2023年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試(全國甲卷)物理試題含答案

2023年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試(全國甲卷)物理第Ⅰ卷二、選擇題：本題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第14～18題只有一項符合題目要求，第19～21題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。14．一同學(xué)將鉛球水平推出，不計空氣阻力和轉(zhuǎn)動的影響，鉛球在平拋運動過程中()A．機械能一直增加B．加速度保持不變C．速度大小保持不變D．被推出后瞬間動能最大B[把鉛球水平推出，不計空氣阻力和轉(zhuǎn)動的影響，可以把鉛球的運動看作平拋運動，運動過程中只有重力做功，故機械能守恒，A錯誤；平拋運動水平方向為勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動，加速度為重力加速度g，保持不變，B正確；豎直方向速度隨時間增大，有vy＝gt，v合＝vx2+vy2，所以速度一直增大，C錯誤；由上述分析可知，速度增大，15．在下列兩個核反應(yīng)方程中X+Y+37LiX和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，則()A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4D[設(shè)Y的質(zhì)量數(shù)為a，電荷數(shù)為b。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可以列出方程A＋14＝a＋17、a＋7＝2A，求得A＝4，根據(jù)電荷數(shù)守恒可以列出方程Z＋7＝b＋8、b＋3＝2Z，求得Z＝2，故D正確。]16．一小車沿直線運動，從t＝0開始由靜止勻加速至t＝t1時刻，此后做勻減速運動，到t＝t2時刻速度降為零。在下列小車位移x與時間t的關(guān)系曲線中，可能正確的是()ABCDD[選項中圖像皆為x-t圖像，x-t圖像中圖線各點切線斜率表示該點的瞬時速度大小。由題意可知，小車初速度為0，0～t1時間內(nèi)小車做勻加速運動，根據(jù)公式v＝at，可知小車速度增大，所以圖像斜率增大，t1～t2時間內(nèi)小車做勻減速運動，圖像斜率減小，t＝t2時刻速度降為0，故D正確。]17．一質(zhì)點做勻速圓周運動，若其所受合力的大小與軌道半徑的n次方成正比，運動周期與軌道半徑成反比，則n等于()A．1B．2C．3D．4C[設(shè)該質(zhì)點的質(zhì)量為m，運動周期為T，軌道半徑為r，所受合力為F，由題意知運動周期與軌道半徑成反比，所以有T＝kr，k為比例系數(shù)，再由圓周運動知識和牛頓第二定律有F＝m4π2T2r，將T＝kr代入，解得F＝m4π2k2r318．在一些電子顯示設(shè)備中，讓陰極發(fā)射的電子束通過適當?shù)姆莿驈婋妶?，可以使發(fā)散的電子束聚集。下列4幅圖中帶箭頭的實線表示電場線，如果用虛線表示電子可能的運動軌跡，其中正確的是()ABCDA[電子只受電場力的作用，在電場中做曲線運動，電子做曲線運動時，運動軌跡應(yīng)處在電場力方向與速度方向之間，且電場力方向沿電場線的切線方向、速度方向沿軌跡的切線方向，畫出電子在某一點的受力方向和速度方向如圖所示，可知A正確，B、C、D錯誤。]19．用水平拉力使質(zhì)量分別為m甲、m乙的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運動，兩物體與桌面間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲和μ乙。甲、乙兩物體運動后，所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知()A．m甲<m乙 B．m甲>m乙C．μ甲<μ乙 D．μ甲>μ乙BC[對水平面上的物體根據(jù)牛頓第二定律有F－μmg＝ma，整理得F＝ma＋μmg，則F-a圖像中圖線的斜率k＝m，截距為μmg，由題F-a圖像可知k甲>k乙，則m甲>m乙，A錯誤，B正確；由題F-a圖像可知兩圖線的截距相同，則μ甲m甲g＝μ乙m乙g，因為m甲>m乙，所以μ甲<μ乙，C正確，D錯誤。]20．光滑剛性絕緣圓筒內(nèi)存在著平行于軸的勻強磁場，筒上P點開有一個小孔，過P的橫截面是以O(shè)為圓心的圓，如圖所示。一帶電粒子從P點沿PO射入，然后與筒壁發(fā)生碰撞。假設(shè)粒子在每次碰撞前、后瞬間，速度沿圓上碰撞點的切線方向的分量大小不變，沿法線方向的分量大小不變、方向相反；電荷量不變。