2023屆高三上開學(xué)摸底考試物理試題全國卷解析版

2023屆高三開學(xué)摸底考試物理試卷（全國卷）一、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(gè)選項(xiàng)中，第1～4題只有一項(xiàng)符合題目要求，第5～8題有多項(xiàng)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(cuò)的得0分。1.質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的一對原子核稱為鏡像核，如與。已知的質(zhì)量約為3.0160u，的質(zhì)量約為3.0161u，中子質(zhì)量約為1.0087u，質(zhì)子質(zhì)量約為1.0078u，，則與的結(jié)合能的差值約為（）A.0.75MeV B.0.98MeVC.1.02MeV D.1.35MeV【答案】A【解析】【詳解】根據(jù)題意可知，中包含兩個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，質(zhì)子和中子在結(jié)合成過程中虧損的質(zhì)量為在結(jié)合成過程中虧損的質(zhì)量為由質(zhì)能方程可得，二者的結(jié)合能之差為故選A2.如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質(zhì)量為m的小球，初始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L。一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點(diǎn)，方向與兩球連線垂直。當(dāng)兩球運(yùn)動(dòng)至二者相距時(shí)，它們加速度的大小均為（）

A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】當(dāng)兩球運(yùn)動(dòng)至二者相距時(shí)，,如圖所示

