2023年新高考重庆卷物理试题【名师解析】

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2023年新高考重庆卷物理试题解析
一、单项选择题
1.矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F，夹角为α（题1图），则该牙所受两牵引力的合力大小为
A．
B．
C．
D．
【参考答案】B
【名师解析】根据力合成的平行四边形定则，牙所受两牵引力的合力大小为F合=，B正确。
2.某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如题2图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为
A．
B．
C．
D．
【参考答案】A
【名师解析】在t时间内每匝线圈面积增加了S，磁通量变化量△Φ=BScosθ，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为E=N△Φ/t=，A正确。
3.真空中固定有两个点电荷，负电荷Q1位于坐标原点处，正电荷Q2位于x轴上，Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x0处产生的合电场强度为0，则Q1、Q2相距
A． B．
C． D．
【参考答案】B
【名师解析】根据题述，Q2位于x轴负半轴上，设Q1、Q2相距x，根据点电荷电场强度公式和场强叠加原理，=，解得：x=，B正确。
4.密封于气缸中的理想气体，从状态a依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如题4图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是
【参考答案】C
【名师解析】由题2图可知，a→b过程，压强p不变，b→c过程温度T不变，体积增大，压强减小，c→d过程，体积V不变，温度升高，所以对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是C。
5.某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大。则
A. 在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B. 在水中传播时，a光的速度比b光的大
C. 在水中传播时，a光的频率比b光的小
D.由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【参考答案】B
【名师解析】根据题述，在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小，根据双缝干涉条纹间隔公式可知，a光的波长小于b光，则a光的频率高于b光，AC错误；根据题述，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，说明水中a光的折射率小于b光，由n=c/v，可知在水中传播时，a光的速度比b光的大，B正确；由全反射临界角公式sinC=1/n可知，由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的大，D错误。
6.原子核可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核，在该过程中，可能发生的β衰变是
A．Fr→Ra+e
B．Bi→Po+e
C．Ra→Ac +e
D．Po→At+e
【参考答案】A
【名师解析】根据α衰变质量数减4可知，生成物的质量数只可能为231、227、223、219，所以在该过程中，可能发生的β衰变是Fr→Ra+e，A正确。
7.如题7图所示，与水平面夹角为θ的绝缘斜面上固定有光滑U型金属导轨。质量为m、电阻不可忽略的导体杆MN沿导轨向下运动，以大小为v的速度进入方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场区域，在磁场中运动一段时间t后，速度大小变为2v。运动过程中杆与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻忽略不计，重力加速度为g。杆在磁场中运动的此段时间内
A．流过杆的感应电流方向从N到M
B．杆沿轨道下滑的距离为
C．流过杆感应电流的平均电功率等于重力的平均功率
D．杆所受安培力的冲量大小为
【参考答案】D
【名师解析】由右手定则可判断出流过杆的感应电流方向从M到N，A错误；杆沿轨道下滑，做变加速运动，杆沿轨道下滑的距离一定不是，B错误；由于杆不是匀速运动，所以流过杆感应电流的平均电功率不等于重力的平均功率，C错误；由动量定理，mgsinθ·t-FAt=m·2v-mv，解得杆所受安培力的冲量大小为IA=FAt=，D正确。
二、多项选择题
8. 某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的变化曲线如题8图所示，E、F、M、N为曲线上的点，EF、MN段可视为两段直线，其方程分别为和。无人机及其载物的总质量为2 kg，取竖直向上为正方向。则
A. EF段无人机的速度大小为4 m/s
B. FM段无人机的货物处于失重状态
C. FN段无人机和装载物总动量变化量大小为4 kg m/s
D. MN段无人机机械能守恒
【参考答案】AB
【名师解析】由位移图像斜率表示速度可知，EF段无人机的速度大小为4 m/s，A正确；FM段无人机先向上减速（加速度向下）到零，后向下加速（加速度向下），所以FM段无人机的货物处于失重状态，B正确；MN段无人机速度为-2m/s，FN段无人机和装载物总动量变化量大小△p=mv-mv’=2×（4+2）kg m/s=16 kg m/s，C错误；MN段无人机向下做匀速运动，机械能减小，D错误。
