卷子答案网-一个不只有答案的网站【高考真题】2023年高考理综物理真题试卷（湖北卷）
一、选择题：本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第 8~10 题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4 分，选对但不全的得2分，有选错的得 0 分。
1．（2023·湖北）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为的氢原子谱线（对应的光子能量为）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（ ）
A．和能级之间的跃迁 B．和能级之间的跃迁
C．和能级之间的跃迁 D．和能级之间的跃迁
【答案】A
【知识点】氢原子光谱
【解析】【解答】由氢原子能级图知，和的能级能量差为：，与探测器探测到的谱线能量相等，所以此谱线来源于太阳中氢原子和能级之间的跃迁，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】根据探测到的谱线对应的光子能量，结合氢原子能级图求解。
2．（2023·湖北）2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3：2，如图所示。根据以上信息可以得出 （ ）
A．火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27：8
B．当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大
C．火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9：4
D．下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前
【答案】B
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A. 火星与地球的公转轨道半径之比约为，根据开普勒第三定律得：，解得：，故A不符合题意；
B.当火星与地球相距最远时，由于两者速度方向相反，所以此时两者相对速度最大，故B符合题意；
C.在星球表面根据万有引力定律得：，由于不知道火星和地球的质量比，所以无法得出火星和地球表面的自由落体加速度，故C不符合题意；
D.火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，则，，要发生下一次火星冲日，则，解得：，所以下一次火星冲日将出现在2023年12月18日之后，故D不符合题意。
故答案为：D
【分析】根据开普勒第三定律分析火星与地球绕太阳运动的周期之比；当火星与地球相距最远时，两者速度方向相反；根据万有引力定律分析；要发生下一次火星冲日，需满足。
3．（2023·湖北）在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为、，电场强度大小分别为、。下列说法正确的是（ ）
A．若，则M点到电荷Q的距离比N点的远
B．若，则M点到电荷Q的距离比N点的近
C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则
D．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则
【答案】C
【知识点】电场力做功；电场强度；点电荷的电场；电势
【解析】【解答】A.沿电场线方向电势降低，由于，所以M点到电荷Q的距离比N点的近，故A不符合题意；
B.电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由于，所以M点到电荷Q的距离比N点的远，故B不符合题意；
C. 若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，说明是逆着电场线运动，电势增加，即，故C符合题意；
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，说明是逆着电场线运动，根据正点电荷产生的电场特点知，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】沿电场线方向电势降低，电场线的疏密程度表示电场强度的大小， 正点电荷Q 电场线是发散的，离Q越近电场线越密，离Q越远电场线越疏。
4．（2023·湖北）两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】机车启动
【解析】【解答】由题意有：，，当它们编组后有：，联立解得：，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】当牵引力等于阻力时，速度最大，根据分析求解。
5．（2023·湖北）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为、和，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为，则线圈产生的感应电动势最接近（）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】根据法拉第电磁感应定律得：，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据法拉第电磁感应定律分析求解。
6．（2023·湖北）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】设入射角为i，折射角为r，根据折射定律得：。根据全反射定律得：，所以，AB之间有光射出，光路图如下：
由几何关系得：，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据折射定律求出折射率，根据全反射定律求出临界角，作光路图，根据几何关系求解。
7．（2023·湖北）一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为，振幅为。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于和处。某时刻b质点的位移为，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为（）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】 b质点的位移为，且向y轴正方向运动 ，b的位置如图所示，且b对应的角度为30°。
ab之间的距离为：，a的位置如图所示，且a对应的角度为150°，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】由题意先确定b的位置，再根据ab之间的距离确定a的位置，最后分析a的振动情况。
8．（2023·湖北） 时刻，质点P从原点由静止开始做直线运动，其加速度a随时间t按图示的正弦曲线变化，周期为。在时间内，下列说法正确的是（）
A．时，P回到原点
B．时，P的运动速度最小
C．时，P到原点的距离最远
D．时，P的运动速度与时相同
【答案】B,D
【知识点】加速度
【解析】【解答】ABC.质点在时间内从静止出发先做加速度增大的加速运动再做加速度减小的加速运动，此过程一直向前做加速运动，时间内加速度反向，先做加速度增大的减速运动再做加速度减小的减速运动，时刻速度减到0，此过程一直向前做减速运动，重复此过程的运动，即质点一直向前运动，故AC不符合题意，B符合题意；
D.图像面积表示速度变化量，内速度的变化量为零，因此时刻的速度与时刻相同，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】图像面积表示速度变化量。
9．（2023·湖北）如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为，OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的劲度系数为
