2020年全国卷Ⅰ高考压轴卷物理试题 （解析版）

2020 新课标 1 高考压轴卷物理 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。 14．2018 年是居里夫妇发现了放射性元素钋(21084 Po)120 周年．若元素钋发生某种衰变，其半 衰期是 138 天，衰变方程为 21084 Po→20682 Pb＋Y＋γ，则下列说法正确的是(　　) A．该元素发生的是 β 衰变 B．Y 原子核含有 2 个核子 C．γ 射线是衰变形成的铅核释放的 D．200 g 的 Po 经 276 天，已发生衰变的质量为 50 g 15．A、B 两质点在同一平面内同时向同一方向做直线运动，它们的位移时间图象如图所示， 其中①是顶点过原点的抛物线的一部分，②是通过(0，3)的一条直线，两图象相交于坐标为 (3，9)的 P 点，则下列说法不正确是(　　) A．质点 A 做初速度为零，加速度为 2 m/s2 的匀加速直线运动 B．质点 B 以 2 m/s 的速度做匀速直线运动 C．在前 3 s 内，质点 A 比 B 向前多前进了 6 m D．在前 3 s 内，某时刻 A、B 速度相等 16．如图所示是运动员将网球在边界 A 处正上方 B 点水平向右击出，恰好过网 C 的上边沿 落在 D 点的示意图，不计空气阻力，已知 AB＝h1，网高 h2＝5 9h1，AC＝x，重力加速度为 g， 下列说法中正确的是(　　) A．落点 D 距离网的水平距离为 1 3x B．网球的初速度大小为 x g h1 C．若击球高度低于 20 27h1，无论球的初速度多大，球都不可能落在对方界内 D．若保持击球高度不变，球的初速度 v0 只要不大于x 2gh1 h1 ，一定落在对方界内17．我国航天事业持续飞速发展，2019 年 1 月，嫦娥四号飞船在太阳系最大的撞击坑内靠 近月球南极的地点着陆月球背面．假设有一种宇宙飞船利用离子喷气发动机加速起飞，发动 机加速电压 U，喷出二价氧离子，离子束电流为 I，那么下列结论正确的是(元电荷 e，氧离 子质量 m0，飞船质量 M)(　　) A．喷出的每个氧离子的动量 p＝2eU B．飞船所受到的推力为 F＝I m0U e C．飞船的加速度为 a＝ 1 m0 MU e D．推力做功的功率为 2MeU 18．半径为 L 的圆形边界内分布有垂直圆所在平面的磁场，垂直纸面向里的磁感应强度大 小为 2B，垂直纸面向外的磁感应强度大小为 B，如图所示．AEO 为八分之一圆导线框，其 总电阻为 R，以角速度 ω 绕 O 轴逆时针匀速转动，从图中所示位置开始计时，用 i 表示导 线框中的感应电流(顺时针方向为正)，线框中感应电流 i 随时间 t 的变化图象可能是(　　) 19．以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将 m＝1 kg 的货物放在传送带上的 A 处，经过 1.2 s 到达传送带的 B 端．用速度传感器测得货物与传送带的速度 v 随时间 t 变化的图象如 图乙所示，已知重力加速度 g 取 10 m/s2，由 v－t 图线可知(　　) A．A、B 两点的距离为 2.4 m B．货物与传送带的动摩擦因数为 0.5 C．货物从 A 运动到 B 过程中，传送带对货物做功大小为 12.8 J D．货物从 A 运动到 B 过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为 4.8 J20．小型发电站为某村寨 110 户家庭供电，输电原理如图所示，图中的变压器均为理想变压 器，其中降压变压器的匝数比 n3∶n4＝50∶1，输电线的总电阻 R＝10 Ω.某时段全村平均每 户用电的功率为 200 W，该时段降压变压器的输出电压为 220 V．则此时段(　　) A．发电机的输出功率为 22 kW B．降压变压器的输入电压为 11 kV C．输电线的电流为 1 100 A D．输电线上损失的功率约为 40W 21．