2020年海南省高考压轴卷物理试题 （解析版）

2020 海南省高考压轴卷 物 理 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，再选涂其他答案标号。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。 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有 一项是符合题目要求的。 1.下列关于近代物理知识的描述中，正确的是(　　) A.当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出 B.玻尔通过对氢原子光谱的研究得出原子的核式结构模型 C.在 核反应中，X 是质子，这个反应过程叫 α 衰变 D.结合能越大的原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 2.水平路面上有甲、乙两辆小车，它们从同一地点沿着同一方向做匀变速直线运动。在如图所 示的图线中仅仅画出了两辆小车运动的前 1.00 s 的情况，则下列说法正确的是(　　) A.甲车的加速度大小为 20 m/s2 B.相遇前两车在 1.00 s 时相距最远 C.相遇前，两车的最远距离为 12m D.两车相遇时甲车的位移是 12m 3.如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光射在竖直放置的光屏上，取其 中 a，b，c 三种色光，下列说法正确的是( ) A.a、b、c 三种色光中，a 光的波长最长 B.a、b、c 三种色光在真空中的传播速度依次越来越大 C.若分别让 a、b、c 三种色光通过一双缝装置，则 a 光形成的干涉条纹的间距最大 D.若让 a、b、c 三种色光以同一入射角从同一介质射人空气时，b 光恰能发生全发射，则 a 光 也一定能发生全反射 4.关于地球同步卫星下列说法正确的是( ) A.由于同步卫星距地面较远，所以其线速度大于近地卫星线速度 14 4 17 7 2 8eN H O X+ → +B.地球同步卫星绕地球的角速度虽被确定，但高度和速度可以选择，高度增加，速度增大，高 度降低，速度减小 C.地球同步卫星和地球自转同步，因此同步卫星的高度和线速度大小是一定的 D.为了避免同步通信卫星在轨道上相撞，必须让它们运行在不同轨道上 5.在杂技《力量》节目中，完美体现了力与美的结合。在如图所示的造型中对两演员腿部侧向 力量要求比较高，但沿两腿方向的支持力并不太大。如果上方演员两腿间夹角为 120°时，以 下说法正确的是(　　) A.上方演员每条腿沿腿方向的支持力等于上方演员的重力 B.上方演员每条腿沿腿方向的支持力等于上方演员重力的 3倍 C.当两演员两条腿间的夹角增大时，沿腿方向的支持力不变 D.当两演员两条腿间的夹角增大时，下方演员所受地面的支持力变大 6.如图所示，a、b 两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q 和－Q，c 是线段 ab 的中点，d 是 ac 的中点，e 是 ab 的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在 d、c、e 点，它所受的电 场力分别为 Fd、Fc、Fe，则下列说法中正确的是(　　) A.Fd、Fc 的方向水平向右，Fe 的方向竖直向上 B.Fd、Fc、Fe 的方向都是水平向右 C.Fd、Fe 的方向水平向右，Fc＝0 D.Fd、Fc、Fe 的大小都相等 7.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿 “助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功 1 900 J，他克服阻力做功 100 J。韩晓 鹏在此过程中(　　) A.动能增加了 1 900 J B.动能增加了 2 000 J C.重力势能减少了 2000 J D.重力势能减少了 1900 J 8.