由幾何關(guān)系可知設(shè)繩子拉力為，水平方向有解得對任意小球由牛頓第二定律可得解得故A正確，BCD錯(cuò)誤故選A。3.在高壓電場烘干機(jī)的示意圖中，金屬板上鋪有潮濕的藥材，針狀電極O與之間接高壓直流電源，其間的等差等勢面分布如虛線所示。水分子是極性分子，可等效為棒狀帶電體，一端帶正電，另一端帶等量負(fù)電。水分子在強(qiáng)電場力的作用下會(huì)從潮濕的藥材中加速分離出去，在鼓風(fēng)機(jī)的作用下飛離電場區(qū)域從而加速干燥。圖中實(shí)線是某一水分子從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)的軌跡，下列說法正確的是（）A.B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于D點(diǎn)的電場強(qiáng)度B.B點(diǎn)的電勢高于D點(diǎn)的電勢C.水分子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的加速度方向與電場力方向相同D.水分子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過程中，電勢能逐漸減少【答案】D【解析】【詳解】A．根據(jù)等差等勢面的疏密可以反映電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱，知B點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于D點(diǎn)的電場強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；B．由題圖可知，O點(diǎn)為正極，根據(jù)電場中過某點(diǎn)的電場線和等勢面相互垂直，可作出該電場的電場線，如圖所示再根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低知B點(diǎn)的電勢低于D點(diǎn)的電勢，故B錯(cuò)誤；C．水分子在非勻強(qiáng)電場中受到電場力和風(fēng)力的共同作用，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度方向與合外力方向相同，與電場力方向不同，故C錯(cuò)誤；D．水分子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過程中，電場力一直做正功，電勢能逐漸減少，故D正確。故選D4.如圖所示，紙面內(nèi)有兩根平行放置的通有同向、等大電流的長直細(xì)導(dǎo)線、，是關(guān)于導(dǎo)線N對稱的兩點(diǎn)，且a點(diǎn)到導(dǎo)線M的距離大于其到導(dǎo)線N的距離。已知通電長直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與該點(diǎn)到長直導(dǎo)線的距離成反比。若空間中同時(shí)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，且c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則關(guān)于a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，下列說法正確的是（）A.大于B，方向垂直紙面向外B.小于B，方向垂直紙面向外C.大于B，方向垂直紙面向里D.小于B，方向垂直紙面向里【答案】A【解析】【詳解】設(shè)導(dǎo)線M在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，導(dǎo)線N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，由安培定則可知，兩導(dǎo)線獨(dú)立在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的方向均垂直紙面向里，又因?yàn)閏點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故勻強(qiáng)磁場的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，大小為設(shè)導(dǎo)線M在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，導(dǎo)線N在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，由題給條件知，由安培定則可知，導(dǎo)線M在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的方向垂直紙面向里，導(dǎo)線N在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的方向垂直紙面向外，故兩導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場方向垂直紙面向外，大小為故a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為方向垂直紙面向外。故選A5.如圖所示，小滑塊、質(zhì)量均為m，通過一大小不計(jì)的定滑輪和輕質(zhì)細(xì)線連接，Q套在光滑水平桿上，定滑輪距水平桿的高度為h，初始時(shí)Q與定滑輪之間的細(xì)線和水平桿的夾角為，、由靜止開始運(yùn)動(dòng)，P在運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中不會(huì)與桿碰撞，重力加速度為g，不計(jì)一切摩擦，則P由靜止到運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中（）A.Q的速度一直在增大B.P速度一直在增大C.Q的最大速度為D.當(dāng)P速度最大時(shí)，桿對Q的彈力等于0【答案】AC【解析】【詳解】C．根據(jù)題意可知，P運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，Q的速度最大，P的速度為零，、組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有故Q的最大速度為故C正確；AB．P下落到最低點(diǎn)過程中，P先加速后減速，Q的速度一直在增大，故B錯(cuò)誤，A正確；D．當(dāng)P速度最大時(shí)，細(xì)線上的拉力等于，滑輪右側(cè)細(xì)線與豎直方向的夾角大于0°小于90°，對Q受力分析，Q在細(xì)線拉力作用下加速度不為0，桿對Q的彈力小于但不為0，故D錯(cuò)誤。故選AC。6.2022年2月，有科學(xué)家報(bào)告了迄今觀測到的最大星系——“阿爾庫俄紐斯”，它離地球30億光年，自身橫跨1630萬光年的距離。星系中心有一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞，若觀測到繞該黑洞做圓周運(yùn)動(dòng)的天體A的角速度為，到黑洞中心的距離為，天體B繞黑洞運(yùn)動(dòng)的周期與地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相同，為T。已知地球中心到太陽中心的距離為R，則下列說法正確的是（）A.該黑洞質(zhì)量是太陽質(zhì)量的倍 B.該黑洞質(zhì)量是太陽質(zhì)量的倍C.天體B到該黑洞中心的距離為 D.天體B到該黑洞中心的距離為【答案】BC【解析】【詳解】AB．設(shè)黑洞的質(zhì)量為M1，太陽質(zhì)量為M2，地球質(zhì)量為m，對天體A和地球各自的運(yùn)動(dòng)分別根據(jù)牛頓第二定律有①②聯(lián)立①②解得③故A錯(cuò)誤，B正確；CD．天體A的周期為④對天體A、B由開普勒第三定律有⑤解得⑥故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。7.如圖所示的理想變壓器中，原、副線圈匝數(shù)之比為，在間接一輸出電壓有效值恒定的正弦式交流電源，小燈泡均能正常發(fā)光，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻都為、額定功率都為8W，小燈泡的額定功率相同。已知電源的輸出功率為36W，則下列說法正確的是（）

A.小燈泡c的額定功率為10WB.小燈泡a的額定電流為0.5AC.小燈泡b的額定電壓為4VD.間所加電源的輸出電壓有效值為24V【答案】AC【解析】【詳解】A．設(shè)原線圈的輸入功率為P，則有聯(lián)立解得A正確；BC．小燈泡b消耗的功率為解得燈泡c的額定電流為小燈泡b的額定電流為由變壓器原、副線圈的電流關(guān)系有則B錯(cuò)誤，C正確；D．電源的輸出功率為解得即間所加電源的輸出電壓有效值為，D錯(cuò)誤。故選AC。8.如圖所示，兩平行傾斜導(dǎo)軌與兩足夠長的平行水平導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)，質(zhì)量為m的金屬棒b靜止在水平導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直。圖中虛線右側(cè)有范圍足夠大、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為m的金屬棒a垂直放置在傾斜導(dǎo)軌上并由靜止釋放，釋放位置與水平導(dǎo)軌的高度差為h。金屬棒a進(jìn)入磁場瞬間，加速度大小為，之后始終未與金屬棒b發(fā)生碰撞，金屬棒的電阻不可忽略，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）