9.一列简谐横波在介质中沿x轴传播，波速为2 m/s，t=0时的波形图如题9图所示，P为该介质中的一质点。则
A. 该波的波长为14 m
B. 该波的周期为8 s
C. t＝0时质点P的加速度方向沿y轴负方向
D. 0~2 s内质点P运动的路程有可能小于0.1 m
【参考答案】BD
【名师解析】由波动图像可知，，解得，即该波的波长为16 m，A错误；该波的周期为T=λ/v=8 s，B正确；t＝0时质点P的加速度方向沿y轴正方向，C错误；若波沿x轴负方向传播，在0~2 s内质点P运动的路程小于0.1 m，D正确。
10.某卫星绕地心的运动视为匀速圆周运动，其周期为地球自转周期T的，运行的轨道与地球赤道不共面（题10图）。t0时刻，卫星恰好经过地球赤道上P点正上方。地球的质量为M，半径为R，引力常量为G。则
A．卫星距地面的高度为
B.卫星与位于P点处物体的向心加速度大小比值为
C.从t0时刻到下一次卫星经过P点正上方时，卫星绕地心转过的角度为20π
D.每次经最短时间实现卫星距P点最近到最远的行程，卫星绕地心转过的角度比地球的多7π
【参考答案】ACD
【名师解析】由万有引力提供向心力，=m（R+h）,解得h=，A正确；位于地球赤道上P点的向心加速度等于aP=R，卫星的向心加速度a=（R+h）=，卫星与位于P点处物体的向心加速度大小比值为=,B错误；要想卫星再次在P点的正上方，则只能是题中两个轨道的交点，因此要实现出现在正上方，是经过一段时间都回到了当前点，即各自转动整数圈，最小公倍数为3，此时卫星转动10圈，即转动角度为20π，，C正确；每次经最短时间实现卫星距P点最近到最远的行程，卫星绕地心转过的角度比地球的多7π，D正确。
三、实验题
11.(7分)某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可调的轻质摆线、刻度尺、50分度的游标卡尺、摄像装置等。
（1）用游标卡尺测量摆球直径d。当量爪并拢时，游标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球后游标卡尺示数如题11图1甲所示，则摆球的直径d为 mm。
（2）用摆线和摆球组成单摆，如题11图1乙所示。当摆线长度l＝990.1 mm时，记录并分析单摆的振动视频，得到单摆的振动周期T＝2.00 s，由此算得重力加速度g为 m/s2（保留3位有效数字）。
（3）改变摆线长度l，记录并分析单摆的振动视频，得到相应的振动周期。他们发现，分别用l和作为摆长，这两种计算方法得到的重力加速度数值的差异大小Δg随摆线长度l的变化曲线如题11图2所示。由图可知，该实验中，随着摆线长度l的增加，Δg的变化特点是 ，原因是 。
【参考答案】（1）19.20 （2）9.86
（3）逐渐减小 随着摆线长度l的增加，则越接近于l，此时计算得到的g的差值越小
【名师解析】（1）根据游标卡尺读数规则，摆球的直径d=19mm+0.20mm=19.20 mm
（2）摆长L=l+d/2=990.10mm+9.60mm=999.70mm。由T=2π，解得g=，代入数据得g=9.86m/s2。
（3）由图可知，该实验中，随着摆线长度l的增加，Δg的变化特点是逐渐减小，原因是：随着摆线长度l的增加，则越接近于l，此时计算得到的g的差值越小。
12.（9分）一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比，以及交流电频率对输出电压的影响。题12图1为实验电路图，其中L1和L2为变压器的原、副线圈，S1和S2为开关，P为滑动变阻器Rp的滑片，R为电阻箱，E为正弦式交流电源（能输出电压峰值不变、频率可调的交流电）。
（1）闭合S1，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后，与滑动前相比，电表的示数 （选填 “变大”“不变”“ 变小”）。
（2）保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50 Hz，滑动滑片P，用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2500 mV时，用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如题12图2所示，则线圈L1两端与L2两端的电压比值为 （保留3位有效数字）。
（3）闭合S2，滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1000 Hz的条件下，改变R的阻值，用多用电表交流电压挡测量线圈L2两端的电压U，得到U-R关系曲线如题12图3所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载R0替换电阻箱R，由图可知，当频率为1000 Hz时，R0两端的电压为 mV；当频率为50 Hz 时，为保持R0两端的电压不变，需要将R0与一个阻值为 Ω的电阻串联。（均保留3位有效数字）
【参考答案】（1）变大 （2）12.5 (3)272 7.94
【名师解析】
（1）闭合S1，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后，与滑动前相比，变压器原线圈输入电压增大，电表的示数变大。
（2）保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50 Hz，滑动滑片P，用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为U1=2500 mV时，用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如题12图2所示，副线圈输出电压最大值为280mV，其有效值为U2=0.707×280mV=200mV，则线圈L1两端与L2两端的电压比值为=12.5。
