2020年高考物理全真模拟押题卷01（新课标Ⅲ）（解析版）

绝密★启用前 2020 年普通高等学校招生全国统一考试（全国三卷） 理科综合能力押题卷（一） 物理部分　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第Ⅰ卷(选择题，共 48 分) 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 14～18 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，有选错的得 0 分。 14.科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直 未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”。由以上信息我们可能推知 A．这颗行星的公转周期与地球相等 B．这颗行星的自转周期与地球相等 C．这颗行星质量等于地球的质量 D．这颗行星的密度等于地球的密度 【答案】　A 【解析】　由题意知，该行星的公转周期应与地球的公转周期相等，这样，从地球上看，它才能永远在太 阳的背面。故 A 正确。行星的自转周期、质量和密度都只与行星本身有关，而与绕中心天体如何运行无关， B、C、D 错误。 15.如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力作用，运动过程中电 势能减小，它运动到 b 处时的运动方向与受力方向可能的是 【答案】C　 【解析】：根据粒子的运动轨迹，判断粒子所受的电场力大体指向弯曲一侧，从而判断粒子受力的方向向 右，因不知电场线的方向，不能判断出粒子的电性；由于运动过程中粒子的电势能减小，所以电场力做正 功，粒子运动的方向一定是 c 到 a，而且电场力方向与速度方向夹角为锐角，故选项 C 正确，选项 A、B、D 错误．16.图中 为珠港澳大桥上四段 110 m 的等跨钢箱连续梁桥，若汽车从 a 点由静止开始做匀加速直线运动， 通过 ab 段的时间为 t，则通过 段的时间为 A． B. C． D． 【答案】　C 【解析】　设汽车的加速度为 a，通过 段、 段的时间分别为 t1、t2，根据匀变速直线运动的位移时间 公式有： ， ， ，解得： ，故 C 正确，A、 B、D 错误。 17.如图所示，a、b 两个小球穿在一根光滑的固定杆上，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。已知 b 球质量 为 m，杆与水平面的夹角为 30°，不计所有摩擦。当两球静止时， 段绳与杆的夹角也为 30°， 段绳 沿竖直方向，则 a 球的质量为 A. B. C. D． 【答案】　A 【解析】　设杆与水平面的夹角为 θ，分别对 a、b 两球分析受力，如图所示， ae ce t t2 ( )t2-2 ( )t22 + bc ce 2 2 1 atxab = ( )2 12 1 ttaxac += ( )2 212 1 tttaxae ++= tt )22(2 −= Oa Ob m3 m3 3 m2 3 m2根据共点力平衡条件，对 b 球： ，对 a 球： ，得 ，则 ，故 A 正确。 18.如图所示，在边长为 L 的正方形区域 内有垂直纸面向里的匀强磁场，有一个质量为 m、带电量大 小为 q 的离子，从 ad 边的中点 O 处以速度 v 垂直 ad 边界向右射入磁场区域，并从 b 点离开磁场。则 A．离子在 O、b 两处的速度相同 B．离子在磁场中运动的时间为 C．若增大磁感应强度 B，则离子在磁场中的运动时间增大 D．若磁感应强度 ，则该离子将从 bc 边射出 【答案】　D 【解析】　离子在磁场中做匀速圆周运动，该离子在 O、b 两处的速度大小相同，但是方向不同，A 错误； 离子在磁场中运动的半径满足： ，解得 ，则离子在磁场中运动的轨迹所对应 gmT b= ( )θθ += °90sinsin gmT a 130tan: ：°=ab mm mmm ba 33 == abcd qB m 4 π qL mvB 5 4< 2 22 2 1      −+= LRLR LR 4 5=的圆心角的正弦值为 ，即 θ＝53°，运动的时间 ，B 错误；若增 大磁感应强度 B，由 知离子在磁场中的运动半径减小，此时离子在磁场中运动的轨迹长度减小，速 度大小不变，则运动时间减小，C 错误；若 ，则 ，该离子将从 边射出，D 正确。 19.如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的白炽灯泡 a、b 和 c，灯泡 b、c 规格相同，当 左端输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，三只灯泡均能正常发光，导线电阻不计，下列说法正确的是 A．原、副线圈匝数比为 9∶1 B．此时 a 灯和 b 灯的电流比为 1∶1 C．此时 a 灯和 b 灯的电功率之比为 1∶9 D．此时 a 灯和 b 灯的电阻比为 9∶2 【答案】　AD 【解析】灯泡正常发光，则其两端电压均为额定电压 ，则说明原线圈输入电压为 ，输出电压为 ；则可知，原、副线圈匝数之比为 9∶1，A 正确；原、副线圈匝数之比为 9∶1，则： ， ，由欧姆定律可知，它们的电阻之比为 9∶2，B 错误，D 正确；由于小灯泡两端的电压相等，所以根 据公式 可得两者的电功率之比为 2∶9，C 错误。 20.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n＝4 能级的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外 辐射光子，用这些光照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，下列说法正确的是 A．这群氢原子最多能发生 6 种不同频率的光其中从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级所发出的光的波长最长 8.0sin =θ qB m qB mTt 4 2 360 53 360 ππθ >== ° ° ° qB mvR = qL mvB 5 4< LqB mvR 4 5>= bc 额U 额U9 额U 9 1=+ cb a II I 9 2= b a I I IUP =B．