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【高考真题】2023年高考理综物理真题试卷（上海卷）
一、选择题(共40分，第1-8小题，每小题3分；第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案)
1．（2023·上海）关于α粒子散射实验正确的是（ ）
A．实验要在真空中进行 B．荧光屏是为了阻挡α粒子
C．实验中显微镜必须正对放射源 D．证明了原子核中有质子存在
2．（2023·上海）如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是（ ）
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
3．（2023·上海）一物块爆炸分裂为速率相同、质量不同的三个物块，对三者落地速率大小判断正确的是（ ）
A．质量大的落地速率大 B．质量小的落地速率大
C．三者落地速率都相同 D．无法判断
4．（2023·上海）一定质量的理想气体，经历如图过程，其中ab、cd分别为双曲线的一部分。下列对a、b、c、d四点温度大小比较正确的是( )
A．Ta>Tb B．Tb>Tc C．Tc>Td D．Td>Ta
5．（2023·上海）一场跑步比赛中，第三跑道的运动员跑到30m处时，秒表计时为3.29s。根据以上信息，能否算得该运动员在这段时间内的平均速度和瞬时速度( )
A．可以算得平均速度，可以算得瞬时速度
B．无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
C．可以算得平均速度，无法算得瞬时速度
D．无法算得平均速度，无法算得瞬时速度
6．（2023·上海）三个大小相同的带电导体球x、y、z，带电量分别为+4μC、0μC和-10μC，让x与y先接触，然后让y与z接触，最终y所带的电荷量为（ ）
A．-4μC B．-3μC C．-2μC D．-1μC
7．（2023·上海）如图所示，有一周期为T、沿x轴正方向传播的波，当t=0s时波恰好传到B点，则t=8T时，CD段的波形图为（ ）
A． B．
C． D．
8．（2023·上海）空间中有一电场，电势分布如图所示，现放入一个负点电荷，随后向右移动此电荷，下列电荷电势能随位置变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2023·上海）真空中有一点P与微粒Q，Q在运动中受到指向P且大小与离开P的位移成正比的回复力，则下列情况有可能发生的是（ ）
A．速度增大，加速度增大 B．速度增大，加速度减小
C．速度增大，加速度不变 D．速度减小，加速度不变
10．（2023·上海）炮管发射数百次炮弹后报废，炮弹飞出速度为1000m/s，则炮管报废前炮弹在炮管中运动的总时长约为（ ）
A．5秒 B．5分钟 C．5小时 D．5天
11．（2023·上海）如图所示，a为匀强电场，b为非匀强电场，三个电荷用轻棒连接为正三角形，则整个系统受合力的情况是：（ ）
A．a为0，b为0 B．a为0，b不为0
C．a不为0，b为0 D．a不为0，b不为0
12．（2023·上海）如图所示，有一光滑导轨处于匀强磁场中，一金属棒垂直置于导轨上，对其施加外力，安培力变化如图所示，取向右为正方向，则外力随时间变化图像为（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题(共20分)
13．（2023·上海）一个绝热密容器，其中含有一定质量气体。容器以一定速度平移，突然施力使其停止，其中的气体温度 ，碰撞容器壁的剧烈程度 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
14．（2023·上海）假设月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，月球到地心的距离为r，则月球的线速度v= ；若已月球的质量为m，则地球对月球的引力F= 。
15．（2023·上海）科学家获得单色性很好的两种光A、B，已知这两种光的频率vA＜vAB，则它们通过相同距离时间tA tB(选填“=”或“≠”)。现使两种光分别通过双缝打到光屏上，则 光会产生更宽的光带(选填“A”或“B”)。
16．（2023·上海）能量为8eV的光子的波长为 ，下一代超高精度原子钟的工作原理依据核反应方程→ + 。(已知：h=6.63×10-34Js，1eV=1.6×10-19J)
17．（2023·上海）导热性能良好，内壁光滑的气缸开口朝上水平放在桌面上，开口面积为S，轻质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底高度为h，以m纵轴，1/h为横轴，图线为一条直线，斜率为k，纵轴截距为b，大气压为 ，当m=0kg时h= 。
三、综合题(共40分)注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理及回答问题过程中，要求给出必要的图示，文字说明、公式、演算等。
18．（2023·上海）如图所示，是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置，实验过程中可近似认为钩码收受到的总重力等于小车所受的拉力。先测出钩码所受的力为G，之后改变绳端的钩码个数，小车每次从同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间△t。
（1）实验中 测出小车质量m车
A．必须 B．不必
（2）为完成实验还需要测量① ；② 。
