2023年北京市重点学校高考物理调研试卷

2023年北京市重点学校高考物理调研试卷

一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）

1.  如图所示为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，从此刻起横坐标位于处的质点在最短时间内到达波峰历时。图中质点的横坐标。下列说法正确的是(    )

A. 该波的波速为 B. 内质点的路程为
C. 末质点的振动方向沿轴正方向 D. 内质点的路程为

2.  频率为的入射光照射某金属时发生光电效应现象。已知该金属的逸出功为，普朗克常量为，电子电荷量大小为，下列说法正确的是(    )

A. 该金属的截止频率为
B. 该金属的遏止电压为
C. 增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数不变
D. 增大入射光的频率，光电子的最大初动能不变

3.  北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统，建成后的北斗卫星导航系统包括颗同步卫星和颗一般轨道卫星。对于其中的颗同步卫星，下列说法中正确的是(    )

A. 它们运行的线速度一定大于第一宇宙速度 B. 地球对它们的吸引力一定相同
C. 一定位于赤道上空同一轨道上 D. 它们运行的速度一定完全相同

4.  某同学采用如图所示的装置来研究光电效应现象。某单色光照射光电管的阴极时，会发生光电效应现象，闭合开关，在阳极和阴极之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表显示的电压值称为反向截止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到的反向截止电压分别为和，设电子质量为，电荷量为，则下列关系式中不正确的是(    )

A. 频率为的单色光照射阴极时光电子的最大初速度
B. 阴极金属的极限频率
C. 普朗克常量
D. 阴极金属的逸出功

5.  质量为的长木板放在光滑的水平面上，质量为的物块放在长木板上，整个系统处于静止状态。若对物块施加水平拉力如图甲，使物块能从长木板上滑离，需要的拉力至少为；若对长木板施加水平拉力如图乙，也使物块能从长木板上滑离，需要的拉力至少为，则为(    )

A.  B.  C.  D.

6.  如图，两光滑导轨竖直放置，导轨平面内两不相邻的相同矩形区域Ⅰ、Ⅱ中存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反。金属杆与导轨垂直且接触良好，导轨上端接有电阻其他电阻不计。将金属杆从距区域Ⅰ上边界一定高度处由静止释放(    )

A. 金属杆在Ⅰ区域运动的加速度可能一直变大
B. 金属杆在Ⅱ区域运动的加速度一定一直变小
C. 金属杆在Ⅰ、Ⅱ区域减少的机械能一定相等
D. 金属杆经过Ⅰ、Ⅱ区域上边界的速度可能相等

二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）

7.  在如图所示装置中，轻杆一端固定着一个轻质定滑轮，用轻杆连接着另一轻质滑轮，轻绳一端固定于点，跨过滑轮和，另一端固定在上，已知悬点和滑轮间的距离大于滑轮的直径，动滑轮质量和一切摩擦不计，整个装置稳定时轻绳部分与竖直方向夹角为，部分与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是(    )

A. 整个装置稳定时，角一定等于角
B. 若仅把轻杆竖直向上缓慢移动一小段距离，高度上升
C. 若仅把轻杆水平向右缓慢移动一小段距离，高度上升
D. 存在某一方向，往该方向缓慢移动轻滑轮时，的位置保持不变

8.  如图所示，用跨过光滑滑轮的轻质细绳将小船沿直线拖向岸边，已知拖动细绳的电动机功率恒为，电动机卷绕绳子的轮子的半径，轮子边缘的向心加速度与时间满足，小船的质量，小船受到阻力大小恒为，小船经过点时的速度大小，滑轮与水面竖直高度，则(    )

A. 小船过点时速度为
B. 小船从点到点的时间为
C. 电动机功率
D. 小船过点时的加速度为

9.  图为一交流发电机示意图，线圈在匀强磁场中绕固定轴沿顺时针方向匀速转动，图是该发电机的电动势随时间余弦规律变化的图象。已知线圈电阻为，定值电阻，电表均为理想交流电表。由此可以判定(    )

A. 电流表读数为
B. 电压表读数为
C. 时刻，穿过线圈的磁通量为零
D. 内，通过电阻的电荷量为

10.  如图，质量的足够长平板小车静置在光滑水平地面上，质量的小物块静止于小车上，时刻小物块以速度向右滑动，同时对物块施加一水平向左、大小恒定的外力，如图显示物块与小车第秒内运动的图象。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。则下列说法正确的是(    )

 

