2023届全国物理甲卷仿真卷（四）（有解析）

2023届全国物理甲卷仿真卷（四）
姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．一电流表的原理如图所示，质量为的均质细金属棒的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为。在矩形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小，方向垂直纸面向外。与的右端连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，的长度大于且，当中没有电流通过且处于平衡状态时，与矩形区域的边重合，当中有电流通过时，指针示数可表示电流强度，不计通电时电流产生的磁场的作用（　　）
A．若要电流表正常工作，端应接电源正极
B．若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为
C．若，此电流表的量程为
D．当电流表示数为零时，弹簧伸长
2．1827年，英国植物学家布朗首先在显微镜下研究了悬浮在液体中的小颗粒的运动。某同学做了一个类似的实验，用显微镜观察炭粒的运动得到某个观测记录如图。图中记录的是（　　）
A．某个分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D．按相等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
3．在离地高h处，同时自由下落和竖直向上抛出各一个小球，其中竖直上抛的小球初速度大小为v，不计空气阻力，重力加速度为g，两球落地的时间差为(　　)
A． B． C． D．
4．如图甲所示，一根直导线和一个矩形导线框固定在同一竖直平面内，直导线在导线框上方，甲图中箭头方向为电流的正方向。直导线中通以图乙所示的电流，则在0－时间内，导线框中电流的方向（ ）
A．始终沿顺时针 B．始终沿逆时针 C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针
5．如图所示，为一种倾斜放置的装取台球的装置，圆筒底部有一轻质弹簧，每个台球的质量为，半径为，圆筒直径略大于台球的直径。当将筒口处台球缓慢取走后，又会冒出一个台球，刚好到达被取走台球的位置。若圆筒与水平面之间的夹角为，重力加速度为，忽略球与筒间的摩擦力。则弹簧的劲度系数的值为（　　）
A． B． C． D．
6．如图甲所示，质量为0.4kg的物块在水平力F作用下可沿竖直墙面滑动，物块与竖直墙面间的动摩擦因数为0.5，力F随时间t变化的关系如图乙所示。若t=0时物块的速度为0，设物块所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。下列图像中，能正确反映物块所受摩擦力f大小与时间t变化关系的是（　　）
A． B．
C． D．
7．发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的已知量。则金属框转动一周（　　）
A．框内电流方向不变
B．电动势的有效值为
C．流过电阻的电荷量
D．电阻产生的焦耳热
8．超级电容器又叫双电层电容器，它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点．图示为一款超级电容器，其上标有“2.7 V 400 F”，下列说法正确的是
A．该电容器的输入电压只能是2.7 V时才能工作
B．该电容器的电容与电容器两极间电势差成反比
C．该电容器不充电时的电容为零
D．该电容器正常工作电时储存的电荷量为1080 C
二、多选题
9．一质量m=2kg的滑块在摩擦力作用下沿水平面减速滑行，其运动过程－t(其中x为滑块的位移)图象如图所示，重力加速度大小为10m/s2，则
A．0~10s内滑块的位移为10m
B．0~10s内滑块的平均速度为1.5m/s
C．滑块受到的摩擦力大小为0.8N
D．滑块与水平面间的动摩擦因数为0.04
10．1930年劳伦斯制成世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)
A．粒子从电场中获得能量
B．粒子获得最大速度与回旋加速器半径有关
C．粒子获得最大速度与回旋加速器内的电场有关
D．回旋加速器中的电场和磁场交替对带电粒子做功
11．如图，固定的斜面底端有一挡板，板上固定一轻弹簧，弹簧原长时自由端在B点，将一小滑块紧靠弹簧放置在斜面上，用外力作用滑块使其静止在A点，现撤去外力，滑块恰能上滑至顶点C，然后下滑，最终停在斜面上.则
A．滑块最终停在A点
B．滑块上滑的最大速度位置与下滑的最大速度位置不同
C．整个运动过程中产生的内能等于滑块在A处时弹簧的弹性势能
D．滑块从A上滑到B过程中，加速度先变小后变大