B．小球在P点下方处的加速度大小为
C．从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大
D．从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同
【答案】A,D
【知识点】胡克定律；滑动摩擦力与动摩擦因数；摩擦力的判断与计算；共点力的平衡；牛顿第二定律；功的计算
【解析】【解答】A.小球在P点受力平衡，则，，，联立解得：，故A符合题意；
B.小球运动到P点下方时，此时摩擦力大小为：，由牛顿第二定律得：，联立解得：，故B不符合题意。
C.在PM之间任取一点A，令AO与MN之间的夹角为，则此时弹簧的弹力为：，小球受到的摩擦力为：；在MP之间增大在PN之间减小，所以摩擦力先变大后变小，故C不符合题意；
D.根据对称性知在任意关于P点对称的点摩擦力相等，因此由对称性知M到P和P到N摩擦力做功相等，故D符合题意；
故答案为：AD
【分析】在P点，根据平衡条件列方程求弹簧的劲度系数； 小球在P点下方时，根据牛顿第二定律求加速度；在PM之间任取一点A，求出摩擦力的表达式进行分析；根据对称性进行分析。
10．（2023·湖北）一带正电微粒从静止开始经电压加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端的水平距离分别为和L，到两极板距离均为d，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。下列说法正确的是（）
A．
B．
C．微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切值为2
D．仅改变微粒的质量或者电荷数量，微粒在电容器中的运动轨迹不变
【答案】B,D
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】B.粒子在电容器中水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，设粒子射入电容器时的速度为，则：，，从射入到运动到最高点由运动学知识得：，粒子射入电场时由动能定理得：，根据电场强度和电势差的关系及场强和电场力的关系得：，，联立解得：，故B符合题意；
A.粒子从射入到运动到最高点由运动学公式得：，，联立解得：，故A不符合题意；
C.粒子穿过电容器时从最高点到穿出时由运动学知识得：，，射入电容器到最高点有：，解得：，设粒子穿过电容器时与水平方向的夹角为，则，所以，故C不符合题意；
D.粒子射入到最高点的过程，水平方向：，竖直方向：，联立解得：，可见轨迹与电荷量和质量无关，同理从最高点到出来轨迹与电荷量和质量无关，即轨迹不会变化，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】由运动学知识、动能定理和数学知识，结合电场强度和电势差的关系及场强和电场力的关系求解。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11．（2023·湖北）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数的实验。
如图（a）所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n（）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量为），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持匀速。
（2）用和分别表示木块A和重物B的质量，则m和所满足的关系式为 。
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出图像，如图（b）所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数 （保留2位有效数字）。
【答案】（1）不必
（2）
（3）0.40
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，所以拉动木板时不必保持匀速；
（2）对B受力分析，绳子上的拉力为：，对A和砝码受力分析，在水平方向有：，联立解得：；
（3）根据，结合图像得：，解得：。
故答案为：（1）不必；（2）；（3）。
【分析】（1）木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关；
（2）分别对B、A和砝码受力分析，由平衡条件列方程求解；
（3）图像的斜率为。
12．（2023·湖北）某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：
电压表（量程，内阻很大）；
电流表（量程）；
电阻箱（阻值）；
干电池一节、开关一个和导线若干。
（1）根据图（a），完成图（b）中的实物图连线。
（2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图（c）所示，则干电池的电动势为 V（保留3位有效数字）、内阻为 （保留2位有效数字）。
（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 （保留2位有效数字）。
（4）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值 （填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）
（2）1.58；0.64
（3）2.5
（4）偏小
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）实物连接如图：
（2）根据闭合电路欧姆定律得：，结合图像得：，；
（3）根据得：，结合图像得：，解得：；
（4）由于电压表内阻不是无穷大，所以实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值，实验中测得的电池内阻偏小。
故答案为：（1）见解答；（2）1.58，0.64；（3）2.5；（4）偏小。
【分析】（1）从电源正极开始依次连接；
（2）（3）根据闭合电路欧姆定律和图像求解；
（4）于电压表内阻不是无穷大，所以实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值。
13．（2023·湖北）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求
（1）最终汽缸内气体的压强。
（2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
【答案】（1）对左右气缸内所封的气体，初状态：，，末状态：，，根据玻意耳定律得：，解得：；
答：最终汽缸内气体的压强为。
（2）对右边活塞受力分析，由平衡条件得：，解得：；对左边活塞受力分析，由平衡条件得：，解得：。
答：弹簧的劲度系数；添加的沙子质量为。
【知识点】共点力的平衡；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）根据玻意耳定律求最终汽缸内气体的压强 ；
（2）分别对右、左活塞受力分析，由平衡条件列方程求解。
14．（2023·湖北）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为2R、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达D点的速度大小；
（2）B和D两点的高度差；
（3）小物块在A点的初速度大小。
【答案】（1）小物块恰能到达轨道的最高点D，则在D点有：，解得：；
答：小物块到达D点的速度大小为。
（2） 小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，则在C点有：，小物块从C到D过程中，根据动能定理有：，小物块从B到D过程中，根据动能定理有：，联立解得：，；
答：B和D两点的高度差为0.
