2020届高三物理高考模拟示范卷（五）（解析版）

2020 年高三年级物理学科高考模拟示范卷（五） 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 14~17 题只 有一项符合题目要求，第 18~21 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.人类在研究光、原子结构及核能利用等方面经历了漫长的过程，我国在相关研究领 域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关 知识，下列说法正确的是 A. 卢瑟福最先发现电子，并提出了原子的核式结构学说 B. 光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者 除证明光子具有能量，还可证明光子具有动量 C. 原子核发生 衰变时，产生的 射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以 射线是核外电子逸出原子形成的 D. 一个铍核（ ）和一个 粒子反应后生成一个碳核，并放出一个中子和能量，核反 应方程为 【答案】B 【解析】A、汤姆孙最先发现电子，卢瑟福提出了原子的核式结构学说，故选项 A 错 误； B、光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，光电效应说明光子具有能量，康 普顿效应可以说明光子具有动量，故选项 B 正确； C、 射线是高速电子流，来自原子核内部中子的衰变，故选项 C 错误； D、该核反应方程中，质量数不守恒，故选项 D 错误。 15.女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里通过一个实验成功展示了失重状态下 液滴的表面张力引起的效应。在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之 间不断变化的周期性“脉动”中。假设液滴处于完全失重状态，液滴的上述“脉动”可 视 为 液 滴 形 状 的 周 期 性 微 小 变 化 ， 如 图 所 示 。 已 知 液 滴 振 动 的 频 率 表 达 式 为 ，其中 k 为一个无单位的比例系数，r 为液滴半径，ρ 为液体密度，σ 为 液体表面张力系数（其单位为 N/m），x 是待定常数。对于待定常数 x 的大小，下列说 法中正确的是 β β β 9 4 Be α 9 4 14 1 4 2 6 0Be He C n+ → + β 1 1 2 2xf kr ρ σ−=A. B. C. 2 D. -3 【答案】B 【解析】根据物理公式同时对应单位间的换算关系可知： A. 若 x= ,则有： ，故 A 错误； B. 若 x= ,则有： ，故 B 正确； C. 若 x=2,则有： ，故 C 错误； D. 若 x=−3,则有： ，故 D 错误；故选：B. 16.如图所示，虚线半圆弧为点电荷电场中的等势线，实线为某带电粒子仅在电场力作 用下的运动轨迹，实线与虚线的交点分别为 A、B，图中实线上与圆弧上相距最远的两 点 C、D 间的距离大于圆弧的半径，由此可以判断 A. A 点的电势比 C 点的电势低 B. 带电粒子从 A 点运动到 C 点，电势能一定增大 C. 从 A 点到 C 点，静电力对带电粒子做功的功率越来越大 D. 带电粒子从 A 点运动到 B 点，动能先增大后减小 【答案】D 3 2 3- 2 3 2 ( ) 111 1 23 222 2 3 3 12 2 · / ·· · kg N N kg m sm m m sm m kg m kg m −      = = =             3- 2 ( ) 111 1 23 222 2 12 3 · / · · kg N N kg m sm sm m kg m kg m −      = = =             ( ) 11 1 2 122 22 12 3 · / ·kg N kg m sm m sm m kg −     = =          ( ) 11 1 2 322 23 12 3 · /2 ·kg N kg m sm m m sm m kg − −     = − =         【解析】A、由于带电粒子做曲线运动时，受到的静电力指向运动轨迹凹的一侧，因此 带电粒子与场源点电荷带异种电荷，由于场源电荷的电性不能确定，因此 、 两点的 电势高低不能确定，故选项 A 错误； B、粒子从 点到 点电场力做正功，因此电势能减小，故选项 B 错误； C、由于粒子运动到 点时电场力与速度垂直，静电力的功率为零，故选项 C 错误； D、带电粒子从 点运动到 点，电场力先做正功后做负功，根据动能定理可知，动能 先增大后减小，故选项 D 正确。 