢量，电势是标量。
 

6.【答案】A 

【解析】解：t时间内通过叶片的风是以叶片为半径，以vt为高的圆柱体的空气，其质量为
圆柱体的空气的动能为
发电的功率为
解得：
代入数据可得
故A正确，BCD错误；
故选：A。
解决此题的关键是建立正确的模型，即风的动能转换为电能．
本题的解题关键是根据能量守恒定律列式求解，计算要细心．
 

7.【答案】BD 

【解析】解：A、按下按钮过程中，穿过线圈内向左的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向右，此时螺线管Q端电势高，故A错误；
B、松开按按钮过程中，穿过线圈内向左的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向左，此时螺线管P端电势高，故B正确；
C、当保持不动时，线圈内磁通量不变化，无感应电动势，故C错误；
D、按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管产生的感应电动势大小相同，故D正确。
故选：BD。
按压和松开按键过程，会导致线圈内磁场变化，产生感应电动势，根据楞次定律判断感应电流的方向；当保持不动时，线圈内磁通量不变化，无感应电流。
明确电磁感应的概念，知道线圈中磁通量变化，才会有感应电动势，闭合回路电路中才有电流产生。
 

8.【答案】BC 

【解析】解：AB、在加速阶段，加速度小于重力加速度，说明存在阻力绳的拉力和空气阻力，但小于重力，而后在减速阶段，做匀减速运动，说明阻力大于重力，因此加速阶段和减速阶段都存在阻力，且阻力一直做负功，所以速降者的机械能一直减小，故A错误，B正确；
C、在整个下降过程中，重力对速降者一直做正功，则速降者的重力势能一直减小，故C正确；
D、对速降者而言无论是加速下降和减速下降，位移向下而拉力向上，故绳的拉力对速降者始终做负功，故D错误。
故选：BC。
分析速降者的受力情况，根据阻力做功情况判断其机械能变化情况，由重力做功正负分析重力势能的变化情况。
本题分析清楚速降者的受力情况与各力做功情况是关键，应用功能关系即可解题；解题时要注意重力做功不改变机械能。
 

9.【答案】ACD 

【解析】解：A、对小球A受力分析，受重力、静电力、拉力，如图
根据平衡条件，有：
故：
同理，有：
由于，故，故A正确；
B、两球间的库仑力是作用力与反作用力，一定相等，与两个球是否带电量相等无关，故B错误；
C、小球摆动过程机械能守恒，有，解得，由于A球摆到最低点过程，下降的高度较大，故A球的速度较大，故C正确；
D、小球摆动过程机械能守恒，有，故

其中相同，根据数学中的半角公式，得到：

其中，相同，故越大，越大，动能越大，故一定大于，故D正确；
故选：ACD。
设两个球间的静电力为F，分别对两个球受力分析，求解重力表达式后比较质量大小；根据机械能守恒定律列式求解后比较最低点速度大小，再进一步比较动能大小．
本题关键分别对两个小球受力分析，然后根据平衡条件列方程；再结合机械能守恒定律列方程分析求解．
 

10.【答案】匀减速    2 k 

【解析】解：由于球下落的位置不变，光电门B的位置不变，因此小球到达B点的速度不变，
设球到B点的速度为，则球的运动可以看成是倒过来的匀减速直线运动，
则有：

gt2，即

gt；
由函数表达式可知，图线与纵轴的交点表示小球通过B光电门的速度，要求出重力加速度，必须求出图线斜率的绝对值，
则由

g解得：；
故答案为：匀减速；。
依据运动学公式，结合逆向思维，及图象的含义，即可求解；
根据函数表达式，与图线的横纵坐标，及图线的斜率，即可求解。
考查运动学公式的内容，掌握数学函数表达式的含义，理解图象的横纵坐标，及斜率的含义，注意逆向思维在本题中渗透。
 

11.【答案】b 右   

【解析】解：由于滑动变阻器最大阻值远小于电压表内阻，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，应选择图b所示电路。
根据图b所示实验电路连接实物电路，实物电路图如图所示。

滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片要置于右端。
由图b所示电路图可知，电压表示数，
整理得：，
由图象可知，图象斜率；
图象纵轴截距，解得：；
若测第一组数据时电阻箱阻值R调为较大值，说明电压表示数较小，
测第二组数据时电压表示数应变大，滑动变阻器滑片应向左移动，
为保护电表安全，移动滑片前应减小电阻箱阻值，故C正确，ABD错误。
故选：C。
故答案为：；实物电路图如图所示；右；；；。
根据滑动变阻器最大阻值与电压表内阻间的关系确定滑动变阻器接法，然后选择实验电路图。
根据所选择的实验电路图连接实物电路图。
滑动变阻器采用分压接法时，为保护电路闭合开关前滑片要置于分压电路分压为零的位置。
根据图示电路图应用欧姆定律求出图象的函数表达式，根据图示图象流出电流表内阻。
根据题意与图示电路图分析如何进行实验操作。
本题考查了实验电路选择、连接实物电路、实验注意事项与实验数据处理问题；知道实验原理分析清楚实验电路结构是解题的前提，应用串并联电路特点与欧姆定律可以解题。
 

12.【答案】解：设礼花弹竖直抛上180m高空用时为t，由竖直上抛运动的对称性知：
解得：
设发射时间为，火药对礼花弹的作用力为F，对礼花弹发射到180m高空运用动量定理有：
解得：
设礼花弹在180m高空爆炸时分裂为质量为、的两块，对应水平速度大小为、，方向相反，礼花弹爆炸时该水平方向合外力为零，取的速度方向为正方向，由动量守恒定律有：
  
且有：
由平抛运动的规律和题目落地的距离条件有：
设物块落地时竖直速度为，落地时两者的速度相互垂直，如图所示，有：，又 

代入数据解得：对应；
或    对应
答：
“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力约是1550N；
两块的质量各为1kg和4kg。 

【解析】先根据竖直上抛运动的规律求出礼花弹竖直抛上180m高空所用时间。对整个过程，由动量定理列方程求解火药对礼花弹的作用力为F；
礼花弹爆炸时该水平方向合外力为零，由动量守恒定律结合平抛运动的规律列方程求解两块的质量。
解决本题的关键要明确此题涉及三个过程，能准确把握每个过程的规律，特别是爆炸过程，由于外力远小于内力，系统的动量守恒。对于平抛运动，关键要抓住两个弹片速度关系。
 

13.【答案】解：设加速阶段轮胎的加速度大小为，由运动学方程有：
①
设轮胎受到绳子的拉力T与水平方向的夹角为，地面支持力为N，摩擦力为f，
在竖直方向有：②
在水平方向有：③
又有：④
由题意得：，
由①④式及相关数据得：
设拖绳脱落后轮胎在地面滑行的加速度大小为、位移大小为s，运动员减速运动的加速度大小为
由牛顿第二定律有：⑤
由运动学方程有：⑥
⑦
由⑤⑦式并代入数据可得：
答：加速阶段绳子对轮胎的拉力大小T为70N；
运动员减速的加速度大小为 

【解析】根据速度时间公式求出匀加速运动的加速度大小，然后对轮胎受力分析，抓住竖直方向上的合力为零，水平方向产生加速度，结合牛顿第二定律求出拉力的大小．
根据牛顿第二定律和速度位移公式求出轮胎减速运动的距离，根据位移关系求出运动员减速运动的位移，结合速度位移公式求出匀减速运动的加速度大小．
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，难度中等．
 

14.【答案】解：在磁场区域运动时，产生的感应电动势大小为：
  ɛ…①
金属板间产生的场强大小为：…②
ab在Ⅰ磁场区域运动时，带电小球匀速下落，有
  …③
联立①②③得：…④
在Ⅱ磁场区域运动时，设小球的加速度a，依题意，有
 …⑤
联立③⑤得：…⑥
依题意，ab分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ磁场区域运动时，小球在电场中分别做匀速、匀加速和匀速运动，设发生的位移分别为、、；ab进入Ⅲ磁场区域时，小球的运动速度为则：
…⑦
…⑧
…⑨
又 …⑩
又：…
联立可得：
答：
磁感应强度的大小是
在Ⅱ区域运动时，小球的加速度大小是
小球射入O孔时的速度v是 

【解析】带电小球匀速下落，合力为零，电场力与重力平衡．ab在磁场区域运动时，由ɛ求出感应电动势，由求出板间场强．由平衡条件可求出磁感应强度．
在Ⅱ磁场区域运动时，小球所受的电场力向下，大小不变，由牛顿第二定律求解加速度．
小球在板间先做匀速运动，再做匀减速运动，最后做匀速运动，由运动学公式求解小球射入O孔时的速度
本题是电磁感应与力学知识的综合，综合性较强．题中板间电压等于导体棒的感应电动势．