（3）小物块从A到B的过程中，根据动能定理有：，，解得：。
答：小物块在A点的初速度大小为。
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）在D点根据牛顿第二定律求小物块到达D点的速度大小；
（2）（3）由几何关系和动能定理求解B和D两点的高度差和小物块在A点的初速度大。
15．（2023·湖北）如图所示，空间存在磁感应强度大小为B、垂直于xOy平面向里的匀强磁场。t= 0时刻，一带正电粒子甲从点P（2a，0）沿y轴正方向射入，第一次到达点O时与运动到该点的带正电粒子乙发生正碰。碰撞后，粒子甲的速度方向反向、大小变为碰前的3倍，粒子甲运动一个圆周时，粒子乙刚好运动了两个圆周。已知粒子甲的质量为m，两粒子所带电荷量均为q。假设所有碰撞均为弹性正碰，碰撞时间忽略不计，碰撞过程中不发生电荷转移，不考虑重力和两粒子间库仑力的影响。求：
（1）第一次碰撞前粒子甲的速度大小；
（2）粒子乙的质量和第一次碰撞后粒子乙的速度大小；
（3） 时刻粒子甲、乙的位置坐标，及从第一次碰撞到的过程中粒子乙运动的路程。（本小问不要求写出计算过程，只写出答案即可）
【答案】（1）由题意知，，由洛伦兹力提供向心力得：，
解得：；
答：第一次碰撞前粒子甲的速度大小为
（2）由题意知，，根据得：，解得：；
取竖直向下为正，对甲、乙碰撞过程，由动量守恒和机械能守恒得：，，
解得：，，
所以第一次碰撞后粒子乙的速度大小为；
答：粒子乙的质量和第一次碰撞后粒子乙的速度大小为。
（3）
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】（3）已知在时，甲、乙粒子发生第一次碰撞且碰撞后有： ，，根据得：。可知，在时，甲、乙粒子发生第二次碰撞，且第一次碰撞到第二次碰撞过程中乙粒子运动了2圈，此过程中乙粒子走过的路程为：，且在第二次碰撞时有：，，解得：，，根据得：，可知时，甲、乙粒子发生第三次碰撞，且第二次碰撞到第三次碰撞过程中乙粒子运动了2圈，此过程中乙粒子走过的路程为：，后面重复前面的过程，如下表：
从第一次碰撞到的过程中粒子乙运动的路程 ：；后，甲从原点向下逆时针做圆周运动，乙从原点向上逆时针做圆周运动，经过，即半个周期后，甲位置坐标为（2a，0），乙位置坐标为（0，0）
故答案为：甲位置坐标为（2a，0），乙位置坐标为（0，0），。
【分析】（1）由题意知半径，根据洛伦兹力提供向心力求第一次碰撞前粒子甲的速度大小；
（2）由题意得周期关系，根据求粒子乙的质量；对甲、乙碰撞过程，由动量守恒和机械能守恒求第一次碰撞后粒子乙的速度大小；
（3）根据动量守恒和机械能守恒分析求解。
【高考真题】2023年高考理综物理真题试卷（湖北卷）
一、选择题：本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第 8~10 题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4 分，选对但不全的得2分，有选错的得 0 分。
1．（2023·湖北）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为的氢原子谱线（对应的光子能量为）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（ ）
A．和能级之间的跃迁 B．和能级之间的跃迁
C．和能级之间的跃迁 D．和能级之间的跃迁
2．（2023·湖北）2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3：2，如图所示。根据以上信息可以得出 （ ）
A．火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27：8
B．当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大
C．火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9：4
D．下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前
3．（2023·湖北）在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为、，电场强度大小分别为、。下列说法正确的是（ ）
A．若，则M点到电荷Q的距离比N点的远
B．若，则M点到电荷Q的距离比N点的近
C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则
D．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则
4．（2023·湖北）两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（ ）
A． B．
C． D．
5．（2023·湖北）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为、和，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为，则线圈产生的感应电动势最接近（）
A． B． C． D．
6．（2023·湖北）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（）
A． B． C． D．