（3）实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是 。
（4）若导轨保持水平，滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时加速度a1，与不平行是加速度a2相比，a1 a2。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
19．（2023·上海）如图(a)，线框cdef位于倾斜角θ=30°的斜面上，斜面上有一长度为D的单匝矩形磁场区域，磁场方向垂直于斜面向上，大小为0.5T，已知线框边长cd=D=0.4m，m=0.1kg，总电阻R=0.25Ω，现对线框施加一沿斜面向上的力F使之运动。斜面上动摩擦因数μ=，线框速度随时间变化如图(b)所示。(重力加速度g取9.8m/s2)
（1）求外力F大小；
（2）求cf长度L；
（3）求回路产生的焦耳热Q。
20．（2023·上海）如图，将小球P拴于L=1.2m的轻绳上，mP=0.15kg，向左拉开一段距离释放， 水平地面上有一物块Q，mQ=0.1kg。小球P于最低点A与物块Q碰撞，P与Q碰撞前瞬间向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5：1，碰撞前后P、Q总动能不变。(重力加速度g取9.8m/s2，水平地面动摩擦因数μ=0.28)
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度vQ；
（2）P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，求物块Q运动的距离s。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】A、为避免其它空气粒子的干扰，α粒子散射实验应在真空中进行，A正确；
B、荧光屏是为了接受α粒子，a粒子打在荧光屏上会发出闪光，方便显微镜观察记录，B错误；
C、为观察不同方向a粒子的射出情况，带荧光屏的显微镜要在水平面内不同方向移动，C错误；
D、卢瑟福通过a粒子的散射实验说明了原子的核式结构模型，D错误；
故答案为：A
【分析】充分理解卢瑟福a粒子的散射实验的条件、原理、现象和结论，在真空中a粒子轰击金箔，用带有荧光屏的显微镜观察记录，射出的a粒子的情况，发现绝大多是沿直线传播，极少数大角度偏转，得出原子核式结构模型。
2．【答案】A
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】根据电路图可知，四个完全相同的灯泡，灯泡位于干路中，流过灯泡上的电流最大，实际功率最大，亮度最亮，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据串并联电路的电流的特点，干路电流等于支路电流之和，灯泡上的电流最大，功率最大，亮度最亮。
3．【答案】C
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】 一物块爆炸分裂为速率相同、质量不同的三个物块，下落高度相等，由动能定理：，
解得：，
故三者落地的速率都相等，ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】已知三物块的初速度大小相等，同一位置下落，由动能定理可以得出末速度大小，即可得出三者落地速率相同。
4．【答案】B
【知识点】热力学图像类问题
【解析】【解答】A、P-V图像中，由得：， ab、cd分别为双曲线的一部分是等温线，故，A错误；
B、b-c，等容变化，由可知，压强减小，温度降低， ，B正确：
C、dc为等温线，故，C错误；
D、d-a，等容变化，等容升温增压，，D错误；
故答案为：B
【分析】P-V图像中，由得：， ab、cd分别为双曲线的一部分是等温线，可以确定ab温度相等， cd温度相等，由b-c或者d-a，由等容变化据可以确定两条等温线的温度高低。
5．【答案】C
【知识点】平均速度；瞬时速度
【解析】【解答】平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，
即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，
平均速度近似等于瞬时速度，根据题意，
已知总位移和总时间，可以计算平均速度，无法计算瞬时速度，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确理解平均速度与瞬时速度的定义，平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，平均速度近似等于瞬时速度，由此可以判断。
6．【答案】A
【知识点】电荷及三种起电方式
【解析】【解答】根据电荷的中和与平均分离原理，x与y接触后分离，电荷平均分离，x和y带电量均为+2μC，然后y与z接触后分离，先中和后平均分离，y与z带电量均为-4μC，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据电荷的中和与平均分离原理，同种电荷两个带电体总电荷量平均分离，异种电荷先中和，后剩余总电荷量平均分离，以此可以正确判断。
7．【答案】C
【知识点】机械波及其形成和传播
【解析】【解答】由题可知，该波向右传播且波长为0.5m，得出波速：，则在的时间内传播的距离为：，而BD之间的距离为3.75+0.25=4m，
故经过该波从B点传播到D点，D点为起振点即将要向上振动，半个波长，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确理解机械波的形成，由题意可计算出波的传播速度，再计算传播的距离，由此确定波刚好传播到D点，由波的传播方向确定D点振动方向，并由CD之间的距离确定为半个波长，从而得出结果。
