2020届全国一卷高考物理模拟试题及答案

第 1 页 / 共 20 页 2020 届全国一卷高考物理模拟试题 （考试时间：90 分钟 试卷满分：110 分） 第Ⅰ卷 一、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．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为 23892 U→23490 Th＋X，裂变方程为 23592 U＋10n→Y ＋8936Kr＋310n，其中 23592 U、10n、Y、8936Kr 的质量分别为 m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为 c。下列 叙述正确的是(　　) A.23892 U 发生的是 β 衰变 B．Y 原子核中含有 56 个中子 C．若提高温度，23892 U 的半衰期将会变小 D．裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2 15．一机枪架在湖中小船上，船正以 1 m/s 的速度前进，小船及机枪总质量 M＝200 kg，每颗子弹质 量为 m＝20 g，在水平方向机枪以 v＝600 m/s 的对地速度射出子弹，打出 5 颗子弹后船的速度可能为(　　) A．1.4 m/s B．1 m/s C．0.8 m/s D．0.5 m/s 16．如图所示的理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为 1∶2，在 a、b 端输入正弦交流电 压 U，甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光，且三个灯泡的额定功率相等，则下列说法正确的是(　　) A．乙灯泡的额定电流最大 B．甲灯泡的额定电压为 1 3U C．丙灯泡的电阻最小 D．乙灯泡的额定电压最小第 2 页 / 共 20 页 17．如图所示，木块 A、B 静止叠放在光滑水平面上，A 的质量为 m，B 的质量为 2m，现施加水平力 F 拉 B，A、B 刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动。若改用水平力 F′拉 A，使 A、B 也保持相对静 止，一起沿水平面运动，则 F′不得超过(　　) A．2F B.F 2 C．3F D.F 3 18.如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸 面向里。三个带正电的微粒 a、b、c 电荷量相等，质量分别为 ma、mb、mc。已知在该区域内，a 在纸面内 做匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是 (　　) A．ma>mb>mc　　　　　　 B．mb>ma>mc C．mc>ma>mb D．mc>mb>ma 19．如图所示，水平桌面上有三个相同的物体 a、b、c 叠放在一起，a 的左端通过一根轻绳与质量为 m＝3 kg 的小球相连，半球形器皿中的轻绳与水平方向的夹角为 60°，小球静止在光滑的半球形器皿中，水 平向右的拉力 F＝10 N 作用在 b 上，三个物体保持静止状态。g 取 10 m/s2，下列说法正确的是 (　　) A．轻绳对物体 a 的拉力大小为 10 3 N B．物体 c 受到向右的静摩擦力 C．桌面对物体 a 的静摩擦力方向水平向左 D．物体 b 受到一个摩擦力，方向水平向左 20.已知一质量为 m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为 ΔN，假设地球是质量均匀的球体，半 径为 R。则地球的自转周期为(设地球表面的重力加速度为 g)(　　) A．地球的自转周期为 T＝2π mR ΔN第 3 页 / 共 20 页 B．地球的自转周期为 T＝π mR ΔN C．地球同步卫星的轨道半径为 D．地球同步卫星的轨道半径为 21.如图甲所示，两平行金属板 A、B 放在真空中，间距为 d，P 点在 A、B 板间，A、B 板间的电势差 U 随时间 t 的变化情况如图乙所示，t＝0 时，在 P 点由静止释放一质量为 m、电荷量为 e 的电子，当 t＝2T 时，电子回到 P 点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，下列说法正确的是(　　) A．U1∶U2＝1∶2 B．U1∶U2＝1∶3 C．在 0～2T 时间内，当 t＝T 时电子的电势能最小 D．在 0～2T 时间内，电子的电势能减小了2e2T2U12 md2 第Ⅱ卷 二、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．几个同学在旱冰场闲聊时说起了滑旱冰的物理学知识，于是大家想要粗略验证动量守恒定律，设 计好方案后按下列步骤进行： a．在宽阔水平的场地上选取两个基准点为原点，分别沿相反方向画射线，选取一定长度为标度画上 刻度；第 4 页 / 共 20 页 b．两个同学穿好旱冰鞋分别站立在一个原点上，对推，旁边同学用智能手机跟拍； c．改变对推人数，比如一方两个同学相互抱住，另一方一个同学，旁边同学拍下运动场景； d．