7．（2023·湖北）一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为，振幅为。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于和处。某时刻b质点的位移为，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为（）
A． B．
C． D．
8．（2023·湖北） 时刻，质点P从原点由静止开始做直线运动，其加速度a随时间t按图示的正弦曲线变化，周期为。在时间内，下列说法正确的是（）
A．时，P回到原点
B．时，P的运动速度最小
C．时，P到原点的距离最远
D．时，P的运动速度与时相同
9．（2023·湖北）如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为，OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的劲度系数为
B．小球在P点下方处的加速度大小为
C．从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大
D．从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同
10．（2023·湖北）一带正电微粒从静止开始经电压加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端的水平距离分别为和L，到两极板距离均为d，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。下列说法正确的是（）
A．
B．
C．微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切值为2
D．仅改变微粒的质量或者电荷数量，微粒在电容器中的运动轨迹不变
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11．（2023·湖北）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数的实验。
如图（a）所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n（）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量为），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持匀速。
（2）用和分别表示木块A和重物B的质量，则m和所满足的关系式为 。
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出图像，如图（b）所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数 （保留2位有效数字）。
12．（2023·湖北）某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：
电压表（量程，内阻很大）；
电流表（量程）；
电阻箱（阻值）；
干电池一节、开关一个和导线若干。
（1）根据图（a），完成图（b）中的实物图连线。
（2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图（c）所示，则干电池的电动势为 V（保留3位有效数字）、内阻为 （保留2位有效数字）。
（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 （保留2位有效数字）。
（4）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值 （填“偏大”或“偏小”）。
13．（2023·湖北）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求
（1）最终汽缸内气体的压强。
（2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
14．（2023·湖北）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为2R、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达D点的速度大小；
（2）B和D两点的高度差；
（3）小物块在A点的初速度大小。
15．（2023·湖北）如图所示，空间存在磁感应强度大小为B、垂直于xOy平面向里的匀强磁场。t= 0时刻，一带正电粒子甲从点P（2a，0）沿y轴正方向射入，第一次到达点O时与运动到该点的带正电粒子乙发生正碰。碰撞后，粒子甲的速度方向反向、大小变为碰前的3倍，粒子甲运动一个圆周时，粒子乙刚好运动了两个圆周。已知粒子甲的质量为m，两粒子所带电荷量均为q。假设所有碰撞均为弹性正碰，碰撞时间忽略不计，碰撞过程中不发生电荷转移，不考虑重力和两粒子间库仑力的影响。求：
（1）第一次碰撞前粒子甲的速度大小；
（2）粒子乙的质量和第一次碰撞后粒子乙的速度大小；
（3） 时刻粒子甲、乙的位置坐标，及从第一次碰撞到的过程中粒子乙运动的路程。（本小问不要求写出计算过程，只写出答案即可）
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】氢原子光谱
