2023年湖南省新高考教研联盟高考物理五模试卷
1. 年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。下列有关电磁波的说法中，正确的有( )
A. 同一种电磁波在不同的介质中传播时波长是相同的
B. 各种电磁波在真空中传播的速度是相同的
C. 有些电磁波不能在真空中传播
D. 电磁波能发生干涉现象而声波不能
2. 传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等 各种领域。如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变两极板的正对面积而引起电容变化的是( )
A. B.
C. D.
3. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点。原子钟通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 用的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁
B. 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出种不同频率的光子
C. 现用光子能量介于范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被处于基态的氢原子吸收的光子能量只有种
D. 用氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光，照射逸出功为的金属铂所产生的光电子的最大初动能为
4. 月球蕴含丰富的能源和矿产资源，科学家发现在月球上含有丰富氦。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，参与的一种核聚变反应方程式为。关于该聚变反应，下列表述正确的是( )
A. 为中子 B. 聚变反应前后质量保持不变
C. 该反应会放出能量 D. 目前核电站都采用聚变反应发电
5. 如图所示，在正方形的三个顶点、、上分别固定着三个带电荷量相等的点电荷，其中处点电荷带负电，、处点电荷均带正电。、、三点四等分边，、、三点四等分边。下列说法正确的是( )
A. 、两点处的电场强度相同
B. 点电势高于点电势
C. 负电荷在点具有的电势能比在点具有的电势能小
D. 负电荷在点具有的电势能比在点具有的电势能大
6. 有一正方形匀质金属框，其质量为，边长为，距离金属框下底边处有一垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为，左右宽度足够大。把该金属框在垂直磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出金属框下端保持水平，设置合适的磁感应强度大小，使其匀速通过磁场，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变
B. 金属框在通过磁场的过程中产生的热量为
C. 仅改变，金属框仍能匀速通过磁场
D. 仅改变，金属框仍能匀速通过磁场
7. 变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯磁芯。如图甲所示，电路接在一正弦交流电源上，理想变压器原、副线圈的匝数之比为：，、、、均为定值电阻，，，电表均为理想电表。已知中电流随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数为 B. 电压表的示数为
C. 正弦交流电源的输出电压为 D. 正弦交流电源的输出电功率为
8. 是指空气中直径小于或等于微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，被人体吸入后会进入血液对人体形成危害，在静稳空气中，下列关于的说法中，正确的是( )
A. 在其他条件相同时，温度越高，的运动越激烈
B. 在空气中的运动属于分子热运动
C. 周围大量分子对碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动
D. 减少工业污染的排放对减少“雾霾”天气的出现没有影响
9. 如图所示，、两端接电压稳定的正弦交变电源，变压器的原、副线圈的匝数之比为，且，定值电阻的阻值，电流表、电压表均为理想交流电表，其示数分别用和表示。当向下调节滑动变阻器的滑片时，电流表、电压表的示数变化量的绝对值分别用和表示。则以下说法正确的是( )
A. B.
C. 变压器的输出功率一定减小 D. 变压器的输出功率可能先增大后减小
