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（湖南专用）（原卷版+解析版）

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绝密★启用前
2023年高考物理考前信息必刷卷04
湖南专用

单选题6道24分，多选题4题20分；实验题两题，一道力学6分，一道电学9分；计算题两题，一道电学13分，一道力学15分；选修3-3、3-4都是一道选择题5分，一道计算题8分。
物理高考会凸显了对学生必备知识、关键能力、学科素养及核心价值的全面性考查,试卷结构、题型题量以及考试难度等相对稳定，总体呈现出“三新三重”（情景新、设问新、理念新、重思维、重素养、重探究）的特点。

大题不是考概念！而是考“理解能力”、“逻辑能力”、“数学计算能力”，考察考生的逻辑推理能力和运算求解题能力，再体现开放性的同时，也考查了考生思维的准确性与有序性。充分发挥了新高考育人功能和积极导向作用，突出了对力、电、磁等主干知识的考查，又极力回避了传统应试教育通过“机械刷题”得高分的现象，体现了基础性、综合性、应用性和创新性的高考评价体系的考查要求，助力高中育人方式改革。
解大题时，要根据题意，画出物体运动过程中几个关键状态的情景图，来帮助自己理解叙述的全过程，准确把握问题的已知条件、边界条件和临界条件。

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．四根长直导线通有相同大小的电流，导线的截面是正方形的四个顶点，其中导线电流垂直纸面向里，导线电流垂直纸面向外，每根导线在中心O处产生的磁感应强度大小均为B，则O点的磁感应强度是（　　）

A．大小为，指向 B．大小为，指向连线中点
C．大小为，指向连线中点 D．大小为，指向连线中点
【答案】 C
【解析】据右手螺旋定则可知，4根通电直导线在O点产生的磁感应强度如图所示

则O点的磁感应强度是

方向指向连线中点。
故选C。
2．如图所示的光滑杆和轻弹簧的一端均固定在点，可视为质点的小球A固定在轻弹簧的另一端，现使整个装置环绕竖直轴匀速转动，当角速度为时轻弹簧处于原长状态。则下列说法正确的是（　　）

A．角速度由逐渐增大，小球沿杆向上移动
B．角速度大于时，杆与小球间的作用力大小可能不变
C．仅增加小球的质量，小球沿杆向上移动
D．与小球的质量大小有关
【答案】 A
【解析】AB．角速度由逐渐增大的过程中，假设弹簧仍处于原长状态，由可知小球所需的向心力增大，杆对小球的支持力增大，因此小球一定沿杆向上运动，故A正确，B错误。
D．当角速度为时，对小球进行受力分析，如图所示，假设杆与竖直方向的夹角为θ，弹簧的原长为，则

解得

可知角速度与小球的质量大小无关，故D错误；

C．仅增加小球的质量，角速度不变，弹簧仍处于原长，故C错误；
故选A。
3．如图所示，长度均为的两平行金属板沿水平方向放置，两极板的间距为 两极板带有等量异种电荷，其中上极板带正电。带电粒子1由左侧正中央沿平行于极板的速度射入电场，同时另一完全相同的粒子2，由上极板的正中央以垂直于极板的速度射入电场，经过一段时间两粒子同时到达下极板正中央的O点。粒子的质量为，电荷量为，两极板之间的电压恒为，忽略粒子的重力和粒子间的相互作用，两极板之间的电场可看做匀强电场。则下列说法正确的是（　　）

A．粒子1到达O点时的速度
B．粒子2射入电场时的速度
C．若将粒子1射入电场时的速度变为，两粒子将在O点上方相遇
D．若将粒子1射入电场时的速度变为，两粒子仍可同时到边O点
【答案】 B
【解析】AB．设粒子的运动时间为，粒子1在电场中做类平抛运动，则有
，
粒子2在电场中做匀加速直线运动，则有