A. 物块与平板小车间的动摩擦因数
B. 恒力
C. 物块与小车间的相对位移
D. 小物块向右滑动的最大位移是

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

11.  物理社找到一根拉力敏感电阻丝，其阻值随拉力变化的图象如图甲所示，社员们按图乙所示电路制作了一个简易“吊杆”。电路中电源电动势，内阻；灵敏毫安表的量程为，内阻；是可变电阻。，两接线柱等高且固定。现将这两根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘杆，将其两端接在，接线柱上。通过光滑绝缘杆可将重物吊起。不计敏感电阻丝的重力，现完成下列操作步骤：
步骤：滑环下吊重物时，闭合开关，调节可变电阻使毫安表指针满偏；
步骤：滑杆下吊上已知重力的重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为；
步骤：保持可变电阻接入电路阻值不变，读出此时毫安表示数；
步骤：换用不同已知重力的物理，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；
步骤：将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘
写出敏感电阻丝上的拉力与重物的关系：______。
设图象斜率为，写出毫安表示数与待测重物重力关系的表达式：______。用，，，，，，表示
若图象中，测得，毫安表指针半偏，则待测重物的重力______。
关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是______。
A.重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线均匀
B.重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线不均匀
C.重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线不均匀
D.重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线均匀
若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台简易“吊秤”称重前，进行了步骤操作，则测量结果______。填“偏大”“偏小”或“不变”

12.  某同学为验证机械能守恒定律设计了如图所示的实验：一钢球通过轻绳系在点，由水平位置静止释放，用光电门测出小球经过某位置时的挡光时间，用刻度尺测出该位置与点的高度差。已知重力加速度为
为了完成实验还需测量的物理量有______。填正确答案标号
A.绳长
B.小球的质量
C.小球的直径
D.小球下落至光电门处的时间
正确测完需要的物理量后，验证机械能守恒定律的关系式是______。用已知量和测量量的字母表示

四、简答题（本大题共1小题，共12.0分）

13.  如图所示，一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图中的实线所示，此时这列波恰好传播到点，再经过，坐标为的点开始起振，求：
该列波的周期和振源点的振动方程；
从时刻到点第一次达到波峰时，振源点相对平衡位置的位移及其所经过的路程。

五、计算题（本大题共1小题，共10.0分）

14.  如图所示，竖直放置、上端开口的绝热气缸底部固定一电热丝图中未画出，面积为的绝热活塞位于气缸内质量不计，下端封闭一定质量的某种理想气体，绝热活塞上放置一质量为的重物并保持平衡，此时气缸内理想气体的温度为，活塞距气缸底部的高度为，现用电热丝缓慢给气缸内的理想气体加热，活塞上升了，封闭理想气体吸收的热量为已知大气压强为，重力加速度为。求：
活塞上升了时，理想气体的温度是多少：
理想气体内能的变化量。

六、综合题（本大题共1小题，共16.0分）

15.  如图所示，在直线和之间有一匀强电场和一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，、与磁场圆相切，是圆的一条直径，长为，匀强电场的方向与平行向右，其右边界线与圆相切于点。一比荷为的带电粒子不计重力从上的点垂直电场射入，初速度为，刚好能从点沿与夹角为的方向进入磁场，最终从点离开磁场。求：
电场的电场强度的大小；
磁场的磁感应强度的大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、波沿轴正方向传播，点在平衡位置向下方向传播，点在最短时间内到达波峰历时，故经过到达波峰，故，解得：；由图象可知，波长为，故波速度，故A错误；
B、点经过的路程，故B错误；
C、，时刻点向上振动，故过半个周期时点向下振动，振动方向沿轴负方向，故C错误；
D.内质点先沿轴正方向运动到达波峰后沿轴负方向运动，因质点在靠近波峰位置时速度较小，故其路程小于即，故D错误。
故选：。
根据波的传播方向确定点的振动情况，根据到达波峰的时间确定周期，再根据图象确定波长，由波长、频率和波速的关系求出波速，根据时间和质点在竖直方向上的运动特点得出质点的路程。
本题考查波动图象的应用，注意掌握根据波的传播方向确定振动方向的方法，明确波长、频率和波速间的关系式的应用。
 