如图所示，小球用不可伸长的细线悬挂起来，将细线水平拉直后由静止释放小球，小球运动 到最低点时的速度为 v、向心加速度为 a、重力的功率为 P、绳子的拉力为 F，若不改变小球 的质量，把细线的长度增加一倍，仍将细线水平拉直后由静止释放小球，下面说法正确的是 A.改变细线长度之后，小球在最低点的速度 v 变为原来的 2 倍 B.改变细线长度之后，小球在最低点时重力的功率 P 变为原来 的 倍 C.改变细线长度前后，小球在最低点时向心加速度 a 都等于重力加速度的 4 倍 D.改变细线长度前后，小球在最低点时绳子拉力 F 都等于小球重力的 3 倍 二、多项选择题：本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分。在每小题给出的四个选项中，有多 2个选项是符合题目要求的。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9.下列说法中正确的是( ) A.气体放出热量，其分子平均动能不一定减小 B.液体汽化现象的原因是液体分子间存在斥力，分子相互排斥导致汽化现象的发生 C.布朗运动可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动 D.任何物质的摩尔体积 V、分子体积 V0 与阿伏加德罗常数 NA 之间的关系都可表示为 V＝ NAV0 10.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10：1，b 是原线圈的一个抽头，电压表和电 流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压 u1，其瞬时值的表达式为 u1＝ 220 sin100πt V，现把单刀双掷开关与 a 连接，则 (　　) A.电压表的示数为 22 V B.流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变 100 次 C.在滑动变阻器的触头 P 向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变大 D.若把单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，保持滑动变阻器的触头 P 不动，电压表、电流表的示数均 变大 11.如图所示，在直角三角形 abc 中，有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为 B。在 a 点有一 个粒子发射源，可以沿 ab 方向源源不断地发出速率不同，电荷量为 q(q>0)、质量为 m 的同种 粒子。已知∠a＝60°，ab＝L，不计粒子的重力，下列说法正确的是(　　) A.在磁场中通过的弧长越长的粒子，在磁场内运动的时间就越长 B.从 ac 边中点射出的粒子，在磁场中的运动时间为2πm 3qB C.bc 边界上只有长度为 L 的区域可能有粒子射出 D.从 ac 边射出的粒子的最大速度值为2qBL 3m 12.如图所示，一定质量的理想气体，从状态 A 经绝热过程 A→B、等容过程 B→C、等温过程 C→A 又回到了状态 A，则(　　) A.A→B 过程气体降温 B.B→C 过程气体内能增加，可能外界对气体做了功 C.C→A 过程气体放热 D.全部过程气体做功为零 13.如图所示，A、B 是放在粗糙水平面上质量相等的两个小物块，与地面间的动摩擦因数均为 µ，小物块 A 以速度 v0 与静止的小物块 B 发生正碰，重力加速度为 g，碰后小物块 B 在水平 2 2面上滑行的距离可能为 A. B. C. D. 三、实验题：本题共 2 小题，共 18 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算 过程。 14.(8 分)为验证机械能守恒定律，将一小球从斜面的顶端滚下，用闪光频率为 f 的频闪照相机 给小球拍摄，得出的照片如图所示，A、B、C、D、E 为小球滚下过程中的五个不同位置，用 刻度尺测出相邻两个位置间的距离分别为 x1、x2、x3、x4。 (1)如果用从 B 到 D 的过程来验证机械能守恒，除了上述已知的物理量外，还需知道的物理量 是________。验证机械能守恒的关系式为________。若小球减小的重力势能大于小球增加的 动能，其主要原因是_________________。 (2)利用本实验的测量结果也可知道小球运动过程中的加速度，其大小为________。 15.(10 分)现想要测量某电源的电动势 E 和内电阻 r(E 约为 4.5 V，r 约为 1.5 Ω)，而手头只有以 下器材： A.电源(电动势 E 约为 4.5 V，内电阻 r 约为 1.5 Ω) B.量程 0－3 V 内阻很大的电压表(可看成理想电压表) C.量程 0－0.5 A 内阻约为 1 Ω 电流表(不能看成理想电流表) D.滑动变阻器 R(阻值调节范围 0－20 Ω) E.定值电阻 R0(阻值为 4 Ω) F.开关 S、导线若干 (1)某同学根据上面给出的实验器材，设计出实验电路图如图所示进行实验，电路接法正确， 线路、器材完好，却没有办法测出该电源电动势和内电阻，请你通过估算帮他分析不能成功 的原因。 2 0 8 v gµ 2 0 2 v gµ 2 02v gµ 2 0 3 v gµ(2)另一同学在上面实验电路图的基础上稍加改进，便可以方便地测量出电源电动势和内电阻 的值，请你在虚线框中画出能测出电源电动势和内电阻的实验电路图。 (3)如果利用正确的实验电路图，通过改变滑动变阻器的阻值，得到两组电压和电流的读数分 别为 U1、I1 和 U2、I2，试根据这两组电压和电流的读数表示出被测电源的电动势的表达式 E＝ ________，内电阻的表达式 r＝________。(分别用题中所给的字母表示)。 四、计算题：本题共 3 小题，共 38 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的 文字说明、方程式和演算步骤。 16.(10 分)在广州亚运会上，由地面上近 1 400 人用绳索拉着的 180 名演员上演空中飞人。现在 把他们某次训练过程中的情节简化成模型：如图所示，地面上的人通过定滑轮用轻绳将质量 m ＝60 kg 的演员从静止竖直向上拉高 24 m，用时 t＝6 s，演员先竖直向上做匀加速直线运动， 再做匀减速直线运动后静止在高空。其加速和减速过程中的加速度之比为 1：5，忽略滑轮的 质量和滑轮与轴之间的摩擦力。求演员在匀加速上升过程中轻绳对地面上的人的拉力为多少？ (g＝10 m/s2) 17.(12 分)如图甲所示，倾斜放置的光滑平行导轨，长度足够长，宽度 L＝0.4 m，自身电阻不 计，上端接有 R＝0.2 Ω 的定值电阻，在导轨间 MN 虚线以下的区域存在方向垂直导轨平面向 上、磁感应强度大小 B＝0.5 T 的有界匀强磁场，MN 虚线到磁场的下边界的距离为 28 m。在 MN 虚线上方垂直导轨放有一根电阻 r＝0.1 Ω 的金属棒。现将金属棒无初速度释放，其运动时 的 v－t 图像如图乙所示。重力加速度取 g＝10 m/s2。 (1)求斜面的倾角 θ 和金属棒的质量 m(保留三位有效数字) (2)在磁场中运动的整个过程中定值电阻 R 上产生的热量 Q 是多少？ 18.(16 分)如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块 B 上，另一端与滑块 C 接触但未连接，该 整体静止放在离地面高为 H＝5 m 的光滑水平桌面上。现有一滑块 A 从光滑曲面上离桌面 h＝ 1.8 m 高处由静止开始滑下，与滑块 B 发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块 C 向前运动，经 一段时间，滑块 C 脱离弹簧，继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出。已知 mA＝ 1 kg，mB＝2 kg，mC＝3 kg，g＝10 m/s2，求：(1)滑块 A 与滑块 B 碰撞结束瞬间的速度； (2)被压缩弹簧的最大弹性势能； (3)滑块 C 落地点与桌面边缘的水平距离。