不計重力。下列說法正確的是()A．粒子的運動軌跡可能通過圓心OB．最少經(jīng)2次碰撞，粒子就可能從小孔射出C．射入小孔時粒子的速度越大，在圓內(nèi)運動時間越短D．每次碰撞后瞬間，粒子速度方向一定平行于碰撞點與圓心O的連線BD[帶電粒子從P點沿圓筒的半徑進入磁場區(qū)域，若以O(shè)1為圓心做圓周運動，在A點與筒壁發(fā)生碰撞，則運動軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知∠OAO1＝90°，所以粒子一定會沿圓筒的半徑方向離開磁場，與筒壁碰撞后依然沿圓筒的半徑方向，所以粒子不可能通過圓心O，且每次碰撞后瞬間，粒子的速度方向一定平行于碰撞點與圓心O的連線，故A錯誤，D正確；由對稱性可知，粒子至少需要碰撞2次才能從P點離開，如圖所示，B正確；設(shè)粒子在磁場中運動的軌跡半徑為r，圓筒的半徑為R，粒子在磁場中做圓周運動，有qvB＝mv2r，設(shè)∠POA＝α，由幾何關(guān)系有tanα2＝rR＝mvqBR，若粒子恰好運動一周從P點離開，則粒子在磁場中運動的時間t＝2πα×π-α2πT＝πα-12πmqB，則粒子的速度越大21．一有機玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離。如圖(a)所示?，F(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時間t的變化如圖(b)所示。則()A．小磁體在玻璃管內(nèi)下降速度越來越快B．下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C．下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大AD[在小磁體下落的過程中，它經(jīng)過的每匝線圈的磁通量都先增大后減小，但由上到下每匝線圈都依次充當電源，由電流的最大值逐漸增大可以判斷小磁體的下落速度一定越來越大，故A正確；電流變化的原因是線圈的磁通量先增大后減小，而不是小磁體的N、S極上下顛倒，故B錯誤；小磁體下落過程中線圈中的電流不斷變化，所以線圈受到的安培力也不斷變化，由牛頓第三定律可知線圈給小磁體的作用力也不斷變化，故C錯誤；由題圖可知當小磁體通過線圈下部時線圈電流的最大值大于小磁體通過線圈上部時線圈電流的最大值，由閉合電路歐姆定律可知，當小磁體通過線圈下部時線圈中產(chǎn)生的電動勢的最大值大于小磁體通過線圈上部時線圈中產(chǎn)生的電動勢的最大值，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當小磁體通過線圈下部時線圈中磁通量變化率的最大值大于小磁體通過線圈上部時線圈中磁通量變化率的最大值，故D正確。]第Ⅱ卷三、非選擇題：本卷包括必考題和選考題兩部分。第22～25題為必考題，每個試題考生都必須作答。第33～34題為選考題，考生根據(jù)要求作答。(一)必考題(共47分)22．(5分)某同學(xué)用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，實驗所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ，電流表內(nèi)阻約為1.5Ω。實驗中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇。(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖(c)所示，該同學(xué)選擇的電路圖是圖________(填“a”或“b”)。(2)若選擇另一個電路圖進行實驗，在答題卡所給圖上用實線畫出實驗中應(yīng)得到的關(guān)系曲線的示意圖。[解析](1)小燈泡正常發(fā)光時的電阻R＝U2P＝623Ω＝12Ω，已知電壓表的內(nèi)阻約為6kΩ，電流表的內(nèi)阻約為1.5Ω，小燈泡與電壓表并聯(lián)的阻值約為11.98Ω，小燈泡與電流表串聯(lián)的阻值約為13.5Ω，由題圖(c)可知，小燈泡正常發(fā)光時對應(yīng)的電流為500mA，(2)若選擇題圖(b)進行實驗，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)為500mA，而電壓表示數(shù)要大于6V，得到的示意圖如圖中實線所示。[答案](1)a(2)見解析圖23．(10分)某同學(xué)利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連，右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。