17.如图所示，质量 M=3kg 的滑块套在水平固定着的轨道上并可在轨道上无摩擦滑动。 质量 m=2kg 的小球(视为质点)通过长 L=0.5m 的轻杆与滑块上的光滑轴 O 连接，开始时 滑块静止， 轻杆处于水平状态，现让小球从静止开始释放，取 g=10m/s2，下列说法正 确的的是（ ） A. 小球 m 从初始位置到第一次到达最低点的过程中，轻杆对小球的弹力一直沿杆方向 B. 小球 m 从初始位置到第一次到达最低点时，小球 m 速度大小为 C. 小球 m 从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块 M 在水平轨道上向右移动了 0.2m D. 小球 m 上升到的最高位置比初始位置低 【答案】C 【解析】小球 m 从初始位置到第一次到达最低点的过程中，水平方向动量守恒，由此 求滑块 M 在水平轨道上向右的距离．根据系统水平方向动量守恒和机械能守恒求 m 的 速度．结合水平方向动量守恒求滑块 M 在水平轨道上向右的距离． 小球 m 从初始位置到第一次到达最低点的过程中，小球和滑块系统水平方向动量守恒 则： ；由能量关系： ；联立解得： ， ，选 项 B 错误；因小球向下摆动时不是做圆周运动，可知轻杆对小球的弹力不是一直沿杆 方向，选项 A 错误；小球 m 从初始位置到第一次到达最低点的过程中，设滑块 M 在水 平轨道上向右移动的距离为 x。取向左为正方向，根据水平动量守恒得： ， 得 ，故 C 正确。小球上升到最大高度时，小球和滑块具有共同速 度，由于系统初始动量为零，则到达最大高度时的共同速度也为零，由能量守恒关系可 A C A C C A B知，小球还能上升到原来的高度，选项 D 错误；故选 C. 18.宇航员在太空旅行中发现了一颗质量分布均匀的球形小行星。为了进一步的研究， 宇航员登陆小行星，用弹簧测力计测量一个相对小行星静止的质量为 m 的物体的重 量。第一次在该行星极点处，弹簧测力计的示数为 F1；第二次在该行星的赤道上，弹 簧测力计的示数为 F2。已知小行星的半径为 R，下列说法正确的是 A. 该小行星的自转角速度大小为 B. 该小行星的自转角速度大小为 C. 该小行星的同步卫星的轨道半径为 D. 该小行星的同步卫星的轨道半径为 【答案】AC 【解析】在该行星极点处: ；在赤道上： ；联立解得： ， 选项 A 正确，B 错误；对小行星的同步卫星，其角速度等于行星自转的加速度，则： ，解得 ，选项 C 正确，D 错误；故选 AC. 19.如图所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器， R1、R2 是两个定值电阻，A、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是 A. 闭合开关 S，电流表示数变大、电压表示数变小 B. 闭合开关 S，电流表示数变小、电压表示数变大 C. 开关 S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小 D. 开关 S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大 【答案】AC 【解析】AB、闭合开关 S，负载总电阻变小，变压器的输出功率增大，副线圈的电流 增大，根据 可知变压器的输入电流增大，即电流表示数变大，变阻器 R 两端电压 增大，根据串联分压可知变压器的输入电压减小，根据 可知变压器的输出电压减小，电压表示数变小，故 A 正确，B 错误； CD、开关 S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，变阻器 R 的阻值增大，两端电压 增大，根据串联分压可知变压器的输入电压减小，根据 可知变压器的输出电压减 小，电压表示数变小，根据欧姆定律可知副线圈的电流减小，根据 可知变压器的 输入电流减小，即电流表示数变小，故 C 正确，D 错误；故选 AC。 20.如图所示，将质量为 m 的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的 O 点，小球静止在 M 点，N 为 O 点正下方一点，ON 间的距离等于橡皮筋原长，在 N 点固定一铁钉，铁钉位于橡皮 筋右侧。现对小球施加拉力 F，使小球沿以 MN 为直径的圆弧缓慢向 N 运动，P 为圆弧 上的点，角 PNM 为 60°。橡皮筋始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为 g， 则 A. 