A.金屬棒a沿斜導(dǎo)軌下滑過程中機(jī)械能守恒B.金屬棒a進(jìn)入磁場后，組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.整個(gè)過程兩金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱之和為D.金屬棒a的加速度大小為時(shí)，棒a的速度為【答案】ACD【解析】【詳解】A．金屬棒a沿斜導(dǎo)軌下滑過程中只有重力對金屬棒a做功，則機(jī)械能守恒，故A正確；B．金屬棒a進(jìn)入磁場后，回路中的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流，會(huì)產(chǎn)生熱量，組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；C．金屬棒a進(jìn)入磁場后組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，最終有對金屬棒a由動(dòng)能定理可得解得整個(gè)過程兩金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱之和為故C正確；D．由可得，金屬棒a進(jìn)入磁場時(shí)的加速度最大，即金屬棒a進(jìn)入磁場后，加速度等于最大加速度的一半時(shí)，設(shè)金屬棒a的速度為v1，b的速度為，則可得由動(dòng)量守恒可得則即金屬棒a進(jìn)入磁場后，加速度等于最大加速度的一半時(shí)，棒a的速度大小為，故D正確。故選ACD。三、非選擇題：本卷包括必考題和選考題兩部分。第9～12題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答。第13～14題為選考題，考生根據(jù)要求作答。（一）必考題（4題，共47分）9.某學(xué)生用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打出了一系列的點(diǎn)。

（1）打出的紙帶如圖2所示，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C、D、E，測量點(diǎn)A、C間的距離為s1，點(diǎn)C、E間的距離為s2，若相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，則打C點(diǎn)時(shí)重錘的速度大小為________；

（2）根據(jù)紙帶，先分別測量出A、B、C、D、E、F、G各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h（其中F、G點(diǎn)為E點(diǎn)后連續(xù)打出的點(diǎn)，圖中未畫出），再計(jì)算打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)重錘下落的速度v和v2，繪制出v2-h圖像，如圖3所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于操作失誤，先釋放紙帶，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，根據(jù)圖像可知打O點(diǎn)時(shí)重錘的速度大小為______m/s，測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮開______m/s2；請簡述操作失誤對測量結(jié)果的影響：___________。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