(1)已知打出圖(b)中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s，以打出A點時小車位置為初始位置，將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移Δx填到表中，小車發(fā)生對應(yīng)位移所用時間和平均速度分別為Δt和v。表中ΔxAD＝________cm，vAD位移區(qū)間ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.30v/(cm·s-1)66.073.0v87.394.6(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度v隨時間Δt的變化關(guān)系，如圖(c)所示。在答題卡上的圖中補全實驗點。(3)從實驗結(jié)果可知，小車運動的v-Δt圖線可視為一條直線，此直線用方程v＝k·Δt＋b表示，其中k＝________cm/s2，b＝________cm/s。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小vA＝________，小車的加速度大小a＝________。(結(jié)果用字母k、b表示)[解析](1)由紙帶數(shù)值得出ΔxAD＝6.60cm＋8.00cm＋9.40cm＝24.00cm；vAD＝Δ(2)如圖所示。(3)由圖像可求得直線斜率k＝87.3-58.90.4-0cm/s2＝71.0cm/s2，b(4)由于小車做勻加速直線運動，以A點為運動起點，其位移方程為Δx＝vAΔt＋12a(Δt)2，則平均速度v＝ΔxΔt＝vA＋12aΔt。故斜率k＝12a，b＝vA，所以a＝2k，v[答案](1)24.0080.0(2)見解析圖(3)71.0±0.558.9±0.1(4)b2k24．(12分)如圖，光滑水平桌面上有一輕質(zhì)彈簧，其一端固定在墻上。用質(zhì)量為m的小球壓彈簧的另一端，使彈簧的彈性勢能為Ep。釋放后，小球在彈簧作用下從靜止開始在桌面上運動，與彈簧分離后，從桌面水平飛出。小球與水平地面碰撞后瞬間，其平行于地面的速度分量與碰撞前瞬間相等；垂直于地面的速度分量大小變?yōu)榕鲎睬八查g的45。小球與地面碰撞后，彈起的最大高度為h。重力加速度大小為g(1)小球離開桌面時的速度大小；(2)小球第一次落地點距桌面上其飛出點的水平距離。[解析](1)設(shè)小球離開桌面時的速度為v0，根據(jù)能量守恒定律有Ep＝12解得v0＝2E(2)設(shè)小球第一次落地前瞬間的豎直速度大小為vy，小球第一次與地面碰撞后瞬間的豎直速度大小為v′y。從第一次碰后離開地面到達最高點的過程中，豎直方向根據(jù)運動學(xué)公式有0-vy'2根據(jù)題意有vy'v設(shè)小球從離開桌面到第一次與地面碰撞的運動時間為t，水平方向的位移為s。則有vy＝gt，s＝v0t，聯(lián)立解得s＝52[答案](1)2Ep25．(20分)如圖，水平桌面上固定一光滑U形金屬導(dǎo)軌，其平行部分的間距為l，導(dǎo)軌的最右端與桌面右邊緣對齊，導(dǎo)軌的電阻忽略不計。導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。一質(zhì)量為m、電阻為R、長度也為l的金屬棒P靜止在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌上質(zhì)量為3m的絕緣棒Q位于P的左側(cè)，以大小為v0的速度向P運動并與P發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間很短。碰撞一次后，P和Q先后從導(dǎo)軌的最右端滑出導(dǎo)軌，并落在地面上同一地點。P在導(dǎo)軌上運動時，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，P與Q始終平行。不計空氣阻力。求：(1)金屬棒P滑出導(dǎo)軌時的速度大?。?2)金屬棒P在導(dǎo)軌上運動過程中產(chǎn)生的熱量；(3)與P碰撞后，絕緣棒Q在導(dǎo)軌上運動的時間。[解析](1)由題意可知Q與P發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰撞后瞬間P、Q的速度分別為vP、vQ，碰撞過程動量守恒，有3mv0＝3mvQ＋mvP，機械能守恒，有12×3mv0聯(lián)立解得vQ＝12v0vP＝32v0碰撞后絕緣棒Q勻速通過導(dǎo)軌，因為P、Q落點一致，所以P、Q脫離導(dǎo)軌時速度大小相等，因此金屬棒P滑出導(dǎo)軌時的速度v′P＝vQ＝12v0(2)金屬棒P從碰撞后開始運動到脫離導(dǎo)軌，由能量守恒定律有Q＝12mv解得Q＝mv(3)設(shè)金屬棒P從碰撞后瞬間到脫離導(dǎo)軌的過程中，金屬棒P的位移為x，平均速度為v，運動時間為Δt，則x＝vΔt，平均電動勢E＝平均電流I＝ER平均安培力F＝B對于金屬棒P，根據(jù)動量定理有－FΔt＝mv′P－mvP，設(shè)絕緣棒Q與金屬棒P碰撞后在導(dǎo)軌上運動的時間為t，則有x＝vQt，聯(lián)立解得t＝2mRB[答案](1)12v02m(二)選考題(共15分。