如图所示，ABC 是处于竖直平面内的光滑绝缘固定斜劈，∠C＝30°、∠B＝60°，D 为 AC 的中点；质量为 m、带正电的小滑块沿 AB 面自 A 点由静止释放，滑到斜面底端 B 点时速度 为 v0，若空间加一与 ABC 平面平行的匀强电场，滑块仍由静止释放，沿 AB 面滑下，滑到 斜面底端 B 点时速度为 2v0，若滑块由静止沿 AC 面滑下，滑到斜面底端 C 点时速度为 3v0， 则下列说法正确的是(　　) A．电场方向由 A 指向 C B．B 点电势与 D 点电势相等 C．滑块滑到 D 点时机械能增加了 1 2mv20 D．小滑块沿 AB 面、AC 面滑下过程中电势能变化量大小之比为 2∶3 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．（6 分）某兴趣实验小组的同学利用如图甲所示装置测定物块与木板 AD、DE 间的动摩 擦因数 μ1、μ2；两块粗糙程度不同的木板 AD、DE 对接组成斜面和水平面，两木板在 D 点 光滑连接(物块在此处运动不损失机械能)，且 AD 板能绕 D 点转动．现将物块在 AD 板上某 点由静止释放，滑块将沿 AD 下滑，最终停在水平板的 C 点；改变倾角，让物块从不同的高 度由静止释放，且每次释放点的连线在同一条竖直线上(以保证图中物块水平投影点 B 与接 点 D 间距 s 不变)，用刻度尺量出释放点与 DE 平面的竖直高度差 h、释放点与 D 点的水平 距离 s、D 点与最终静止点 C 的水平距离 x，利用多次测量的数据绘出 x－h 图象，如图乙所 示，则(1)写出 x－h 的数学表达式__________(用 μ1、μ2、h 及 s 表示)； (2)若实验中 s＝0.5 m，x－h 图象的横轴截距 a＝0.1，纵轴截距 b＝0.4，则 μ 1＝ ________，μ2＝________． 23．（8 分）某兴趣小组要将一个量程 Ig 为 1 mA、内阻约为 100 Ω 的电流表 G 改装成量程为 3 V 的电压表．首先要测量该电流表的内阻，现有如下器材： A．待测电流表 G(量程 1 mA、阻值约 100 Ω) B．滑动变阻器(总阻值 5 000 Ω、额定电流 1 A) C．滑动变阻器(总阻值 500 Ω、额定电流 1 A) D．电阻箱 R2(总阻值 999.9 Ω) E．电源(电动势为 1.5 V，内阻很小) F．电源(电动势为 3 V，内阻很小) G．开关、导线若干 (1)该小组如果选择如图甲所示的电路来测量待测电流表 G 的内阻，则滑动变阻器 R1 应 选择________(填器材前代码序号)，电源应选择________(填器材前代码序号)．　 (2)实验时，先断开开关 S2，闭合开关 S1，调节滑动变阻器 R1，使得 G 的示数为 Ig；保 证 R1 的阻值不变，再闭合 S2；调节电阻箱 R2，使得 G 的示数为Ig 3，此时电阻箱 R2 的示数如 图乙所示，则 G 的内阻为________Ω. (3)该实验中，G 的内阻测量值______(填“大于”或“小于”)真实值． 24．（15 分）如图所示，质量均为 m＝4 kg 的两个小物块 A、B(均可视为质点)放置在水平地 面上，竖直平面内半径 R＝0.4 m 的光滑半圆形轨道与水平地面相切于 C，弹簧左端固定．移 动物块 A 压缩弹簧到某一位置(弹簧在弹性限度内)，由静止释放物块 A，物块 A 离开弹簧后 与物块 B 碰撞并粘在一起以共同速度 v＝5 m/s 向右运动，运动过程中经过一段长为 s，动摩擦因数 μ＝0.2 的水平面后，冲上圆轨道，除 s 段外的其他水平面摩擦力不计．求：(g 取 10 m/s2) (1)若 s＝1 m，两物块刚过 C 点时对轨道的压力大小； (2)刚释放物块 A 时，弹簧的弹性势能； (3)若两物块能冲上圆形轨道，且不脱离圆形轨道，s 应满足什么条件． 