【答案】①.②.2.0③.9.6④.見解析【解析】【詳解】（1）[1]由紙帶可知，C點(diǎn)為AE的中間時(shí)刻，故打C點(diǎn)時(shí)重錘的速度大小為（2）[2][3]根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得即由此可知，圖線的縱截距為解得圖線的斜率為解得[4]實(shí)驗(yàn)采用圖像法測量重力加速度，v2-h圖線的斜率的二分之一表示重力加速度，和圖線的縱截距無關(guān)，故操作失誤不影響測量結(jié)果。10.某實(shí)驗(yàn)小組將鋅片和銅片插入一個(gè)西紅柿中，用電壓表測得銅片和鋅片間的電壓約為，然后將同樣的10個(gè)西紅柿電池串聯(lián)成電池組，與一個(gè)標(biāo)稱為“3V，1W”的小燈泡相連，小燈泡不發(fā)光，測得小燈泡兩端的電壓為。該小組同學(xué)利用電壓傳感器（內(nèi)阻較大）、定值電阻、電阻箱等實(shí)驗(yàn)器材測量10個(gè)西紅柿電池串聯(lián)成的電池組的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，電路圖如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變電阻箱的阻值，記錄外電路的總電阻R和對應(yīng)的電壓傳感器的示數(shù)U，利用采集到的數(shù)據(jù)作出的圖象如圖乙所示。（1）用電池組給小燈泡供電，小燈泡不亮的原因可能是_________。（2）根據(jù)圖乙可知，每個(gè)西紅柿電池的平均電動(dòng)勢__________V，每個(gè)西紅柿電池的平均內(nèi)阻_______Ω。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）（3）在調(diào)節(jié)電阻箱的過程中，的最大值如圖乙中所示，則定值電阻的阻值為_________Ω。（4）若實(shí)際情況中通過電壓傳感器的電流不能忽略，則測得電池組的電動(dòng)勢的值________（選填“大于”“小于”或“等于”）電池組電動(dòng)勢的真實(shí)值?！敬鸢浮竣?見解析②.0.286③.2.50④.12.5⑤.小于【解析】【詳解】（1）[1]由題意知，西紅柿電池組的內(nèi)阻較大，接燈泡時(shí)路端電壓較小，故燈泡不亮。（2）[2][3]根據(jù)閉合電路歐姆定律，有化簡得結(jié)合題圖乙可知解得所以每個(gè)西紅柿電池的平均電動(dòng)勢平均內(nèi)阻（3）[4]根據(jù)可知，當(dāng)?shù)闹底畲髸r(shí)，即最大，此時(shí)電阻箱的電阻為零，此時(shí)接入電路電阻即為定值電阻解得（4）[5]如果考慮電壓傳感器的內(nèi)阻的影響，由解得可知此時(shí)圖線的縱截距表示，所以故填小于。11.如圖所示，水平虛線的上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場。一寬為L、長為、質(zhì)量為m、電阻為R的閉合矩形導(dǎo)線框在豎直向上的拉力F作用下從圖示位置由靜止開始豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)位移為L時(shí)線框的速度大小為v，此時(shí)撤去拉力，再經(jīng)時(shí)間t線框到達(dá)最高處（邊尚未進(jìn)入磁場）。已知重力加速度大小為g。求：（1）撤去拉力前瞬間拉力的大?。唬?）撤去拉力后的時(shí)間t內(nèi)，線框中產(chǎn)生的總焦耳熱Q。

【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）設(shè)線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有設(shè)線框的位移為L時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E，回路中的電流為I，線框受到的安培力大小為，則，，此時(shí)對線框，根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立解得（2）設(shè)撤去拉力后的時(shí)間t內(nèi)，線框上升的高度為h，所受安培力的平均值為，線框的平均速度為，對該過程，由動(dòng)量定理有又有由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有對該過程，由能量守恒定律有聯(lián)立以上各式解得12.如圖所示，所對圓心角為、半徑為的光滑圓弧槽固定在水平面上，左側(cè)放置一上表面水平且與圓弧槽圓心等高的桌子，質(zhì)量為的物塊乙放在桌子的右邊緣，質(zhì)量為的物塊甲從距桌面右邊緣處以一定的初速度向右運(yùn)動(dòng)，兩物塊發(fā)生彈性碰撞，碰后瞬間立即撤走桌子，經(jīng)過一段時(shí)間，物塊乙剛好沿切線方向無碰撞地由B點(diǎn)進(jìn)入圓弧槽，最后乙沿軌道與距離圓弧槽最低點(diǎn)處的彈性擋板發(fā)生碰撞，已知物塊甲與桌子間、物塊乙與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，重力加速度，忽略空氣阻力，兩物塊均可視為質(zhì)點(diǎn)。求：（1）物塊甲的初速度大小。（2）通過計(jì)算說明物塊乙能否由B點(diǎn)離開圓弧槽，若不能，求物塊乙最終靜止時(shí)到D點(diǎn)的距離；若能，求物塊乙第一次與第二次經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對圓弧槽壓力之比?！敬鸢浮浚?）；（2）能，【解析】【詳解】（1）物塊乙碰撞后做平拋運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系可知，、兩點(diǎn)的高度差為由公式可得，物塊乙由A到B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為設(shè)物塊乙離開桌面瞬間的速度為，落在B點(diǎn)時(shí)豎直分速度為，在B點(diǎn)的速度為，豎直方向有如圖所示由運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識可得，設(shè)碰前瞬間物塊甲的速度為，碰后瞬間速度為，物塊甲和物塊乙碰撞過程動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒，則有解得，物塊甲從開始運(yùn)動(dòng)到碰前瞬間的過程，由動(dòng)能定理得解得（2）假設(shè)物塊乙能從B點(diǎn)離開圓弧槽，設(shè)物塊乙再次過B點(diǎn)時(shí)速度為。由功能關(guān)系得解得顯然物塊乙能從圓弧槽的B點(diǎn)離開，設(shè)物塊乙第一次、第二次經(jīng)過C點(diǎn)的速度分別為、，則有又有，解得由牛頓第三定律可知，物塊乙第一次與第二次經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對圓弧槽壓力之比為。（二）選考題：共15分。請考生從給出的2道物理題中任選一道作答。如果多做，則每學(xué)科按所做的第一題計(jì)分?！疚锢怼x修3-3】13.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)開始，經(jīng)三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a，其圖像如圖所示，已知?dú)怏w在狀態(tài)時(shí)的體積為，的延長線過點(diǎn)（）。下列說法正確的是（）

