2023年普通普通高等学校招生全国统一考试物理风向卷（二）（教师版）

机密启用前 姓名准考证号2023年普通普通高等学校招生全国统一考试物理风向卷（二）注意事项：答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本卷上无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。14．下列关于物理学中常见的思想方法以及物理学史的相关内容，说法正确的是A．汤姆生发现了电子，并测定了电子的电荷量大小B．贝克勒尔发现铀的天然放射现象，说明原子核内部有复杂结构C．库仑利用扭秤实验装置研究电荷间相互作用力的大小跟电荷量和电荷间距离的关系时，采用了理想实验法D．运动的合成与分解是研究曲线运动的一般方法，该方法不适用于研究匀速圆周运动【答案】B【考点】物理学史选项解析正误A汤姆生发现了电子，测出荷质比；密立根测得电荷量B贝克勒尔发现铀的天然放射现象，并观察到射线中存在带正电的粒子√C库仑的扭秤实验采用的是控制变量法D运动的合成与分解同样适用匀速圆周运动15．如图所示，在水平晾衣杆(可视为光滑杆)上晾晒床单时，为了尽快使床单晾干，可在床单间支撑轻质细杆，随着细杆竖直方向位置的不同，细杆上边两侧床单间夹角θ(θ<150°)将改变，则下列说法正确的是A．增大θ角，晾衣杆受到床单的压力大小不会变化B．增大θ角，与晾衣杆接触的小部分床单受到的拉力大小不会变化C．只要θ取值合适，细杆可以不受到床单的摩擦力作用D．细杆两端受到床单的作用力不一定沿细杆方向【答案】A【考点】对物体的受力分析【详解】对床单和轻质细杆进行受力分析可知，整体受重力和晾衣杆给的支持力，根据牛顿第三定律可知，晾衣杆给床单的支持力大小等于晾衣杆所受的压力大小，根据平衡条件可知，晾衣杆受到床单的压力大小与整体重力相等，与细杆上边两侧床单间夹角θ无关，A正确；对小部分床单受力分析，2F拉·coseq\f(θ,2)＋G＝F支，则增大θ角，与晾衣杆接触的小部分床单受到的拉力大小会变大，B错误；细杆受到床单给的弹力有竖直向下的分力，故一定存在静摩擦力，不然轻细杆不会平衡，C错误；如果细杆两端受到床单的作用力不沿细杆方向，轻细杆又不受重力，则轻细杆将不会平衡，D错误。16．从空中同一点沿水平方向同时抛出两个小球，它们的初速度大小分别为v1和v2，初速度方向相反。当两小球速度之间的夹角为90°时，经过的时间为A.eq\f(\r(v1v2),g)B.eq\f(\r(v1v2),2g)C.eq\f(\r(2v1v2),g)D.eq\f(\r(2v1v2),g2)【答案】A【考点】抛体运动【详解】当两小球速度夹角为90°时，二者速度的偏角互余，设初速度大小为v1的小球速度偏角为θ，则tanθ＝eq\f(gt,v1)＝eq\f(v2,gt)，解得t＝eq\f(\r(v1v2),g)，A正确。17．三个完全相同的彼此绝缘的刚性金属圆形线圈两两相切并固定在同一平面内，公切线分别交于a、b、c三点，在线圈中通有大小相等、方向如图所示的电流I。测得a、b两点的磁感应强度大小分别为B1、B2，则c点的磁感应强度A．大小为B2，方向垂直纸面向里B．大小为B2，方向垂直纸面向外C．大小为B1，方向垂直纸面向里D．大小为B1，方向垂直纸面向外【答案】A【考点】磁感应强度【详解】根据安培定则，上面的线圈产生的磁场方向与下面的两个线圈产生的磁场方向相反；由对称性结合磁场的叠加原理可知，c点的磁感应强度大小与b点处的磁感应强度大小相等，都等于最邻近的线圈在该点产生的磁感应强度的大小(离该点较远的两线圈在该点产生的磁场叠加后为零)，大小为B2，对c点来说，最邻近的线圈在c点的磁感应强度方向垂直纸面向里，A正确。18．已知，灯泡A、B额定电压均为U＝110V，额定功率分别为PA＝100W，PB＝40W，两灯泡内阻阻值不随温度变化。