2020年高考真题-理综物理（全国卷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 理科综合能力测试 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑， 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写 在答题卡上，写在本试卷上无效。。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 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 1~5 题只有一项符合题目要求，第 6~8 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。 1.如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静 止。将图中开关 S 由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（　　） A. 拨至 M 端或 N 端，圆环都向左运动 B. 拨至 M 端或 N 端，圆环都向右运动 C. 拨至 M 端时圆环向左运动，拨至 N 端时向右运动 D. 拨至 M 端时圆环向右运动，拨至 N 端时向左运动 【答案】B 【解析】 【详解】无论开关 S 拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流 在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种 情况，圆环均向右运动。 故选 B。 2.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后 甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为 1kg，则碰撞过程两物块损失的 机械能为（　　） A. 3 J B. 4 J C. 5 J D. 6 J 【答案】A 【解析】 【详解】由 v-t 图可知，碰前甲、乙的速度分别为 ， ；碰后甲、乙的速 度分别为 ， ，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得 解得 则损失的机械能为 解得 故选 A。 3.“嫦娥四号”探测器于 2019 年 1 月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间 可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的 K 倍。已知地球半径 R 是月球半径的 P 5m / sv =甲 =1m / sv乙 1m / sv′ = −甲 =2m / sv′乙 + = +m v m v m v m v′ ′甲 甲 乙 乙 甲 甲 乙 乙 6kgm =乙 2 2 2 21 1 1 1+ - -2 2 2 2E m v m v m v m v′ ′∆ = 甲 甲 乙 乙 甲 甲 乙 乙 3JE∆ =倍，地球质量是月球质量的 Q 倍，地球表面重力加速度大小为 g。则“嫦娥四号”绕月球做圆 周运动的速率为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】假设在地球表面和月球表面上分别放置质量为 和 的两个物体，则在地球和月球 表面处，分别有 ， 解得 设嫦娥四号卫星的质量为 ，根据万有引力提供向心力得 解得 故选 D。 4.如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上 O 点处；绳的一端固定在墙上，另 一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O 点两侧绳与竖直 方向的夹角分别为 α 和 β。若 α=70°，则 β 等于（　　） RKg QP RPKg Q RQg KP RPg QK m 0m 2 MmG mgR = 0 02 M mQG m g R P ′=     2Pg gQ ′ = 1m 1 2 12 M m vQG m RR KK PP =     RPgv QK =A. 45° B. 55° C. 60° D. 70° 【答案】B 【解析】 【详解】甲物体是拴牢在 O 点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O 点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示 根据几何关系有 解得 。 故选 B。 5.真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为 a 和 3a 的同轴圆柱面，磁场的方向与圆 柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为 v 的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质 量为 m，电荷量为 e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场 的磁感应强度最小为（　　） 180 2β α= + 55β = A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】为了使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，则其运动轨迹，如图所示 A 点为电子做圆周运动的圆心，r 为半径，由图可知 为直角三角形，则由几何关系可得 解得 ； 由洛伦兹力提供向心力 解得 ，故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 6.1934 年，约里奥—居里夫妇用 α 粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素 X，反应方 程为： 。X 会衰变成原子核 Y，衰变方程为 ，则（　　） A. X 的质量数与 Y 的质量数相等 B. X 的电荷数比 Y 的电荷数少 1 3 2 mv ae mv ae 3 4 mv ae 3 5 mv ae ABO∆ ( ) max 2 2 2 max3a r r a− = + max 4 3r a= 2veBv m r = min 3 4 mvB ae = 4 27 1 2 13 0He+ Al X+ n→ X Y+ e０ １→C. X 的电荷数比 的电荷数多 2 D. X 的质量数与 的质量数相等 【答案】AC 【解析】 【详解】设 和 的质子数分别为 和 ，质量数分别为 和 ，则反应方程为 ， 根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 ， ， 解得 ， ， ， 即 的质量数与 的质量数相等， 电荷数比 的电荷数多 2， 电荷数比 的质 量数多 3，AC 正确，BD 错误。 故选 AC。 7.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为 220V，理想变压器原、副线圈的匝数比 为 10∶1，R1、R2、R3 均为固定电阻，R2=10 ，R3=20 ，各电表均为理想电表。已知电阻 R2 中电流 i2 随时间 t 变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A. 所用交流电 频率为 50Hz B. 电压表的示数为 100V C. 电流表的示数为 1.0A D. 变压器传输的电功率为 15.0W 【答案】AD 【解析】 【详解】A．交流电的频率为 的 27 13 Al 27 13 Al X Y 1n 2n 1m 2m 1 1 4 27 1 2 13 0He+ Al X+ nm n → 1 2 1 2 0 1X Y+m m n n e→ 12+13=n 1 2 1n n= + 14+27= 1m + 1 2 0m m= + 1 15n = 2 14n = 1 30m = 2 30m = X Y 30 15 X 27 13 Al 30 15 X 27 13 Al Ω ΩA 正确； B．