选取同学的运动轨迹基本沿着射线的视频，从视频中得到一些相关数据。 请回答： (1)要完成实验目的，选出下列你认为需要用到的数据____________。 A．本地重力加速度 g B．对推双方的质量 m1、m2 C．对推双方滑行的标度数目 n1、n2 D．互推过程的时间 E．旱冰鞋与地面之间的摩擦因数 μ (2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式____________________。 (3)写出可能影响验证的某一个因素 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 23．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 ℃时，系统报 警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过 Ic 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9 Ω)，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 Ω)，滑动变阻器 R2(最大 阻值为 2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节。已知 U 约为 18 V，Ic 约为 10 mA；流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警 器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在 60 ℃时阻值为 650.0 Ω。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。第 5 页 / 共 20 页 (2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器 的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是 ________________________________________________________________________。 ②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 ________________________________________________________________________。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 24．如图所示，在竖直平面(纸面)内固定一内径很小内壁光滑的圆管形轨道 ABC，它由两个半径均为 R 的四分之一圆管顺接而成， A 与 C 端切线水平。在足够长的光滑水平台面上静置一个光滑圆弧轨道 DE， 圆弧轨道 D 端上边缘恰好与圆管轨道的 C 端内径下边缘水平对接。一质量为 m 的小球(可视为质点)以某一 水平速度从 A 点射入圆管轨道，通过 C 点后进入圆弧轨道运动，过 C 点时轨道对小球的压力为 2mg，小球 始终没有离开圆弧轨道。已知圆弧轨道 DE 的质量为 2m，重力加速度为 g。求： (1)小球从 A 点进入圆管轨道的速度大小； (2)小球沿圆弧轨道上升的最大高度。 25.如图，在 y＞0 的区域存在方向沿 y 轴负方向的匀强电场， 场强大小 为 E；在 y＜0 的区域存在方向垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场。一个氕核 和一个氘核 先后从 y 轴 上 y＝h 点以相同的动能射出，速度方向沿 x 轴正方向。已知 进入磁场时，速度方向与 x 轴正方向的夹 角为 60°，并从坐标原点 O 处第一次射出磁场。 的质量为 m，电荷量为 q。不计 重力。求： (1) 第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离；第 6 页 / 共 20 页 (2)磁场的磁感应强度大小； (3) 第一次离开磁场的位置到原点 O 的距离。 （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）气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。 座舱 A 与气闸舱 B 之间装有阀门 K，座舱 A 中充满空气，气闸舱 B 内为真空。航天员从太空返回时，打开 阀门 K，A 中的气体进入 B 中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理 想气体，下列说法正确的是________。 A．气体并没有对外做功，气体内能不变 B．B 中气体可自发地全部退回到 A 中 C．气体温度不变，体积增大，压强减小 D．气体体积膨胀，对外做功，内能减小 E．气体体积变大，气体分子单位时间对容器壁单位面积碰撞的次数将变少 （2）用销钉固定的导热活塞将竖直放置的导热汽缸分隔成 A、B 两部分，每部分都封闭有气体，此时 A、B 两部分气体压强之比为 5∶3，上下两部分气体体积相等。