2020年泄露天机高考【原创】押题卷 物理（二）（解析版）

绝密 ★ 启用前 2020 年普通高等学校招生全国统一考试 物 理 （二） 注意事项： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，考生务必将自 己的姓名、考生号填写在答题卡上。 2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题的答案后，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。写在试卷上无效。 3．回答第Ⅱ卷时，将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。 4．考试结束，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。在每小题给出的四个选项中，第 14～18 只有一项 是符合题目要求，第 19～21 题有多项符合题目要求，全部选对得 6 分，选对但不全的得 3 分，有 选错的得 0 分。 14．如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是 A．核反应堆是利用原子核的聚变放出能量 B．慢化剂常用石墨、重水和普通水，其作用时减慢反应速度 C．镉棒的作用是控制反应速度，当反应过于激烈时，镉棒应插入深一些 D．水泥防护层的作用是为了隔热和保温 【答案】C 【解析】核反应堆是利用原子核的裂变放出能量，A 错误；慢化剂不是减慢反应速度，而是减 慢中子的速度，B 错误；镉棒的作用是控制反应速度，当反应过于激烈时，镉棒应插入深一些，项 正确；水泥防护层是为了防止辐射，D 错误。 15．两根通电的长直导线平行放置，电流大小相等，方向如图所示。在与导线垂直的平面上有 a、b、c、d 四点，其中 a、b 在导线横截面连线的延长线上，c、d 在导线横截面连线的垂直平分线 上，且 a、b 及 c、d 关于两导线的中间位置 O 点对称。下列判断正确的是 A．a、b 两点的感应感应强度大小相等，方向相同 B．c、d 两点的磁感应强度大小相等，方向相反 C．O 点的磁感应强度为 0 D．两通电直导线有排斥力作用 【答案】A 【解析】由右手螺旋定则可判断 a、b 两点磁感应强度大小相等，方向相同，A 正确；c、d 两 点的磁感应强度大小相等，方向也想同，B 错误；O 点的磁感应强度向上，不为 0，C 错误；两通 电直导线有吸引力作用，D 错误。 16．2019 年 11 月 18 日消息称，“好奇号”火星车发现火星上曾今有个绿洲，这表明火量很可能 存在生命。假设该探测器在着陆火星前贴近火星表面运行一周用时为 T，已知火星的半径约为地球 的一半，质量约为地球的十分之一，地球表面的重力加速度为 g，引力常量为 G，则 A．火星的质量为 B．火星表面的重力加速度为 C．火星的第一宇宙速度为 D．该卫星贴近火星表面运行时的线速度大小为 【答案】C 【解析】由公式 可知火星表面的重力加速度 ，B 错误；由公式 ，解得 ， ，A 错误；由公式 ，解得 ，C 正 确；该卫星贴近火星表面运行时的线速度等于第一宇宙速度，D 错误。 17．如图甲，两水平金属板间距和长度均为 d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。t＝0 时 刻，一质量为 m 的带电微粒以初速度 v0 沿中线射入两板间，0～1 3T 时间内微粒做匀速直线运动，T 时刻微粒恰好经金属板边缘飞出，则微粒飞出时的速度大小为 A．2v0 B． 3v0 C．2 3 3 v0 D． 2v0 【答案】D 【解析】粒子在 做匀速直线运动，在 做平抛运动，在 做匀速直线运动， 所以粒子运动过程中在水平方向始终做匀速运动，则有 ，设粒子射出时速度在竖直方向的 分量为 vy，则 ，得 vy＝v0，所以粒子射出时的速度大小为 2v0，D 项正确。 3 4 425 π g T G 5 2 g 5π gT 5 π gT 2 GM gR = 2= 5g g火 2 2 2 4π 2 5 GM gRR T = = 2 2=10π gTR火 3 4 4= 250 π g TM G火 22 5 g v R = 火 5π gTv = 0 ~ 3 T 2~3 3 T T 2 ~3 T T 0v T d= 2 3 3 2 y y v T T dv× + × = 此 卷 只 装 订 不 密 封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 18．甲、乙两辆汽车都从同一地点由静止出发做加速直线运动，加速度方向一直不变，在第一 段时间间隔 T 内，两辆汽车的加速度大小不变，汽车乙的加速度大小是甲的两倍；接下来，汽车甲 的加速度大小增加为原来的两倍，汽车乙的加速度大小减小为原来的一半，则 A．