2020年 全国I卷高三最新【原创】信息卷 物理（八）（含答案）

绝密 ★ 启用前 2020 年高三最新信息卷 物 理 （八） 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．某金属发生光电效应，光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 v 之间的关系如图所示。已 知 h 为普朗克常量，e 为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是 A．频率大于 v0 的入射光不可能使该金属发生光电效应现象 B．该金属的逸出功等于 hv0 C．若用频率是 3v0 的光照射该金属，则遏止电压为 D．遏止电压随入射光的频率增大而减小 15．一小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重一吨左右)。一位同学想用一个卷尺粗略测 定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行于码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头停 下，而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离 d，然后用卷尺测出船长 L。已知他的自身质量为 m，水的阻力不计，船的质量为 A． B． C． D． 16．一质子以速度 v0 进入足够大的匀强电场区域，φ1、φ2、φ3、φ4 表示相邻的四个等势面，且 φ1＜φ2＜φ3＜φ4。不计质子重力，下列说法正确的是 A．质子运动过程一定是匀变速运动 B．质子运动过程中最小动能可能为 0 C．质子可以回到原出发点 D．质子返回到等势面 φ1 时的速度仍为 v0 17．随着现代物质生活水平的不断提高，电动儿童小车已经成为现代家庭儿童的标配，质量为 m＝10 kg 的电动儿童小车置于粗糙水平地面上，小车由静止加速启动过程的位移时间图象如图所 示。已知图线是一条 x＝kt2 的拋物线，小车运动过程受到的阻力恒为 40 N，重力加速度取 g＝10 m/s2。下列说法正确的是 A．小车 0～3 s 内的平均速度为 0.6 m/s B．小车启动过程的加速度为 2 m/s2 C．小车 5 s 末牵引力的功率为 138 W D．小车 0～3 s 内牵引力做功为 138 J 18．如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器 通道中心线的半径为 R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为 E，磁分析器有范围足 够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向外。一质量为 m、电荷量为 q 的粒子 从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由 P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到 胶片上的 Q 点，不计粒子重力，下列说法中正确的是 A．加速电场的电压 U＝ER B．极板 M 比极板 N 电势低 C．直径 PQ＝ D．若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷 19．如图所示，赤道上空的卫星 A 距地面高度为 R，质量为 m 的物体 B 静止在地球表面的赤 道上，卫星 A 绕行方向与地球自转方向相同。已知地球半径也为 R，地球自转角速度为 ω0，地球 的质量为 M，引力常量为 G。若某时刻卫星 A 恰在物体 B 的正上方，下列说法正确的是 0hv e ( )m L d d − ( )m L d d + mL d ( )m L d L + 2B qmER 此 卷 只 装 订 不 密 封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 A．物体 B 受到地球的引力为 mω02R B．卫星 A 的线速度为 C．卫星 A 再次到达物体 B 上方的时间为 D．卫星 A 与物体 B 的向心加速度之比为 20．D 是一只理想二极管，平行板电容器 A、B 两极板间有一电荷在 P 点处于静止。以 E 表示 两极板间电场强度，U 表示两极板间电压，Ep 表示电荷在 P 点电势能。