又

联立解得
，
粒子1到达O点时的速度为

故A错误，B正确；
CD．若将粒子1射入电场时的速度变为，则粒子1到达O点正上方所用时间为

这段时间内粒子1沿电场方向通过的位移为

这段时间内粒子2沿电场方向通过的位移为

由于

可知两粒子不会相遇，故CD错误。
故选B。
4．质量为2kg的小球b静止在光滑的水平地面上，左端连接一水平轻质弹簧，质量为2kg的另一小球a以4m/s的速度向b运动，从小球a接触弹簧到压缩到最短所经历的时间为，已知此弹簧的压缩量x与弹性势能的关系为，则小球a、b在这段时间内的位移大小分别为（　　）

A．m， B．m，m
C．m，m D．m，m
【答案】 A
【解析】小球、与弹簧组成的系统动量守恒，弹簧被压缩至最短时，小球、达到共速，设共速时的速度为，小球的初速度为，则由动量守恒定律有

碰撞过程中机械能守恒，有

解得

由弹簧的压缩量x与弹性势能的关系

可得

设小球a、b在这段时间内的位移大小分别为、，任取极短的时间，两小球在任意时刻动量均守恒，任意时刻的速度分别设为、则有

即有

固有

而两小球的对地位移之间的关系为

联立解得


故选A。
5．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨上静止放置两根完全相同粗细均匀的导体棒ab、cd，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。现给ab棒一个平行于导轨的初速度并开始计时，不计电磁辐射及金属导轨的电阻，导体棒ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，下列关于棒ab、cd中产生的感应电动势、、回路中的感应电流i、导轨间的电压u与时间t的函数关系图像中，可能正确的是（　　）

A． B．
C． D．
【答案】 D
【解析】A．设磁感应强度为B，两导体棒的质量均为m、接入电路的长度均为d、电阻均为R，导体棒的初速度为。某时刻t导体棒、的速度分别为、，回路的感应电流为i。由法拉第电磁感应定律有



两导体棒受到的安培力大小

与棒的运动方向相反，与棒的运动方向相同，所以棒减速、棒加速，当两棒速度相同时，回路中没有感应电流，两棒做匀速直线运动，由动量守恒定律

解得最终两棒的速度为

由于减小、增大，所以减小，电流i减小，减小，棒运动的加速度减小，即棒做初速度为、加速度逐渐减小的减速运动，所以减小得越来越慢，最终趋于，故A错误；
B．棒做初速度为零、加速度逐渐减小的加速运动，所以由零开始增加得越来越慢，最终趋于，故B错误；
C．由于、i越来越小，最终、i趋为零，故C错误。
D．两导轨间的电压

对两棒由动量守恒有

联立得

故u恒定，D正确。
故选D。
6．风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。如图为测试在风洞实验室中小球（可视为质点）在光滑装置内运动特点的剖面图，风洞能对小球提供水平方向恒定的风力，当把小球放在装置内A点时恰好能保持静止，A点与圆心的连线与竖直方向夹角。现给小球一垂直于半径方向的初速度，使其在竖直平面内绕圆心O刚好能做完整的圆周运动，已知小球质量为m，装置半径为R，重力加速度为g，取A点重力势能为0。则下列说法正确的是（　　）

A．小球对轨道的最大压力为 B．小球运动过程中，最小的动能为
C．小球运动过程中，最小的机械能为 D．小球运动过程中，最大的机械能
【答案】 D
【解析】AB．由题可知，A点为运动过程中的等效最低点，其余圆心对称的B点为等效最高点，对小球在这两个位置进行受力分析，如图所示，其中C点为与圆心等高的左侧点，D点为与圆心等高的右侧点