在 4T 末，甲、乙两车速度的大小比为 5∶3 B．甲、乙两车从静止到速度相等时，所经历的位移大小之比为 5∶7 C．在 4T 末，两车第一次相遇，且只能相遇一次 D．在运动过程中，两车能够相遇两次 【答案】B 【解析】设汽车甲在第一段时间间隔 T 内的加速度为 a，在第二段汽车甲加速度为 2a；则汽车 乙在第一段时间间隔 T 内的加速度为 2a，在第二段汽车乙加速度为 a；在 4T 末，甲车速度的大小 v1＝aT＋2a×3T＝7aT，乙车速度的大小 v2＝2aT＋a×3T＝5aT，甲、乙两车速度的大小比为 7∶5，故 A 错误；设在运动过程中，甲、乙两车速度相等时的时间为 t，甲车速度的大小 v3＝aT＋2a(t－T)＝ 2at－aT，乙车速度的大小 v4＝2aT＋a(t－T)＝at＋aT，根据题意则有 v3＝v4，解得 t＝2T，甲、乙两 车从静止到速度相等时，甲车位移大小 x3＝1 2aT2＋1 2(aT＋3aT)T＝5 2aT2，乙车位移大小 x4＝1 2×2aT2＋ 1 2(2aT＋3aT)T＝7 2aT2，所经历的位移大小之比为 x3∶x4＝5∶7，故 B 正确；在运动过程中，设甲、乙 两车相遇的时刻为 t′，则甲车位移的大小 x1＝1 2aT2＋aT(t′－T)＋1 2×2a(t′－T)2，乙车位移的大小 x2＝1 2 ×2aT2＋2aT(t′－T)＋1 2a(t′－T)2，甲、乙两车相遇则有 x1＝x2，可得 t′＝(2＋ 2)T，或 t′＝(2－ 2)T （不符合题意，舍去），所以在运动过程中，两车能够相遇一次，且在 t′＝(2＋ 2)T 时相遇，故 C、D 错误。 19．如图所示，理想变压器的原线圈接在 u＝110 2sin60πt(V)的交流电源上，副线圈接有一标 有“36 V 9 W”的灯泡，当滑动变阻器滑片位于变阻器的中间位置时，灯泡恰好正确发光，滑动变 阻器的最大阻值为 12 Ω。则下列说法正确的是 A．灯泡正常发光时的电阻值为 4 Ω B．变压器原、副线圈的匝数比为 44∶15 C．副线圈输出交流电的频率为 30 Hz D．变压器的输入功率为 18 W 【答案】BC 【解析】由公式 可知灯泡正常发光时的电阻值为 144 Ω，A 错误；副线圈所接总电阻为 ，总电压 ，由U1 U2＝n1 n2可知 ，B 正确； ，C 正确； ，D 错误。 20．如图所示，长 l＝1.6 m 的轻质细绳一端系有一质量 m1＝2 kg 的滑块 a，另一端系有一质量 m2＝1 kg 的小球 b，细绳的中点跨在可视为质点的轻质定滑轮上，滑块 a 放置在倾角 θ＝30°的固定 斜面上，小球 b 在滑块 a 关于通过滑轮的竖直线的对称位置由静止释放，小球 b 在摆动过程中，滑 块 a 始终保持静止。已知重力加速度 g＝10 m/s2，a 端的细绳与斜面平行，滑块与斜面间的最大静 摩擦力等于滑动摩擦力，不计绳子与滑轮的摩擦。则下列说法正确的是 A．小球 b 摆动过程中绳子受到的最小拉力为 5 B．小球 b 摆动过程中绳子受到的最大拉力为 10 N C．小球 b 在摆动过程中的最大速度为 2 2 m/s D．滑块 a 与斜面的动摩擦因数最小值为 3 6 【答案】AC 【解析】小球 b 在最高点时，绳子受到的拉力最小，Tmin＝m2gsin θ＝5 N，A 正确；小球 b 在 最低点时，绳子受到的拉力最大，Tmax－m2g＝m2 v2 R，m2gR(1－sin θ)＝1 2m2v2，解得 v＝2 2 m/s， Tmax＝20 N，B 错误，C 正确；小球在最高点时，滑块受到的摩擦力沿斜面向上，有 m1gsin θ＝ μ1m1gcos θ＋Tmin，得 μ1＝ 3 6 ，小球在最低点时，滑块受到的摩擦力沿斜面向下，有 m1gsin θ＋ μ2m1gcos θ＝Tmax，得 μ2＝ 3 3 ，所以滑块 a 与斜面的动摩擦因数最小值为 3 3 ，D 错误。 21．如图所示，金属杆 a 从离地 h＝0.45 m 高处由静止开始沿平行的弧形金属轨道下滑，轨道 的水平部分有竖直向上的匀强磁场，水平轨道原来放有一静止的金属杆 b，已知杆 a 的质量 ma＝2 kg，电阻 Ra＝10 Ω，杆 b 的质量 mb＝1 kg，电阻 Rb＝20 Ω，两金属杆与轨道始终接触良好，轨道 的电阻及摩擦不计，水平轨道足够长，重力加速度 g＝10 m/s2，则 A．最终 a 的速度大小为 2 m/s B．最终 b 的速度大小为4 3 m/s C．最终杆 a 产生的热量为 1 J D．