若保持极板 B 不动，将极 板 A 稍向上平移则 A．E 变小 B．U 变大 C．Ep 变小 D．电荷仍保持静止 21．如图所示，左侧为一个固定在水平桌面上的半径为 R 的半球形碗，碗口直径 AB 水平，O 点为球心，碗的内表面及碗口光滑，右侧是一个足够长的固定光滑斜面。一根不可伸长的轻质细绳 跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球 m1 和物块 m2，且 m1 ＞m2。开始时 m1 恰在 A 点，m2 在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接 m1、m2 的细绳与斜面 平行且恰好伸直，C 点在圆心 O 的正下方。将 m1 由静止释放开始运动，则下列说法正确的是 A．在 m1 从 A 点运动到 C 点的过程中，m1 与 m2 组成的系统机械能守恒 B．当 m1 运动到 C 点时，m1 的速率是 m2 速率的 3 2 倍 C．m1 不可能沿碗面上升到 B 点 D．m2 沿斜面上滑过程中，地面对斜面的支持力始终保持恒定 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 129 分) 22．(6 分)如图甲所示，用落体法验证机械能守恒定律，打出如图乙所示的一条纸带。已知打 点计时器频率为 50 Hz。 (1)根据纸带所给数据，打下 B 点时重物的速度为________m/s。（结果保留三位有效数字） (2)某位同学选用两个形状相同，质量不同的重物 a 和 b 分别进行实验，测得几组数据后，画出 －h 图象，并求出图线的斜率 k1 和 k2，如图丙所示，由图象可知 a 的质量________b 的质量。 （选填“大于”“小于”或“等于”） (3)通过分析发现造成 k2 值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量 m2＝ 0.055 kg，当地重力加速度 g＝9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力 f＝______N 23．(9 分)某实验小组测定一水果电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下： 待测水果电池 E（电动势约为 1.3 V，内阻约为 200 Ω） 直流电流表 A1（量程 0～600 mA，内阻为 0.6 Ω） 直流电流表 A2（量程 0～60 mA，内阻为 6 Ω） 直流电流表 A3（量程 0～6 mA，内阻为 60 Ω） 电压表 V1（量程 0～1.5 V，内阻约为 1.5 kΩ） 电压表 V2（量程 0～5 V，内阻约为 3 kΩ） 电压表 V3（量程 0～15 V，内阻约为 15 kΩ） 滑动变阻器 R1（最大电阻 5 Ω，额定电流 10 A） 滑动变阻器 R2（最大电阻 50 Ω，额定电流 1 A） 滑动变阻器 R3（最大电阻 500 Ω，额定电流 0.1 A） 开关 S、导线若干。 (1)现用电压表和电流表测水果电池的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调 节，应选择的电流表选_______，电压表选_______，滑动变阻器选_______。（填所给器材符号） (2)请在虚框中画出实验电路图。 24．(13 分)足够长的光滑细杆竖直固定在地面上，轻弹簧及小球 A、B 均套在细杆上，弹簧下 端固定在地面上，上端和质量 m1＝50 g 的小球 A 相连，质量 m2＝30 g 的小球 B 放置在小球 A 上， 此时 A、B 均处于静止状态，弹簧的压缩量 x0＝0.16 m，如图所示。从 t＝0 时开始，对小球 B 施加 竖直向上的外力，使小球 B 始终沿杆向上做匀加速直线运动。经过一段时间后 A、B 两球分离；再 经过同样长的时间，B 球距其出发点的距离恰好也为 x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速 度取 g＝10 m/s2。求： 2 GM R 3 0 2π /GM R ω− 3 2 04 GM R ω 2 2 v (1)弹簧的劲度系数 k； (2)整个过程中小球 B 加速度 a 的大小及外力 F 的最大值。 25．