参考答案及解析 一、单项选择题： 1.【答案】A 【解析】 A、当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，若改用紫光照射，其频率大于蓝光，则一定能 发生光电效应，故 A 正确； B、卢瑟福通过对氢原子光谱的研究得出原子的核式结构模型，故 B 错误； C、生成物中有氦原子核，反应物只有一种，这个反应过程才是 α 衰变，故 C 错误； D、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，不是结合能，故 D 错误； 故选：A。 2. 【答案】B 【解析】 A、图线斜率绝对值反映了加速度的大小，由图可知，甲的加速度大小为 a＝16m/s2，故 A 错 误。 B、在两车速度相等前，甲的速度大于乙的速度，两车距离越来越大，当速度相等时，即 1.0s 时刻两车相距最远，故 B 正确。 C.1.0s 时刻两车相距最远，距离为两面积之差，即 10m，故 C 错误。 D、当两车相遇时，位移相等，则图线与时间轴围成的面积相等，由图线可知，此时甲的速度 早已减小为零，即为 12.5m，故 D 错误。 故选 B。 3. 【答案】D 【解析】 A、由图中可知，a 光的折算率最大，b 光次之，c 光最小，所有 a 光的波长最小，故 A 错误； B、真空中，各种色光的速度都相同，故 B 错误； C、c 光的波长最长，a 光波长最短，由于干涉条纹的间距与波长成正比，a 光形成的干涉条纹 的间距最小，故 C 错误； D、由全反射条件可知，符合从光密介质到光疏介质，另外 b 光需要的临界角大，a 光的临界角小，如果 b 光能发生全反射，则 a 光一定也能发生全反射，故 D 正确。 故选 D。 4. 【答案】C 【解析】同步卫星的高度、轨道、线速度、角速度、周期等都是定值 A.轨道半径越大，卫星的线速度越大，同步卫星比近地卫星大，所有同步卫星的线速度小， 故 A 错误； B.同步卫星高度和速度是定值，故 B 错误； C.理由如上，故 C 正确； D.在同一轨道上的卫星线速度相同，所以不会相撞，故 D 错误。 故选 C。 5. 【答案】A 【解析】 上方演员的受力可简化为如图所示，两腿支持力的合力与重力平衡，由于两支持力的夹角 θ＝ 120°，2Fcos60°＝mg，则支持力等于重力，A 项正确，B 项错误； 当两腿夹角增大时，由 2Fcos ＝mg 得，θ 增大，F 增大，C 项错误； 取整体为研究对象，不论两腿间夹角是否变化，下方演员所受地面的支持力总等于两演员重 力之和，D 项错误。 故选 A. 6. 【答案】B 【解析】 等量异号电荷的电场的分布特点如图： A、B、C：从图中可知，cde 三点的场强的方向都向右，所以正电荷在这三点受到的电场力的 2 θ方向都向右。故 A 错误，B 正确，C 错误； D：从图中可知看到 d 点的电场线最密，e 点的电场线最疏，所以正电荷在 d 点的电场力最大。 故 D 错误。 故选 B。 7. 【答案】D 【解析】 AB、外力对物体所做的总功为 W＝1900J－100J＝1800J，是正功，根据动能定理得动能增加 1800J。故 AB 错误； CD、重力对物体做功为 1900J，是正功，则物体重力势能减小 1900J。故 C 错误、D 正确； 故选 D。 8. 【答案】D 【解析】 A.由机械能守恒定律可得最低点的速度为 ，其中 h 即为绳长，所以两次的速度是 倍的关系，故 A 错误； B.小球在最低点时重力的功率为 P＝mgccos90°＝0，即两次的功率相等，故 B 错误； C.由 A 项可知，最低点的速度为 ，而 ，所以 ，故 C 错误； D.由 C 项可知，a＝2g，而由牛顿第二定律可得 ，所以 ，故 D 正 确； 故选 D。 二、多项选择题： 9. 【答案】AC 【解析】 A.气体放出热量，其温度不一定减小，而温度是分子平均动能的标志，故 A 正确； B.