【解析】【解答】由氢原子能级图知，和的能级能量差为：，与探测器探测到的谱线能量相等，所以此谱线来源于太阳中氢原子和能级之间的跃迁，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】根据探测到的谱线对应的光子能量，结合氢原子能级图求解。
2．【答案】B
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A. 火星与地球的公转轨道半径之比约为，根据开普勒第三定律得：，解得：，故A不符合题意；
B.当火星与地球相距最远时，由于两者速度方向相反，所以此时两者相对速度最大，故B符合题意；
C.在星球表面根据万有引力定律得：，由于不知道火星和地球的质量比，所以无法得出火星和地球表面的自由落体加速度，故C不符合题意；
D.火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，则，，要发生下一次火星冲日，则，解得：，所以下一次火星冲日将出现在2023年12月18日之后，故D不符合题意。
故答案为：D
【分析】根据开普勒第三定律分析火星与地球绕太阳运动的周期之比；当火星与地球相距最远时，两者速度方向相反；根据万有引力定律分析；要发生下一次火星冲日，需满足。
3．【答案】C
【知识点】电场力做功；电场强度；点电荷的电场；电势
【解析】【解答】A.沿电场线方向电势降低，由于，所以M点到电荷Q的距离比N点的近，故A不符合题意；
B.电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由于，所以M点到电荷Q的距离比N点的远，故B不符合题意；
C. 若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，说明是逆着电场线运动，电势增加，即，故C符合题意；
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，说明是逆着电场线运动，根据正点电荷产生的电场特点知，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】沿电场线方向电势降低，电场线的疏密程度表示电场强度的大小， 正点电荷Q 电场线是发散的，离Q越近电场线越密，离Q越远电场线越疏。
4．【答案】D
【知识点】机车启动
【解析】【解答】由题意有：，，当它们编组后有：，联立解得：，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】当牵引力等于阻力时，速度最大，根据分析求解。
5．【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】根据法拉第电磁感应定律得：，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据法拉第电磁感应定律分析求解。
6．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】设入射角为i，折射角为r，根据折射定律得：。根据全反射定律得：，所以，AB之间有光射出，光路图如下：
由几何关系得：，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据折射定律求出折射率，根据全反射定律求出临界角，作光路图，根据几何关系求解。
7．【答案】A
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】 b质点的位移为，且向y轴正方向运动 ，b的位置如图所示，且b对应的角度为30°。
ab之间的距离为：，a的位置如图所示，且a对应的角度为150°，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】由题意先确定b的位置，再根据ab之间的距离确定a的位置，最后分析a的振动情况。
8．【答案】B,D
【知识点】加速度
【解析】【解答】ABC.质点在时间内从静止出发先做加速度增大的加速运动再做加速度减小的加速运动，此过程一直向前做加速运动，时间内加速度反向，先做加速度增大的减速运动再做加速度减小的减速运动，时刻速度减到0，此过程一直向前做减速运动，重复此过程的运动，即质点一直向前运动，故AC不符合题意，B符合题意；
D.图像面积表示速度变化量，内速度的变化量为零，因此时刻的速度与时刻相同，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】图像面积表示速度变化量。
9．【答案】A,D
【知识点】胡克定律；滑动摩擦力与动摩擦因数；摩擦力的判断与计算；共点力的平衡；牛顿第二定律；功的计算
【解析】【解答】A.小球在P点受力平衡，则，，，联立解得：，故A符合题意；
B.小球运动到P点下方时，此时摩擦力大小为：，由牛顿第二定律得：，联立解得：，故B不符合题意。
C.在PM之间任取一点A，令AO与MN之间的夹角为，则此时弹簧的弹力为：，小球受到的摩擦力为：；在MP之间增大在PN之间减小，所以摩擦力先变大后变小，故C不符合题意；
D.根据对称性知在任意关于P点对称的点摩擦力相等，因此由对称性知M到P和P到N摩擦力做功相等，故D符合题意；
故答案为：AD
【分析】在P点，根据平衡条件列方程求弹簧的劲度系数； 小球在P点下方时，根据牛顿第二定律求加速度；在PM之间任取一点A，求出摩擦力的表达式进行分析；根据对称性进行分析。
10．【答案】B,D