(19 分)如图，光滑水平桌面上等间距分布着 4 个条形匀强磁场，磁场方向竖直向下，磁感 应强度 B＝1 T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为 d＝0.5 m。桌面上现有 一边长 l＝0.1 m、质量 m＝0.2 kg、电阻 R＝0.1 Ω 的单匝正方形线框 abcd，在水平恒力 F＝0.3 N 作 用下由静止开始从左侧磁场边缘垂直进入磁场，在穿出第 4 个磁场区域过程中的某个位置开始做匀 速直线运动，线框 ab 边始终平行于磁场边界，取 g＝10 m/s2，不计空气阻力。求： (1)线框刚好完全穿出第 4 个磁场区域时的速度； (2)线框在整个运动过程中所产生的焦耳热； (3)线框从开始运动到刚好完全穿出第 4 个磁场区域所用的时间。 (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)关于分子动理论，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．分子的质量 ，分子的体积 B．扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行 C．布朗运动反映了分子在永不停息地做无规则运动 D．两分子间距离大于 r0 时分子间的作用力只存在引力，小于 r0 时只存在斥力 E．两分子间距离大于 r0 时，增大分子间距，分子力做负功，分子势能增大 (2)(10 分)如图，一定质量的理想气体经历了 A→B→C 的状态变化过程，在此过程中气体的内 能增加了 135 J，外界对气体做了 90 J 的功。已知状态 A 时气体的体积 VA＝600 cm3。求： (i)从状态 A 到状态 C 的过程中，气体与外界热交换的热量； (ii)状态 A 时气体的压强 pA。 34．【物理——选修 3－4】(15 分) (1)(5 分)图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面。入 射光线在过此截面的平面内，a、b 是两种不同频率的单色光。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．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 B．水滴对 a 光的临界角大于对 b 光的临界角 C．在水滴中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 D．在水滴中，a 光的波长小于 b 光的波长 E．a、b 光分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距较小 (2)(10 分)一列简谐横波沿 x 轴传播，其波长为 6 m，如图中实线和虚线分别表示 t 时刻和 t＋ Δt 时刻的波形图，已知 Δt＝0.5 s，图中 P、Q 是位于 x 轴上的两点，间距为 1 m，求： (i)波的周期； (ii)若波的传播速度为 34 m/s，判断波的传播方向。 A Mm N = 摩尔 A VV N = 摩尔 绝密 ★ 启用前 2020 高考高三最新信息卷 物理答案（八） 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．【答案】B 【解析】由题知，金属的极限频率为 v0，而发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极 限频率，故频率大于 v0 的入射光可以使该金属发生光电效应现象，故 A 错误；由题知，金属的极 限频率为 v0，该金属的逸出功等于 W0＝hv0，故 B 正确；根据光电效应方程知 Ekm＝hν－W0，若用 频率是 3v0 的光照射该金属，则光电子的最大初动能是 Ekm＝2hv0，则遏止电压为 ， 故 C 错误；遏止电压为 ，可知遏止电压随入射光的频率增大而增大，故 D 错误。 15．【答案】A 【解析】设人走动时船的速度大小为 v，人的速度大小为 v′，人从船尾走到船头所用时间为 t， 取船的速度为正方向，则 ， ，根据动量守恒定律 Mv－mv′＝0，解得船的质量 ，故选 A。 16．【答案】A 【解析】质子在匀强磁场中做类斜抛运动，因此运动过程一定是匀变速运动，因此质子不能回 到原出发点，故 A 正确，C 错误；质子运动过程中最小动能出现在速度方向平行于等势面时，速度 不能为零，因此返回到等势面 φ1 时的速度大小为 v0，方向不同，故 BD 错误。 