由题可知，小球放在装置内A点时恰好能保持静止

在A点给小球一个速度时

在B点根据牛顿第二定律可知

从A到B由动能定理可知

联立解得

故根据牛顿第三定律可知，小球对轨道的最大压力为，小球运动过程中，最小的动能为

AB错误；
CD．根据功和能的关系可知，机械能的变化等于风力做的功，当小球运动到C点时，小球的机械能最大

当小球运动到D点时，小球的机械能最小

C错误，D正确。
故选D。
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．在一个密闭的容器中装有放射性同位素氪（），在温度为时测得其压强为。将容器深埋在地下，经过10年后测得，在温度为的地下，容器中的压强为。在此期间，有些氨衰变成为固体状态的铷（），铷的体积和容器的体积比较可以忽略不计。可得（　　）
A．氪发生衰变成为固体铷
B．氨的半衰期为10年
C．在地下，氮的半衰期变长
D．衰变放出的射线是由原子核中的质子转变而成的
【答案】 AB
【解析】A．根据质量数与电荷数守恒，可知氪衰变成为固体铷时，生成的粒子质量数为0，电荷数为-1，即发生的是衰变，A正确；
B．根据题意有
，
根据克拉伯龙方程有
，
解得

即经过10年后，有一半氪发生衰变，即氨的半衰期为10年，B正确；
C．半衰期与元素所处物理环境和化学性质无关，可知在地下，氮的半衰期不变，C错误；
D．衰变放出的射线是电子，其由原子核中的中子转变而成的，D错误。
故选AB。
8．如图所示，某航天器围绕一颗半径为R的行星做匀速圆周运动，其环绕周期为T，经过轨道上A点时发出了一束激光，与行星表面相切于B点，若测得激光束AB与轨道半径AO夹角为θ，引力常量为G，不考虑行星的自转，下列说法正确的是（　　）

A．行星的质量为
B．行星的平均密度为
C．行星表面的重力加速度为
D．行星的第一宇宙速度为
【答案】 ABC
【解析】A．航天器围绕行星做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有


解得

故A正确；
B．行星的平均密度为


联立可得

故B正确；
C．根据黄金代换，可得行星表面的重力加速度

解得

故C正确；
D．行星的第一宇宙速度设为，则有

解得

故D错误。
故选ABC。
9．图甲为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为、，降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统（报警器未画出），和为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法正确的是（　　）

A．
B．乙图中电压的瞬时值表达式为
C．R处出现火警时，输电线上的电流增大
D．R处出现火警时，电压表V的示数增大
【答案】 BC
【解析】A．根据




可知

故A错误；
B．乙图中电压最大值


所以

乙图中的电压瞬时值表达式

故B正确；
C．当R处出现火警时，其阻值减小，负载总电阻减小，负载的总功率增大，则增大，则增大，故C正确；
D．又

增大，输入电压不变，和不变，所以不变，由于

所以减小，和不变，则变小，即电压表V的示数减小，故D错误。
故选BC。
10．如图所示，质量为的P物体套在光滑的竖直杆上，质量为的Q物体放置在倾角为的足够长的固定粗糙斜面上，用一不可伸长轻绳连接。初始时轻绳右端经过定滑轮呈水平，P物体从a点由静止释放，下落到b点时速度大小为v，a、b之间的距离为l，此时连接P物体的轻绳与水平方向夹角为，重力加速度为。在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．P物体做匀加速直线运动
B．P物体从a点由静止释放时加速度大小等于
C．P物体到b点时，Q物体的速度大小为
D．该过程中产生的热量为
【答案】 BCD
【解析】AB．从a点刚释放瞬间，P物体只受重力，加速度为，当下落到b点时，由牛顿第二定律，可得

