2020年全国一卷高考模拟物理试卷二(解析版)

2020年全国一卷高考模拟试卷二

（考试时间：90分钟 试卷满分：110分）

第Ⅰ卷

二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21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，有选错或不答的得0分。

14.如图所示，Oa 、Ob 是竖直平面内两根固定的光滑细杆，O 、a 、b 、c 位于同一圆周上，c 为圆周的最高点，a 为最低点，Ob 经过圆心。每根杆上都套着一个小滑环，两个滑环都从O 点无初速释放，用t 1、t 2分别表示滑环到达a 、b 所用的时间，则下列关系正确的是( )

A ．t 1＝t 2

B ．t 1＜t 2

C ．t 1＞t 2

D ．无法确定 解析：选B 设Oa 与竖直方向夹角为θ，则Ob 与竖直方向夹角为2θ，由2R cos θ＝12

g cos θ·t 12,2R ＝12

g cos 2θ·t 22，比较可得t 1＜t 2，故B 正确。 15.质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上。用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点O ，如图所示。用T 表示绳 OA 段拉力的大小，在O 点向左移动的过程中( )

A ．F 逐渐变大，T 逐渐变大

B ．F 逐渐变大，T 逐渐变小

C ．F 逐渐变小，T 逐渐变大

D ．F 逐渐变小，T 逐渐变小

『解析』选A 以O 点为研究对象，受力如图所示，当用水平向左的力缓慢拉动O 点时，绳OA 与竖直方向的夹角变大，由共点力的平衡条件知F 逐渐变大，T 逐渐变大，选项A 正确。

16.将一质量为m 的小球靠近墙面竖直向上抛出，图甲是向上运动小球的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，O 是运动的最高点，甲、乙两次闪光频率相同，重力加速度为g ，假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为( )

A ．mg

B.13mg

C.12mg

D.110

mg 『解析』选C 设每块砖的厚度是d ，向上运动时：

9d －3d ＝a 1T 2①

向下运动时：3d －d ＝a 2T 2②

联立①②得：a 1a 2＝31

③ 根据牛顿第二定律，向上运动时：mg ＋f ＝ma 1④

向下运动时：mg －f ＝ma 2⑤

联立③④⑤得：f ＝12

mg ，C 正确。 17．2018年2月，我国500 m 口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318＋0253”，其自转周期T ＝5.19 ms 。假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.67×10－11

N·m 2/kg 2。以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为( )

A ．5×109 kg/m 3

B ．5×1012 kg/m 3

C ．5×1015 kg/m 3

D ．5×1018 kg/m 3 『解析』选C 脉冲星自转，边缘物体m 恰对星体无压力时万有引力提供向心力，则有G Mm r 2＝mr 4π2T 2，又M ＝ρ·43πr 3，整理得密度ρ＝3πGT 2＝3×3.146.67×10－11×(5.19×10－3)2

kg/m 3≈5.2×1015 kg/m 3。 18.如图甲所示，水平面上一质量为m 的物体在水平力F 作用下开始加速运动，力F 的功率P 保持恒定，运动过程中物体所受的阻力f 大小不变，物体速度最终达到最大值v max ，此过

程中物体速度的倒数1v

与加速度a 的关系图像如图乙所示。仅在已知功率P 的情况下，根据图像所给信息可知以下说法中正确的是( )

A ．可求出m 、f 和v max

B ．不能求出m

C ．不能求出f

D ．可求出物体加速运动时间

『解析』选A 当加速度为零时，物体做匀速运动，此时牵引力大小等于阻力大小，速度为最大值，最大速度v max ＝10.1 m/s ＝10 m/s ；功率P ＝Fv ，而F －f ＝ma ，联立可得1v ＝m P a ＋f P ，物体速度的倒数1v 与加速度a 的关系图像的斜率为k ＝m P ，纵轴截距为f P

＝0.1，因此可求出m 、f 和v max ，选项A 正确，B 、C 错误。物体做变加速运动，无法求解物体加速运动的时间，选项D 错误。

19.在x 轴上有两个点电荷q 1、q 2，其静电场的电势φ在x 轴上分布如图所示。下列说法正确的是( )