（3）闭合S2，滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1000 Hz的条件下，改变R的阻值，用多用电表交流电压挡测量线圈L2两端的电压U，得到U-R关系曲线如题12图3所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载R0替换电阻箱R，由图可知，当频率为1000 Hz时，R0两端的电压为272mV；
当频率为50 Hz 时，由U R关系曲线可得线圈L2两端的电压为U＇=380mV。要保持R0两端的电压不变，需给R0串联一电阻，此串联电阻值为
。
4、计算题
13.（10分）机械臂广泛应用于机械装配。若某质量为m的工件（视为质点）被机械臂抓取后，在竖直平面内由静止开始斜向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，运动方向与竖直方向夹角为θ，提升高度为h，如题13图所示。求：
(1) 提升高度为h时，工件的速度大小；
（2）在此过程中，工件运动的时间及合力对工件做的功。
【参考答案】（1）；（2），
【名师解析】(1) 提升高度为h时，工件位移x=h/cosθ
由v2=2ax，解得工件的速度大小v=；
（2）在此过程中，由v=at解得工件运动的时间t=
或由x=解得t=
合力对工件做的功W=max=ma h/cosθ。
或由动能定理，合力对工件做的功W== ma h/cosθ。
14.（13分）如题14图所示，桌面上固定有一半径为R的水平光滑圆轨道，M、N为轨道上的两点，且位于同一直径上，P为段的中点。在P点处有一加速器（大小可忽略），小球每次经过P点后，其速度大小都增加v0。质量为m的小球1从N处以初速度v0沿轨道逆时针运动，与静止在M处的小球2发生第一次弹性碰撞，碰后瞬间两球速度大小相等。忽略每次碰撞时间。求：
（1）球1第一次经过P点后瞬间向心力的大小；
（2）球2的质量；
（3）两球从第一次碰撞到第二次碰撞所用时间。
【参考答案】（1）；（2）3m；（3）
【名师解析】
（1）球1第一次经过P点后瞬间的速度v1=2 v0，
球1第一次经过P点后瞬间的向心力的大小F=m=；
（2）设球2的质量为M，
两球弹性碰撞，球1反弹，由动量守恒定律，mv1=-mv1’+M v1’，
由机械能守恒定律，=+，
联立解得：M=3m，v1’=v0。
（3）球1从M处运动到P处时间为t1==
经过P处后速度v2=2 v0，
设再经过t2时间第二次碰撞，由v1’t2+ v2t2=πR，解得t2=
两球从第一次碰撞到第二次碰撞所用时间t=t1+ t2=+=
。
15.（18分）某同学设计了一种粒子加速器的理想模型。如题15图所示，xOy平面内，x轴下方充满垂直于纸面向外的匀强磁场，x轴上方被某边界分割成两部分，一部分充满匀强电场（电场强度与y轴负方向成α角），另一部分无电场，该边界与y轴交于M点，与x轴交于N点。只有经电场到达N点、与x轴正方向成α角斜向下运动的带电粒子才能进入磁场。从M点向电场内发射一个比荷为的带电粒子A，其速度大小为v0、方向与电场方向垂直，仅在电场中运动时间T后进入磁场，且通过N点的速度大小为2v0。忽略边界效应，不计粒子重力。
（1）求角度α及M、N两点的电势差。
（2）在该边界上任意位置沿与电场垂直方向直接射入电场内的、比荷为的带电粒子，只要速度大小适当，就能通过N点进入磁场，求N点横坐标及此边界方程。
若粒子A第一次在磁场中运动时磁感应强度大小为B1，以后每次在磁场中运动时磁感应强度大小为上一次的一半，则粒子A从M点发射后，每次加速均能通过N点进入磁场。求磁感应强度大小B1及粒子A从发射到第n次通过N点的时间。
（3）
【参考答案】（1），；（2），；
（3），
【名师解析】（1）根据题述，可画出带电粒子在匀强电场中类平抛运动轨迹如图。
将带电粒子运动到N点的速度沿匀强电场方向和垂直电场方向分解，可知
2v0cos2α=v0，
解得α=30°。
由动能定理，qU=-
解得U=
（2）沿电场方向分速度vE=2v0sin2α=
设N点的横坐标为xN，MN之间沿电场方向的距离为d，则有xN/d=sinα
vE=aT，
联立解得：xN=
根据上述与题意可知，令粒子入射速度为v，则通过N点进入磁场的速度为2v，令边界上点的坐标为（x，y）则在沿初速度方向上有
沿电场方向有
解得
（3）由上述结果可知电场强度
解得
设粒子A第次在磁场中做圆周运动的线速度为，可得第次在N点进入磁场的速度为
第一次在N点进入磁场的速度大小为，可得
设粒子A第次在磁场中运动时的磁感应强度为，由题意可得
由洛伦兹力提供向心力得
联立解得
粒子A第n次在磁场中的运动轨迹如图所示
粒子每次在磁场中运动轨迹的圆心角均为300°，第n次离开磁场的位置C与N的距离等于，由C到N由动能定理得
联立上式解得
由类平抛运动沿电场方向的运动可得，粒子A第n次在电场中运动的时间为
粒子A第n次在磁场中运动的周期为
粒子A第n次在磁场中运动的时间为
设粒子A第n次在电场边界MN与x轴之间的无场区域的位移为，边界与x轴负方向的夹角为，则根据边界方程可得
，
由正弦定理可得
解得
粒子A第n次在电场边界MN与x轴之间运动的时间为
粒子A从发射到第n次通过N点的过程，在电场中运动n次，在磁场和无场区域中均运动n-1次，则所求时间
由等比数列求和得
解得
F
F
α
题1图
x/m
y/m
O
P
12
0.1
-0.1
P
卫星轨道
赤道
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