25. （18 分）如图所示，在 xOy 平面的第一、四象限内存在着两个大小不同、方向相反的 有界匀强电场 E2、E1，y 轴和 ab 为其左右边界，两边界距离为 l＝2.4r，在 y 轴的左侧有一 匀强磁场均匀分布在半径为 r 的圆内，方向垂直纸面向里，其中 OO′是圆的半径，一质量为 m、电荷量为＋q 的粒子由 ab 边界上的距 x 轴 1.2r 处的 M 点垂直电场以初速度 v 射入，经 电场 E1、E2 各偏转一次后垂直 y 轴上的 P 点射出，P 点坐标为(0，0.6r)，经过一段时间后进 入磁场区域，已知粒子在磁场中运动的时间是其在磁场运动周期的四分之一，粒子重力不计， 求： (1)电场强度 E1 和 E2 的大小； (2)磁感应强度 B 的大小； (3)粒子从 M 点射入到离开磁场的总时间． （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——选修 3-3]（15 分） （1）（5 分）如图所示，一定质量的理想气体从状态 a 变化到状态 b，在这一过程中， 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，选对 3 个得 5 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）A．气体的体积变小 B．气体的温度降低 C．气体从外界吸收热量 D．气体的内能增大 E．单位时间内碰撞到单位面积容器壁的分子数减少 （2）（10 分）如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为 M 的绝热活塞在汽缸内封闭一定 质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接 一 U 形细管(管内气体的体积忽略不计)．初始时，封闭气体温度为 T，活塞距离汽缸底部为 h0，细管内两侧水银柱存在高度差．已知水银密度为 ρ，大气压强为 p0，汽缸横截面积为 S， 重力加速度为 g. (1)求 U 形细管内两侧水银柱的高度差； (2)通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降 Δh0，求此时的温度；此加热过程中，若 气体吸收的热量为 Q，求气体内能的变化． 34.[物理——选修 3–4]（15 分） （1）（5 分）一列简谐横波在某时刻的波形如图 1 所示。从该时刻开始计时，经半个周期 后波上质点 A 的振动图象如图 2 所示。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，选对 3 个得 5 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）A．这列波传播速度为 B．在这一时刻以后的 0.25 s 内，质点 A 通过的路程为 0.2707 m C．这列波沿 x 轴正方向传播 D．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为 E．波上质点 A 与质点 B 振动方向总是相同 （2）（10 分）一口半径为 3 m 的圆形水池里有一定高度的水，水面距池口上沿的距离为 4 m，有一只小青蛙蹲坐在井底正中间抬头仰望天空，假设青蛙的视线角度为 360°，且在 青蛙的视野当中，天空的大小能占到视野的 ，试求井里的水有多深？（已知水的折射率 为 ） 物理答案： 14．【答案】 C 【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒，可知 Y 的电荷数为 2，质量数为 4，则核子数为 4，Y 是 42He，是 α 衰变，而 γ 射线是伴随着 α 衰变产生的，A、B 错误；γ 射线是衰变形成的铅核处于高能级时释放的，C 正确；根据 m＝m0(1 2 ) 知，200 g 的 Po 经 276 天，还剩余 50 g，故已发生衰变的质量为 150 g，D 错误． 15. 【答案】 C 【解析】质点 A 的图象是抛物线，说明质点 A 做匀变速直线运动，将(0， 0)、(3 s，9 m)代入公式，x＝v0t＋1 2at2，解得：v0＝0，a＝2 m/s2，即质点 A 做初速度为零加 速度为 2 m/s2 的匀加速直线运动，故 A 正确；质点 B 做匀速直线运动，速度为：vB＝Δx Δt＝9－3 3 m/s＝2 m/s，故 B 正确；在前 3 s 内，质点 A 前进位移为 9 m，质点 B 前进位移为 6 m，所 以质点 A 比 B 向前多前进 3 m，故 C 错误；根据 x－t 图象的斜率等于速度，知在 3 s 前某时 刻质点 A、B 速度相等，故 D 正确． 