12．如图所示，匀强电场中的三个点A．B．C构成一个直角三角形，，，。把一个带电量为的点电荷从A点移到到B点电场力不做功；从B点移动到C点电场力做功为。若规定C点的电势为零，则（ ）
A．该电场的电场强度大小为
B．C、B两点间的电势差为
C．A点的电势为
D．若从A点沿AB方向飞入一电子，其运动轨迹可能是乙
三、实验题
13．课外兴趣小组在一次拆装晶体管收音机的过程中，发现一只发光二极管，如图甲所示，同学们决定测绘这只二极管的伏安特性曲线，并测量其正向电压为3.2 V时的阻值。
（1）由于不能准确知道二极管的正负极，同学们用多用电表的欧姆挡对其进行测量，当黑表笔接A端、红表笔接B端时，指针几乎不偏转，反按后有明显偏转，则可以判断二极管的正极是_______。（填“A"或“B”）端。
（2）选用下列器材设计电路并测绘该二极管的伏安特性曲线：
A．待测二极管D；
B．电源电动势E（4. 5V，内阻可忽略）；
C．电流表A（量程0~ 40 mA ，内阻可忽略）；
D．电压表V（量程0~ 3 V ，内阻为6000 Ω）；
E．滑动变阻器R1（最大阻值为10 Ω）；
F．滑动变阻器R2（最大阻值为1000 Ω）；
G．定值电阻R3（阻值为2000 Ω）；
H．开关、导线若干。
①滑动变阻器应选___________（填写器材前字母序号）；
②图乙方框中面出了部分电路图，请根据实验器材将电路图补充完整；( )
③某同学测量出了多组电压表的示数U及对应的电流表示数I，以电压表的示数U为横坐标，电流表的示数I为纵坐标，描绘的图线如图丙所示，则当二极管的两端电压为3.2 V时，二极管的电阻值为_______Ω。
14．探究“做功和物体速度变化的关系”实验装置如图甲所示，图中是小车在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形．小车实验中获得的速度v，由打点计时器所打点的纸带测出，橡皮筋对小车做的功记为W；实验时，将木板左端调整到适当高度，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．请回答下列问题：当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……多次实验．请回答下列问题：
(1)除了图甲中已给出器材外，需要的器材还有：交流电源、___________；
(2)如图乙中，是小车在某次运动过程中打点计时器在纸带上打出的一系列的点，打点的时间间隔为0.02s，则小车离开橡皮筋后的速度为___________m/s(保留两位有效数字)
(3)将几次实验中橡皮筋对小车所做的功W和小车离开橡皮筋后的速度v，进行数据处理，以W为纵坐标，v或v2为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是___________
四、解答题
15．如图所示，固定在水平面上的斜面其倾角θ=37°，长方形木块A的MN面上钉着一颗钉子，质量m=1.5kg的小球B通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直。木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现将木块由静止释放，木块与小球将一起沿斜面下滑。
求在木块下滑的过程中；
(1)木块与小球的共同加速度的大小；
(2)小球对木块MN面的压力的大小和方向。（取g=10m/s2）
16．如图所示，一个圆筒状导热气缸开口向上竖直放置，气缸内壁光滑，活塞与气缸之间封闭有一定质量的理想气体，气缸开口处有卡槽。已知活塞的横截面积，质量；封闭气柱的高度，温度，大气压；活塞上表面到卡槽的距离h=0.2m。现在活塞上缓慢倒上m=3kg的细沙，取，求：
（i）倒上细沙后封闭气体的气柱高度；
（ii）如果在上述条件下给气缸缓慢加热，当温度升高到900K时，求封闭气体压强。
17．风洞是研究空气动力学的实验设备。如图，在距地面高度上方设置一足够大的风洞，可以使实验中所用小球受到水平向右等大恒定风力作用。一质量为的小球甲从距地面高处以一定初速度水平抛出。在距抛出点同一竖直平面内水平距离处地面上，同时竖直向上抛出另一质量为的小球乙（甲、乙可视为质点，除风洞产生的风力外不考虑其他空气阻力，重力加速度取）。
（1）关闭风洞，两小球恰好在空中相遇，求小球乙抛出时的初速度；
（2）打开风洞，调节风力，调节乙小球抛出时的初速度为，两小球恰好在空中相遇，求相遇点距地面的高度；
（3）打开风洞，调节风力，调节乙小球抛出时的初速度为，两小球恰好在空中相遇，求该次风力的大小。
18．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其波源的平衡位置在坐标原点，波源在0 ~ 4s内的振动图像如图（a）所示，已知波的传播速度为0.5m/s。
（1）求这列横波的波长；
（2）求波源在4s内通过的路程；