2.【答案】 

【解析】解：、根据逸出功和截止频率关系可得截止频率为：，故A错误；
B、根据遏止电压和最大初动能的关系，可得遏止电压为：，故B正确；
C、增大入射光的强度，即增大入射光的光子数，则单位时间内发射的光电子数增多，故C错误；
D、根据光电效应方程可知：增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，故D错误。
故选：。
增大入射光的强度，即增加入射光的光子个数，对应的光电流增大；根据遏止电压和最大初动能的关系可知，最大初动能恰为零时的入射光频率为金属的截止频率，入射光的频率增加，则光电子的最大初动能增加。
解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道影响光电子最大初动能的因素，注意遏止电压与入射光的频率有关，与光的强度无关。
 

3.【答案】 

【解析】解：、第一宇宙速度是卫星做圆周运动的最大环绕速度，同步卫星的速度一定小于第一宇宙速度，故A错误。
B、由于颗同步卫星的质量未知，无法比较地球对它们的吸引力大小，故B错误。
C、同步卫星的轨道一定在赤道上空同一轨道上，故C正确。
D、同步卫星的轨道半径相等，线速度大小相等，但是速度方向不同，故D错误。
故选：。
第一宇宙速度是做圆周运动的最大环绕速度；根据万有引力定律公式比较吸引力的大小；同步卫星定轨道，在赤道的上方，轨道半径一定，线速度大小一定。
解决本题的关键知道第一宇宙速度的含义，知道第一宇宙速度是最小的发射速度，做圆周运动的最大环绕速度，以及知道同步卫星的特点：定轨道、定周期、定高度、定速率。
 

4.【答案】 

【解析】解：、光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：

则得光电子的最大初速度为：，故A正确；
、根据爱因斯坦光电效应方程得：


得金属的逸出功为：
联立得：
代入可得金属的逸出功：
阴极金属的极限频率为：
联立可得：
故C错误，BD正确。
本题选择错误的，故选：。
根据动能定理求光电子的最大初速度；根据爱因斯坦光电效应方程求金属的逸出功和普朗克常量；由求金属的极限频率。
解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系。
 

5.【答案】 

【解析】解：设物体与长木板间的动摩擦力因数为，水平拉力作用在物块上，物块和长木板刚要滑到时，对整体，根据牛顿第二定律：  
对长木板有：
水平拉力作用在长木板上时，物块和长木板刚要滑到时，对整体，根据牛顿第二定律：
对于物块：
由求得：，故A正确，BCD错误。
故选：。
水平拉力作用在物块上，物块和长木板刚要滑到时，对整体，根据牛顿第二定律可以求出整体的加速度，再以长木板为对象根据牛顿第二定律列出方程；水平拉力作用在长木板上上，物块和长木板刚要滑到时，对整体，根据牛顿第二定律可以求出整体的加速度，再以物块为对象根据牛顿第二定律列出方程。
本题考查了牛顿第二定律、摩擦力等知识点。解决本题的关键能够正确地受力分析，运用牛顿第二定律求解，利用整体法和隔离法也是本题的关键。
 

6.【答案】 

【解析】解：将金属杆从距区域Ⅰ上边界一定高度处由静止释放，金属杆进入磁场时获得一定的速度，
金属杆切割磁感线产生的感应电动势：，
感应电流：，
金属杆受到的安培力：；
金属杆的加速度：；
A、金属杆在区域运动时，如果，则加速度，保持不变，如果，金属杆在区先做加速度减小的减速运动，如果，金属杆开始将做加速度减小的加速运动，故A错误；
B、金属杆离开到进入前做加速运动，进入区时，如果，则加速度，保持不变，如果，金属杆先做加速度减小的减速运动，如果，金属杆开始将做加速度减小的加速运动，故B错误；
C、金属杆在、运动时动能的变化量不一定相等，、两区域的高度相等，金属杆减少的机械能转化为焦耳热，由能量守恒定律可知，金属杆在Ⅰ、Ⅱ区域减少的机械能不一定相等，故C错误；
D、如果金属杆在中做减速运动，金属杆离开进入前做加速运动，则金属杆经过Ⅰ、Ⅱ区域上边界的速度可能相等，故D正确。
故选：。
金属杆在磁场中切割磁感线产生感应电动势，电路中有感应电流，金属杆受安培力作用，由求出感应电动势，应用欧姆定律求出感应电流，由安培力公式求出安培力，应用牛顿第二定律求出加速度，然后根据金属杆的运动过程分析答题。
本题是电磁感应与力学相结合的一道综合题，根据题意分析清楚金属杆的运动过程与受力情况是解题的前提与关键，应用、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律与能量守恒定律即可解题。
 