这群氢原子能发出频率不同的光，其中从 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级所发出的光的频率最高 C．金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为 12.75 eV D．金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为 10.19 eV 【答案】　AB 【解析】　一群氢原子处于 n＝4 能级的激发态，在向较低能级跃迁的过程中最多能发出 6 种频率不同的光， 其中从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级所发出的光的能量最小，由 可知，波长最长，从 n＝4 能级 跃迁到 n＝1 能级所发出的光的能量最大，频率最高，选项 AB 正确；氢原子从 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级 所发出的光子能量为 ，照射逸出功为 的金属铯，由爱因斯 坦光电效应方程有 ，可得金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为 ，选项 CD 错误。 21.如图甲所示，物块 A 叠放在木板 B 上，且均处于静止状态，已知水平地面光滑，A、B 间的动摩擦因数 μ ＝0.2，现对 A 施加一水平向右的拉力 F，测得 B 的加速度 a 与拉力 F 的关系如图乙所示，下列说法正确 的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取 g＝10 m/s2) A．当 F＜24 N 时，A、B 都相对地面静止 B．当 F＞24 N 时，A 相对 B 发生滑动 C．A 的质量为 4 kg D．B 的质量为 24 kg 【答案】　BC 【解析】　当 A 与 B 间的摩擦力达到最大静摩擦力后，A、B 会发生相对滑动，由图可知，B 的最大加 速度为 4 m/s2，即拉力 时，A 相对 B 发生滑动，当 时，A 与 B 保持相对静止，一起相对 地面做加速直线运动，故 A 错误，B 正确； 时，B 达到最大加速度，此时 A 与 B 的加速度大小相 等 ， 对 B ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ， ， 对 A ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ， ，解得 ， ，故 C 正确，D 错误。 λν hchE == ( ) eVeVeVE 75.12)6.13(85.0 =−−−= eV90.1 0WEEk −= eV10.85 NF 24> NF 24< NF 24= 2/4 smm gma B a B == µ 2/4 smm gmFa A A A =−= µ kgmA 4= kgmB 2=第Ⅱ卷 二、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 33～34 题为 选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共 47 分。 22.（7 分） 用如图甲所示的实验电路测电源电动势和内电阻，其中 R0 为定值电阻，R 为阻值可调可读的电阻箱。 (1)（1 分）实验中电源电动势 E、电压传感器读数 U、电阻箱读数 R、定值电阻阻值 R0、电源内阻阻值 r 之间的关系式为 E＝________。 (2)（2 分）实验测得多组电阻箱读数 R 及对应的电压传感器读数 U，选取电阻箱读数 R(Ω)为横坐标， 选取 y 为纵坐标，由计算机拟合得到如图(乙)所示的实验图象，则纵坐标________。 A．y＝U(V) B．y＝U2(V2) C．y＝1 U(V－1) D．y＝ U(V1 2) (3)（4 分）若 R0＝1 Ω，根据在(2)中选取的纵坐标 y，由实验图象(乙)可得电源电动势 E＝________ V， 内阻 r＝________ Ω(结果保留两位有效数字)。 【答案】　(1)R0＋R＋r R0 U　(2)C　(3)3.0　2.9 【解析】　(1)利用闭合电路欧姆定律可得：E＝U R0(R＋R0＋r)。 (2)根据表达式：E＝U R0(R＋R0＋r)可得：1 U＝ 1 ER0R＋R0＋r ER0 ，所以纵坐标 y 应为1 U，其单位为 V－1，故 C 正确， A、B、D 错误。 (3)根据表达式1 U＝ 1 ER0R＋R0＋r ER0 ，图象斜率：k＝ 1 ER0＝2.6－1.3 3.9 V－1·Ω－1＝1 3 V－1·Ω－1，可得电源电动势：E ＝3.0 V；图象截距：R0＋r ER0 ＝1.3 V－1，可得电源内阻：r＝2.9 Ω。23.（8 分） 某研究性学习小组分别用如图甲所示的装置进行以下实验：“探究加速度与合外力的关系”。装置中，小 车质量为 M，砂桶和砂的总质量为 m，通过改变 m 来改变小车所受的合外力大小，小车的加速度 a 可 由打点计时器和纸带测出。现保持小车质量 M 不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量 m 进行多次实验，得 到多组 a、F 值(F 为弹簧测力计的示数)。 (1)（2 分）为了减小实验误差，下列做法正确的是________。 A．需平衡小车的摩擦力 B．砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量 C．滑轮摩擦足够小，绳要足够轻 D．先释放小车，后接通打点计时器的电源 (2)（2 分）某同学根据实验数据画出了图乙所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加 速度大小，横轴应为________。 A. 1 M B.1 m C．mg D．F (3)（1 分）当砂桶和砂的总质量较大导致 a 较大时，图线________(填选项前的字母)。 