（3）在图（b）中画出t = 4s时刻的波形图。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】已知金属棒的质量为。
A.为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒的安培力必须向下。跟左手定则可知金属棒中电流从端流向端，因此端应接正极，故A错误；
BC.设满量程时通过的电流强度为，则有
若，此电流表的量程为
设量程扩大后，磁感应强度变为，则有
得
故B、C错误。
D.当电流表的示数为零时，弹簧伸长量为，根据平衡条件可得，解得，故D正确；
故选D。
2．D
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误；
B．布朗运动既然是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；
C．对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，也就无法描绘其速度-时间图线，故C错误；
D．该图记录的是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】自由下落的小球，有
得
对于竖直上抛的小球，由机械能守恒得：
则得落地时速度大小为
对于竖直上抛的小球，将其运动看成一种匀减速直线运动，取竖直向上为正方向，加速度为，则运动时间为：
故时间之差为
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论相符，选项D正确；
故选D．
点睛：本题关键要明确小球运动中机械能守恒，要理清过程中的速度关系，写出相应的公式，分析运动时间的关系．
4．A
【详解】电流先沿正方向减小，产生的磁场将减小，此时由右手螺旋定则可知，穿过线框的磁场垂直于线框向里且减小，故电流顺时针，当电流减小到零再反向增大时，此时由右手螺旋定则可知，穿过线框的磁场垂直于线框向外且增大，故电流顺时针，则在0－时间内，导线框中电流的方向始终为顺时针，故A正确。
故选A。
5．A
【详解】对小球整体处于平衡状态，受力分析得，沿筒方向受力平衡有
解得
故选A。
6．C
【详解】物块水平方向受力平衡
滑动摩擦力竖直向上
所以Ff t图象的是过原点的倾斜直线，斜率k=2，当物块静止时，物块受到静摩擦力作用
图象和t轴平行，Ff t图象的面积表示Ff的冲量，根据动量定理
解得物块运动的时间为
故C正确，ABD错误。
故选C。
7．D
【详解】A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，A错误。
B．由图乙可知，电动势的最大值为，其有效值与正弦交流电相同为，B错误。
C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为
则金属框转过一周流过电阻的电荷量为
C错误。
D．因为
则
金属框转过一周电阻产生的焦耳热
D正确。
故选D。
8．D
【详解】A、电容器的额定电压为2.7V，说明工作电压要不超过2.7V，可以小于2.7V，故A错误；
B、电容器的电容由电容器本身来决定，跟电容器两极间的电势差无关，故B错误；
C、电容是描述电容器容纳电荷的本领，不充电是电容仍然存在，与充电与否无关，故C错误；
D、该电容器最大容纳电荷量：Q＝CU＝400F×2.7V＝1080C，故D正确．
9．CD
【分析】结合运动学公式，正确分析图像斜率与截距的物理意义，联立运动学公式，找出初速度和加速度，对物体进行正确的受力分析即可．
【详解】根据匀变速直线运动的位移公式，变形得，对比图像得，，解得，滑块减速时间，所以10s末滑块已停止运动
A.根据，解得，选项A错误；
B.10s内滑块的平均速度，选项B错误；
C.根据，解得，即滑动摩擦力大小为0.8N，选项C正确；
D.根据，解得，选项D正确．
【点睛】正确分析图像斜率与截距的物理意义是解决问题的关键．
10．AB
【详解】回旋加速器中的电场对带电粒子做功，粒子在电场中加速，在磁场中偏转，可知从电场中获得能量，故A正确，D错误．根据，则，可知粒子获得最大速度与回旋加速器半径R有关，但是与回旋加速器内的电场无关，选项B正确，C错误．
11．BD
【分析】根据滑块最终停在斜面上，说明滑块与斜面之间有摩擦力，可以判断系统机械能的变化；上滑和下滑过程摩擦力方向不同，根据牛顿第二定律判断加速度的变化．
【详解】A.滑块最终停在斜面上，说明滑块与斜面之间有摩擦力，滑块在上滑和下滑过程有机械能损耗，滑块最终不会停在A点，故A错误；
B.加速度为零时速度最大，设上滑过程速度最大时弹簧压缩量为x1，下滑过程速度最大时弹簧压缩量为x2，斜面倾角为θ，则kx1=mgsinθ+f，mgsinθ=kx2+f，滑块上滑的最大速度位置与下滑的最大速度位置不同；故B正确；