此时的加速度小于重力加速度，故P物体不是做匀加速直线运动，故A错误，B正确；
C．P物体到b点时，此时两物体速度关系满足

故C正确；
D．该过程由能量守恒，得

该过程中产生的热量为

故D正确。
故选BCD。
三、非选择题：共56分。第11～14题为必考题，每个试题考生都必须作答第15～16题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共43分。
11. （6分）某小组根据机械能守恒定律测当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。框架上装有可上下移动的光电门，框架水平部分用电磁铁吸住一个小球，框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，小球的球心所在高度恰好与刻度尺零刻度线水平对齐，且小球的球心与光电门的中心在同一竖直线上。实验步骤如下：
①用游标卡尺测出小球的直径d如图乙所示：
②测出光电门中心到零刻度线的竖直距离h：
③小球由静止释放经过光电门时，测出其经过光电门的时间
④多次改变光电门的位置重复步骤②③，得到多组对应的h和数据；
⑤在坐标系中得到如图丙所示的图像，图线的斜率为k。

请回答下列问题：
（1）在整个实验过程中，下列措施必要的是___________。（本实验中空气阻力很小，可忽略不计）
A．用天平测出小球的质量
B．应选用直径大一些的铁球
C．应选用直径小一些的铁球
（2）图乙中小球的直径d=___________cm。
（3）由实验获得的图像可知，该地的重力加速度大小g=___________（用相关量的符号表示），该测量值___________（填“大于”“等于”或“小于”）该地重力加速度的真实值。
【答案】      C     1.115          小于
【解析】（1）BC．为记录小球通过光电门中心时的速度，光电门记录了小球通过的遮光时间，小球的直径越小，所用时间越短，可以用该段时间内的平均速度代替瞬时速度，所以小球应选用直径小的铁球，B错误，C正确；
A．因为根据机械能守恒

故

不需要测量小球质量，A错误。
故选C。
（2）游标卡尺主尺的读数为11 mm，游标尺的最小分度值为0.05 mm，读数为3×0.05 mm=0.15 mm，则小球的直径为d=11 mm + 0.15 mm=11.15 mm=1.115 cm。
（3）因通过光电门的速度

根据机械能守恒定律

有

故图像的斜率

解得

从实验的步骤和原理看，小球通过光电门中心的速度v应该是球心通过光电门中心时的速度，而测量时用的是内的平均速度（即时间中点的速度），因时间中点的速度小于其对应的位移中点的速度，也就是测量中使用的速度v偏小，根据，可知g的测量值小于真实值。
12. （9分）（1）为了能较准确的测量同一电池的电动势及其内阻，某同学利用电阻均未知的电流表A和电压表V设计了图1所示的实验电路对电池组进行测量，记录了单刀双掷开关分别接1、2对应电压表的示数U和电流表的示数I。根据实验记录的数据绘制如图2中所示的A、B两条图线，可以判断图线A是利用单刀双掷开关接______（选填“1”或“2”）中的实验数据描出的。分析A、B两条图线可知，此电池组的电动势为______，内阻______（用图中、、、表示）。

（2）若经过（1）中测量得到电池的电动势为，该同学用这节干电池给一个欧姆表供电。若欧姆表内部结构如图3所示，已知灵敏电流计G（满偏电流，内阻），表盘刻度如图4所示，C、D为两表笔插孔，应将______（选填“红”或“黑”表笔插入C孔中。若用该欧姆表来测量一个阻值约为200欧姆的电阻则会出现指针偏角______（选填“过大”或“过小”），若想测量时指针位于图示位置，则需要在图中与G表______（选填“串联”或“并联”）一个阻值为______的电阻。改装后，根据图中显示可知电阻阻值为______。

【答案】      1               红     过大     并联     10     220
【解析】（1）当接1时，误差在于电流表的分压，所测内阻等于电源内阻与电流表内阻之和，当接2时，误差在于电压表的分流，所测内阻等于电源与电压表并联的总电阻，可知接2时所测内阻小于接1时所测内阻，由于图线斜率的绝对值表示内阻，即接1时的图像陡峭一些，可以判断图线A是利用单刀双掷开关接1中的实验数据描出的.
接1时，误差在于电流表的分压，所测内阻等于电源内阻与电流表内阻之和，所测电动势为电流表与电源串联后整体等效电源的电动势，即接1时的电动势的测量值等于真实值，即有