A．逐渐偏向纵轴 B．逐渐偏向横轴 C．仍保持原方向不变 (4)（3 分）图丙为上述实验中打下的一条纸带，A 点为小车刚释放时打下的起始点，每相邻两点间还有 四个计时点未画出，测得 AB＝2.0 cm、AC＝8.0 cm、AE＝32.0 cm，打点计时器的频率为 50 Hz，小车的加 速度为________ m/s2。 【答案】　(1)AC　(2)D　(3)C　(4)4 【解析】　(1)若小车运动时受到摩擦力作用，则绳子的拉力不等于小车受到的合外力，故为了减小误差， 需平衡小车的摩擦力，A 正确；本实验中弹簧测力计的示数即为绳子的拉力，不需要用砂和砂桶的总重力 代替绳子拉力，所以不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，B 错误；因为滑轮摩擦和绳子的重 力会使弹簧测力计示数大于绳子对小车的拉力，所以为了减小实验误差，需要滑轮摩擦足够小，绳要足够轻，故 C 正确；实验时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的 点很少，不利于数据的采集和处理，增大误差，故 D 错误。 (2)探究加速度与合外力的关系实验要控制小车质量 M 不变，对小车，应有 F＝Ma，解得：a＝1 MF，符合图 线为经过坐标原点的倾斜直线，所以横轴应为 F，D 正确。 (3)由于图象的斜率为 k＝ 1 M，所以增大砂和砂桶总质量 m，k 不变，图线仍保持原方向不变，所以 C 正确。 (4)打点计时器在纸带上每间隔 0.02 s 打一个点，图中每相邻两点间还有四个计时点未画出，所以相邻两点 间时间间隔 T＝0.1 s，CE＝AE－AC＝24.0 cm，根据匀变速直线运动的推论公式 可得： 。 24.（12 分） 如图所示，半径 R＝0.4 m 的光滑圆弧轨道 BC 固定在竖直平面内，轨道的上端点 B 和圆心 O 的连线与 水平方向的夹角 θ＝30°，下端点 C 为轨道的最低点且与粗糙水平面相切。一质量为 m＝0.1 kg 的小物 块(可视为质点)从空中的 A 点以 v0＝2 m/s 的速度被水平抛出，恰好从 B 点沿轨道切线方向进入轨道，g 取 10 m/s2。求： (1)小物块从 A 点运动至 B 点的时间； (2)小物块经过圆弧轨道上的 C 点时，对轨道的压力大小。 【答案】　(1)0.35 s　(2)8 N 【解析】　(1)把小物块在 B 点的速度分解为水平方向和竖直方向， 则有： ........................................................................................（1） 所以所用的时间为： 。....................................（2） 2aTx =∆ ( ) 2 2 /4 2 sm T ACCEa =−= °= 30tan 0vvy sg v g vt y 5 3 30tan 0 =°==(2) 小物块在 B 点的速度为： ..........................................................................（3） 对小物块从 B 到 C 应用动能定理得： ...............................................................（4） 在 C 点由牛顿第二定律可得： .............................................................................................. （5） 由以上两式解得：FN＝8 N ............................................................................. （6） 由牛顿第三定律可得：小物块对轨道的压力大小为 8 N。....................................（7） 【参考评分标准：（1）——（5）两式为 2 分，（6）（7）两式各 1 分】 25.（20 分） 如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度 B＝0.5 T。在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金 属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距 L＝1 m，电阻可忽略不计。质量均为 m＝1 kg，电阻 均为 R＝2.5 Ω 的金属导体棒 MN 和 PQ 垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好。先将 PQ 暂时锁定，金属 棒 MN 在垂直于棒的拉力 F 作用下，由静止开始以加速度 a＝0.4 m/s2 向右做匀加速直线运动，5 s 后保持拉 力 F 的功率不变，直到棒以最大速度 vm 做匀速直线运动。 (1)求棒 MN 的最大速度 vm； (2)当棒 MN 达到最大速度 vm 时，解除 PQ 锁定，同时撤去拉力 F，两棒最终均匀速运动。求解除 PQ 棒锁 定后，到两棒最终匀速运动的过程中，电路中产生的总焦耳热； smvvvB /4230sin 0 0 ==°= 22 2 1 2 1)30sin1( Bc mvmvmgR −=°+ R vmmgF c N 2 =−(3)若 PQ 始终不解除锁定，当棒 MN 达到最大速度 vm 时，撤去拉力 F，棒 MN 继续运动多远后停下来？(运 算结果可用根式表示) 【答案】　(1)2 5 m/s　(2)5 J　(3)40 5 m 【解析】　(1)棒 MN 做匀加速运动，由牛顿第二定律得： .....................................................................................................................