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】B.粒子在电容器中水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，设粒子射入电容器时的速度为，则：，，从射入到运动到最高点由运动学知识得：，粒子射入电场时由动能定理得：，根据电场强度和电势差的关系及场强和电场力的关系得：，，联立解得：，故B符合题意；
A.粒子从射入到运动到最高点由运动学公式得：，，联立解得：，故A不符合题意；
C.粒子穿过电容器时从最高点到穿出时由运动学知识得：，，射入电容器到最高点有：，解得：，设粒子穿过电容器时与水平方向的夹角为，则，所以，故C不符合题意；
D.粒子射入到最高点的过程，水平方向：，竖直方向：，联立解得：，可见轨迹与电荷量和质量无关，同理从最高点到出来轨迹与电荷量和质量无关，即轨迹不会变化，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】由运动学知识、动能定理和数学知识，结合电场强度和电势差的关系及场强和电场力的关系求解。
11．【答案】（1）不必
（2）
（3）0.40
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，所以拉动木板时不必保持匀速；
（2）对B受力分析，绳子上的拉力为：，对A和砝码受力分析，在水平方向有：，联立解得：；
（3）根据，结合图像得：，解得：。
故答案为：（1）不必；（2）；（3）。
【分析】（1）木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关；
（2）分别对B、A和砝码受力分析，由平衡条件列方程求解；
（3）图像的斜率为。
12．【答案】（1）
（2）1.58；0.64
（3）2.5
（4）偏小
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）实物连接如图：
（2）根据闭合电路欧姆定律得：，结合图像得：，；
（3）根据得：，结合图像得：，解得：；
（4）由于电压表内阻不是无穷大，所以实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值，实验中测得的电池内阻偏小。
故答案为：（1）见解答；（2）1.58，0.64；（3）2.5；（4）偏小。
【分析】（1）从电源正极开始依次连接；
（2）（3）根据闭合电路欧姆定律和图像求解；
（4）于电压表内阻不是无穷大，所以实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值。
13．【答案】（1）对左右气缸内所封的气体，初状态：，，末状态：，，根据玻意耳定律得：，解得：；
答：最终汽缸内气体的压强为。
（2）对右边活塞受力分析，由平衡条件得：，解得：；对左边活塞受力分析，由平衡条件得：，解得：。
答：弹簧的劲度系数；添加的沙子质量为。
【知识点】共点力的平衡；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）根据玻意耳定律求最终汽缸内气体的压强 ；
（2）分别对右、左活塞受力分析，由平衡条件列方程求解。
14．【答案】（1）小物块恰能到达轨道的最高点D，则在D点有：，解得：；
答：小物块到达D点的速度大小为。
（2） 小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，则在C点有：，小物块从C到D过程中，根据动能定理有：，小物块从B到D过程中，根据动能定理有：，联立解得：，；
答：B和D两点的高度差为0.
（3）小物块从A到B的过程中，根据动能定理有：，，解得：。
答：小物块在A点的初速度大小为。
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）在D点根据牛顿第二定律求小物块到达D点的速度大小；
（2）（3）由几何关系和动能定理求解B和D两点的高度差和小物块在A点的初速度大。
15．【答案】（1）由题意知，，由洛伦兹力提供向心力得：，
解得：；
答：第一次碰撞前粒子甲的速度大小为
（2）由题意知，，根据得：，解得：；
取竖直向下为正，对甲、乙碰撞过程，由动量守恒和机械能守恒得：，，
解得：，，
所以第一次碰撞后粒子乙的速度大小为；
答：粒子乙的质量和第一次碰撞后粒子乙的速度大小为。
（3）
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】（3）已知在时，甲、乙粒子发生第一次碰撞且碰撞后有： ，，根据得：。可知，在时，甲、乙粒子发生第二次碰撞，且第一次碰撞到第二次碰撞过程中乙粒子运动了2圈，此过程中乙粒子走过的路程为：，且在第二次碰撞时有：，，解得：，，根据得：，可知时，甲、乙粒子发生第三次碰撞，且第二次碰撞到第三次碰撞过程中乙粒子运动了2圈，此过程中乙粒子走过的路程为：，后面重复前面的过程，如下表：
从第一次碰撞到的过程中粒子乙运动的路程 ：；后，甲从原点向下逆时针做圆周运动，乙从原点向上逆时针做圆周运动，经过，即半个周期后，甲位置坐标为（2a，0），乙位置坐标为（0，0）
故答案为：甲位置坐标为（2a，0），乙位置坐标为（0，0），。
【分析】（1）由题意知半径，根据洛伦兹力提供向心力求第一次碰撞前粒子甲的速度大小；
（2）由题意得周期关系，根据求粒子乙的质量；对甲、乙碰撞过程，由动量守恒和机械能守恒求第一次碰撞后粒子乙的速度大小；
（3）根据动量守恒和机械能守恒分析求解。