8．【答案】C
【知识点】电势能
【解析】【解答】由图像可知，电荷向右移动，电势逐渐降低，根据电势能公式：可知，负电荷的电势能为负值，且向右移动时电势能逐渐增大，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】根据电势能公式可知，负电荷在电势高处电势能反而小，向右移动时随电势的逐渐减小，负电荷的电势能是负值逐渐增大，以此可以判断。
9．【答案】B
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】根据简谐运动的规律，回复力方向总指向平衡位置，大小与位移成正比，方向与位移方向相反，从平衡位置到最大振幅，做加速增大的减速运动，反之，由最大振幅向平衡位置运动做加速度减小的加速运动，即加速度增大必减速，加速度减小必加速，故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】正确理解简谐运动的规律，根据回复力的定义明确加速度与位移的关系，得出从平衡位置到最大振幅，做加速增大的减速运动，反之，由最大振幅向平衡位置运动做加速度减小的加速运动，从而正确判断。
10．【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【解答】炮弹在炮管中的运动可视作初速度为零的匀加速直线运动，假设炮管长为L=5m，可得每发炮弹的发射时间：，炮管在报废前发射约500枚炮弹，则炮弹在炮管中的总时间约为：，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据日常经验明确炮管的大约长度和炮弹在炮管中可视作初速度为零的匀加速直线运动，以此计算单发炮弹在炮管中的时间，再计算报废前炮弹再炮管中的总时间。
11．【答案】B
【知识点】电场及电场力
【解析】【解答】在a匀强电场中，两个正q点电荷受到的电场力沿电场线方向，合力大小为：，而-2q的点电荷受到的电场力沿电场线反方向，大小为：，则用轻棒连接为正三角形的合力为零；
在b非匀强电场中，正点电荷所在位置电场强度小于-2q处的电场强度，正点电荷电场力方向沿电场线切线方向，2q的点电荷受到的电场力沿电场线反方向，使得两个正的点电荷所受电场力的合力小于-2q电荷的电场力，则用轻棒连接为正三角形的合力不为零。故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】正确理解电场力的大小和方向，匀强电场中电场强度处处相等，两个正电荷的电场力与负电荷的电场力合力为零；在非匀强电场中，两个正电荷的电场强度小于负电荷的电场强度，同时正电荷的电场力方向不同，合力更小，整个系统合力不为零。
12．【答案】C
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】由部分导线切割磁感线产生感应电动势：可知金属棒所受安培力为：， 再由图像可知，安培力与时间为线性关系可知：金属棒先做向右的匀减速，再做向左的匀加速直线运动，由牛顿第二定律：安培力与外力的合力为定值，即外力随时间线性变化，由图像可知：在时间安培力为负值，方向向左，由左手定则和右手定则可知，金属棒向右做减速运动，在时间内安培力为正值从零逐渐增加，方向向右，同理可知，金属棒向左做初速为零的匀加速直线运动，加速度不变，则在时刻，合力向左，但，所以外力为负值不等于零，方向向左。故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确掌握部分导线切割磁感线产生感应电动势时导体的安培力，结合安培力随时间变化规律确定导线运动规律和方向，即金属棒先做向右的匀减速，再做向左的匀加速直线运动，由此确定外力与安培力的合力不变，导线做匀变速直线运动，选取特殊的时刻，确定外力的大小和方向，做出正确判断。
13．【答案】变大；变大
【知识点】能量守恒定律；分子动能
【解析】【解答】由分子动理论可知，容器内分子做无规则的热运动，同时随容器一起运动，当容器在外力作用下立即停止运动，气体分子由于惯性与容器器壁发生碰撞，使得气体随容器运动的动能转化为内能，气体温度升高，对容器器壁的撞击的剧烈程度变大。
故答案为：变大；变大。
【分析】容器内分子随容器运动，由于容器在外力作用下突然停止运动，根据能量转化，使得容器内气体分子与容器器壁碰撞，气体温度升高，温度是分子平均动能的标志，由此可以正确判断。
14．【答案】；
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据线速度定义：；根据圆周运动供需平衡：.
故答案为：；。
【分析】正确理解匀速圆周运动线速度的定义，通过的弧长与所需时间的比值；明确匀速圆周运动供需平衡的关系，即万有引力提供了月球匀速圆周运动所需向心力。
15．【答案】=；A
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】由于两种光的频率，但AB光的速度均为C，它们通过相同距离时间：；
由于两种光的频率，由则两种光的波长：，根据干涉条纹间距公式：可知A光会产生更宽的光带。
故答案为：＝；A。
【分析】AB两种光虽然频率不同，但传播速度相同，通过相同的距离所需时间相同；根据光的频率关系，得出波长关系，由干涉条纹间距公式可得频率小的波长长，条纹间距更宽。
16．【答案】1.55×10-7；
【知识点】原子核的衰变、半衰期；能量子与量子化现象
【解析】【解答】根据光子的能量公式：和光速公式：
联立可得：，
代入数据可得：；
根据核反应方程的电荷数，质量数守恒，高精度原子钟的工作原理依据核反应方程：.