10. 均匀介质中质点、的平衡位置位于轴上，坐标分别为和。某简谐横波沿轴正方向传播，波速，波长大于，振幅，且传播时无衰减。时刻、偏离平衡位置的位移相同、运动方向相反，时刻两者再次偏离平衡位置的位移相同、运动方向相反。则下列说法正确的是( )
A. 这列波的周期为
B. 这列波的周期为
C. 已知在时刻，质点位于波峰，该时刻的位移一定为
D. 已知在时刻，质点位于波峰，该时刻的位移一定为
11. 一有界匀强磁场的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，其中射线足够长，，其他地方磁场的范围足够大。一束质量为、电荷量为的带正电粒子，在纸面内从点垂直于射入磁场，这些粒子具有各种速率，不计粒子重力和粒子之间的相互作用，以下说法正确的是( )
A. 从边射出的粒子在磁场中运动的时间都相等
B. 从点入射的粒子速度越大，在磁场中运动的时间越长
C. 粒子在磁场中的最长运动时间不大于
D. 粒子在磁场中的最长运动时间不大于
12. 为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学在水平桌面上组装了如图甲所示的实验装置。实验时，可在小车上安装一轻薄板，以增大空气对小车运动的阻力。实验中所用的小车质量为。
未装薄板时，往砝码盘中加入一小砝码，接通打点计时器的电源后，再释放小车，在纸带上打出一系列的点，纸带如图乙所示。、、、、是选取的五个计数点，其中相邻计数点之间的时间间隔均为，各计数点到第一个计数点的距离分别为、、、，已知未装薄板时，小车所受空气阻力可忽略，则小车加速度 用题中给定的字母表示。
在的装置基础上，给小车加装上薄板后，利用纸带求出小车不同时刻的速度，作出小车的图像如图丙所示，通过图像分析，可知随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力 选填“增大”、“减小”或“不变”。
图像中，若曲线在时刻的切线斜率为。计算物体受到的空气阻力时，若该同学仍然把砝码和砝码盘的总重力当作小车所受到的拉力，则时刻，他求得的空气阻力 用题中给定的字母表示。
13. 某实验小组设计了如图甲所示的电路测量电压表的内阻及电源电动势。已知电压表量程为，内阻，电压表量程也为，内阻为几千欧待测，电源电动势约为，电源内阻可忽略。按以下步骤进行操作。
按图甲所示原理图完成电路连接；
把、均调至最大阻值；
闭合开关，调节、，使、均有合适示数，分别为、，若调至、满足的关系，此时电阻箱的阻值为，则可知电压表的内阻为 ；
若将调至并保持不变，调节，记录多组对应的、值，以为纵坐标，为横坐标描点作图，在实验误差允许范围内得到一条倾斜直线，直线的纵截距为，则电源的电动势为 用已知量和已测得量计算出结果。
用伏安法测量电源电动势和内阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。按如图乙所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。
闭合开关、，灵敏电流计的示数不为零，调节和使得灵敏电流的示数为零，读出电流表和电压表的示数和；改变滑动变阻器、的阻值，重新使得灵敏电流的示数为零，读出电流表和电压表的示数和；重复操作，得到了多组、；根据实验得到的多组数据作出的图线如图丙所示，由此可得电源的电动势 ，内阻 。结果均保留位有效数字
14. 如图所示，透明液体中有一点光源，位于液面下深度为处，点光源向周围发出单色光，在液面形成一个半径为的圆形透光区域。
求该液体的折射率；
当点光源竖直向下运动时，经观察发现圆形透光区域的边缘背离圆心以速度作匀速运动，试判断点光源的运动性质并准确描述。
15. 如图所示，隔热汽缸内壁光滑呈圆柱形，上部有挡板，内部高度为。筒内一个厚度不计的活塞封闭一定量的理想气体，活塞的横截面积为、质量为重力加速度。开始时活塞处于离汽缸底部的高度，外界大气压强，温度为。
求开始时气体的压强。
现对汽缸内气体加热，当气体温度达到时，求气体的压强。
16. 如图所示，倾角为的光滑斜面上设置有和两个减速缓冲区，缓冲区内物块与斜面间的动摩擦因数为，且。一质量为的物块从斜面上点由静止释放，若物块在运动全过程都受到一方向始终垂直于斜面向下、大小与速度大小成正比的变力的作用，即，其中为已知常量。已知物块通过段的时间与通过段的时间相等，且物块运动到点时的加速度为零，重力加速度为。
求斜面上点到点的距离。
求物块在缓冲区内因摩擦产生的总热量。
若将整个斜面设置为缓冲区，物块从斜面上距点为处由静止释放，物块运动到点的加速度为零，求物块从释放点运动到的总时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：同一种电磁波在不同的介质中传播时频率相同、波速不同，根据
可知波长随波速的变化而变化，即同一种电磁波在不同的介质中传播时波长是不相同的，故A错误；
B.各种电磁波在真空中的传播速度都是，故B正确；
C.电磁波均能在真空中传播，故C错误；