A ．q 1和q 2带有异种电荷

B ．x 1处的电场强度为零

C ．负电荷从x 1移到x 2，电势能减小

D ．负电荷从x 1移到x 2，受到的电场力增大

『解析』选AC 由题图可知，空间的电势有正有负，无穷远处电势为零，且只有一个极值，

则两个点电荷必定为异种电荷，A 项正确；由E ＝ΔφΔx

可知，φ-x 图像的切线的斜率的绝对值表示电场强度大小，因此x 1处的电场强度不为零，B 项错误；负电荷从x 1移到x 2的过程中，电势升高，电场强度减小，由E p ＝qφ、F ＝qE 可知，电势能减小，受到的电场力减小，C 项正确，D 项错误。

20.『多选』如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U 加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 的复合场中(E 和B 已知)，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是( )

A ．小球可能带正电

B ．小球做匀速圆周运动的半径为r ＝1B 2UE g

C ．小球做匀速圆周运动的周期为T ＝2πE Bg

D ．若电压U 增大，则小球做匀速圆周运动的周期变大 『解析』选BC 小球在竖直平面内做匀速圆周运动，故重力等于电场力，洛伦兹力提供向心力，所以mg ＝q

E ，由于电场力的方向与场强的方向相反，故小球带负电，故A 错误；由

于洛伦兹力提供向心力，故有qvB ＝mv 2r ，解得r ＝mv qB ，又由于qU ＝12mv 2，解得v ＝

2qU m ，所以r ＝1B 2mU q ＝1

B 2UE

g ，故B 正确；由于洛伦兹力提供向心力做圆周运动，故有运

动周期T ＝2πr v ＝2πm qB ＝2πE Bg ，故C 正确；显然运动周期与加速电压无关，电压U 增

21．如图(a)所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝55∶4，原线圈接有交流电流表A 1，副线圈电路接有交流电压表V 、交流电流表A 2、滑动变阻器R 等，所有电表都是理想电表，二极管D 正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L 的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图(b)所示，下列说法正确的是( )

A ．交流电压表V 的读数为32 2 V

B ．灯泡L 两端电压的有效值为16 2 V

C ．当滑动变阻器的触头P 向上滑动时，电流表A 2示数减小，A 1示数减小

D ．由图(b)可知交流发电机转子的角速度为100 rad/s

『解析』选BC 电压表的读数为副线圈两端电压的有效值，原线圈的电压有效值为440 V ，根据电压与匝数成正比可知，副线圈两端的电压有效值为32 V ，所以电压表的读数为32 V ，

所以A 错误；设灯泡L 两端电压的有效值为U L ，根据电流的热效应，则有U 22R ·T 2＝U L 2

R T ，解得U L ＝16 2 V ，故B 正确；当滑动变阻器的触头P 向上滑动时，电阻R 的阻值增大，总电阻增大，流过副线圈的电流减小，根据理想变压器中原、副线圈的电流与匝数关系，可知流过原线圈的电流减小，故电流表A 2示数减小，A 1示数减小，故C 正确；由题图可得T ＝

0.02 s ，交流发电机转子的角速度为ω＝2πT

＝100π rad/s ，故D 错误。 三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第22~25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~34题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题（共47分）

22．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验。在足够大的水平平台上的A 点放置一个光电门。水平平台上A 点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为水平面，当地重力加速度大小为g 。采用的实验步骤如下：

A ．在小滑块a 上固定一个宽度为d 的窄挡光片；

B ．用天平分别测出小滑块a (含挡光片)和小球b 的质量m a 、m b ；

C ．在a 和b 间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上；

D ．细线烧断后，a 、b 瞬间被弹开，向相反方向运动；

E ．记录滑块a 通过光电门时挡光片的遮光时间t ；

F ．小球b 从平台边缘飞出后，落在水平地面的B 点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h 及平台边缘铅垂线与B 点之间的水平距离s ；

G ．改变弹簧压缩量，进行多次测量。

(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为________ mm 。

(2)该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证a 、b 两物体弹开后的动量大小相等，即 ________＝________ (用上述实验所涉及物理量的字母表示)。

『解析』(1)螺旋测微器的固定刻度读数为3.5 mm ，可动刻度读数为0.01×5.0 mm ＝0.050 mm ，所以最终读数为：3.5 mm ＋0.050 mm ＝3.550 mm 。

(2)烧断细线后，a 向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a 经过光电门的速度为：v a ＝d t