請考生從兩道題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一題計分)33．[物理——選修3-3](15分)(1)(5分)在一汽缸中用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是________。(填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分)A．氣體的體積不變，溫度升高B．氣體的體積減小，溫度降低C．氣體的體積減小，溫度升高D．氣體的體積增大，溫度不變E．氣體的體積增大，溫度降低(2)(10分)一高壓艙內(nèi)氣體的壓強為1.2個大氣壓，溫度為17℃，密度為1.46kg/m3。(ⅰ)升高氣體溫度并釋放出艙內(nèi)部分氣體以保持壓強不變，求氣體溫度升至27℃時艙內(nèi)氣體的密度；(ⅱ)保持溫度27℃不變，再釋放出艙內(nèi)部分氣體使艙內(nèi)壓強降至1.0個大氣壓，求艙內(nèi)氣體的密度。(1)ABD[根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，當理想氣體體積不變時，W＝0，溫度升高，ΔU>0，則Q>0，A符合題意；當理想氣體體積減小時，W>0，溫度降低，ΔU<0，則Q<0，B符合題意；當理想氣體體積減小時，W>0，溫度升高，ΔU>0，若恰好W＝ΔU，則氣體與外界無熱量交換，C不符合題意；當理想氣體體積增大時，W<0，溫度不變，ΔU＝0，則Q>0，D符合題意；當理想氣體體積增大時，W<0，溫度降低，ΔU<0，若恰好W＝ΔU，則氣體與外界無熱量交換，E不符合題意。](2)[解析]方法一：(ⅰ)設(shè)大氣壓強為p0，高壓艙容積為V0，則對于初始狀態(tài)一，有p1＝1.2p0，V1＝V0，T1＝(273＋17)K＝290K，設(shè)艙內(nèi)氣體全部等壓升溫至27℃時的體積為V2，密度為ρ2，對于狀態(tài)二，有p2＝p1，T2＝(273＋27)K＝300K，根據(jù)蓋-呂薩克定律，有V1T1根據(jù)升溫前后氣體總質(zhì)量保持不變，有ρ1V1＝ρ2V2，聯(lián)立解得ρ2ρ1整理并代入數(shù)據(jù)解得ρ2＝1.41kg/m3。(ⅱ)設(shè)此時為狀態(tài)三，T3＝T2、p3＝p0，艙內(nèi)氣體全部由狀態(tài)二變化到狀態(tài)三時的體積為V3，由狀態(tài)二到狀態(tài)三，氣體溫度不變，根據(jù)玻意耳定律，有p2V2＝p3V3，根據(jù)變化前后氣體總質(zhì)量保持不變，有ρ2V2＝ρ3V3，聯(lián)立解得V2V3＝p整理并代入數(shù)據(jù)解得ρ3＝p3p2ρ2方法二：(ⅰ)設(shè)大氣壓強為p0，氣體的摩爾質(zhì)量為M，則對于初始狀態(tài)一，有p1＝1.2p0，T1＝(273＋17)K＝290K，對理想氣體有pV＝nRT，又n＝mM氣體密度ρ＝mV聯(lián)立解得ρ＝pMRT其中氣體摩爾質(zhì)量M與熱力學(xué)常量R為定值，狀態(tài)一到狀態(tài)二的過程壓強不變，即p2＝p1，T2＝(273＋27)K＝300K，則ρ2ρ1代入數(shù)據(jù)解得ρ2＝1.41kg/m3。(ⅱ)設(shè)此時為狀態(tài)三，T3＝T2，p3＝p0，根據(jù)(ⅰ)中分析有ρ3ρ2代入數(shù)據(jù)解得ρ3＝1.18kg/m3。[答案](2)(ⅰ)1.41kg/m3(ⅱ)1.18kg/m334．[物理——選修3-4](15分)(1)(5分)等腰三角形abc為一棱鏡的橫截面，ab＝ac；一平行于bc邊的細光束從ab邊射入棱鏡，在bc邊反射后從ac邊射出，出射光分成了不同顏色的兩束，甲光的出射點在乙光的下方，如圖所示。不考慮多次反射。下列說法正確的是________。(填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分)A．甲光的波長比乙光的長B．甲光的頻率比乙光的高C．在棱鏡中的傳播速度，甲光比乙光的大D．該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率E．在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角，甲光比乙光的大(2)(10分)分別沿x軸正向和負向傳播的兩列簡諧橫波P、Q的振動方向相同，振幅均為5cm，