一般液体都有一个汽化点，温度达到一定程度后，液体分子吸收了足够的能量，转化为动能， 从而脱离液体形成汽化状态，所以汽化现象不是分子间斥力的作用，故 B 错误； 2v gh= 2 2v gh= 2va R = 2a g= 2F mg mg− =拉 3F mg=拉C.布朗运动是因为液体分子不停的无规则撞击小微粒产生的结果，间接说明了液体分子在永不 停息地做无规则运动，故 C 正确； D.固体和液体可以，而气体分子间距远远大于 r0 的 10 倍，所以不能用此公式，故 D 错误； 故选 AC。 10. 【答案】 BD 【解析】 A、当单刀双掷开关与 a 连接时，匝数之比为 10：1，原线圈两端有效值为 220V，所以所以副 线圈电压有效值为 22V，故 A 错误； B、由题意可知，交变电压的频率为 f＝ ＝50Hz，所以副线圈的频率也为 50Hz，所以流 过滑动变阻器电流的方向每秒改变 100 次，故 B 正确； C、在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中，电阻减小，而副线圈电压不变，所以电流变大， 而线圈匝数比没有变，所以原线圈电流也变大，所以电压表示数不变，电流表示数变大，故 C 错误； D、若把开关由 a 扳向 b 时，原副线圈匝数比变小，所以副线圈电压变大，所以电压表示数变 大，而滑动变阻器电阻不变，所以功率变大，所以原线圈功率也变大，而原线圈电压不变， 所以原线圈电流增大，即电流表示数变大，故 D 正确； 故选 BD。 11. 【答案】BC 【解析】 A.带电粒子进入磁场做匀速圆周运动，轨迹半径为 r＝ ，速度越大，半径越大，根据圆的 对称性可知，从 ac 边出射的粒子速度的偏向角都相同，而轨迹的圆心角等于速度的偏向角， 则从 ac 边出射的粒子轨迹的圆心角 θ 都相同，粒子在磁场中运动时间为 t＝ ，T 相同， 则从 ac 边出射的速度不同的粒子的运动时间都相等，故 A 错误； B.由 A 分析可知，其对应的圆心角为 120°，所以在磁场中运动时间为：t＝ ， 故 B 正确； 100 2 π π mv qB 2 T θ π 2 2 3 mT qB θ π π =C.由 C 分析可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动，和 bc 边刚好相切，即为临界条件，由几何 关系可知，bc 边界上只有长度为 L 的区域可能有粒子射出，故 C 正确。 D.粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出粒子的运动的临界轨迹，如图所示： 图中四边形 ABDO 是正方形，故圆周的半径为：r＝L；洛伦兹力提供向心力，故：qvB＝m 解得： ，故 D 错误； 故选 BC。 12. 【答案】AC 【解析】 A、A→B 过程是绝热过程，Q＝0，体积变大，气体对外做功，W＜0，根据热力学第一定律△U ＝Q＋W，得△U＜0，所以内能减小，即分子的平均动能减小，而温度是平均动能的标志， 故 A 正确； B、B→C 过程中，气体体积不变，根据查理定律，压强增加，温度升高，内能增加，根据热 力学第一定律△U＝W＋Q，体积不变不做功 W＝0，气体吸热，故 B 错误； C、C→A 过程是等温变化，内能不变△U＝0，体积减小，外界对气体做功 W＞0，根据热力 学第一定律得 Q＜0，气体放热，故 C 正确； D、全部过程分三个过程，A 到 B 气体对外做功 W1＜0，B 到 C 不做功，C 到 A 外界对气体 做功 W2＞0，根据 P－V 图象中，图线与坐标轴围成的图形的面积等于所做的到 B 做功小于 C 到 A 做功，如下图阴影面积所示，故全部过程做功不为 0，故 D 错误。 2v r m qBLv m =故选 AC。 13. 【答案】ABD 【解析】 此题碰撞过程有没有能量损失是关键，题中没有给定条件，所有要求出两种极限情况，即弹 性碰撞和共速两种情况下碰撞后 B 的速度： 弹性碰撞：由动量守恒定律和机械能守恒定律可得 、 解得 然后 B 物体以此速度在水平面上滑行，由动能定理得 解得 ； 共速：由动量守恒定律得 解得 然后 B 物体以此速度在水平面上滑行，由动能定理得 解得 ； 所以，滑行的距离应该介于 x1 和 x2 之间； 故选 ABD。 