（1） 棒 MN 做切割磁感线运动，产生的感应电动势为： ..........................................................................................................................（2） 棒 MN 做匀加速直线运动，5 s 时的速度为： ...............................................................................................................（3） 在两棒组成的回路中，由闭合电路欧姆定律得： .........................................（4） 联立上述式子，得：F＝0.5 N .... ..................................................................................（5） 5 s 时拉力 F 的功率为：P＝Fv 代入数据解得：P＝1 W.... ..........................................（6） 棒 MN 最终做匀速运动，设棒的最大速度为 vm，棒受力平衡， 则有： ...........................................................................................................（7） Im＝BLvm 2R 代入数据解得：vm＝2 5 m/s。....................................................................（8） (2)解除 PQ 棒锁定后，两棒运动过程中动量守恒，最终两棒以相同的速度做匀速运动，设速度大小为 v′， 则有： ............................................................................................................（9） 设从 PQ 棒解除锁定到两棒达到相同速度的过程中，两棒共产生的焦耳热为 Q，由能量守恒定律可得： 代入数据解得：Q＝5 J。.......................................................（10） (3)以棒 MN 为研究对象，设某时刻棒 MN 中电流为 i，在极短时间 Δt 内， maBILF =− BLvE = smatv /21 == R EI 2 = 0=− LBIv P m m vmmvm ′= 2 22 22 1 2 1 vmmvQ m ′×−=由动量定理得： ...................................................................................（11） 对式子两边求和有： ....................................................................（12） 而 ....................................................................................................................（13） 对式子两边求和，有： ................................................................................（14） 联立各式解得： ............................................................................................（15） 又对于电路有： ...........................................................................................（16） 由法拉第电磁感应定律得： ............................................................................（17） 联立得 代入数据解得： 。....................................................（18） 【参考评分标准：（9）（10）两式为 2 分其余各式均为 1 分】 （二）选考题：共 15 分。请考生从 2 道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。 33.【物理一一选修 3–3】（15 分） (1)（5 分）下列说法中正确的是________。(填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分) A．温度高的物体比温度低的物体热量多 B．温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多 C．温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大 D．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 E．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 (2)（10 分）如图所示，横截面积为 10 cm2 的圆柱形导热气缸内有一个活塞，活塞把气缸内的气体分为 A、 B 两部分，A 部分和 B 部分气柱的长度都为 15 cm。初始时，两部分气体的压强均为 p0＝1×105 Pa。若 vmtBiL ∆=∆− ( ) ( )vmtBiL ∆Σ=∆Σ - tiq ∆=∆ ( )tiq ∆Σ=Σ∆ mmvBLq = tR EtIq 2 == t BLxE = mmvR xLB = 2 22 mx 540=把气缸缓慢竖起，活塞沿缸壁移动了 5 cm，不计活塞与气缸间的摩擦，g 取 10 m/s2，求活塞的质量。 