则两灯泡直接串联如图甲所示，灯泡不被烧坏且两端电压最大；为让灯泡A、B和电阻连接后接在220V电压上，且灯泡均正常发光，分别设计如图乙、丙、丁所示三种电路图，下列说法正确的是A．图甲中B更亮，两端电压为154VB．图乙中电阻上消耗的功率为45WC．图丙中与A串联的电阻消耗的功率比与B串联的电阻消耗的功率小D．图丁中电路消耗的总功率与图丙中电路消耗的总功率一样大【答案】AD【考点】电功率的计算【详解】A、B灯泡的电阻分别为RA＝eq\f(UA2,PA)＝eq\f(1102,100)Ω＝121Ω，RB＝eq\f(UB2,PB)＝eq\f(1102,40)Ω＝302.5Ω，所以在电流相同时，B更亮，在串联加最大电压时，B正常发光，电路中电流为eq\f(4,11)A，此时A分到的电压为44V，B分到的电压为110V，于是串联能加的最大电压为154V，A正确；题图乙中电阻的作用为分流，其功率为P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(PA,U)－\f(PB,U)))U＝60W，B错误；题图丙中，对A所在支路，灯泡A与电阻两端电压相等，所以二者功率相等，均为100W，同理，灯泡B与电阻两端电压相等，所以二者功率相等，均为40W，C错误；题图丁中电路的总功率可以直接利用等效思想，得出电路的总功率为280W，D正确。19．如图所示为三颗卫星a、b、c绕地球沿逆时针方向做匀速圆周运动的示意图，其中b、c是地球同步卫星，a在半径为r的轨道上，此时a、b恰好相距最近，已知地球质量为M，地球自转的角速度为ω，引力常量为G，则A．卫星a、c与地心的连线单位时间扫过的面积相等B．卫星c加速一段时间后就可能追上卫星bC．到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间eq\f(2π,\r(\f(GM,r3))－ω)D．若已知近地卫星的周期为T，则可计算得出地球的平均密度ρ【答案】CD【考点】万有引力与航天【详解】卫星a、c为不同轨道的卫星，由题给条件无法比较它们与地心的连线单位时间扫过的面积是否相等，A错误；卫星c加速后，将脱离原轨道做离心运动，不可能追上同轨道的卫星b，B错误；卫星a做圆周运动，由万有引力提供向心力有eq\f(GMm,r2)＝mωa2r，可得ωa＝eq\r(\f(GM,r3))，b为地球同步卫星，其角速度与地球自转的角速度相同，则卫星a、b连续两次相距最近还需经过的时间t满足(ωa－ω)t＝2π，解得t＝eq\f(2π,\r(\f(GM,r3))－ω)，C正确；若已知近地卫星的周期为T，设地球半径为R，由万有引力提供向心力有eq\f(G\f(4,3)πR3ρm,R2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)R，解得ρ＝eq\f(3π,GT2)，D正确。20．空间中存在直角三角形有界磁场，直角边ac长度为L，磁感应强度大小为B。c点有一个可沿纸面内各个方向射出速度大小为v0、质量为m、电荷量为＋q的粒子的发射源，从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。粒子重力不计，则关于粒子的运动，下列说法正确的是A．粒子速度v0的大小满足v0＝eq\f(qBL,2m)B．从a点射出磁场的粒子在c点的速度方向与bc夹角为60°C．若三角形为等腰三角形，则与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动时间为eq\f(πm,4qB)D．