由于接2时，当电路短路时，电压表没有分压，即此时的电流的测量值与真实值相等，结合上述可知，电源的真实的图线是A图线纵轴交点与B图像横轴交点的连线，可知

（2）根据“红 黑出”规律，可知应将红表笔插入C孔中；
欧姆表的内阻与中值电阻相等

由于200欧姆的电阻比中值电阻小得多，可知若用该欧姆表来测量一个阻值约为200欧姆的电阻则会出现指针偏角过大；
想测量时指针位于图示位置，即指针指在中央刻线附近，即减小通过G表中的电流，则需要在图中与G表并联一个定值电阻；
由于待测电阻阻值约为200欧姆，根据图4可知在图中与G表并联一个定值电阻后，欧姆表的中值电阻为150欧姆，根据

解得

根据欧姆表的读数规律，结合上述，可知改装后，根据图中显示可知电阻阻值为。
13. （13分）如图所示，两平行光滑金属导轨间距为。为处于竖直平面半径的圆弧，D、为圆弧的最低点，此区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为，右侧的轨道处于水平面上且足够长。“H”形固联框架由b、c两根金属棒和中间的绝缘轻杆组成，静置于区域。固联框架右侧有两个长度均为的磁场区域，其磁感应强度大小均为，方向相反。现给金属棒a以一竖直向下的初速度从处进入导轨，同时对其施加一外力F，使棒a恰沿圆弧轨道匀速率下滑，回路内会产生正弦式交变电流。当棒a运动至时立即撤去此外力，此后棒a在区域与“H”形框架发生正碰而粘在一起形成组合体。已知三根金属棒质量均为，长度均为，其中棒a、b的电阻均为，棒c的电阻，绝缘轻杆长度为。整个过程中金属棒均与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。重力加速度。求：
（1）棒a从运动到的过程中，通过金属棒c的电荷量；
（2）棒a从运动到的过程中，该外力F对棒a所做的功（）；
（3）试判断组合体能否穿过右侧两个磁场区域若不能，则组合体中棒b将停在何处？若能，求组合体在穿越右侧磁场区域过程中产生的焦耳热。

【答案】 （1）；（2）；（3）见解析
【解析】（1）回路内的总电阻

根据法拉第电磁感应定律有

根据闭合电路欧姆定律有

则电荷量为

故通过c棒的电荷量

（2）a棒切割产生电动势的最大值

电动势的有效值

导体棒圆周运动的周期

此过程中克服安培力做的功

能量守恒

外力F做的功

（3）a棒与框架碰撞过程中动量守恒

又总电阻为

当组合体进入区域时由动量定理得

通过组合体的电荷量

联立代入数据得

假设组合体能穿越边界，穿越后的速度为，同理有动量定理得

通过组合体的电荷量

联立代入数据得

说明组合体恰好越过边界，b棒刚好停在边界上
14. （15分）如图所示，一长木板A静止在水平地面上，木板上左端有一小铁块B，小铁块C静止在距木板左端处，已知铁块B、C与木板间的动摩擦因数均为，木板与地面间的动摩擦因数，某时刻用铁锤敲击铁块B，使其获得4m/s沿木板向右的初速度，铁块B的质量，铁块C与木板A的质量均为，铁块间的碰撞为弹性正碰，小铁块的大小忽略不计，取重力加速度，铁块均未滑离木板，求：
（1）从B开始运动，经多长时间B与C发生碰撞；
（2）铁块C运动的最大速度；
（3）木板运动的最大位移大小；
（4）铁块间的最大距离。

【答案】 （1）1s；（2）4m/s ；（3）0.5m；（4）7.25m
【解析】（1）开始铁块B做匀减速运动，木板静止在地面上，设铁块B做减速运动的加速度大小为，则