；故a 的动量为： p a ＝m a d t

b 离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得：

h ＝12gt 2 s ＝v b t

解得：v b ＝s g 2h

动量大小：p b ＝m b s

g 2h 若动量守恒，设向右为正，则有：0＝m b v b －m a v a

即m a d t ＝m b s g 2h

。 『答案』(1)3.550 (2)m a d t m b s

g 2h 23．某同学用伏安法测量一未知电阻R x 的电阻值。

(1)该同学用电流表内接法和外接法分别测量了R x 的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描绘到U -I 图上，由电流表外接法得到的图线是图甲中的________(选填“a ”或“b ”)。

(2)请用图甲中的数据，求出用电流表外接法时R x 的测量值为________ Ω(保留两位有效数字)，其测量值与真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)。

(3)图乙是用电流表外接法已部分连接好的实物电路，请结合甲图信息补充完成实物接线。

『解析』(1)电流表外接法，由于电压表分流作用，测得的电流值会偏大，由图示图像可知，由电流表外接法得到的图线是b 。

(2)由图示图像可知，电阻：R ＝ΔU ΔI ＝0.60.5

Ω＝1.2 Ω；因电流的测量值偏大，则电阻测量值偏小。

(3)滑动变阻器用分压接法，则电路如图所示。

『答案』(1)b (2)1.2 偏小 (3)见解析图

24.如图所示，让小球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动滑向A点，到达A孔进入半径R＝0.3 m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当小球进入圆轨道立即关闭A孔，已知摆线长为

L＝2.5 m，θ＝60°，小球质量为m＝1 kg，小球可视为质点，D点与小孔A的水平距离

s＝2 m，g取10 m/s2，试求：

(1)摆线能承受的最大拉力为多大？

(2)要使小球能进入圆轨道并能通过圆轨道的最高点，求小球与粗糙水平面间的动摩擦因数μ的范围。

『元素组合』 小球＋轻绳＋竖直平面＋DA 粗糙段＋恒力＋匀减速运动＋竖直平面＋圆周运动。

『解析』 (1)小球由C 到D 运动过程做圆周运动，摆球的机械能守恒，则有：

mgL (1－cos θ)＝12mv D 2 小球运动到D 点时，由牛顿第二定律可得：

F m －mg ＝m v D 2

L

联立两式解得：F m ＝2mg ＝20 N 。

(2)小球刚好能通过圆轨道的最高点时，在最高点由牛顿第二定律可得：

mg ＝m v 2

R

小球从D 到圆轨道的最高点过程中，由动能定理得：

－μmgs －2mgR ＝12mv 2－12

mv D 2 解得：μ＝0.25

即要使小球能进入圆轨道并能通过圆轨道的最高点，μ≤0.25。

『答案』 (1)20 N (2)μ≤0.25

25. 如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E ＝5 3 N/C ，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B ＝0.5 T 。有一带正电的小球，质量m ＝1×10－6 kg ，电荷量q ＝2×10－

6 C ，正以速度v 在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P 点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g ＝10 m/s 2。求：

(1)小球做匀速直线运动的速度v 的大小和方向；

(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P 点所在的这条电场线经历的时间t 。

『解析』 (1)小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，

有qvB ＝q 2E 2＋m 2g 2 ①

代入数据解得

v ＝20 m/s ②

速度v 的方向与电场E 的方向之间的夹角θ满足

tan θ＝qE mg

③

代入数据解得

tan θ＝ 3

θ＝60°。 ④ (2)撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为a ，有

a ＝q 2E 2＋m 2g 2

m ⑤

设撤掉磁场后小球在初速度方向上的分位移为x ，有

x ＝vt ⑥

设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y ，有

y ＝12at 2 ⑦

a 与mg 的夹角和v 与E 的夹角相同，均为θ，又

tan θ＝y x

⑧

联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得

t ＝2 3 s≈3.5 s 。 ⑨ 『答案』 (1)20 m/s ，方向与电场方向成60°角斜向上

(2)3.5 s

（二）选考题

33．『物理——选修3–3』（15分）

（1）关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是________。

A ．在10r 0(r 0为分子间作用力为零的间距，其值为10

－10 m)距离范围内，分子间总存在着相

互作用的引力

B ．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零

C ．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小

D ．分子间距离越大，分子间的斥力越小

E ．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢 『解析』选ADE 分子间同时存在引力和斥力，在平衡距离以内表现为斥力，在平衡距离以外表现为引力，在10r 0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力，A 正确。设分子平衡距离为r 0，分子距离为r ，当r ＞r 0，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；