D.各种波均能发生干涉现象，声波也能发生干涉现象，故D错误。
故选：。
同一种电磁波在不同的介质中传播时频率相同，波速与介质有关，结合公式理解，电磁波均能在真空中传播；电磁波和声波均能发生干涉现象。
此题考查电磁波的传播，此题属于电磁波的概念简单理解题。
2.【答案】
【解析】解：、这是可变电容器，通过改变电介质，来改变电容器的电容，故A错误；
B、图示电容器的一个极板时金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，故B正确；
C、是通过改变极板间的距离，改变电容器的电容，故C错误。
D、图示电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容器的电容，故D正确；
故选：。
电容器的决定式，电容器电容与极板间电介质，两极间正对面积，两极板间距离等有关。
考查了影响电容器电容的因素，如何改变电容器的容，电容传感器的特点。
3.【答案】
【解析】解：若的光子照射处于基态的氢原子后能被氢原子吸收，则此时氢原子的能量值为，由能级图可知，氢原子没有该能级，所以的光子不可以使处于基态的氢原子发生跃迁，故A错误；
B.一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子，故B错误；
C.处于基态的氢原子，若能吸收的光子能量，则则此时氢原子的能量值为：，由能级图可知，介于：之间的能级有三个，即、和三个能级，所以用光子能量介于范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有种，故C错误；
D.氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光子的能量；由光电效应方程有，故D正确。
故选：。
原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级向高能级跃迁，而当光子能量大于或小于时都不能被原子吸收，的光子照射处于基态的氢原子，不满足这个条件；根据玻尔理论判断一个氢原子向低能级跃迁时最多发出的光子种类；根据玻尔理论，结合光电效应方程判断即可。
原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。原子跃迁条件适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。
4.【答案】
【解析】解：根据质量数守恒以及电荷数守恒，可知为质子，故A错误；
根据爱因斯坦质能方程可知，该聚变反应是放能反应，聚变反应后出现质量亏损，即会放出能量，故B错误，C正确；
D.目前核电站都采用重核裂变反应发电，而本题给出的反应方程描述的是轻核聚变反应，故D错误。
故选：。
轻核发生核聚变反应，重核发生核裂变反应。核聚变反应和核裂变反应都会产生质量亏损，亏损的质量可以通过爱因斯坦质能方程求解。核反应过程质量数和电荷数是守恒的。核电站发电原理是利用核燃料裂变重核裂变所产生的巨大热能，将盐水加热成的高温高压水，热水把热量传递给外层的冷却水，加热后产生大量的蒸汽来推动蒸汽机转动，带动发电机发电。
本题考查轻核聚变和重核裂变以及核电站的工作原理。理解核聚变一定伴随能量产生，是解决本题的突破口．另外通过多看课本来加强基础知识的积累是解决此类题目的关键．
5.【答案】
【解析】解：根据对称性可知，、处点电荷在、两点处的电场强度大小相等，方向相反，同时因为处点电荷到、两点距离不相等，在、两点处的电场强度也不同，故叠加后、两点处的电场强度不相同，故A错误；
B.对于正电荷来说，离电荷越近，电势越高，而对于负电荷，离电荷越远，电势越高。则对于处点电荷，在、两点电势相等；对于处点电荷，点电势高于点电势；对于处点电荷，点电势高于点电势；故叠加之后，点电势高于点电势。故B正确；
C.根据对称性，、处点电荷在、两点处的电势相等；处点电荷在点电势大于点电势，所以点电势比在点电势小，负电荷在点具有的电势能比在点具有的电势能大，故C错误；
D.对于、两处正电荷来说，点电势大于点电势；对于处负电荷来说，点电势大于点电势，则叠加后，点电势大于点电势。故负电荷在点具有的电势能比在点具有的电势能小，故D错误。
故选：。
由对称性及电场的叠加，求解电场强度关系，沿电场线方向，电势逐渐降低，求解电势关系及电势能关系。
本题考查静电场，学生需结合电场强度与电势的关系，综合解答。
6.【答案】
【解析】解：将金属框以初速度水平无旋转抛出后，金属框做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，经分析可知，水平方向切割磁感线产生感应电动势相互抵消，竖直方向切割磁感线产生感应电动势，根据欧姆定律
联立解得