最终杆 b 产生的热量为 4 J 2UR P = 12144 + =1502 Ω Ω Ω 2 9= 150 37.5V36U IR= × =总 1 2 44 15 n n = 1 30Hz2πf T ω= = = 2 2 9= = 37.5W 9.375W36P P U I = × =入出【答案】AC 【解析】杆 a 下滑过程，由机械能守恒定律得 magh＝1 2mav02，杆 a 进入磁场后，a、b 都受安 培力作用，a 做减速运动，b 做加速运动，经过一段时间后，a、b 速度达到相同，v1＝v2＝v，由动 量守恒定律得 mav0＝(ma＋mb)v，解得 a、b 共同速度 v＝2 m/s，A 正确，B 错误；对整个过程，由 能量守恒定律有 magh＝1 2(ma＋mb)v2＋Q，解得 Q＝3 J，由 Qa＋Qb＝Q，Qa＝I2Ra，Qb＝I2Rb，解得 Qa＝1 J，Qb＝2 J，C 正确，D 错误。 第Ⅱ卷（非选择题，共 174 分） 三、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第 22 题～第 25 题为必考题，每个试题考生都必 须作答。第 33 题～第 34 题为选考题，考生根据要求做答) (一)必考题(共 47 分) 22．(7 分)某实验小组做“探究加速度和力、质量的关系”实验。 (1)用如图甲所示的装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感器可直接显 示细线所受拉力的大小。实验时，下列操作必要且正确的是________。 A．将长木板右端适当垫高，使小车前端的滑轮不挂砂桶时，小车能自由匀速滑动 B．为了减小误差，实验中要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 C．实验时，拉小车前端滑轮的细线必须保持水平 D．实验时，使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，同时记录拉 力传感器的示数 (2)在正确、规范的操作下，打出一条如图乙所示的纸带，每相邻两个计数点之间还有四个计时 点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器电源的频率为 50 Hz。则打 计数点 3 时，小车的速度大小 v3＝__________m/s；小车做匀加速直线运动的加速度大小 a＝ ________ m/s2。（结果均保留三位有效数字） (3)带滑轮的长木板水平放置，保持小车质量 M 不变，改变砂桶里砂的质量测出每次拉力传感 器的示数 F 和小车对应的加速度 a，作 a－F 图象。下列图线正确的是________。 【答案】(1)AD（2 分） (2)1.13（1 分） 2.50（2 分） (3)B（2 分） 【解析】(1)为使小车的合外力等于小车受到的拉力，必须平衡摩擦力，故 A 正确；小车受到 的拉力等于拉力传感器的两倍，不需要用细线的拉力近似等于砂和砂桶的重力，实验中不需要保证 砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故 B 错误；细线必须与木板保持平行，因为平衡了摩擦力，木 板不水平，所以细线也不水平，故 C 错误；为充分利用纸带，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，同时记录传感器的示数，故 D 正确。 (2)打点计时器电源的频率为 50 Hz，相邻两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，则相邻 计数点间时间间隔 T＝0.10 s，根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段的平均速度可得 ，根据逐差法有 。 (3)木板水平放置时，没有平衡小车受到的摩擦力，则有 2F－f＝Ma，整理得 ， 则 a－F 图象为不过原点的斜线，故 B 正确，ACD 错误。 23．(8 分)有一量程为 5 V 的电压表 V，某同学为了知道它的内阻，采用了下列测量方法： (1)该同学利用欧姆表通过图甲的方式进行测量，测量时欧姆表的黑表笔应该与电压表的____ （填“正”或“负”）极接线柱相连，黑表笔与另一接线柱相接。在欧姆表的档位位于“×1 k”档时，欧 姆表的示数如图乙所示，则电压表的内阻 RV 约为______kΩ。 (2)为了更准确地测出这个电压表 V 的内阻，该同学在实验室找到了下列器材： A．电压表 V1：量程 10 V B．定值电阻 R0：阻值 5 kΩ C．滑动变阻器 R1：0～10 Ω D．滑动变阻器 R2：0～100 Ω E．电源 E：电动势 12 V，内阻很小 F．开关 S、导线若干 ①该同学设计了如图丙所示的电路，其中 a 为________，b 为________（均填“V”或者 “V1”），滑动变阻器应选________（填“R1”或者“R2”）。 