A.氣體在狀態(tài)b時(shí)的體積為B.過程中，外界對氣體做功C.過程中，氣體向外界放熱D.過程中，單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積上受到氣體分子撞擊的次數(shù)增加E.過程中，氣體的體積增大【答案】ACD【解析】【詳解】將攝氏溫度轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度，并根據(jù)數(shù)學(xué)知識可將題中的圖像轉(zhuǎn)換為圖像，如圖所示

AB．由圖可知，過程為等溫過程，由玻意耳定律有解得氣體的體積增大，氣體對外界做功，故B錯(cuò)誤，A正確；C．由圖可知，過程為等壓過程，由蓋呂薩克定律有由于氣體溫度降低，則體積減小，外界對氣體做功，，又有氣體的內(nèi)能減少，即由熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外界放熱，故C正確；D．由圖可知，過程，氣體溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，撞擊容器壁時(shí)對容器壁的平均作用力減小，又氣體的壓強(qiáng)不變，則單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積上受到氣體分子撞擊的次數(shù)增加，故D正確。E．根據(jù)題意，過程，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體發(fā)生等容變化，體積不變，故E錯(cuò)誤。故選ACD。14.某學(xué)習(xí)小組利用所學(xué)的氣體知識測量一大塊冰糖的體積。如圖所示，一豎直放置的導(dǎo)熱性能良好的圓柱形汽缸體積為，活塞與汽缸壁間密封良好且無摩擦。第一次，將活塞從汽缸上沿處輕輕釋放，經(jīng)過足夠長時(shí)間，活塞下降了高度；第二次，把冰糖放在汽缸內(nèi)，再次將活塞從汽缸上沿處輕輕釋放，經(jīng)過足夠長時(shí)間，活塞下降了高度；實(shí)驗(yàn)過程中大氣壓強(qiáng)保持不變，環(huán)境溫度的變化可忽略不計(jì)，活塞不接觸冰糖。（1）求冰糖的體積V；（2）若第二次操作時(shí)，活塞下降后等待時(shí)間過短，就測出活塞下降的高度，則對冰糖體積的測量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？

【答案】（1）；（2）測出的冰糖體積比真實(shí)值偏大【解析】【詳解】（1）設(shè)活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，大氣壓強(qiáng)為，第一次，活塞在汽缸上沿時(shí)，汽缸中封閉氣體的體積為，壓強(qiáng)為，活塞下降高度時(shí)，汽缸中封閉氣體的體積變?yōu)閴簭?qiáng)變?yōu)橛刹Ｒ舛捎械诙危钊谄咨涎貢r(shí)，汽缸中封閉氣體的體積為，壓強(qiáng)為?；钊陆蹈?/p>