故答案为：1.55×10-7；.
【分析】 根据光子的能量公式和波长与频率的关系，可以得出波长的大小，根据核反应方程的电荷数，质量数守恒，完成核反应方程。
17．【答案】；
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】设缸内气体压强为，大气压强为，则对砝码受力分析：，
更换不同的砝码稳定的过程为等温变化，由理想气体状态方程得：
联立可得：，
以m纵轴，1/h为横轴，图线为一条直线，斜率为k，纵轴截距为b，可得：即： 可知：；
当m=0时，由，解得：
故答案为：；.
【分析】根据题意，对活塞受力分析得到气体的压强，导热性能良好的容器气体温度不变，当砝码的质量发生变化，气体处于等温动态变化，由理想气体状态方程可以得出的函数关系，由已知的斜率与纵截距进行计算。
18．【答案】（1）B
（2）挡光片宽度d；小车释放位置到光电门的距离
（3）下落时钩码有向下的加速度，拉力小于重力
（4）大于
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）验证加速度与力的关系，由牛顿第二定律：控制变量法，控制车的质量M不变，研究a与F的关系，故不保持小车质量不变，不需要测出质量大小；
（2）为完成实验还需要测量 ① 测出挡光片的宽度d ，以便计算光电门处小车的速度：；
② 测出小车释放位置到光电门的距离L，由速度位移公式计算小车的加速度：；
（3）小车与钩码是连接体，钩码的重力使小车和钩码产生加速度，故绳子的拉力小于钩码的重力；
（4）细线水平时，细线拉力产生加速度：；滑轮偏低导致细线与轨道不平行时，细线拉力的水平分力产生加速度：，故.
【分析】验证加速度与质量和合外力的关系的实验，应用的方法是控制变量法，探究加速度与合外力的关系时保持小车质量不变，改变钩码质量测出对应加速度，加速度根据速度位移公式计算，需要测出挡光板的宽度和小车发生的位移；由于钩码的重力让小车和钩码的连接体产生了加速度，故细绳的拉力小于钩码的重力；实验中要保持细绳与轨道平行，不平行时只是细绳拉力的分力产生加速度，增大了实验误差。
19．【答案】（1）由v-t图像可得：
对导线框受力分析可得：
代入数据联立解得：F=1.48N
答：外力F大小为1.48N.
（2）由v-t图像可知线框cf边进磁场时开始匀速直线运动，可得：
由法拉第电磁感应定律：由闭合电路欧姆定律：得：
代入数据联立解得：L=0.5m，I=2A
答：cf长度L为0.5m.
（3）线框匀速切割穿过磁场，产生的焦耳热就等于克服安培力所做的功：
答：回路产生的焦耳热Q为0.4J
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【分析】（1）由v-t图像可知导线框运动的规律，得出匀加速运动的加速度和导线框匀速切割穿过磁场，对导线框受力分析由牛顿第二定律计算拉力的大小；
（2）由匀速切割磁感线运动导线框受合力为零，由法拉第电磁感应定律计算电动势，由欧姆定律计算感应电流得到安培力的大小， 从而求出导线框切割边的长度；
（3）由于匀速切割，安培力不变，导线框产生的焦耳热就是克服安培力所做的功。
20．【答案】（1）已知小球P与Q碰撞之前的向心加速度，由向心力公式可得：代入数据解得：v≈1.29m/s
又因为碰撞前后P的速度之比为5：1，所以碰后P的速度：
P与Q碰撞时间极端，系统内力远大于外力，动量守恒得： 代入数据解得：方向水平向右；
答：Q的速度vQ为1.663m/s
（2）由于L=1.2m远大于小球直径，碰后速度小上升高度小，根据简谐运动单摆周期公式：
小球碰后再次到平衡位置的时间：，联立解得：t=2.20s
碰后Q做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得：
速度减为零所需时间，由速度公式得：
代入数据联立解得： 得：
由速度位移公式可得：代入数据解得：s=0.51m
答：物块Q运动的距离s为0.51m.