17．【答案】AC 【解析】根据位移时间公式 x＝v0t＋1 2at2，与 x＝kt2 比较系数，再结合图象可得 v0＝0，a＝0.6 m/s2，小车 0～3 s 内的位移为 x1＝1 2at12＝2.7 m，则小车 0～3 s 内的平均速度 v＝0.9 m/s，故 A、B 错误；根据牛顿第二定律 F－f＝ma，代入数据得 F＝46 N，则小车 5 s 末牵引力的功率 P＝Fv5＝ 138 W，故 C 正确；小车 0～3 s 内牵引力做功 W＝Fx1＝124.2 J，故 D 错误。 18．【答案】D 【解析】在加速电场中，由动能定理得 Uq＝1 2mv2－0，粒子在静电分析器中做圆周运动，电场 力提供向心力，由牛顿第二定律得 qE＝mv2 R，解得 U＝1 2ER，故 A 错误；因为粒子在磁场中从 P 点 运动到 Q 点，因此由左手定则可知粒子带正电；在加速电场中受到的电场力向右，所以电场线方 向向右，则 M 板为正极，M 板的电势高于 N 板电势，故 B 错误；粒子在磁分析器中做圆周运动， 洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 qvB＝mv2 r ，解得 ，P、Q 两点间的距离 ，若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则粒子做圆周运 动的直径相等，根据 PQ 的表达式可知，粒子的比荷相等，故 C 错误，D 正确。 19．【答案】BD 【解析】物体 B 受到地球的引力应为万有引力，F＝GMm R2 ，不等于向心力，A 错误；根据万有 引力提供向心力可得 ，因此卫星 A 的线速度 ，B 正确；依题得，卫星 A 的 角速度为 ，此时 A 和 B 恰好相距最近，当他们下次相距最近时间满足(ωA－ω)t＝2π， 联立解得 ，C 错误；依题得，卫星 A 的向心加速度 ，物体 B 的向心加速 aB＝ω02R，因此向心加速度之比 ，D 正确。 20．【答案】BD 【解析】将极板 A 稍向上平移，板间距离增大，根据电容的决定式 C＝ εrS 4πkd得知，电容 C 减 小，而电容器的电压不变，则电容器所带电量将要减小，由于二极管具有单向导电性，电容器上电 荷放不掉，电荷不能流回电源，所以电容器的电量保持不变，根据 U＝Q C可知 U 变大，B 正确；根 据推论 E＝U d＝ Q Cd＝4πkQ εrS 可知，板间场强 E 不变，电荷所受的电场力不变，仍保持静止状态，A 错 误，D 正确；P 与 B 板间电势差 UPB＝EdPB，E、dPB 都不变，UPB 保持不变，P 点的电势保持不 变，则电荷在 P 点电势能 EP 不变，C 错误。 21．【答案】ACD 【解析】在 m1 从 A 点运动到 C 点的过程中，m1 与 m2 组成的系统只有重力做功，系统的机械 能守恒，故 A 正确；设小球 m1 到达最低点 C 时 m1、m2 的速度大小分别为 v1、v2，由运动的合成分 解得 v1cos 45°＝v2，则 v1＝ 2v2，故 B 错误；在 m1 从 A 点运动到 C 点的过程中，对 m1、m2 组成的 系统由机械能守恒定律得 m1gR－m2g‧ 2Rsin α＝1 2m1v12＋1 2m2v22 (α 为斜面倾角)，结合 v1＝ 2v2，可 知 v1< ，若 m1 运动到 C 点时绳断开，至少需要有 的速度 m1 才能沿碗面上升到 B 点， 现由于 m1 上升的过程中绳子对它做负功，所以 m1 不可能沿碗面上升到 B 点，故 C 正确；m2 沿斜 面上滑过程中，m2 对斜面的压力是一定的，斜面的受力情况不变，由平衡条件可知地面对斜面的 支持力始终保持恒定，故 D 正确。 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) 0km c 2hEU e e ν= = 0km c hv hvEU e e −= = dv t = L dv t −′ = ( )m L dM d −= 1 mERr B q = 22PQ mERs r B q = = 2 2(2 ) 2 Mm vG mR R = 2 GMv R = 3(2 )A GM R ω = 3 0 2π /8 t GM R ω = − 24A GMa R = 3 2 04 A B a GM a R ω= 2gR 2gR (一)必考题(共 129 分) 22．(6 分) 【答案】(1)2.07 (2)大于 (3)0.033 【解析】(1) 。 (2)根据动能定理得(mg－f)h＝1 2mv2，可得 ，知图线的斜率为 ，b 的斜率 小，知 b 的质量小，所以 a 的质量 m1 大于 b 的质量 m2。 (3) ，代入数据得 f＝0.033 N。 23．(9 分) 【答案】(1)A3 V1 R3 (2)见解析图 【解析】(1)因水果电池的内阻较大，则测量电路中的电流不大，最大电流为 6 mA 左右，所以 可选择的电流表是 A3。因水果电池的电动势约为 1.3 V，为确保电压测量精确，电压表应选择 V1。 因水果电池的内阻较大，为了使调节变阻器时电流有明显变化，应选择阻值较大的滑动变阻器 R3。 (2)因电流表的内阻已知，则可用电流表外接电路，电路图如图所示。 24．(13 分) 【解析】(1)根据共点力平衡条件和胡克定律得： (m1＋m2)g＝kx0 解得：k＝5 N/m。 (2)设经过时间 t 小球 A、B 分离，此时弹簧的压缩量为 x， 对小球 A：kx－m1g＝m1a x0－x＝1 2at2 小球 B：x0＝1 2a(2t)2 当 B 与 A 相互作用力为零时 F 最大，对小球 B： F－m2g＝m2a 解得：a＝2 m/s2，F＝0.36 N。 25．(19 分) 【解析】(1)线圈匀速切割磁感线时产生的电动势 E＝Blv 线圈中产生的感应电流 线圈受到的安培力 FA＝BIl 匀速运动时有 F＝FA 联立解得：v＝3 m/s。 (2)线圈刚好完全穿出第 4 个磁场时的位移 s＝7d＋l 由功能关系可得 Fs＝1 2mv2＋Q 联立解得：Q＝0.18 J。 (3)线圈某次穿入或者穿出某个磁场过程中受到的平均安培力 其中 为平均电流 设线圈某次穿入或者穿出某个磁场所用的时间为 Δt，通过线圈横截面的电荷量为 q，则： 线圈某次穿入或者穿出某个磁场的安培力冲量 因 ΔI 一定，故线圈在整个运动过程中的安培力冲量 设线框从开始运动到刚好完全穿出第 4 个磁场区域所用的时间为 t，根据动量定理可得： Ft－I＝mv 联立解得：t＝2.27 s。 (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) 【答案】BCE 【解析】分子的质量 m＝M 摩尔/NA，分子所占空间的体积 V＝V 摩尔/NA，如果分子之间的间隙 可以忽略不计，则 V＝V 摩尔/NA 表示的才是分子的体积，故 A 错误；扩散现象就是物质分子的无规 则运动，扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行，故 B 正确；悬浮在液体或气体中 的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，它反映了分子在永不停息地做无规则运动，故 C 正确； 分子的引力和斥力是同事存在的，两分子间距离大于 r0 时分子间的引力大于斥力，表现为引力，小 于 r0 时斥力大于引力，表现为斥力，故 D 错误；两分子间距离大于 r0 时，增大分子间距，分子力 做负功，分子势能增大，故 E 正确。 (2)(10 分) 【解析】(i)根据热力学第一定律有 ΔU＝W＋Q 得 Q＝45 J 即气体从外界吸收热量 45 J。 (ii)从状态 A 到状态 B 为等容变化过程，根据查理定律有 2.07 m/s2 AC B xv T = = 2 2 v mg f hm −= fk g m = − 2 2 9.18fk g m = − = EI R = AF BIl= I qI t = ∆ 2Blq R R ϕ∆= = 2 3 A B lI F t R ∆ = ∆ = 2 388 B lI I R = ∆ = A B A B p p T T = 从状态 B 到状态 C 为等圧変化过程，根据盖吕萨克定律有 从状态 A 到状态 B，外界对气体不做功；从状态 B 到状态 C，外界对气体做的功 W＝pBΔV 又 ΔV＝VB－VC 联立解得：pA＝1.5×105 Pa。 34．【物理——选修 3－4】(15 分) 【解析】(i)若波向右传播，则 Δt 内传播了 ，(n＝1，2，3…)，则 ，(n＝1，2，3…) 若波向左传播，则 Δt 内传播了 ，(n＝1，2，3…)。则 ，(n＝1，2，3…) (ii)若波的传播速度为 34 m/s，则传播距离为 x＝vΔt 代入数据解得 x＝17 m 即 个周期，由(1)分析可知，波向左传播。 CB B C VV T T = 1( )6n T+ 3 s6 1T n = + 5( )6n T+ 3 s6 5T n = + 52 6