当r ＜r 0，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当r ＝r 0，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，B 、C 错误。分子间同时存在引力和斥力，两个分子间的距离变大的过程中，分子斥力与分子引力都减小，分子间引力变化总是比斥力变化慢，D 、E 正确。

（2）如图所示，开口向上的汽缸C 静置于水平桌面上，用一横截面积S ＝50 cm 2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k ＝2 800 N/m 的竖直轻弹簧A ，A 下端系有一质量m ＝14 kg 的物块B 。开始时，缸内气体的温度t 1＝27 ℃，活塞到缸底的距离L 1＝120 cm ，弹簧恰好处于原长状态。已知外界大气压强恒为p 0＝1.0×105 Pa ，取重力加速度g ＝10 m/s 2，不计一切摩擦。现使缸内气体缓慢冷却，求：

(1)当B 刚要离开桌面时汽缸内封闭气体的温度(用摄氏温度表示)；

(2)气体的温度冷却到－93 ℃时，B 离桌面的高度H 。

『解析』 (1)B 刚要离开桌面时弹簧拉力为

kx 1＝mg ，

由活塞受力平衡得p 2S ＝p 0S －kx 1，

根据理想气体状态方程有p 0L 1S T 1＝p 2(L 1－x 1)S T 2

， 代入数据解得T 2＝207 K ，

当B 刚要离开桌面时缸内气体的温度t 2＝－66 ℃。

(2)由(1)得x 1＝5 cm ，当温度降至－66 ℃之后，若继续降温，则缸内气体的压强不变，

根据盖－吕萨克定律，有(L 1－x 1)S T 2＝(L 1－x 1－H )S T 3

， 代入数据解得H ＝15 cm 。

『答案』 (1)－66 ℃ (2)15 cm

34．『物理——选修3–4』（15分）

（1）一列简谐横波沿x 轴传播，波速为2 m/s ，t ＝0时刻的波形如图所示，此时平衡位置在x ＝3 m 处的质点N 正沿y 轴正方向运动，M 、P 两质点平衡位置的坐标分别为x M ＝2 m 、x P ＝5 m 。下列判断正确的是________。

A ．该波沿x 轴负方向传播

B ．该时刻质点M 的加速度为零

C ．质点N 的振动方程为y ＝0.2sin πt (m)

D ．从该时刻开始，经过10 s ，质点P 的路程为2 m

E ．当质点M 在波峰时，质点P 在平衡位置并正沿y 轴正方向运动

『解析』选ACE t ＝0时刻平衡位置在x ＝3 m 处的质点N 正沿y 轴正方向运动，可知波沿x 轴负向传播，选项A 正确；该时刻质点M 在最低点，加速度为正向最大，选项B 错误；

因T ＝λv ＝42 s ＝2 s ，ω＝2πT

＝π，则质点N 的振动方程为y ＝0.2sin πt (m) ，选项C 正确；从该时刻开始，经过10 s ＝5T ，质点P 的路程为5×4A ＝4 m ，选项D 错误；当质点M 在波峰时，质点P 在平衡位置并正沿y 轴正方向运动，选项E 正确。

（2）一个透明圆柱体的半径为R ，其横截面如图所示， AB 是一条直径，一束平行单色光沿AB 方向射向圆柱体，该圆柱体的折射率为3。若有一条入射到P 点的光线(P 点图中未标出)，经折射后恰好到B 点，求：

(1)该入射光线射入圆柱体的入射角i;

(2)光在圆柱体介质中，由P 点运动至B 点所用的时间t 。(设光在真空中的速度为c )

『解析』 (1)设这条光线经P 点折射后过B 点，光路如图所示：

根据折射定律n ＝sin i sin r

在△OBP 中，由几何关系得：i ＝2r

由以上两式可得：r ＝30°，i ＝60°

这条入射光线的入射角i 为60°。

(2)设B 、P 两点间距为x ，由几何关系得：x ＝2R cos r

折射率：n ＝c v

x ＝vt

由以上三式可得： t ＝3R c

。 『答案』 (1)60° (2) 3R c