【知识点】动量守恒定律；单摆及其回复力与周期；匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【分析】(1)已知P在碰前的向心加速度，根据向心力公式求得碰前速度，由动量守恒定律求得碰后Q的速度；
（2）由已知条件根据单摆周期公式计算小球P再次摆到平衡位置的时间，计算Q减速为零时所需时间，求得所发生的位移。
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【高考真题】2023年高考理综物理真题试卷（上海卷）
一、选择题(共40分，第1-8小题，每小题3分；第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案)
1．（2023·上海）关于α粒子散射实验正确的是（ ）
A．实验要在真空中进行 B．荧光屏是为了阻挡α粒子
C．实验中显微镜必须正对放射源 D．证明了原子核中有质子存在
【答案】A
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】A、为避免其它空气粒子的干扰，α粒子散射实验应在真空中进行，A正确；
B、荧光屏是为了接受α粒子，a粒子打在荧光屏上会发出闪光，方便显微镜观察记录，B错误；
C、为观察不同方向a粒子的射出情况，带荧光屏的显微镜要在水平面内不同方向移动，C错误；
D、卢瑟福通过a粒子的散射实验说明了原子的核式结构模型，D错误；
故答案为：A
【分析】充分理解卢瑟福a粒子的散射实验的条件、原理、现象和结论，在真空中a粒子轰击金箔，用带有荧光屏的显微镜观察记录，射出的a粒子的情况，发现绝大多是沿直线传播，极少数大角度偏转，得出原子核式结构模型。
2．（2023·上海）如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是（ ）
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
【答案】A
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】根据电路图可知，四个完全相同的灯泡，灯泡位于干路中，流过灯泡上的电流最大，实际功率最大，亮度最亮，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据串并联电路的电流的特点，干路电流等于支路电流之和，灯泡上的电流最大，功率最大，亮度最亮。
3．（2023·上海）一物块爆炸分裂为速率相同、质量不同的三个物块，对三者落地速率大小判断正确的是（ ）
A．质量大的落地速率大 B．质量小的落地速率大
C．三者落地速率都相同 D．无法判断
【答案】C
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】 一物块爆炸分裂为速率相同、质量不同的三个物块，下落高度相等，由动能定理：，
解得：，
故三者落地的速率都相等，ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】已知三物块的初速度大小相等，同一位置下落，由动能定理可以得出末速度大小，即可得出三者落地速率相同。
4．（2023·上海）一定质量的理想气体，经历如图过程，其中ab、cd分别为双曲线的一部分。下列对a、b、c、d四点温度大小比较正确的是( )
A．Ta>Tb B．Tb>Tc C．Tc>Td D．Td>Ta
【答案】B
【知识点】热力学图像类问题
【解析】【解答】A、P-V图像中，由得：， ab、cd分别为双曲线的一部分是等温线，故，A错误；
B、b-c，等容变化，由可知，压强减小，温度降低， ，B正确：
C、dc为等温线，故，C错误；
D、d-a，等容变化，等容升温增压，，D错误；
故答案为：B
【分析】P-V图像中，由得：， ab、cd分别为双曲线的一部分是等温线，可以确定ab温度相等， cd温度相等，由b-c或者d-a，由等容变化据可以确定两条等温线的温度高低。
5．（2023·上海）一场跑步比赛中，第三跑道的运动员跑到30m处时，秒表计时为3.29s。根据以上信息，能否算得该运动员在这段时间内的平均速度和瞬时速度( )
A．可以算得平均速度，可以算得瞬时速度
B．无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
C．可以算得平均速度，无法算得瞬时速度
D．无法算得平均速度，无法算得瞬时速度
【答案】C
【知识点】平均速度；瞬时速度
【解析】【解答】平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，
即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，
平均速度近似等于瞬时速度，根据题意，
已知总位移和总时间，可以计算平均速度，无法计算瞬时速度，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确理解平均速度与瞬时速度的定义，平均速度为某段时间（位移）内物体运动的平均快慢，等于该段时间（位移）内的总位移与总时间的比值，即：瞬时速度是某一时刻（位置）的速度，当趋近于零时，平均速度近似等于瞬时速度，由此可以判断。