对AC整体

说明AC没有发生对地滑动；
设经时间，B与C发生碰撞，则

解得

（2）设B与C碰前速度为v，铁块在碰撞后瞬间C的速度最大，最大值为，由匀变速运动可知

解得

铁块碰撞过程动量守恒，有

由机械能守恒定律，得

解得


（3）B、C减速的加速度大小为，则有

设木板的加速度大小为，则有

解得

设再经时间，木板A与铁块B达到共同速度，则

此时A的速度大小为，则

之后木板A与铁块B一起做减速运动，设减速的加速度大小为，则

解得

设再经时间速度减为0，则有

设木板A对地移动的最大位移为，则

解得

（4）设铁块B与C碰后对地的位移为，则

设铁块C与B碰后对地的位移为，则

铁块B与C间的最大距离为

（二）选考题：共13分。请考生从两道中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。
15. [物理选修3-3]
（1）（5分）
关于一定质量的理想气体，下列过程可能发生的有 。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A．对外做功、温度升高、吸收热量
B．压强增大、体积增大、内能减小
C．体积减小、温度升高、对外做功
D．放出热量、内能增加、体积减小
E．压强减小、对外做功、温度降低
【答案】 ADE
【解析】A．根据热力学第一定律

若对外做功，温度升高，吸收热量，等式有可能成立，A正确；
B．由理想气体状态方程

可得气体压强增大、体积增大，则气体温度升高，内能增大，故B错误；
C．气体体积减小，则外界对气体做功，故C错误；
D．根据热力学第一定律

若放出热量，内能增加，体积减小，外界对气体做功，等式有可能成立，D正确；
E．由理想气体状态方程

压强减小，对外做功即气体体积增大，温度降低，等式可能成立，故E正确。
故选ADE。
（2）（8分）我国部分地区有放孔明灯祈福的习俗。如图所示为一圆柱形孔明灯，下端开口，其底面面积，高，灯体的质量为。现将灯体固定，加热灯内气体，使温度由升至。已知常压下时空气密度，重力加速度g取，求：
（1）灯内剩余气体的质量与加热前灯内气体的质量之比；
（2）灯体解除固定，孔明灯恰能升空时灯内的温度。

【答案】 （1）；（2）
【解析】（1）加热前气体温度为，加热后的气体温度为。设圆柱的体积为V，逸出气体的体积为，对剩余气体，根据盖吕萨克定律得

解得

同温同压下，灯内剩余气体质量与加热前灯内气体质量比为

（2）当灯体重力和内部气体重力之和等于浮力时灯会上升，所以只要排出的气体的重力等于灯体的重力，灯就能上升。设加热到后排出气体的体积为，则

对剩余气体，根据盖吕萨克定律得


解得
，
16. [物理选修3-4]
（1）（5分）
一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，时刻的波形图如图1所示，其中位于位置的A点振动图像如图2所示，B为波上的一点，则下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）

A．此波有可能向x轴负方向传播
B．该横波的传播速度为
C．B点对应平衡位置在
D．由开始后内B点的路程为
E．B点简谐运动的表达式为
【答案】 BCE
【解析】A．由A点振动图像可知，t=0时，质点的振动方向向上，根据“同侧法”可知波向x轴正方向传播，故A错误；
B．由波的图像可知波长为，由振动图像可知，则波速为

故B正确；
C．波的图像为正弦函数图像，y随x变化的函数关系式为

由图像可知
A=5cm，
则

当x=0时，y=5cm，则有

解得

y随x变化的函数关系式可写为

当y=-2.5cm时，

解得

则B点对应平衡位置在，故C正确。
D．由开始后内，即，B点的路程为

故D错误；
E．B点简谐运动的表达式为

由图像可知
A=5cm，
则有
cm
当t=0时，y=-2.5cm，则

解得

则

故E正确。
故选BCE。
（2）（8分）如图所示，直角三角形ABC为某三棱镜的截面，∠B=90°，∠C=30°，AB=a，D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。

【答案】 （1）；（2）
【解析】（1）画出光路图，如图所示

设，，则，，由光的折射定律可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为