通过 电流的有效值为 两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知 根据理想变压器的电压规律 可知原线圈的电压 电阻 两端分压即为电压表示数，即 B 错误； C．电流表的示数为 C 错误； D．副线圈中流过 总电流为 变压器原副线圈传输的功率为 D 正确。 故选 AD。 8.如图，∠M 是锐角三角形 PMN 最大的内角，电荷量为 q（q>0）的点电荷固定在 P 点。下列 说法正确的是（　　） 的 1 1 50Hz0.02sf T = = = 2R 2A 1A 2 I = = 2R 2 2 1 10V 10VU IR= = × = 1 1 2 2 U n U n = 1 1 2 2 10 10V 100VnU Un = = × = 1R V 0 1 220V 100V 120VU U U= − = − = 2 A 3 10 A 0.5A20 UI R = = = 2 A 1A 0.5A 1.5AI I I= + = + = 2 2 15WP I U= =A. 沿 MN 边，从 M 点到 N 点，电场强度的大小逐渐增大 B. 沿 MN 边，从 M 点到 N 点，电势先增大后减小 C. 正电荷在 M 点的电势能比其在 N 点的电势能大 D. 将正电荷从 M 点移动到 N 点，电场力所做的总功为负 【答案】BC 【解析】 【详解】A．点电荷的电场以点电荷为中心，向四周呈放射状，如图 是最大内角，所以 ，根据点电荷的场强公式 （或者根据电场线的疏 密程度）可知从 电场强度先增大后减小，A 错误； B．电场线与等势面（图中虚线）处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从 电势先 增大后减小，B 正确； C． 、 两点的电势大小关系为 ，根据电势能的公式 可知正电荷在 点的电势能大于在 点的电势能，C 正确； M∠ PN PM> 2 QE k r = M N→ M N→ M N M N ϕ ϕ> pE qϕ= M ND．正电荷从 ，电势能减小，电场力所做的总功为正功，D 错误。 故选 BC。 三、非选择题：共 62 分。第 9~12 题为必考题，每个试题考生都必须作答。 （一）必考题：共 47 分。 9.某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码， 钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。 已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为 0.02 s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出 B 点时小车的速度大小 vB=_____m/s，打出 P 点时小车的速度大小 vP=_____m/s（结果均保留 2 位小数）。 若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中 求得的物理量为_________。 【答案】 (1). 0.36 (2). 1.80 (3). B、P 之间的距离 【解析】 【详解】[1][2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度 M N→ 2(4.00 2.56) 10 m/s=0.36m/s0.04Bv −− ×= 2 P (57.86 50.66) 10 m/s=1.80m/s0.04v −− ×=[3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以需要测量对应的 B、P 之间的距离。 10.已知一热敏电阻当温度从 10℃升至 60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安 法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源 E、开关 S、滑动变阻器 R（最大阻值为 20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为 100 Ω）。 (1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。 (2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出 相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 5.5 V 和 3.0 mA，则此时热 敏电阻的阻值为_____kΩ（保留 2 位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值 R 随温度 t 变 化的曲线如图（a）所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 2.2kΩ。由图 （a）求得，此时室温为_____℃（保留 3 位有效数字）。 (4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E 为 直流电源（电动势为 10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 6.0 V 时，便触发报 警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为 50 ℃，则图中_________（填“R1” 或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留 2 位有效数字）。 【答案】 (1). (2). 1.8 (3). 25.5 (4). R1 (5). 1.2 【解析】 【详解】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可是为理想表，所以用电流表外接。连线如图(2)由部分电路欧姆定律得 (3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5℃。 (4)①温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时输出电压要升高，以触 发报警，所以 R1 为热敏电阻。②由图线可知，温度为 50℃时，R1 =0.8kΩ，由欧姆定律可得 代入数据解得 。 11.如图，一边长为 l0 的正方形金属框 abcd 固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁 感应强度大小为 B 的匀强磁场。一长度大于 的均匀导体棒以速率 v 自左向右在金属框上 匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与 ac 垂直且中点位于 ac 上，导体棒与金属框接触良好。已 知导体棒单位长度的电阻为 r，金属框电阻可忽略。将导体棒与 a 点之间的距离记为 x，求导 体棒所受安培力的大小随 x（ ）变化的关系式。 3 5.5 Ω 1.8kΩ0.3 10 UR I −= = ≈× 1 2( )E I R R= + 2U IR= 2 1.2kΩR = 02l 00 2x l≤ ≤【答案】 【解析】 【详解】当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为 l 时，由法第电磁感应定律可知导体棒上 感应电动势的大小为 由欧姆定律可知流过导体棒的感应电流为 式中 R 为这一段导体棒的电阻。按题意有 此时导体棒所受安培力大小为 由题设和几何关系有 联立各式得 12.如图，相距 L=11.5m 的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀 速运动，其速度的大小 v 可以由驱动系统根据需要设定。质量 m=10 kg 的载物箱（可视为质 点），以初速度 v0=5.0 m/s 自左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数 μ= 0.10， 重力加速度取 g =10m/s2。 (1)若 v=4.0 m/s，求载物箱通过传送带所需的时间； ( ) 2 0 2 0 0 0 2 2, 0 2 2 22 , 22 B v x x lr F B v l x l x lr         =    − AD AC BC BC CF sin30CF AC= ⋅ ° AC BC 2AC CF =