【答案】　(1)BCE　(2)7.5 kg 【解析】　(1)热量是在热传递过程中传递的能量，不是状态量，A 错误；物体的内能与物体的温度、体积 等有关，温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，温度是分子平均动能的标志，温度高的物体比温 度低的物体分子热运动的平均动能大，B、C 正确；相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，内能不一 定相等，D 错误；由分子势能与分子间距的关系可知，分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增 大，E 正确。 (2)两部分气体均作等温变化 对于 A 气体有： ..........................................................................................（1） 或者： 对于 B 气体有： ........................................................................................（2） 或者： 几何关系： ...............................................................................................（3） 或者 对于活塞，有 .....................................................................................（4） 或者 解得： 。.......................................................................................................（5） 【参考评分标准：（1）——（5）每式为 2 分】 34.【物理一一选修 3–4】（15 分） （1）（5 分）一列简谐横波沿 x 轴方向传播，在 0.25 s 时刻的波形图如图甲所示，图乙为 x＝1.5 m 处的质点 b 的振动图象，下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分， 110 VpVp = 110 SlpSlp = 220 VpVp = 220 SlpSlp = VVV 221 =+ lll 221 =+ mgSpSp += 12 mgSpSp += 21 kgm 5.7=选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分) A．该波的波速为 2 m/s B．该波向左传播 C．质点 c(x＝2 m)与质点 e(x＝4 m)的运动方向总相反 D．质点 d(x＝3 m)在 t＝0.75 s 时处于平衡位置，并正往正方向运动 E．质点 a(x＝1 m)在 t＝1.25 s 时向右运动了 4 m (2)(10 分)如图所示是横截面为1 4圆周的柱状玻璃棱镜 AOB，现有一束单色光垂直于 OA 面从 AB 弧的中点射 入时恰好发生全反射现象，现将入射光线向下平移一段距离，经 AB 面折射后与 OB 延长线相交于 P 点， 已知玻璃砖半径 R＝5 cm，P 到 O 的距离 d2＝5( 3＋1) cm，求平移后的光线到 OB 的距离 d。 【答案】(1)ACD　(2)2.5 cm 【解析】（1）根据题图可知，周期 T＝2 s，波长 λ＝4 m，波速 ＝2 m/s，A 正确；根据题图乙可知， t ＝0.25 s 时刻，b 点正向上运动，再结合题图甲可知，该波向右传播，B 错误；质点 c 与质点 e 相距半个 波长，它们的运动方向总相反，C 正确；t＝0.25 s 时，质点 d 从波谷位置向上运动，再经过 0.5 s＝T 4，即在 t＝0.75 s 时，质点 d 处于平衡位置，并正在向正方向运动，D 正确；各质点只在平衡位置上下做简谐运动， 并不随波迁移，E 错误。 (2)光路图如图所示： Tv λ=根据题意可知，当单色光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角 C＝45°，..............................（1） 根据 ，解得 n＝ 2 ...............................................................................................................（2） 由折射定律可得 ........................................................................................................（3） 在△ODP 中，由正弦定理有： ...................................................................................................................（4） 所以 联立解得 i＝45°，γ＝30° ...................................................................................................................（5） 则 。 ...................................................................................................................（6） 【参考评分标准：光路图、（1）、（5）、（6）每式为 1 分；（2）、（3）、（4）每式 2 分】 nC 1sin = 2sin sin == γ in )sin()180sin( γ−=−° i OD i OP ( ) )sin( 5 sin 135 γ−=+ ii cmODDE 5.2sin == γ