6．（2023·上海）三个大小相同的带电导体球x、y、z，带电量分别为+4μC、0μC和-10μC，让x与y先接触，然后让y与z接触，最终y所带的电荷量为（ ）
A．-4μC B．-3μC C．-2μC D．-1μC
【答案】A
【知识点】电荷及三种起电方式
【解析】【解答】根据电荷的中和与平均分离原理，x与y接触后分离，电荷平均分离，x和y带电量均为+2μC，然后y与z接触后分离，先中和后平均分离，y与z带电量均为-4μC，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据电荷的中和与平均分离原理，同种电荷两个带电体总电荷量平均分离，异种电荷先中和，后剩余总电荷量平均分离，以此可以正确判断。
7．（2023·上海）如图所示，有一周期为T、沿x轴正方向传播的波，当t=0s时波恰好传到B点，则t=8T时，CD段的波形图为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】机械波及其形成和传播
【解析】【解答】由题可知，该波向右传播且波长为0.5m，得出波速：，则在的时间内传播的距离为：，而BD之间的距离为3.75+0.25=4m，
故经过该波从B点传播到D点，D点为起振点即将要向上振动，半个波长，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确理解机械波的形成，由题意可计算出波的传播速度，再计算传播的距离，由此确定波刚好传播到D点，由波的传播方向确定D点振动方向，并由CD之间的距离确定为半个波长，从而得出结果。
8．（2023·上海）空间中有一电场，电势分布如图所示，现放入一个负点电荷，随后向右移动此电荷，下列电荷电势能随位置变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】电势能
【解析】【解答】由图像可知，电荷向右移动，电势逐渐降低，根据电势能公式：可知，负电荷的电势能为负值，且向右移动时电势能逐渐增大，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】根据电势能公式可知，负电荷在电势高处电势能反而小，向右移动时随电势的逐渐减小，负电荷的电势能是负值逐渐增大，以此可以判断。
9．（2023·上海）真空中有一点P与微粒Q，Q在运动中受到指向P且大小与离开P的位移成正比的回复力，则下列情况有可能发生的是（ ）
A．速度增大，加速度增大 B．速度增大，加速度减小
C．速度增大，加速度不变 D．速度减小，加速度不变
【答案】B
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】根据简谐运动的规律，回复力方向总指向平衡位置，大小与位移成正比，方向与位移方向相反，从平衡位置到最大振幅，做加速增大的减速运动，反之，由最大振幅向平衡位置运动做加速度减小的加速运动，即加速度增大必减速，加速度减小必加速，故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】正确理解简谐运动的规律，根据回复力的定义明确加速度与位移的关系，得出从平衡位置到最大振幅，做加速增大的减速运动，反之，由最大振幅向平衡位置运动做加速度减小的加速运动，从而正确判断。
10．（2023·上海）炮管发射数百次炮弹后报废，炮弹飞出速度为1000m/s，则炮管报废前炮弹在炮管中运动的总时长约为（ ）
A．5秒 B．5分钟 C．5小时 D．5天
【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【解答】炮弹在炮管中的运动可视作初速度为零的匀加速直线运动，假设炮管长为L=5m，可得每发炮弹的发射时间：，炮管在报废前发射约500枚炮弹，则炮弹在炮管中的总时间约为：，故BCD错误，A正确；
故答案为：A
【分析】根据日常经验明确炮管的大约长度和炮弹在炮管中可视作初速度为零的匀加速直线运动，以此计算单发炮弹在炮管中的时间，再计算报废前炮弹再炮管中的总时间。
11．（2023·上海）如图所示，a为匀强电场，b为非匀强电场，三个电荷用轻棒连接为正三角形，则整个系统受合力的情况是：（ ）
A．a为0，b为0 B．a为0，b不为0
C．a不为0，b为0 D．a不为0，b不为0
【答案】B
【知识点】电场及电场力
【解析】【解答】在a匀强电场中，两个正q点电荷受到的电场力沿电场线方向，合力大小为：，而-2q的点电荷受到的电场力沿电场线反方向，大小为：，则用轻棒连接为正三角形的合力为零；
在b非匀强电场中，正点电荷所在位置电场强度小于-2q处的电场强度，正点电荷电场力方向沿电场线切线方向，2q的点电荷受到的电场力沿电场线反方向，使得两个正的点电荷所受电场力的合力小于-2q电荷的电场力，则用轻棒连接为正三角形的合力不为零。故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】正确理解电场力的大小和方向，匀强电场中电场强度处处相等，两个正电荷的电场力与负电荷的电场力合力为零；在非匀强电场中，两个正电荷的电场强度小于负电荷的电场强度，同时正电荷的电场力方向不同，合力更小，整个系统合力不为零。