通过磁场过程中，金属框中电流大小不变，当金属框刚进入磁场时穿过金属框磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，根据楞次定律可知，当金属框出磁场时穿过金属框磁通量减少，此时感应电流方向为顺时针方向，故A错误；
B.在金属框匀速通过磁场过程中，根据平衡条件有
克服安培力做功
根据能量转化和守恒规律，金属框在通过磁场过程中产生热量，故B错误；
根据平抛运动规律和平衡条件：，
联立解得则与有关，与无关，故C错误，D正确。
故选：。
水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，竖直方向切割磁感线产生的感应电动势为，再结合欧姆定律，求电流大小，根据楞次定律，分析感应电流方向；
金属框匀速通过磁场，受力平衡，求安培力，再根据功的定义式，求安培力做功，根据能量转化和守恒，求金属框在通过磁场的过程中产生的热量；
根据平抛运动规律和平衡条件，求磁感应强度大小。
本题考查学生对切割电动势、欧姆定律、平衡条件、平抛运动规律的掌握，是一道综合性较强的题，难度中等偏上。
7.【答案】
【解析】解：、由中电流随时间变化的图像可知中电流的最大值为，则电流的有效值，则，中电流，变压器的输出电流，由变压器的变流比公式可知电流表的示数，故A错误；
B.电阻两端的电压：，变压器的输出电压，由变压器的变压比公式可知电压表的示数，故B错误；
C.正弦交流电源的输出电压，故C错误；
D.正弦交流电源的输出电功率，故D正确。
故选：。
根据交流电的最大值确定有效值，利用串并联电路的特点求得副线圈两端的电压，结合原副线圈两端的电压之比与匝数成正比，求得原线圈两端的电压，分析原线圈电路，再根据欧姆定律以及原副线圈电流与匝数之比之间的关系即可求得电流表示数，由电功率的公式求出电源的输出电功率。
本题考查了变压器的构造和原理，明确变压比、变流比是解题的关键，对于原线圈串联电阻的电路，需要从电流入手分析。
8.【答案】
【解析】解：、温度越高，空气分子无规则的运动越激烈，对微粒的撞击不平衡越明显，的运动越激烈，故A正确；
、的运动是布朗运动，不是分子的热运动，是空气分子无规则运动对微粒的撞击不平衡造成的，故B错误，C正确；
D、减少工业污染的排放可减少的排放，进而减少“雾霾”天气的出现，故D错误。
故选AC。
根据布朗运动的本质分析温度越高，空气分子无规则的运动越激烈，布朗运动是不是越剧烈；的运动是布朗运动，不是分子的热运动，是空气分子无规则运动对微粒的撞击不平衡造成的；减少工业污染的排放可减少的排放，进而减少“雾霾”天气的出现。
本题考查分子热运动和布朗运动，理解布朗运动既不是液体分子的运动，也不是固体分子的运动，而是固体颗粒被液体分子撞击所做的无规则运动。
9.【答案】
【解析】解：设变压器输入电压为，输入电流为，变压器输出电压为，输出电流为，根据理想变压器的原、副线圈的匝数之比等于电压比，得
又根据理想变压器的原、副线圈的匝数之比等于电流反比
得
电源电压，则
电源电压稳定，
故A错误，B正确；
当向下调节滑动变阻器滑片时，导致副线圈回路中总电阻增大，回路中总电流减小，原线圈中电流减小，电阻电压降减小，而、两端电压一定，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，由功率公式，因和没有具体数据，不能确定副线圈电路消耗电功率变化，即变压器输出功率不一定减小，变压器输出功率可能先增大后减小，故C错误，D正确。
故选：。
根据理想变压器的原、副线圈的匝数之比等于电压比，理想变压器的原、副线圈的匝数之比等于电流反比；
由功率公式，因和没有具体数据，不能确定副线圈电路消耗电功率变化。
本题解题关键是掌握理想变压器的原、副线圈的匝数之比等于电压比，理想变压器的原、副线圈的匝数之比等于电流反比。
10.【答案】
【解析】解：因为波长大于，所以波的周期满足
由题意可知，波的周期为：
故A错误，B正确；
波的波长为
在时刻，质点位于波峰，由于，则此时波动方程为
时刻质点偏离平衡位置的位移为
故C正确，D错误。
故选：。
根据波的形成原因和传播规律计算周期，根据波动方程分析计算偏离平衡位置的位移。
本题考查波的形成和传播，要求掌握波的形成原因和传播规律。
11.【答案】
【解析】解：、画出带电粒子在磁场中运动的动态分析图，如下图所示
粒子入射的速度越大，其做圆周运动的半径越大，当粒子都从边射出，所用时间均为半个周期，用时相等；均为，当粒子都从边射出，则速度越大，轨道半径越大，对应的圆心角越大，运动时间越长，运动时间大于，故A正确，B错误；
、当粒子的速度足够大，半径足够大时，忽略段长度，运动情况可简化为如图所示，在直线边界磁场问题中，根据粒子运动轨迹的对称性，结合几何关系可知此时圆心角大小为，可得粒子在磁场中运动的最长时间为，故C错误，D正确。
故选：。