16. 【答案】 C 【解析】因为 h1－h2＝4 9h1，由 t＝ 2h g 可知tAC tAD＝2 3，由 x＝v0t 可知xAC xAD＝2 3， 则 xAD＝3 2x，D 距网的水平距离为 1 2x，A 错误；球从 A 到 D，h1＝1 2gt2，3 2x＝v0t，得 v0＝3 4 x 2g h1，B 错误；任意降低击球高度(仍大于 h2)，会有一临界情况，此时球刚好接触网又刚好 压界，则有 2h′ g ＝2 2（h′－h2） g ，解得 h′＝20 27h1，若小于该临界高度，速度大会出界，速 度小会触网，C 正确；若保持击球高度不变，要想球落在对方界内，要既不能出界，又不能 触网，根据 h1＝1 2gt21，得 t1＝ 2h1 g ，则平抛的最大速度 vmax＝2x t1 ＝ x h1 2gh1，h1－h2＝1 2gt22， 1m/s 2.5 Hz 1 9 4 3 t T得 t2＝ 2（h1－h2） g ，平抛运动的最小速度 vmin＝x t2＝x g 2（h1－h2），可见 D 错误． 17. 【答案】 B 【解析】对于每个氧离子，在加速电压 U 的作用下加速，有：2eU＝ 1 2 m0v2，p＝m0v，解得：p＝2 m0eU，故 A 错误；设 Δt 时间内有 n 个离子被喷出，根据电流 的定义式：I＝Q Δt＝n·2e Δt ，对于单个离子，由动量定理得：F0Δt＝m0v，若有 n 个离子被喷出， 则有 F′＝nF0，联立以上各式可得：F′＝I m0U e ，由牛顿第三定律：F＝F′＝I m0U e ，故 B 正确；对飞船，由牛顿第二定律得：a＝F M＝ I M m0U e ，故 C 错误；功率的单位与 2MeU 不 同，故 D 错误． 18. 【答案】 B 【解析】当线圈转过 0～45°时，产生的感应电流为顺时针方向，电动势 E＝ 1 2BωL2＋1 2·2BωL2＝3 2BωL2，感应电流 I＝3BωL2 2R ；当线圈转过 45°～90°时，产生的感应电动 势为零，感应电流为零；当线圈转过 90°～135°时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势 E ＝1 2BωL2＋1 2·2BωL2＝3 2BωL2，感应电流 I＝3BωL2 2R ；当线圈转过 135°～180°时，产生的感应 电动势为零，感应电流为零；当线圈转过 180°～225°时，产生的感应电流为顺时针方向，电 动势 E＝1 2·2BωL2＝BωL2，感应电流 I＝BωL2 R ；当线圈转过 225°～270°时，产生的感应电动 势为零，感应电流为零；当线圈转过 270°～315°时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势 E＝1 2·2BωL2＝BωL2，感应电流 I＝BωL2 R ；当线圈转过 315°～360°时，产生的感应电动势为 零，感应电流为零；故选 B. 19. 【答案】 BD 【解析】物块在传送带上先做匀加速直线运动，当速度达到传送带速度， 加速度发生变化，A 到 B 的距离为对应图象与时间轴围成的面积，x＝1 2×2×0.2 m＋1 2×(2＋ 4)×1 m＝3.2 m，故 A 错误；由 v－t 图象可知，物块在传送带上先做加速度为 a1 的匀加速直 线运动，a1＝Δv Δt＝10 m/s2，对物体受力分析，受向下的摩擦力、重力和支持力，mgsin θ＋ μmgcos θ＝ma1，同理，后做加速度为 a2 的匀加速直线运动，对物体受力分析，受向上的摩 擦力、重力和支持力，加速度为 a2＝2 m/s2.mgsin θ－μmgcos θ＝ma2，联立解得 cos θ＝0.8， μ＝0.5，故 B 正确；第一阶段：f＝μmgcos