3 4 3 1.13 m/s2 x xv T += ≈ 24 5 6 1 2 3 2 2.50 m/s9 x x x x x xa T + + − − −= ≈ 2 fa FM M = −②该同学通过调节滑动变阻器的阻值，得到电压表 V、V1 的多组读数 U、U1，以 U1 为纵坐 标，U 为横坐标建立坐标系并画出相应图象，如图丁所示，若图象的斜率为 k，则电压表的内阻 RV ＝________（用 k 和 R0 表示）。 【答案】(1)正(1 分) 8(1 分) (2) ①V (1 分) V1(1 分) R1 (1 分) ② （3 分） 【解析】(1)根据红进黑出原理可得红表笔应该与电压表的负极相连，读数为 8 kΩ。 (2)由图所示电路图可知，电压表乙与定值电阻串联后再与电压表甲并联，并联电路两端电压相 等，因此甲电压表的量程应大于乙电压表的量程，则电压表 b 为 V1，电压表 a 为 V；为方便实验 操作，滑动变阻器应选 R1；并联电路两端电压相等，由图所示电路图可知，U1＝U＋IR0， ，整理得 ，由图丁所示图象可知，图象斜率 ，则电压表内阻 。 24．(13 分)如图甲所示，质量 m＝1 kg 的小滑块，从固定的四分之一圆弧轨道的最高点 A 由静 止滑下，经最低点 B 后滑到位于水平面的木板上，并恰好不从木板的右端滑出。已知圆弧轨道半径 R＝3 m，木板长 l＝5 m，上表面与圆弧轨道相切于 B 点，木板下表面光滑，滑块在木板上运动过 程中木板的 v－t 图象如图乙所示，g 取 10 m/s2。求： (1)滑块刚滑上木板时的速度大小； (2)滑块与木板间的动摩擦因数及滑块在木板上运动时产生的内能。 【解析】(1)滑块在木板上运动过程中滑块与木板的位移之差等于木板的长度，设滑块刚滑上木 板是的速度大小为 v1，滑块滑到木板右端时的速度大小为 v2，则有： （3 分） 由题意知 v2＝4 m/s （1 分） 解得：v1＝5 m/s （2 分） (2)滑块在木板上做匀减速运动，由运动学公式可知： v2＝v1－at，其中 a＝μg（1 分） 解得：μ＝0.05 （1 分） 滑块与木板作用过程系统动量守恒，则有 mv1＝(M＋m)v2 （2 分） （2 分） 解得：Q＝2.5 J（1 分）。 25．(19 分)如图所示，平面直角坐标系 xOy 内存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为 B 的 匀强磁场，有一粒子源能从 O 点在纸面内均匀的向各个方向同时发射速率为 v、质量为 m、带电荷 量为 q 的带正电的粒子，PQ 是在纸面内垂直于 x 轴放置的厚度不计的挡板，挡板的 P 端的坐标为 （0，mv qB)，粒子打在挡板上会被吸收，且挡板足够长。不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用。 求： (1)粒子在磁场中运动的轨迹半径和到达挡板的最短时间； (2)能够垂直打到挡板上的粒子在磁场中运动的时间和打到挡板上的位置坐标； (3)打在挡板左侧的粒子与右侧粒子数之比。 【解析】(1)粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，有：qvB＝mv2 r 得：r＝mv qB（1 分） 由题意可知，打到挡板 P 点上的粒子在磁场中运动的时间最短，由几何关系可知，△O1OP 为 等边三角形，则：t1＝T 6，T＝2πr v （2 分） 解得： （1 分） (2)由几何关系知：粒子垂直打到挡板上的 M 点，轨迹圆心在 P 点，则 M 点的坐标为（mv qB， mv qB）（2 分） 运动时间为 （2 分） (3)由几何关系知：粒子打到左侧挡板的范围在 P 与 M 之间，打到 P 点时轨迹对应圆心为 O1， 打到 M 点轨迹对应圆心为 O3，∠O1OO3＝30°（3 分） 粒子打到右侧挡板的范围在 P 与 Q 之间，打到 P 点时轨迹对应圆心为 O2，打到 M 点轨迹对应 圆心为 O1，∠O1OO2＝120°（4 分） 所以打到左侧挡板与右侧挡板的粒子数之比为 （2 分）。 0 1 R k − V UI R = 0 V 1 V R RU UR += 0 V V R Rk R += 0 V 1 RR k = − 1 2 2 2 2 v v vt t l + − = 2 2 1 2 1 1 ( )2 2Q mv M m v= − + 1 π 3 mt qB = 2 3 3π 4 2 mt T qB = = 1 2 30 1 120 4 n n °= =°(二)选考题(共 15 分。