12．（2023·上海）如图所示，有一光滑导轨处于匀强磁场中，一金属棒垂直置于导轨上，对其施加外力，安培力变化如图所示，取向右为正方向，则外力随时间变化图像为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】由部分导线切割磁感线产生感应电动势：可知金属棒所受安培力为：， 再由图像可知，安培力与时间为线性关系可知：金属棒先做向右的匀减速，再做向左的匀加速直线运动，由牛顿第二定律：安培力与外力的合力为定值，即外力随时间线性变化，由图像可知：在时间安培力为负值，方向向左，由左手定则和右手定则可知，金属棒向右做减速运动，在时间内安培力为正值从零逐渐增加，方向向右，同理可知，金属棒向左做初速为零的匀加速直线运动，加速度不变，则在时刻，合力向左，但，所以外力为负值不等于零，方向向左。故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确掌握部分导线切割磁感线产生感应电动势时导体的安培力，结合安培力随时间变化规律确定导线运动规律和方向，即金属棒先做向右的匀减速，再做向左的匀加速直线运动，由此确定外力与安培力的合力不变，导线做匀变速直线运动，选取特殊的时刻，确定外力的大小和方向，做出正确判断。
二、填空题(共20分)
13．（2023·上海）一个绝热密容器，其中含有一定质量气体。容器以一定速度平移，突然施力使其停止，其中的气体温度 ，碰撞容器壁的剧烈程度 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】变大；变大
【知识点】能量守恒定律；分子动能
【解析】【解答】由分子动理论可知，容器内分子做无规则的热运动，同时随容器一起运动，当容器在外力作用下立即停止运动，气体分子由于惯性与容器器壁发生碰撞，使得气体随容器运动的动能转化为内能，气体温度升高，对容器器壁的撞击的剧烈程度变大。
故答案为：变大；变大。
【分析】容器内分子随容器运动，由于容器在外力作用下突然停止运动，根据能量转化，使得容器内气体分子与容器器壁碰撞，气体温度升高，温度是分子平均动能的标志，由此可以正确判断。
14．（2023·上海）假设月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，月球到地心的距离为r，则月球的线速度v= ；若已月球的质量为m，则地球对月球的引力F= 。
【答案】；
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据线速度定义：；根据圆周运动供需平衡：.
故答案为：；。
【分析】正确理解匀速圆周运动线速度的定义，通过的弧长与所需时间的比值；明确匀速圆周运动供需平衡的关系，即万有引力提供了月球匀速圆周运动所需向心力。
15．（2023·上海）科学家获得单色性很好的两种光A、B，已知这两种光的频率vA＜vAB，则它们通过相同距离时间tA tB(选填“=”或“≠”)。现使两种光分别通过双缝打到光屏上，则 光会产生更宽的光带(选填“A”或“B”)。
【答案】=；A
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】由于两种光的频率，但AB光的速度均为C，它们通过相同距离时间：；
由于两种光的频率，由则两种光的波长：，根据干涉条纹间距公式：可知A光会产生更宽的光带。
故答案为：＝；A。
【分析】AB两种光虽然频率不同，但传播速度相同，通过相同的距离所需时间相同；根据光的频率关系，得出波长关系，由干涉条纹间距公式可得频率小的波长长，条纹间距更宽。
16．（2023·上海）能量为8eV的光子的波长为 ，下一代超高精度原子钟的工作原理依据核反应方程→ + 。(已知：h=6.63×10-34Js，1eV=1.6×10-19J)
【答案】1.55×10-7；
【知识点】原子核的衰变、半衰期；能量子与量子化现象
【解析】【解答】根据光子的能量公式：和光速公式：
联立可得：，
代入数据可得：；
根据核反应方程的电荷数，质量数守恒，高精度原子钟的工作原理依据核反应方程：.
故答案为：1.55×10-7；.
【分析】 根据光子的能量公式和波长与频率的关系，可以得出波长的大小，根据核反应方程的电荷数，质量数守恒，完成核反应方程。
17．（2023·上海）导热性能良好，内壁光滑的气缸开口朝上水平放在桌面上，开口面积为S，轻质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底高度为h，以m纵轴，1/h为横轴，图线为一条直线，斜率为k，纵轴截距为b，大气压为 ，当m=0kg时h= 。
【答案】；
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】设缸内气体压强为，大气压强为，则对砝码受力分析：，
更换不同的砝码稳定的过程为等温变化，由理想气体状态方程得：
联立可得：，
以m纵轴，1/h为横轴，图线为一条直线，斜率为k，纵轴截距为b，可得：即： 可知：；
当m=0时，由，解得：
故答案为：；.