C.距上面解析可知，滑块最终停止的位置在A处上面，滑块在A处时弹簧的弹性势能等于整个运动过程中产生的内能、增加的重力势能和最终的弹性势能之和，故C错误；
D. 滑块从A上滑到B过程中，弹力逐渐减小，根据牛顿第二定律，开始kx1-mgsinθ+f=ma，达到最大速度后，mgsinθ+f-kx2=ma，加速度先变小后变大，故D正确．
故选：BD
12．BD
【详解】C．点电荷从A移动到B点电场力不做功，说明A、B两点的同一等势面上，从B点移动到C点电场力做功为，说明电场强度的方向垂直AB边向上。则A点的电势
故选项C错误；
B．C、B两点间的电势差为
故选项B正确；
A．该电场的电场强度大小为
故选项A错误；
D．电子从A点沿AB方向飞入，受力方向将沿电场线方向的反方向，电场线的方向垂直AB向上，故粒子将向下偏转，运动轨迹的大致图像如图中乙所示，故选项D正确。
故选D。
13． B E 200
【详解】（1）[1] 当黑表笔接A端、红表笔接B端时，指针几乎不偏转，说明二极管内阻很大，此时二极管反向偏压，由于欧姆表内置电源正极与黑表笔相连、负极与红表笔相连，可知，B端是二极管正极。
（2）[2]描绘二极管的伏安特性曲线，电压与电流的测量范围比较大，所以滑动变阻器应该用分压式接法，故应该选择小量程的滑动变阻器E。
[3]由[2]知，滑动变阻器应该采用分压接法，电压表量程只有3V，所以不能单独使用，可以串联一个定值电阻改装成更大量程的电压表使用，则实验电路如图
[3]由图丙可得，当二极管两端电压为3.2V时，设电压表示数为U，则有
代入数据解得
由图丙可知此时电流表示数I为16mA，根据欧姆定律可得
14． 毫米刻度尺 0.36 AD
【详解】(1)[1]需要的器材除了交流电源外，还有刻度尺；
(2)[2]小车离开橡皮筋后的速度为
(3)[3]因 ，故以W为纵坐标，v或v2为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是AD.
【点睛】明确了该实验的实验原理以及实验目的，即可了解具体操作的含义，以及如何进行数据处理；数据处理时注意数学知识的应用，本题是考查实验操作及数据处理的方法等问题．
15．(1)2.0 m/s2；(2)6.0N，方向沿斜面向下。
【详解】(1)将小球和木块看作一整体，设木块的质量为M，根据牛顿第二定律有：
代入数据得
a ＝ 2.0 m/s2
(2)选小球为研究对象，设MN面对小球的作用力为F，根据牛顿第二定律有
mgsinθ－F ＝ ma
代入数据得
F＝ 6.0N
根据牛顿第三定律，小球对MN面的压力大小为6.0N，方向沿斜面向下。
16．（i）；（ii）
【详解】（i）以封闭气体为研究对象，因缓慢倒上细沙，发生等温变化。
初状态
，
末状态
，
据
代入数据得
（ii）如果在前述条件下给气缸缓慢加热，假设当温度升高到时，活塞已经到达卡槽位置，则
据理想气体状态方程
代入数据得
由题意可知，上述假设合理。
17．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）关闭风洞，球甲做平抛运动，从抛出假设经过时间两小球在空中相遇，球甲在水平方向做匀速直线匀速，则有
球甲在竖直方向做自由落体运动，则有
球乙竖直向上做加速度为的匀减速直线运动，则有
两球的竖直位移关系为
联立以上式子解得
（2）打开风洞，调节风力，调节乙小球抛出时的初速度为，两小球恰好在空中相遇，由于风力水平向右，不影响球甲和球乙在竖直方向的运动，球乙在竖直方向上升的最大高度为
说明球乙没有进入风洞区域，相遇点一定在球乙抛出点的正上方，假设从抛出经过时间，两球在空中相遇，则有
解得
相遇时的高度为
（3）打开风洞，调节风力，调节乙小球抛出时的初速度为，两小球恰好在空中相遇，由于风力水平向右，不影响球甲和球乙在竖直方向的运动，，假设从抛出经过时间，两球在空中相遇，则有
解得
相遇时离地面的高度为
说明相遇位置位于风洞区域内，假设球乙刚进入风洞区域的速度为，则有
解得
球乙从抛出到刚进入风洞区域所用时间为
假设风力大小为，则两球在水平方向的加速度分别为
，
从抛出到两球相遇，两球在水平方向的位移分别为
，
两球的水平位移关系为
联立解得风力为
18．（1）λ = 2m；（2）s = 16cm；（3）
【详解】（1）由题知图（a）为波源的振动图像，则可知
A = 4cm，T = 4s
由于波的传播速度为0.5m/s，根据波长与速度关系有
λ = vT = 2m
（2）由（1）可知波源的振动周期为4s，则4s内波源通过的路程为
s = 4A = 16cm
（3）由题图可知在t = 0时波源的起振方向向上，由于波速为0.5m/s，则在4s时根据
x = vt = 2m
可知该波刚好传到位置为2m的质点，且波源刚好回到平衡位置，且该波沿正方向传播，则根据“上坡、下坡”法可绘制出t = 4s时刻的波形图如下图所示
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

2023届全国物理甲卷仿真卷（四）（有解析）