(外界温度保持不变，不计活塞和汽缸间的 摩擦，整个过程不漏气) (1)如图甲，若活塞为轻质活塞，拔去销钉后，待其重新稳定时求 B 部分气体的体积与原来体积之比； (2)如图乙，若活塞的质量为 M，横截面积为 S，拔去销钉并把汽缸倒置，稳定后 A、B 两部分气体体 积之比为 1∶2，重力加速度为 g，求后来 B 气体的压强。 34．[物理——选修 3–4]（15 分） （1）下列说法正确的是________。 A．光的偏振现象说明光是一种横波第 7 页 / 共 20 页 B．某玻璃对 a 光的折射率大于 b 光，则在该玻璃中传播速度 a 光大于 b 光 C．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长 D．变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场 E．狭义相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的 （2）长度为 20 cm 柱状透明工艺品由折射率为 2的材料构成，其横截面 AOB 形状如图所示，侧边 AO、BO 边长均为 3 cm，夹角为 60°，底边 AB 为半径为 R 的一段圆弧，其对应的圆心角也为 60°。单色平 行光束沿与 OA 面成 45°角的方向斜向下射向整个 OA 侧面，折射进入该柱状介质内，求： (1)光线射到 OA 面时折射角的大小； (2)从下部观察，AB 所在底面透光的面积(二次反射光线很微弱，忽略不计)。 2020 届全国一卷高考物理模拟试题答案 （考试时间：90 分钟 试卷满分：110 分） 第Ⅰ卷 一、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。第 8 页 / 共 20 页 14．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为 23892 U→23490 Th＋X，裂变方程为 23592 U＋10n→Y ＋8936Kr＋310n，其中 23592 U、10n、Y、8936Kr 的质量分别为 m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为 c。下列 叙述正确的是(　　) A.23892 U 发生的是 β 衰变 B．Y 原子核中含有 56 个中子 C．若提高温度，23892 U 的半衰期将会变小 D．裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2 解析：选 D　根据质量数守恒和电荷数守恒，X 为氦原子核，23892 U 发生的是 α 衰变，故 A 错误；根据 质量数守恒和电荷数守恒可知，Y 的质量数：A＝235＋1－89－3＝144，电荷数：Z＝92－36＝56，由原子 核的组成特点可知，Y 原子核中含有 56 个质子，中子数为：144－56＝88 个，故 B 错误；半衰期与温度、 压强等外界因素无关，故 C 错误； 根据爱因斯坦质能方程得，核裂变的过程中释放能量：ΔE＝Δm·c2＝ (m1－2m2－m3－m4)c2，故 D 正确。 15．一机枪架在湖中小船上，船正以 1 m/s 的速度前进，小船及机枪总质量 M＝200 kg，每颗子弹质 量为 m＝20 g，在水平方向机枪以 v＝600 m/s 的对地速度射出子弹，打出 5 颗子弹后船的速度可能为(　　) A．1.4 m/s B．1 m/s C．0.8 m/s D．0.5 m/s 解析：选 BC　若子弹射出方向与船前进的方向在同一直线上，则子弹、机枪和小船组成的系统动量 守恒，有 Mv0＝(M－5m)v′±5mv，若子弹向船前进的方向射出，反冲作用使船速减小，v1′＝Mv0－5mv M－5m ＝0.7 m/s，若子弹向船前进的反方向射出，v2′＝Mv0＋5mv M－5m ＝1.3 m/s，可见船速应在 0.7～1.3 m/s 之间。 故 B、C 正确。 16．如图所示的理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为 1∶2，在 a、b 端输入正弦交流电 压 U，甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光，且三个灯泡的额定功率相等，则下列说法正确的是(　　) A．乙灯泡的额定电流最大 B．甲灯泡的额定电压为 1 3U C．丙灯泡的电阻最小 D．乙灯泡的额定电压最小第 9 页 / 共 20 页 解析：选 B　设原线圈中电流为 I1，根据电流比与变压器匝数成反比可知，副线圈中的电流为 1 2I1，即 丙灯泡的额定电流为 1 2I1，设原线圈两端的电压为 U1，则副线圈两端的电压为 2U1，由于三个灯泡的额定 功率相等，则 U 甲(I 乙＋I1)＝U1I 乙＝U1I1，可见乙灯的额定电流为 I1，甲灯的额定电流为 I 甲＝I 乙＋I1＝2I1，A 错误；U 甲＝1 2U1＝1 3U，B 正确；由电阻定义式 R 甲＝ 1 2U1 2I1 ＝U1 4I1，R 乙＝ U1 I1 ，R 丙＝2U1 1 2I1 ＝4U1 I1 ，C 错误；甲 灯的额定电压最小，D 错误。 