【分析】根据题意，对活塞受力分析得到气体的压强，导热性能良好的容器气体温度不变，当砝码的质量发生变化，气体处于等温动态变化，由理想气体状态方程可以得出的函数关系，由已知的斜率与纵截距进行计算。
三、综合题(共40分)注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理及回答问题过程中，要求给出必要的图示，文字说明、公式、演算等。
18．（2023·上海）如图所示，是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置，实验过程中可近似认为钩码收受到的总重力等于小车所受的拉力。先测出钩码所受的力为G，之后改变绳端的钩码个数，小车每次从同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间△t。
（1）实验中 测出小车质量m车
A．必须 B．不必
（2）为完成实验还需要测量① ；② 。
（3）实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是 。
（4）若导轨保持水平，滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时加速度a1，与不平行是加速度a2相比，a1 a2。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】（1）B
（2）挡光片宽度d；小车释放位置到光电门的距离
（3）下落时钩码有向下的加速度，拉力小于重力
（4）大于
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）验证加速度与力的关系，由牛顿第二定律：控制变量法，控制车的质量M不变，研究a与F的关系，故不保持小车质量不变，不需要测出质量大小；
（2）为完成实验还需要测量 ① 测出挡光片的宽度d ，以便计算光电门处小车的速度：；
② 测出小车释放位置到光电门的距离L，由速度位移公式计算小车的加速度：；
（3）小车与钩码是连接体，钩码的重力使小车和钩码产生加速度，故绳子的拉力小于钩码的重力；
（4）细线水平时，细线拉力产生加速度：；滑轮偏低导致细线与轨道不平行时，细线拉力的水平分力产生加速度：，故.
【分析】验证加速度与质量和合外力的关系的实验，应用的方法是控制变量法，探究加速度与合外力的关系时保持小车质量不变，改变钩码质量测出对应加速度，加速度根据速度位移公式计算，需要测出挡光板的宽度和小车发生的位移；由于钩码的重力让小车和钩码的连接体产生了加速度，故细绳的拉力小于钩码的重力；实验中要保持细绳与轨道平行，不平行时只是细绳拉力的分力产生加速度，增大了实验误差。
19．（2023·上海）如图(a)，线框cdef位于倾斜角θ=30°的斜面上，斜面上有一长度为D的单匝矩形磁场区域，磁场方向垂直于斜面向上，大小为0.5T，已知线框边长cd=D=0.4m，m=0.1kg，总电阻R=0.25Ω，现对线框施加一沿斜面向上的力F使之运动。斜面上动摩擦因数μ=，线框速度随时间变化如图(b)所示。(重力加速度g取9.8m/s2)
（1）求外力F大小；
（2）求cf长度L；
（3）求回路产生的焦耳热Q。
【答案】（1）由v-t图像可得：
对导线框受力分析可得：
代入数据联立解得：F=1.48N
答：外力F大小为1.48N.
（2）由v-t图像可知线框cf边进磁场时开始匀速直线运动，可得：
由法拉第电磁感应定律：由闭合电路欧姆定律：得：
代入数据联立解得：L=0.5m，I=2A
答：cf长度L为0.5m.
（3）线框匀速切割穿过磁场，产生的焦耳热就等于克服安培力所做的功：
答：回路产生的焦耳热Q为0.4J
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【分析】（1）由v-t图像可知导线框运动的规律，得出匀加速运动的加速度和导线框匀速切割穿过磁场，对导线框受力分析由牛顿第二定律计算拉力的大小；
（2）由匀速切割磁感线运动导线框受合力为零，由法拉第电磁感应定律计算电动势，由欧姆定律计算感应电流得到安培力的大小， 从而求出导线框切割边的长度；
（3）由于匀速切割，安培力不变，导线框产生的焦耳热就是克服安培力所做的功。
20．（2023·上海）如图，将小球P拴于L=1.2m的轻绳上，mP=0.15kg，向左拉开一段距离释放， 水平地面上有一物块Q，mQ=0.1kg。小球P于最低点A与物块Q碰撞，P与Q碰撞前瞬间向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5：1，碰撞前后P、Q总动能不变。(重力加速度g取9.8m/s2，水平地面动摩擦因数μ=0.28)
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度vQ；
（2）P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，求物块Q运动的距离s。
【答案】（1）已知小球P与Q碰撞之前的向心加速度，由向心力公式可得：代入数据解得：v≈1.29m/s
又因为碰撞前后P的速度之比为5：1，所以碰后P的速度：
P与Q碰撞时间极端，系统内力远大于外力，动量守恒得： 代入数据解得：方向水平向右；
答：Q的速度vQ为1.663m/s
（2）由于L=1.2m远大于小球直径，碰后速度小上升高度小，根据简谐运动单摆周期公式：
小球碰后再次到平衡位置的时间：，联立解得：t=2.20s
碰后Q做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得：
速度减为零所需时间，由速度公式得：
代入数据联立解得： 得：
由速度位移公式可得：代入数据解得：s=0.51m
答：物块Q运动的距离s为0.51m.
【知识点】动量守恒定律；单摆及其回复力与周期；匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【分析】(1)已知P在碰前的向心加速度，根据向心力公式求得碰前速度，由动量守恒定律求得碰后Q的速度；
（2）由已知条件根据单摆周期公式计算小球P再次摆到平衡位置的时间，计算Q减速为零时所需时间，求得所发生的位移。
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