7.【答案】 

【解析】解：对分析可知，受拉力及本身的重力平衡，故绳子的拉力等于；
A、对于滑轮分析，由于滑轮跨在绳子上，故两端绳子的拉力相等，它们的合力一定在角平分线上；由于它们的合力与的重力大小相等，方向相反，故合力竖直向上，故两边的绳子与竖直方向的夹角和相等，故A正确；
、根据平衡条件可得，则，解得，由于和不变，所以无论怎样移动轻杆和滑轮，和不变；
若仅把轻杆竖直向上缓慢移动一小段距离，滑轮运动情况如图甲所示，即高度上升；
若仅把轻杆水平向右缓慢移动一小段距离，滑轮运动情况如图乙所示，即高度下降；

故B正确、C错误；
D、如果沿方向缓慢移动轻滑轮时，的位置保持不变，如图丙所示，故D正确。
故选：。
以滑轮为研究对象，无论怎样移动轻杆和滑轮，和不变，根据各个选项和轻杆的运动情况结合平衡条件进行分析。
本题主要是考查了共点力的平衡中的动态分析问题，解答本题的关键是能够正确的进行受力分析、根据物体平衡时两段绳子与竖直方向夹角不变分析。
 

8.【答案】 

【解析】解：、由得，沿绳子方向上的速度为：

小船经过点时沿绳方向上的速度为：
，
小船经过点时沿绳方向上的速度为：
，
作出沿绳速度的图象，直线的斜率为：

沿绳位移即到图象与横轴所夹面积：

联立可解得：；
故A正确，B错误；
C、小船从点运动到点，由动能定理：

由几何知识可知，
联立可解得：，故C错误；
D、小船在处，由牛顿第二定律得：
 。
解得：，故D正确。
故选：。
先根据求出沿绳子方向上的速度，再表示出小船经过两点时沿绳方向上的速度，
作出图象根据斜率即为加速度和面积即为位移列方程即可求出小船过点时速度和小船从点到点的时间；
根据几何知识可知间的距离，利用动能定理求出电动机功率；
小船在处，根据牛顿第二定律求出小船过点时的加速度．
本题综合考查了动能定理、牛顿第二定律等知识，要知道小船沿绳子方向的分速度等于绳速，牛顿第二定律可以研究某一状态的加速度，而动能定理研究的是一个过程．
 

9.【答案】 

【解析】

【分析】
交流发电机产生电动势的最大，交流电压表显示的是路端电压有效值，通过电阻的电量为。
解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式，以及知道峰值与有效值的关系，能从图中得出有效信息，难度不大。
【解答】
A、由图可知，线圈产生的感应电动势的最大值为，周期，线圈产生的感应电动势的有效值，根据闭合电路的欧姆定律可知，故A正确；
B、电压表的示数，故B错误；
C、时刻，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈位于与中性面垂直位置，故穿过线圈的磁通量为零，故C正确；
D、线圈转动的角速度，线圈产生的最大感应电动势，故B，
内，通过电阻的电荷量为，故D正确。
故选：。  

10.【答案】 

【解析】解：、根据图象可知，在前内小车向右做匀加速直线运动，小物体向右做匀减速直线运动，
小车和小物块的加速度分别为：


对小车根据牛顿第二定律有：
对小物块根据牛顿第二定律有：
代入数据联立解得：，，故AB正确；
C、根据图象可知，在时小车和小物块的速度相同，两者不在发生相对运动，
在前内小车发生的位移为：
小物块发生的位移为：
所以，故C错误；
D、当小车和小物块的速度相等后，在外力的作用下一起向右减速运动，其加速度为：
当速度减小到时，整体发生的位移为：
所以小物块向右滑动的最大位移是：，故D错误。
故选：。
根据图象分析小车和小物块的加速度，对小车和小物块进行受力分析，根据牛顿第二定律列式求解小物块与小车的动摩擦因数以及恒力；
根据图象的面积求解小物块和小车在速度相等之前各自的位移，两者的位移之差即为相对位移；
当小车和小物块的速度相等后，两者在外力作用下一起向右做减速运动，根据牛顿第二定律求解减速的加速度大小，根据速度位移公式求解减速的位移，两段位移相加即为小物块向右滑动的最大位移。
解决该题的关键是能根据图象求解小车和小物块的加速度以及发生的位移，掌握小车和小物块在速度相等前两者的受力情况，知道速度相等后两者的运动情况。
 