请考生从给出的 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)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．不能用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数估算气体分子的体积 B．质量相同、温度也相同的氢气和氧气，内能相同 C．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强 E．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 【答案】ACE 【解析】气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数只能求出每个气体分子平均占有的空间和气体分子 间的距离，不能估算气体分子本身的体积，故 A 正确；内能的大小与物质的量、温度、物体体积 都有关，质量相同、温度也相同的氢气和氧气，它们的物质的量不同，则内能不相同，故 B 错误； 根据热力学第二定律可知，任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能，故 C 正确；密 闭容器内气体压强是由分子不断撞击器壁而产生的，在完全失重情况下，气体分子仍然不断撞击器 壁，仍然会产生压强，故 D 错误；当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大， 间距减小斥力做负功分子势能增大，故 E 正确。 (2)(10 分)如图所示，U 形管右管内径为左管内径的 2 倍，管内水银在左管内封闭了一段长为 15 cm、温度为 27℃的空气柱，左右两管水银面高度差为 5 cm，大气压为 75 cmHg。现给左管的气 体加热，直到 U 形管两边水面等高。求：（计算结果保留整数） (i)左管内气体的温度； (ii)若再往右管缓慢加入水银直到左管气柱恢复原长，求此时两管水银面的高度差。 【解析】(i)因右管内径时左管的 2 倍，所以右管的横截面积是左管的 4 倍，所以两管水银面相 平时，左侧液面下降 4 cm，右侧液面上升 1 cm，设 U 形管左管内径横截面积为 S，则有： p1＝70 cmHg，V1＝15S，T1＝300 K（1 分） p2＝75 cmHg，V2＝19S（1 分） 由公式p1V1 T1 ＝p2V2 T2 （2 分） 得：T2＝407 K，即 t＝134℃（1 分） (ii)气体做等温变化，则有 p2V2＝p3V3（2 分） 其中 V3＝V1 解得：p3＝95 cmHg （2 分） 所以右管的水银面比左管高 Δh＝95 cm－75 cm＝20 cm（1 分）。 34．【物理——选修 3－4】(15 分) (1)(5 分)一列简谐横波在 t＝0 时刻的波形图如图实线所示，t＝2.5 s 时波形图如图虚线所示， 已知波传播的速度 v＝6 m/s。则该波的传播方向为_____________；质点 a 的振动周期为 _______s；质点 a 的振动方程为_____________。 【答案】沿 x 轴正方向（1 分） 2 3（2 分） y＝0.4sin(3πt＋ )m（2 分） 【解析】若波的传播方向沿 x 轴正向时有 ， ，解得 n＝3；若波的 传播方向沿 x 轴负向时有 ， ，无解，所以波沿 x 轴正方向传播； ，所以质点 a 的振动方程为 。 (2)(10 分)如图，空气中有一折射率 n＝ 3的玻璃柱体，其横截面是圆心角为 90°、半径 R＝ m 的扇形 OAB，其中 OB 面不透光。一束平行光平行于横截面，以 60°入射角射到 OA 上，不考虑 反射后的折射，取 sin 35°＝ 3 3 。求 AB 上有光透出的部分的弧长。 【解析】设从 O 点入射的光线折射后在 AB 面的入射点为 D，从 E 点入射的光线折射后在 AB 面的入射点为 F，且在 AB 面上恰好发生全反射，则圆弧面上只有 DF 间有光线射出，由几何关系 可知： （2 分） 得： （1 分） （2 分） π 6 3 2.5s4 n T t+ = =( ) 2 s3T v λ= = 1 2.5s4 n T+ =( ) 2 s3T = 2π 3π rad/sT ω = = π0.4sin(3π )m6y t= + 2 7 sin 60 sin nBOD ° =∠ 30BOD∠ = ° 1sin OFE n ∠ =得： （1 分） 所以 （1 分） （1 分） 则 AB 上有光线透射出的弧长为 （2 分）。 35OFE∠ = ° 180 30 90 35 25EOF∠ = ° − ° − ° − ° = ° 90 30 25 35DOF∠ = ° − ° − ° = ° 1 35 π2π m4 90 18l R= × × =