17．如图所示，木块 A、B 静止叠放在光滑水平面上，A 的质量为 m，B 的质量为 2m，现施加水平力 F 拉 B，A、B 刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动。若改用水平力 F′拉 A，使 A、B 也保持相对静 止，一起沿水平面运动，则 F′不得超过(　　) A．2F B.F 2 C．3F D.F 3 解析：选 B　力 F 拉物体 B 时，A、B 恰好不滑动，故 A、B 间的静摩擦力达到最大值，对物体 A 受力 分析，受重力 mg、支持力 N、向前的静摩擦力 fm，根据牛顿第二定律，有 fm＝ma　①，对 A、B 整体受力 分析，受重力 3mg、支持力和拉力 F，根据牛顿第二定律，有 F＝3ma　②，由①②解得：fm＝1 3F。当 F′ 作用在物体 A 上时，A、B 恰好不滑动时，A、B 间的静摩擦力达到最大值，对物体 A，有 F′－fm＝ma1　 ③，对整体，有：F′＝3ma1　④，由上述各式联立解得：F′＝1 2F，即 F′的最大值是 1 2F，则使 A、B 也 保持相对静止，一起沿水平面运动，则 F′不得超过 1 2F，故 B 正确。 18.如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸 面向里。三个带正电的微粒 a、b、c 电荷量相等，质量分别为 ma、mb、mc。已知在该区域内，a 在纸面内 做匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是 (　　) A．ma>mb>mc　　　　　　 B．mb>ma>mc第 10 页 / 共 20 页 C．mc>ma>mb D．mc>mb>ma 解析：选 B　该空间区域为匀强电场、匀强磁场和重力场的叠加场，a 在纸面内做匀速圆周运动，可知其 重力与所受到的电场力平衡，洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力，有 mag＝qE，解得 ma＝qE g 。b 在 纸面内向右做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向上，可知 mbg＝qE＋qvbB， 解得 mb＝qE g ＋qvbB g 。c 在纸面内向左做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向下， 可知 mcg＋qvcB＝qE，解得 mc＝qE g －qvcB g 。综上所述，可知 mb>ma>mc，选项 B 正确。 19．如图所示，水平桌面上有三个相同的物体 a、b、c 叠放在一起，a 的左端通过一根轻绳与质量为 m＝3 kg 的小球相连，半球形器皿中的轻绳与水平方向的夹角为 60°，小球静止在光滑的半球形器皿中，水 平向右的拉力 F＝10 N 作用在 b 上，三个物体保持静止状态。g 取 10 m/s2，下列说法正确的是 (　　) A．轻绳对物体 a 的拉力大小为 10 3 N B．物体 c 受到向右的静摩擦力 C．桌面对物体 a 的静摩擦力方向水平向左 D．物体 b 受到一个摩擦力，方向水平向左 解析：选 AD　对小球由平衡条件得 2Tsin 60°＝mg，代入数据解得轻绳的拉力 T＝10 3 N，选项 A 正确；因为轻绳的拉力 T＝10 3 N＞F＝10 N，因此对 a、b、c 三个物体组成的整体分析可知，桌面对物 体 a 的静摩擦力方向水平向右，选项 C 错误；物体 c 处于平衡状态，既不受拉力也不受摩擦力，选项 B 错 误；c 对 b 没有摩擦力，而 b 处于平衡状态，由于水平拉力 F＝10 N 作用在 b 上，因此由平衡条件知，b 受 到方向水平向左、大小为 10 N 的静摩擦力，选项 D 正确。 20.已知一质量为 m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为 ΔN，假设地球是质量均匀的球体，半 径为 R。则地球的自转周期为(设地球表面的重力加速度为 g)(　　) A．地球的自转周期为 T＝2π mR ΔN B．地球的自转周期为 T＝π mR ΔN第 11 页 / 共 20 页 C．地球同步卫星的轨道半径为 D．地球同步卫星的轨道半径为 解析：选 AC　在北极 FN1＝GMm R2 ，在赤道 GMm R2 －FN2＝mR4π2 T2 ，根据题意，有 FN1－FN2＝ΔN，联立 计算得出：T＝2π mR ΔN，所以 A 正确，B 错误；万有引力提供同步卫星的向心力，则：GMm′ r2 ＝m′4π2r T2 ， 联立可得：r3＝GMmR ΔN ，又地球表面的重力加速度为 g，则：mg＝GMm R2 ，得：r＝ R，C 正确，D 错 误。 21.如图甲所示，两平行金属板 A、B 放在真空中，间距为 d，P 点在 A、B 板间，A、B 板间的电势差 U 随时间 t 的变化情况如图乙所示，t＝0 时，在 P 点由静止释放一质量为 m、电荷量为 e 的电子，当 t＝2T 时，电子回到 P 点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，下列说法正确的是(　　) A．