11.【答案】       不变 

【解析】解：由受力情况及平行四边形定则可知，，即；
由实验步骤可知，当拉力为时，电流为，因此根据闭合电路的欧姆定律得：

由图乙可知，拉力与电阻的关系式：
联立可得：
实验步骤中可知，当没有挂重物时，电流为满偏电流，即：
又，
且电流是半偏；
代入数据，可得：
由公式可知，电流值与压力不成正比，故刻度盘不均匀；
该秤的重力越小，电阻越小，则电流表示数越大，故重力的零刻度应在靠近电流表满刻度的地方；故ABD错误，C正确。
故选：。
根据操作过程可知，当内阻增大，仍会使得电流表满偏，则电阻会变小，即之和仍旧会不变，也就是说测量结果也不变。
故答案为：；；； ；不变。
根据受力情况，由平行四边形定则得出拉力与重力的关系；
根据实验原理和过程，即可求出拉力敏感电阻丝电阻增加量；根据欧姆定律求出图线的斜率与截距的意义；根据共点力平衡的条件求出电阻丝上的拉力，然后求出物体重力的表达式；
根据实验步骤及电路图，列出等式关系，代入数据进行计算；
根据电路的结构利用闭合电路的欧姆定律可得出刻度的特点；
根据欧姆定律及电路操作过程得出测量结果。
本题属于结合实际应用的实验操作题，解题的关键是分析电路，再根据欧姆定律列式。
 

12.【答案】   

【解析】解：小球经过光电门时的速度：，
从由静止释放小球到小球经过光电门过程，小球机械能守恒，由机械能守恒定律得：
，
整理得：，
要验证机械能守恒，除测出、外还需要测出小球的直径，故选C；
由可知，验证机械能守恒的表达式是：；
故答案为：；。
根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球通过光电门的瞬时速度，应用机械能守恒定律求出实验需要验证的表达式，然后分析答题。
解决本题的关键知道实验的原理，抓住动能的增加量和重力势能的减小量是否相等进行验证，掌握平均速度接近瞬时速度的条件是取极短。
 

13.【答案】解：根据波形图可知，这列波从点传播到点，传播距离，时间，所以波传播的速度，
由图知，波长，根据波速公式，解得：，
点振动方程：；
根据波形图可知时刻距离点最近的波峰在处，传播到点的距离，需要的时间，
即经过后再经过质点到达波峰，所以相对平衡位置的位移，
经过的路程。
答：该列波的周期为，振源点的振动方程；
从时刻到点第一次达到波峰时，振源点相对平衡位置的位移，所经过的路程为。 

【解析】由图读出波长。根据波从传到的距离和时间求出波速，由波速公式求解周期，写出其振动方程；
由图判断出时刻质点的振动方向，图中的波峰传到点时，点第一次达到波峰，由距离与波速之比即可求得时间。根据时间与周期的关系求解路程。
本题要波的传播方向熟练判断出质点的振动，灵活运用波形平移法确定波形，要知道波速两个公式和都可以运用，要根据条件灵活选择。
 

14.【答案】解：封闭气体初状态参量：，，
末状态参量：，
气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得：，
解得：；
设封闭气体压强为，气体发生等压变化，
对活塞，由平衡条件得：，
气体发生等压变化，该过程气体对外做功：，
由热力学第一定律得：，
解得：；
答：活塞上升了时，理想气体的温度是。
理想气体内能的变化量为。 

【解析】活塞上升过程中封闭气体压强不变，气体等压变化，分别计算变化前后的状态参量，根据盖吕萨克定律求得吸热后气体的温度；
吸热过程中气体等压变化，气体对外做功，根据题意求出气体对外做的功，然后根据热力学第一定律求得气体内能的增量。
本题考查了盖吕萨克定律与热力学第一定律的应用，根据题意分析清楚气体状态变化过程与变化性质是解题的前提与关键，应用盖吕萨克定律与热力学第一定律即可解题。
 

15.【答案】解：粒子在点的沿方向的分速度为，根据几何关系可得：

从到的时间为，根据速度时间关系可得：
根据速度时间关系可得：
解得：；
粒子在磁场中运动的速度大小为
根据几何关系可得轨迹半径
根据洛伦兹力提供向心力可得：
解得：。
答：电场的电场强度的大小为；
磁场的磁感应强度的大小为。 

【解析】求出粒子在点的沿方向的分速度以及从到的时间，根据速度时间关系求解电场强度；
求出粒子在磁场中运动的速度大，根据几何关系可得轨迹半径，根据洛伦兹力提供向心力求解磁感应强度。
对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量。