粒子在磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律和周期公式，推导出粒子运动时间与轨迹圆心角的关系；作出粒子的运动轨迹，根据几何关系判断轨迹圆心角的变化情况。
本题考查了带电粒子在匀强磁场中运动问题。对于带电粒子在匀强磁场只受了洛伦兹力而做匀速圆周运动，依据题意作出粒子运动轨迹图是解题的前提，根据几何关系求得运动半径和轨迹圆心角是解题关键。
12.【答案】 增大
【解析】解：小车做匀加速直线运动，根据逐差法可得：
代入数据可得：
解得：
通过图像分析，可知随着运动速度的增加，小车的加速度越来越小，合力越来越小，故小车所受的空气阻力增大；
未装薄板时，对小车，由牛顿第二定律有：
可得：
装薄板时，对小车，由牛顿第二定律有
联立得
故答案为：；增大；。
小车做匀加速直线运动，根据逐差法求解小车加速度；
由速度时间图像可知，速度随时间变化越来越慢，可知小车的加速度越来越小，根据牛顿第二定律分析空气阻力的变化情况；
结合图像与牛顿第二定律求得阻力大小。
解题关键要明确实验原理，以课本实验为本对该实验进行分析，掌握实验数据处理的方法。本题中为提高数据利用率，采用逐差法处理数据。
13.【答案】
【解析】解：根据串、并联电路规律可知：
由题意可知：，
所以电压表的内阻：
根据闭合电路欧姆定律可得：
将题设及所求的阻值代入可得：
变形后得到：
图象纵轴截距为：
电源电动势为：
根据实验步骤可知，灵敏电流表的示数为零，说明、两点的电势等于。但在右回路中，电流表有示数，则说明外电路的电流直接流入待测电源。根据闭合电路欧姆定律有：，结合电源图象可知，图象的纵截距电源电动势
电源内阻为：。
故答案为：、；、。
明确电路规律，根据并联电路的性质和欧姆定律即可确定电压表内阻；根据闭合电路欧姆定律进行分析，利用图象规律即可确定电源的电动势大小；
在外电路，电流由高电势点流向低电势点，电源图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻；
本题是比较创新的实验，是属于研究性学习实验，是在常规实验基础上的改进，主要考查的是测量电源电动势和内阻、测金属电阻率的实验原理及误差的消除方法，本题都是多次测量，利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差，提高了实验的准确度，根据闭合回路欧姆定律列出等式求解。
14.【答案】解：圆形透光区域的边缘即为刚好发生全反射的位置，有
解得
又
解得
圆形透光区域的边缘背离圆心以速度做匀速运动，设圆形透光区域半径为，则
设点光源与液面的距离为，则
由数学知识可知点光源以速度竖直向下匀速运动。
答：液体的折射率为；
点光源的运动性质：以的速度竖直向下匀速运动。
【解析】根据全发射条件和几何关系，求折射率；
根据几何关系，描述点光源与液面的距离与时间的关系，分析光源的运动性质。
本题解题关键是掌握光的全反射条件和正确写出点光源与液面的距离与时间的关系。
15.【答案】解：以封闭气体为研究对象，则有
解得
开始时气体状态有，
设温度升高到时，活塞刚好到达汽缸口，封闭气体做等压变化，此时有
根据盖吕萨克定律有
解得
因加热后
封闭气体先做等压变化，活塞到达汽缸口之后做等容变化，由查理定律得
解得
答：开始时气体的压强为；
当气体温度达到时，气体的压强为。
【解析】以封闭气体为研究对象，对活塞进行受力分析，根据共点力平衡求出初始压强；
根据题意找出开始时气体的体积和压强，设温度升高到时，活塞刚好到达汽缸口，封闭气体做等压变化，根据盖吕萨克定律求出温度；根据加热的温度分析封闭气体先做等压变化，活塞到达汽缸口之后做等容变化，由查理定律得出末态压强。
本题考查气缸类气体问题，解决本题的关键是熟练掌握理想气体状态方程，难度不大。
16.【答案】解：已知物块通过段的时间与通过段的时间相等，且。又因物块在段做匀加速直线运动，故物块在段和段一定做完全相同的减速运动，且以相同的速度收尾，即，
物块在段和段运动时，由牛顿第二定律得：
对段有：
对段有：
联立可得：
已知物块运动到点时加速度为零，则有：
联立解得，
物块由运动到动能不变，由能量守恒得：
又有：
故物块在缓冲区内因摩擦产生的总热量为：
由问可知物块到达点的速度为：
物块由释放点运动到点，重力沿斜面向下的分力的冲量为：
摩擦力的冲量为：
沿斜面向下为正方向，由动量定理可得：
联立解得：
答：斜面上点到点的距离为；
物块在缓冲区内因摩擦产生的总热量为；
物块从释放点运动到的总时间为。
【解析】根据题意判断物块在段和段一定做完全相同的减速运动，两段运动的初末速度对应相等，由牛顿第二定律和运动学公式求解；
物块由运动到动能不变，根据能量守恒定律求解；
根据动量定理，应用微元法求解。
本题考查了复杂的运动过程分析、存在变力情况下的动量定理的应用，难度较大。第问是存在变力的情况，应用了微元法解答。
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