θ＝4 N，由图象知位移为：x 1＝1 2×2×0.2 m＝0.2 m，摩擦力做正功为：Wf1＝fx1＝4×0.2 J＝0.8 J，同理第二阶段：由图象知位移为 x2＝1 2×(2＋ 4)×1 m＝3 m，摩擦力做负功为：Wf2＝－fx2＝－4×3 J＝－12 J，所以整个过程，传送带对货 物做功大小为：12 J－0.8 J＝11.2 J，故 C 错误；根据功能关系，货物与传送带摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对位移，第一阶段 Δx1＝x 皮－x1＝0.2 m，第二阶段，Δx2＝x2－x 皮 2＝ 3 m－2 m＝1 m．故两者之间的总相对位移为：Δx＝Δx1＋Δx2＝1 m＋0.2 m＝1.2 m．货物与 传送带摩擦产生的热量为：Q＝W＝fΔx＝4×1.2 J＝4.8 J，故 D 正确． 20. 【答案】 BD 【解析】用户总功率为 P＝110×200 W＝22 000 W＝22 kW，加上输电 线上消耗的电功率，所以发电机的输出功率应大于 22 kW，A 错误；降压变压器的输出电压 为 220 V，即 U4＝220 V，所以根据n3 n4＝U3 U4可得降压变压器的输入电压 U4＝50×220 V＝11 000 V＝11 kV，B 正确；用户端总电流为 I4＝ P U4＝22 000 220 A＝100 A，根据n3 n4＝I4 I3所以输电线 中的电流为 I3＝2 A，输电线上损失的功率约为 ΔP＝I23R＝22×10 W＝40 W，C 错误、D 正 确． 21. 【答案】 BC 【解析】无电场时由 A 到 B：mgh＝1 2mv20①，有电场时由 A 到 B：mgh＋ WE＝1 2m( 2v0)2②，有电场时由 A 到 C：mgh＋W′E＝1 2m( 3v0)2③，联立①②③式得：WE＝1 2mv 20，W′E＝mv20，又因为 WE＝qUAB，W′E＝qUAC，故 UAB＝1 2UAC，则 D 点与 B 点电势相等，故 B 正确；AC 与 BD 不垂直，所以电场方向不可能由 A 指向 C，故 A 错误；因 D 为 AC 的中 点，则滑块滑到 D 点电场力做的功为滑到 C 点的一半，为 1 2mv20，则机械能增加了 1 2mv20， 故 C 正确；根据 WE＝1 2mv20，W′E＝mv 20知滑块沿 AB 面、AC 面滑下过程中电势能变化量大 小之比为 1∶2，故 D 错误． 22. 【答案】(1)x＝ 1 μ2·h－μ1 μ2·s (2)0.2　0.25 【解析】(1)对物块的运动，由动能定理，mgh－μ1mgcos θ· s cos θ－μ2mgx＝0，解得：x＝ 1 μ2·h －μ1 μ2·s. (2)图象的横轴截距 a＝0.1，s＝0.5 m，当 x＝0 时，h＝a，代入 x＝1 μ2·h－μ1 μ2·s，得 μ1＝a s ＝0.2.纵轴截距 b＝0.4，当 h＝0 时，代入 x＝ 1 μ2·h－μ1 μ2·s，得 μ1 μ2s＝b，解得 μ2＝0.25. 23. 【答案】(1)B　F　(2)96(或 96.0)　(3)小于 【解析】(1)由于将电流表 G 改装成量程为 3 V 的电压表，所以电源的电动势选 3 V，故电 源应选择 F；待测电流表 G 量程是 1 mA，其串联电路的 R1 上的电流：I＝Ig，电路中的总电 阻 R 总＝E Ig＝3 000 Ω，所以滑动变阻器 R1 应选择 B；(2)使得 G 的示数为Ig 3，则有电阻箱 R2 的电流为2Ig 3 ，它们并联，它们两端电压相等，根 据电路结构则有 1 3IgRg＝2 3IgR2，解得 Rg＝2R2＝2×48.0 Ω＝96.0 Ω； (3)测电流表内阻时闭合开关 S2 后整个电路电阻变小，电路电流变大，电流表 G 的示数 为Ig 3，流过电阻箱的电流大于2Ig 3 ，电阻箱阻值小于电流表内阻的 2 倍，即电流表内阻测量值 偏小． 24. 【答案】(1)500 N　(2)200 J　(3)s≤1.25 m 或 4.25 m≤s2μmgs，代入解得 s 满足条件：4.25 m≤s