三、实验题： 14.(1)B、D 两点间的高度 h 或斜面的倾角 θ 或 小球运动过程中受到阻力的作用 0 A Bmv mv mv= + 2 2 2 0 1 1 1 2 2 2A Bmv mv mv= + 0Bv v= 2 1 0 10 2mgx mvµ− = − 2 0 1 2 vx gµ= 0 2mv mv= 0 2 vv = 2 2 10 2mgx mvµ− = − 2 0 2 8 vx gµ= ( ) ( )2 2 3 4 1 2 2x x x xgh f8 + − + ＝ ( ) ( ) ( )2 2 3 4 1 2 2 3 x x x xg x x sin 8 θ + − ++ ＝(2) 15.(1)电压表的读数要小于 3 V，则内电压大于 1.5 V，电流约为 1 A，超过电流表量程。 (2)需要串联一个分压电阻，实验电路原理图如图。 (3) 由闭合电路的欧姆定律，有 E＝U1＋I1(r＋R0) E＝U2＋I2(r＋R0)，联立解得 E＝I1U2－I2U1 I1－I2 ，r＝U2－U1 I1－I2 －R0 四、计算题： 16.答案：696 N 解析：设演员在匀加速和匀减速过程中所用时间分别是 t1 和 t2，加速度大小分别为 a 和 5a， 因为匀加速的末速度即为匀减速的初速度。所以 at1＝5at2 又因为 t1＋t2＝6 s，得 t1＝5 s，t2＝1 s h＝1 2at12＋1 2×5at22 代入数据，得 a＝1.6 m/s2 演员在匀加速上升过程中，由牛顿第二定律，得 F－mg＝ma 解得 F＝696 N 根据牛顿第三定律，轻绳对地面上的人的拉力也是 696 N。 17.答案　(1)37°　0.133 kg　(2)19.7 J 解析：　(1)在 0－2 s 时间内，金属棒未进入磁场， 根据牛顿第二定律有 mgsinθ＝ma，　即 a＝gsinθ 由图像知 a＝12－0 2 m/s2＝6 m/s2 解得 θ＝37° 在 t＝5 s 之后金属棒做匀速运动， 且 v＝6 m/s，金属棒受力平衡。 感应电动势 E＝BLv 感应电流 I＝ E R＋r ( ) ( )3 4 1 2 2x x x x f4 + − +则 mgsinθ＝BIL 解得 m＝ 2 15 kg≈0.133 kg. (2)末速度 v2＝6 m/s，金属棒进磁场前的位移是 12 m， 整个过程金属棒位移 x＝40 m 由能量关系有 mgxsinθ＝Q 总＋1 2mv22 得 Q 总≈29.5 J 故电阻 R 上的热量 Q＝Q 总 R R＋r＝19.7J 18.答案　(1)2 m/s　(2)3 J　(3)2 m 解析：(1)滑块 A 从光滑曲面上 h 高处由静止开始滑下的过程，机械能守恒，设其滑到底面的 速度为 v1，由机械能守恒定律，有 mAgh＝ mAv12，解得 v1＝6 m/s 滑块 A 与 B 碰撞的过程，A、B 系统的动量守恒，碰撞结束瞬间具有共同速度设为 v2，mAv1＝ (mA＋mB)v2，解得 v2＝1 3v1＝2 m/s。 (2)滑块 A、B 发生碰撞后与滑块 C 一起压缩弹簧，压缩的过程机械能守恒，被压缩弹簧的弹 性势能最大时，滑块 A、B、C 速度相等，设为速度 v3， 由动量守恒定律，有 mAv1＝(mA＋mB＋mC)v3，解得 v3＝ v1＝1 m/s 由机械能守恒定律，有 Ep＝ (mA＋mB)v22－ (mA＋mB＋mC)v32 解得 Ep＝3 J。 (3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时，滑块 C 脱离弹簧，设滑块 A、B 的速度为 v4，滑块 C 的 速度为 v5，分别由动量守恒定律和机械能守恒定律，有 (mA＋mB)v2＝(mA＋mB)v4＋mCv5 (mA＋mB)v22＝ (mA＋mB)v42＋ mCv52 解得 v4＝0，v5＝2 m/s 滑块 C 从桌面边缘飞出后做平抛运动 s＝v5t；H＝1 2gt2 解得 s＝2 m。 1 2 1 6 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2