U1∶U2＝1∶2 B．U1∶U2＝1∶3 C．在 0～2T 时间内，当 t＝T 时电子的电势能最小 D．在 0～2T 时间内，电子的电势能减小了2e2T2U12 md2 解析：选 BD　0～T 时间内平行板间的电场强度为 E1＝U1 d ，电子以加速度 a1＝E1e m ＝U1e dm向上做匀加速 直线运动，当 t＝T 时电子的位移 x1＝1 2a1T2，速度 v1＝a1T。T～2T 时间内平行板间的电场强度 E2＝U2 d ，电 子加速度 a2＝U2e dm，以 v1 的初速度向上做匀减速直线运动，速度变为 0 后开始向下做匀加速直线运动，位 移 x2＝v1T－1 2a2T2，由题意 t＝2T 时电子回到 P 点，则 x1＋x2＝0，联立可得 U2＝3U1，选项 A 错误，B 正 确。当速度最大时，动能最大，电势能最小，而 0～2T 时间内电子先做匀加速直线运动，之后做匀减速直第 12 页 / 共 20 页 线运动，后又做方向向下的匀加速直线运动，在 t＝T 时，电子的动能 Ek1＝1 2mv12＝e2T2U12 2md2 ，电子在 t＝2T 时回到 P 点，此时速度 v2＝v1－a2T＝－2U1eT dm (负号表示方向向下)，电子的动能为 Ek2＝1 2mv22＝2e2T2U12 md2 ， Ek1＜Ek2，根据能量守恒定律，电势能的减少量等于动能的增加量，在 t＝2T 时电子的电势能最小，选项 C 错误，选项 D 正确。 第Ⅱ卷 二、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．几个同学在旱冰场闲聊时说起了滑旱冰的物理学知识，于是大家想要粗略验证动量守恒定律，设 计好方案后按下列步骤进行： a．在宽阔水平的场地上选取两个基准点为原点，分别沿相反方向画射线，选取一定长度为标度画上 刻度； b．两个同学穿好旱冰鞋分别站立在一个原点上，对推，旁边同学用智能手机跟拍； c．改变对推人数，比如一方两个同学相互抱住，另一方一个同学，旁边同学拍下运动场景； d．选取同学的运动轨迹基本沿着射线的视频，从视频中得到一些相关数据。 请回答： (1)要完成实验目的，选出下列你认为需要用到的数据____________。 A．本地重力加速度 g B．对推双方的质量 m1、m2 C．对推双方滑行的标度数目 n1、n2 D．互推过程的时间 E．旱冰鞋与地面之间的摩擦因数 μ第 13 页 / 共 20 页 (2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式____________________。 (3)写出可能影响验证的某一个因素 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)要验证的关系是：m1v1＝m2v2；而 v1＝ 2an1，v2＝ 2an2，即 m1 2an1＝m2 2an2，即 m1 n1＝m2 n2。则需要用到的数据是：对推双方的质量 m1、m2 以及对推双方滑行的标度数目 n1、n2，故选 B、C。 (2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式为 m1 n1＝m2 n2。 (3)可能影响验证的某一个因素：双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整程度不同；对推过程 时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等。 答案：(1)BC　(2)m1 n1＝m2 n2　(3)双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整程度不同；对 推过程时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等 23．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 ℃时，系统报 警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过 Ic 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9 Ω)，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 Ω)，滑动变阻器 R2(最大 阻值为 2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节。已知 U 约为 18 V，Ic 约为 10 mA；流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警 器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在 60 ℃时阻值为 650.0 Ω。