若c点到ab边界的距离为eq\f(\r(7),4)L，则所有从边界ab射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为eq\f(πm,4qB)【答案】BC【考点】带电粒子在有界磁场中的运动【详解】根据题意，从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场，如图甲所示，根据几何关系可知，a点为粒子运动轨迹的圆心，则粒子做圆周运动的半径为r＝L，由洛伦兹力提供向心力有qv0B＝meq\f(v02,r)，联立解得v0＝eq\f(qBL,m)，A错误；粒子从a点射出磁场，根据题意，粒子的运动轨迹如图乙所示，根据几何关系可知∠O1ca＝60°，α＝60°，即粒子在c点的速度方向与bc夹角为60°，B正确；根据题意，与bc夹角为45°入射的粒子在磁场中的运动轨迹如图丙所示，根据几何关系可知，粒子运动轨迹所对圆心角为45°，则粒子在磁场中的运动时间为t＝eq\f(45°,360°)×eq\f(2πr,v0)＝eq\f(πm,4qB)，C正确；根据题意可知，所有从ab边界出射的粒子中在磁场中运动轨迹对应的弦长最短的情况为弦与ab垂直，此时粒子运动的时间最短，最短时间的运动轨迹为弧线cd，如图丁所示，根据题意结合余弦定理有cosθ＝eq\f(25,32)>eq\f(\r(2),2)，可知θ<eq\f(π,4)，结合C选项分析可知，从ab边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间tmin<eq\f(πm,4qB)，D错误。21．如图所示，AB为一足够长的光滑水平横杆，横杆上固定一个阻挡钉C。杆上套一质量不计的轻环，环上系一长为L且足够牢固、不可伸长的轻细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将轻环拉至C左边0.2L处并将绳拉直，让绳与AB平行，然后由静止同时释放轻环和小球。重力加速度为g，则关于之后的整个运动过程，下列描述正确的是A．小球先做自由落体运动，再做圆周运动，最后做匀速运动B．小球运动到最低点时速度大小为eq\r(2gL)C．小球运动到最低点前瞬间对绳子的拉力大小等于eq\f(321,125)mgD．阻挡钉C对轻环冲量等于全过程小球动量的增加量【答案】AC【考点】单物体的多过程运动【详解】轻环运动到阻挡钉C之前的过程中，细绳中没有张力，故该过程小球做自由落体运动，轻环与阻挡钉C碰撞后到球运动到最低点的过程中，轻环被限制不动，故该过程小球绕轻环做圆周运动，当球运动至阻挡钉C正下方时，小球速度的方向变为水平，之后继续往左运动，轻绳将一直保持竖直，即小球做匀速运动，A正确；小球自由落体运动结束时，绳子绷直瞬间小球沿绳方向的速度瞬间变为零，有机械能损失，系统机械能不守恒，设轻环与阻挡钉C碰撞时，绳子与水平方向的夹角为θ，根据几何关系有cosθ＝0.8，解得θ＝37°，设轻绳绷紧前的瞬间小球的速度为v，对小球，从开始运动到轻绳绷紧前瞬间，根据动能定理有mgLsinθ＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(2g\f(3,5)L)＝eq\r(\f(6,5)gL)，轻绳绷紧后瞬间，小球垂直绳子的速度v⊥＝vcos37°＝eq\f(4,5)eq\r(\f(6,5)gL)，沿绳方向的速度变为零，从此时到小球运动到最低点的过程中，对小球根据动能定理有mgL(1－sinθ)＝eq\f(1,2)mv最低点2－eq\f(1,2)mv⊥2，解得v最低点＝eq\f(14,25)eq\r(5gL)，B错误；小球在运动到最低点前瞬间，根据牛顿第二定律得F－mg＝meq\f(v最低点2,L)，解得F＝eq\f(321,125)mg，C正确；轻环与阻挡钉C相互作用的过程中，阻挡钉C对轻环的作用力大小与轻绳对轻环的拉力的水平分量大小相等，对应的冲量大小也应相等，再对小球运动的全过程分析，由水平方向的动量定理可知轻绳对小球水平方向拉力的冲量等于小球水平方向动量的变化量，但由于重力作用，小球竖直方向动量也增加，D错误。三、非选择题：共62分。第22～25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～24题为选考题，考生根据要求作答。