在 P 点橡皮筋弹力大小为 B. 在 P 点时拉力 F 大小为 C. 小球在 M 向 N 运动的过程中拉力 F 的方向始终跟橡皮筋垂直 D. 小球在 M 向 N 运动的过程中拉力 F 先变大后变小 【答案】AC 【解析】A、设圆的半径为 R，则 ，ON 为橡皮筋的原长，设劲度系数为 k，开 始 时 小 球 二 力 平 衡 有 ； 当 小 球 到 达 P 点 时 ， 由 几 何 知 识 可 得 ，则橡皮筋的弹力为 ，联立解得 ，故 A 正确。B、小球 缓慢移动，即运动到任意位置均平衡，小球所受三个力平衡满足相似三角形，即 ， ，因 ，可得 ,故 B 错误。C、同理在缓慢运动过 程中由相似三角形原理可知 ，则拉力 F 始终垂直于橡皮筋的弹力，C 正确。 D、在两相似三角形中，代表 F 大小的边 MP 的长度一直增大，故 F 一直增大，故 D 错 误。则选 AC。 21.如图所示，间距为 l 的光滑平行金属导轨平面与水平面之间的夹角 =30°，导轨电阻不计。正方形区域 abcd 内匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于导轨平面向上。 甲、乙两金属杆电阻相同、质量均为 m，垂直于导轨放置。起初甲金属杆位于磁场上边 界 ab 处，乙位于甲的上方，与甲间距也为 l。现将两金属杆同时由静止释放，从此刻 起，对甲金属杆施加沿导轨的拉力，使其始终以大小为 a= 的加速度向下匀加速运动。 已知乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动，重力加速度为 g，则下列说法正确的是 A. 每根金属杆的电阻 B. 甲金属杆在磁场区域运动过程中，拉力对杆做的功在数值上等于电路中产生的焦耳热 C. 乙金属杆在磁场区域运动过程中，安培力的功率是 D. 从乙金属杆进入磁场直至其离开磁场过程中，回路中通过的电量为 【答案】AB 【解析】乙金属杆进入磁场前的加速度为 a=gsin30°= g，可见其加速度与甲的加速度相 同，甲、乙两棒均做匀加速运动，运动情况完全相同．所以当乙进入磁场时，甲刚出磁 场．乙进入磁场时： ，由于乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动， 受力平衡有： ，故 ，故 A 正确．甲金属杆在磁场区域运动过 程中，根据动能定理得：WF-W 安+mglsinθ= mv2； 对于乙棒，由动能定理得：mglsinθ= mv2；由两式对比可得：WF=W 安；即外力做功等 于甲棒克服安培力做功，而甲棒克服安培力做功等于电路中产生的焦耳热，故拉力对杆 做的功在数值上等于电路中产生的焦耳热．故 B 正确．乙金属杆在磁场区域中匀速运 动，安培力的功率大小重力的功率，为 P=mgsinθ•v= mg ，故 C 错误．乙金属杆进入 磁场直至出磁场过程中回路中通过的电量为 由上知： ，联立 得： ，故 D 错误．故选 AB．三、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.（5 分）为了探究质量一定时加速度与力的关系，王同学设计了如图甲所示的实验 装置，其中 M 为带滑轮小车的质量，m 为沙和沙桶的质量。（滑轮质量及滑轮与轴、 细线间的摩擦均不计） （1）该同学利用此装置得到图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间有四个点未画 出），已知打点计时器频率为 50Hz，求打点计时器打计数点 4 时小车的瞬时速度为 ______m/s。（结果保留两位有效数字） （2）根据王同学设计的实验装置，下列操作不必要的是______ A．用天平测出沙和沙桶的质量。 B．将带滑轮的长木板右端热高，以平衡摩擦力。 C．小车靠近打点计时器，先接通电源再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力 计的示数。 D．为减小误差，实验巾一定要保证沙和沙桶的质量 m 远小于小车的质量 M。 （3）以弹簧测力计示数 F 为横坐标，小车加速度 a 为纵坐标，画出 a-F 图象是一条直 线，如丙图所示，已知图线与横坐标的夹角为 θ，图线的斜率为 k，则小车的质量为 ______ A.2tanT B． C．k D． 【答案】0.31 AD D 【解析】（1）用 3、5 两点间的平均速度代替打下 4 点的瞬时速度 。 （2）考察探究加速度的因素的实验的操作过程：A、由于在装置的左端有弹簧测力器 1 tanT 2 k 2 4 35 (2.8 3.3) 10v m / s 0.31m / s2 0.1v −+ ×= = =×与细绳串联，所以拉力直接由弹簧秤读出即可，沙和桶只是用来改变拉力的，故 A 选 项不必测量；B、由于摩擦阻力的存在，而又是用拉力代替合力，平衡摩擦阻力是必要 的，故 B 选项必要；C、实验过程正是先让小车靠近打点计时器，先接通电源再释放小 车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故选项 C 必要；D、只有当没有弹簧 秤测力时，才用沙和桶的重代替拉力，当然也没必要保证沙和沙桶的质量 m 远小于小 车的质量 M。故选 D. （3）根据牛顿第二定律有：当所有摩擦阻力不计时， ，那么 a-F 图象的斜率为 k= ，则小车的质量 m= ，故选项 C 错误，选项 D 正确；而为什么不能用角度来表示 斜率呢，由于每组使用的坐标间隔不一样，则不能用 tanθ 来表示斜率，故选项 AB 错 误。 23.（10 分）如图甲所示，某同学设计了一个“只用一个理想电压表测电源的电动势和内 阻”的实验方案，同时可以测量一个未知电阻 的阻值，电路中 R 为电阻箱（0~9.9Ω）. 实验操作步骤如下： (1)现将电阻箱调到阻值较大位置，保持开关 断开、 闭合，逐次改变电阻箱的阻 值，得到多组合适的 R、U 值；依据 R、U 值作出如图乙所示的 图线；断开 、 闭合 ，读出电压表示数为 1.5V.则根据图乙可求得电源的电动势为___________V，电 源的内阻为___________Ω，未知电阻 的阻值为______Ω（结果均保留一位小数）. (2)如果考虑电压表阻值的影响，则电动势的测量值_________真实值，内阻的测量值 _________真实值.（均填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】3.0 0.5 0.5 小于 小于 解：(1)据闭合电路欧姆定律 ，可求： ，从图象可以看出，当 2Fa m = 2 m 2 k xR 1K 2K 1 1 R U − 2K 1K xR UE U rR = + 1 1 1E R r U r = × −时，有 ，又 ，故 ，斜率 ， ，断开 ，闭合 ， ， (2)由等效关系可知，测定的电源实际为电池与电压表并联而成的等效电源，因此测定 的电源与实际需要测定的相比，电动势与内阻都偏小。 24. （14 分）如图所示，一质量为 m 的长直木板放在光滑的水平地面上，木板左端放有 一质量为 km 的木块，木块与木板间的动摩擦因数为 ，在长直木板右方有一坚直的 墙．使木板与木块以共同的速度 v0 向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞(碰撞时间 极短)，设木板足够长，木块始终在木板上．重力加速度为 g．求： （1）碰后，木块与木板第一次相对静止时的速度大小； （2）木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间； （3）分析 k 的取值是如何影响第(2)问中求出的时间的． 【答案】（1） （2） （3）由 t= 知：只由当 k＞1 时，才 能发生两次碰撞;在 k＞1 的范围内，随着 k 的增加，时间 t 越来越小；反之，随着 k 的 减小，时间 t 越来越大。 【解析】（1）第一次与墙碰撞后，木板的速度反向，大小不变，此后木板向左做匀减 速运动，木块向右做匀减速运动，最沿木板和重物达到一共同的速度 v，由动量守恒得 kmv0-mv0=（km+m）v. 解得 （2）设木板的加速度为 a，由牛顿第二定律得 μkmg= ma 设从第一次与墙碰撞到木块和木板具有共同速度 v 所用的时间为 t1 v=-v0+at1 在达到共同速度 v 时，木板离墙的距离 l 为 l= 1 0R = 1 0E rU r − = 1 1 3U = 3.0E U V= = 6E r = 0.5r = Ω 2K 1K 1.5 2 EU V= = 0.5xR r= = Ω µ 0 1 1 kv vk −= + 02 1( ) v g k k µ − 02 1( ) v g k k µ − 0 1 1 kv vk −= + 2 0 1 1 1 2v t at−开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为 t2= 从第一次碰撞到笫二次碰撞所经过的时间为 t=t1+t2 由以上各式得 （3）由 知：只由当 k＞1 时，才能发生两次碰撞. 在 k＞1 的范围内，随着 k 的增加，时间 t 越来越小；反之，随着 k 的减小，时间 t 越来 越大。 25.（18 分）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 中，0