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统：第 14 页 / 共 20 页 ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器 的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是 ________________________________________________________________________。 ②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 ________________________________________________________________________。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 解析：(1)电路图连接如图。 (2)报警器开始报警时，对整个回路有 U＝Ic(R 滑＋R 热) 代入数据可得 R 滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择 R2。 (3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻 的阻值，即为 650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于 b 端附近，若置于另一端 a 时，闭 合开关，则电路中的电流 I＝ 18 650.0 A≈27.7 mA，超过报警器最大电流 20 mA，报警器可能损坏。②开关应 先向 c 端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。 答案：(1)连线见解析图　(2)R2　(3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA，报警 器可能损坏　②c　报警器开始报警 24．如图所示，在竖直平面(纸面)内固定一内径很小内壁光滑的圆管形轨道 ABC，它由两个半径均为 R 的四分之一圆管顺接而成， A 与 C 端切线水平。在足够长的光滑水平台面上静置一个光滑圆弧轨道 DE， 圆弧轨道 D 端上边缘恰好与圆管轨道的 C 端内径下边缘水平对接。一质量为 m 的小球(可视为质点)以某一 水平速度从 A 点射入圆管轨道，通过 C 点后进入圆弧轨道运动，过 C 点时轨道对小球的压力为 2mg，小球 始终没有离开圆弧轨道。已知圆弧轨道 DE 的质量为 2m，重力加速度为 g。求： (1)小球从 A 点进入圆管轨道的速度大小；第 15 页 / 共 20 页 (2)小球沿圆弧轨道上升的最大高度。 解析：(1)小球过 C 点时，有 2mg＋mg＝mvC2 R ① 解得 vC＝ 3gR ② 小球从 A 到 C，由机械能守恒定律有 1 2mv02－1 2mvC2＝mg·2R ③ 由②③得 v0＝ 7gR。 ④ (2)小球冲上圆弧形轨道运动，由水平方向上动量守恒得 mvC＝(m＋2m)v 共⑤ 根据机械能守恒定律得 1 2mvC2＝1 2(m＋2m)v 共 2＋mgh ⑥ 由②⑤⑥得 h＝R。 ⑦ 答案：(1) 7gR　(2)R 25.如图，在 y＞0 的区域存在方向沿 y 轴负方向的匀强电场，场强大小为 E；在 y＜0 的区域存在方向 垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场。一个氕核 和一个氘核 先后从 y 轴上 y＝h 点以相同的动能射出， 速度方向沿 x 轴正方向。已知 进入磁场时，速度方向与 x 轴正方向的夹角为 60°，并从坐标原点 O 处第 一次射出磁场。 的质量为 m，电荷量为 q。不计重力。求： (1) 第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离； (2)磁场的磁感应强度大小； (3) 第一次离开磁场的位置到原点 O 的距离。 解析：(1) 在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示。在电场中由运 动学公式有 s1＝v1t1 ①第 16 页 / 共 20 页 h＝1 2a1t12 ② 进入磁场时速度在 y 轴方向的分量大小为 v1tan θ1＝a1t1 ③ 联立以上各式得 s1＝2 3 3 h。 ④ (2) 在电场中运动时，由牛顿第二定律有 qE＝ma1 ⑤ 进入磁场时速度的大小为 v＝ v12＋(a1t1)2 ⑥ 在磁场中运动时由牛顿第二定律有 qvB＝mv2 R1 ⑦ 由几何关系得 s1＝2R1sin θ1 ⑧ 联立以上各式得 B＝ 6mE qh 。 ⑨ (3) 与 初动能相等 1 2(2m)v22＝1 2mv12 ⑩ 在电场中运动时有 qE＝2ma2 ⑪ s2＝v2t2 ⑫ h＝1 2a2t22 ⑬第 17 页 / 共 20 页 进入磁场时 v2tan θ2＝a2t2 ⑭ v′＝ v22＋(a2t2)2 ⑮ qv′B＝2mv′2 R2 ⑯ 联立以上各式得 s2＝s1，θ2＝θ1，R2＝ 2R1 ⑰ 所以 第一次离开磁场的出射点在原点左侧，设出射点到入射点的距离为 s2′，由几何关系有 s2′＝2R2sin θ2 ⑱ 联立④⑧⑰⑱式得， 第一次离开磁场时的位置到原点 O 的距离为 s2′－s2＝2 3 3 ( 2－1)h。 ⑲ 答案：(1)2 3 3 h　(2) 6mE qh 　(3)2 3 3 ( 2－1)h （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）气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。 座舱 A 与气闸舱 B 之间装有阀门 K，座舱 A 中充满空气，气闸舱 B 内为真空。航天员从太空返回时，打开 阀门 K，A 中的气体进入 B 中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理 想气体，下列说法正确的是________。 A．气体并没有对外做功，气体内能不变 B．B 中气体可自发地全部退回到 A 中 C．气体温度不变，体积增大，压强减小 D．气体体积膨胀，对外做功，内能减小 E．气体体积变大，气体分子单位时间对容器壁单位面积碰撞的次数将变少第 18 页 / 共 20 页 解析：选 ACE　由于气闸舱 B 内为真空，所以气体在扩张过程中不会对外做功，系统与外界没有热交 换，所以气体内能不变，故 A 正确，D 错误；根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然变 化都是不可逆的，故 B 错误；气体温度不变，由 pV＝C 可知，体积增大，压强减小，故 C 正确；气体体 积变大，压强减小，由压强微观解释可知，气体分子单位时间对容器壁单位面积碰撞的次数将变少，故 E 正确。 （2）用销钉固定的导热活塞将竖直放置的导热汽缸分隔成 A、B 两部分，每部分都封闭有气体，此时 A、B 两部分气体压强之比为 5∶3，上下两部分气体体积相等。(外界温度保持不变，不计活塞和汽缸间的 摩擦，整个过程不漏气) (1)如图甲，若活塞为轻质活塞，拔去销钉后，待其重新稳定时求 B 部分气体的体积与原来体积之比； (2)如图乙，若活塞的质量为 M，横截面积为 S，拔去销钉并把汽缸倒置，稳定后 A、B 两部分气体体 积之比为 1∶2，重力加速度为 g，求后来 B 气体的压强。 解析：(1)拔去销钉前，设 A 气体的体积为 V，由玻意耳定律得 到： pAV＝pA′(V＋ΔV)，pBV＝pB′(V－ΔV)， 又 pA∶pB＝5∶3，pA′＝pB′ 解得：ΔV＝1 4V， B 部分气体体积与原来的体积之比为 3∶4。 (2)初始状态：pA pB＝5 3， 最终平衡状态：pA′＝pB′＋Mg S 设汽缸总容积为 V′，A、B 两部分气体做等温变化 pA V′ 2 ＝pA′V′ 3 ，pB V′ 2 ＝pB′2V′ 3 联立解得：pB′＝3Mg 7S 。 答案：(1)3∶4　(2)3Mg 7S 34．[物理——选修 3–4]（15 分）第 19 页 / 共 20 页 （1）下列说法正确的是________。 A．光的偏振现象说明光是一种横波 B．某玻璃对 a 光的折射率大于 b 光，则在该玻璃中传播速度 a 光大于 b 光 C．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长 D．变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场 E．狭义相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的 解析：选 ADE　纵波没有偏振现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故 A 正确；根据 v＝c n可得 在 该玻璃中传播速度 a 光小于 b 光，B 错误；根据多普勒效应，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声 音的频率大于声源发出的频率，结合 v＝λf 可知，接收到的声音的波长小于声源发出的波长，故 C 错误； 根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，D 正确；狭义相对论认为真空中 的光速在不同的惯性参考系中是相同的，故 E 正确。 （2）长度为 20 cm 柱状透明工艺品由折射率为 2的材料构成，其横截面 AOB 形状如图所示，侧边 AO、BO 边长均为 3 cm，夹角为 60°，底边 AB 为半径为 R 的一段圆弧，其对应的圆心角也为 60°。单色平 行光束沿与 OA 面成 45°角的方向斜向下射向整个 OA 侧面，折射进入该柱状介质内，求： (1)光线射到 OA 面时折射角的大小； (2)从下部观察，AB 所在底面透光的面积(二次反射光线很微弱，忽略不计)。 解析：(1)所有光线在 OA 面上入射角都相同，由折射定律知sin i sin r＝n，其中 i＝ 45°， 解得折射角 r＝30°。第 20 页 / 共 20 页 (2)如图所示，进入介质内的光线，在 AB 弧上到达位置越向左入射角越大，光线射向 M 点时，折射到 AB 弧上 P 点，此时恰好发生全反射，sin C＝1 n 此时入射角为 C，则 C＝45°， ∠PO′A＝45°＝π 4， 由几何关系可知 R＝3 cm， 故 S＝π 4RL＝1.5π×10－3 m2。 答案：(1)30°　(2)1.5π×10－3 m2