2020届全国一卷高考物理模拟试卷五（Word版附解析）

第 1 页 / 共 13 页 2020 年全国高考物理模拟试卷（ 五 ） （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．如图，在水平晾衣杆(可视为光滑杆)上晾晒床单时，为了尽快使床单晾干，可在床单间支撑轻质 细杆。随着细杆位置的不同，细杆上边两侧床单间夹角 θ(θ＜150°)将不同。设床单重力为 G，晾衣杆所受 压力大小为 N，下列说法正确的是(  ) A．当 θ＝60°时，N＝ 3 3 G B．当 θ＝90°时，N＝ 2 2 G C．只有当 θ＝120°时，才有 N＝G D．无论 θ 取何值，都有 N＝G 解析：选 D 对床单受力分析，受竖直向下的重力和晾衣杆竖直向上的支持力，晾衣杆对床单的支持 力始终等于 G，则根据牛顿第三定律知，无论夹角 θ 取何值都有 N＝G，故 A、B、C 错误，D 正确。 15．甲、乙两物体在同一直线上运动，其位移—时间图像如图所示，由图像可知(  ) A．甲比乙运动得快 B．乙开始运动时，两物体相距 20 m C．在前 25 s 内，两物体距离先增大后减小 D．在前 25 s 内，两物体位移大小相等 解析：选 C 位移时间图像的斜率等于速度，斜率越大，速度越大，甲比乙运动得慢，故 A 错误；由 题图知：乙从原点出发，乙开始运动时，甲的位置坐标大于 20 m，则两物体相距大于 20 m，故 B 错误； 在 0～10 s 这段时间内，乙静止在原点，甲沿正向做匀速直线运动，则两物体间的距离逐渐增大，在 10～ 第 2 页 / 共 13 页 25 s 这段时间内，甲的运动速率小于乙的运动速率，甲在乙的前方，则两者距离逐渐减小，故 C 正确；在 前 25 s 内，甲的位移为 x1＝(40－20)m＝20 m，乙的位移为 x2＝(40－0)m＝40 m, 故 D 错误。 16.如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率 v1 运行。初速度大小为 v2 的小物块从与传送带等 高的光滑水平地面上的 A 处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的 v­t 图像(以地面为参考系)如图乙所示。已知 v2>v1，则(  ) A．t2 时刻，小物块离 A 处的距离达到最大 B．t2 时刻，小物块相对传送带滑动的距离最大 C．0～t2 时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D．0～t3 时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 解析：选 B 0～t1 时间：滑动摩擦力向右，物块向左做匀减速运动，t1 时刻向左位移达到最大，即小 物块离 A 处的距离最大。t1～t2 时间：滑动摩擦力向右，物块向右由静止开始先做匀加速直线运动。t2 以后 物块做匀速直线运动，摩擦力为零。t2 时刻以后物块相对传送带静止，相对滑动的距离最大，故 B 正确。 17.小球 P 和 Q 用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P 球的质量大于 Q 球的质量，悬挂 P 球的绳比悬 挂 Q 球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点 (  ) A．P 球的速度一定大于 Q 球的速度 B．P 球的动能一定小于 Q 球的动能 C．P 球所受绳的拉力一定大于 Q 球所受绳的拉力 D．P 球的向心加速度一定小于 Q 球的向心加速度 解析：选 C 两球由静止释放到运动到轨迹最低点的过程中只有重力做功，机械能守恒，取轨迹的最 低点为零势能点，则由机械能守恒定律得 mgL＝1 2mv2，v＝ 2gL，因 LP＜LQ，则 vP＜vQ，又 mP＞mQ，则 第 3 页 / 共 13 页 两球的动能无法比较，选项 A、B 错误；在最低点绳的拉力为 F，则 F－mg＝mv2 L，则 F＝3mg，因 mP＞ mQ，则 FP＞FQ，选项 C 正确；向心加速度 a＝F－mg m ＝2g，选项 D 错误。 18.如图所示，一劲度系数为 k 的轻质弹簧，下面挂有匝数为 n 的矩形线框 abcd。bc 边长为 l，线框的 下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，方向垂直线框平面向里，线框中通以电流 I，方向如图 所示，开始时线框处于平衡状态。令磁场反向，磁感应强度的大小仍为 B，线框达到新的平衡。则在此过 程中线框位移的大小 Δx 及方向是(  ) A．Δx＝2nIlB k ，方向向上 B．Δx＝2nIlB k ，方向向下 C．Δx＝nIlB k ，方向向上 D．Δx＝nIlB k ，方向向下 解析：选 B 线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡，安培力为：FB＝nBIl，且开始的方 向向上，然后方向向下，大小不变。 设在磁场反向之前弹簧的伸长量为 x，则反向之后弹簧的伸长量为(x＋Δx)， 则有：kx＋nBIl－G＝0 k(x＋Δx)－nBIl－G＝0 解得：Δx＝2nIlB k ，且线框向下移动。 故 B 正确。 19．2017 年 10 月 16 日，美国激光干涉引力波天文台等机构联合宣布首次发现双中子星并合引力波事 件，如图为某双星系统 A、B 绕其连线上的 O 点做匀速圆周运动的示意图，若 A 星的轨道半径大于 B 星的 轨道半径，双星的总质量为 M，双星间的距离为 L，其运动周期为 T，则(  ) A．A 的质量一定大于 B 的质量 B．A 的线速度一定大于 B 的线速度 C．L 一定，M 越大，T 越大 D．M 一定，L 越大，T 越大 第 4 页 / 共 13 页 解析：选 BD 设双星质量分别为 mA、mB，轨道半径分别为 RA、RB，角速度相等且为 ω，根据万有 引力定律可知：GmAmB L2 ＝mAω2RA，GmAmB L2 ＝mBω2RB，距离关系为：RA＋RB＝L，联立解得：mA mB＝RB RA，因为 RA＞RB，所以 A 的质量一定小于 B 的质量，故 A 错误；根据线速度与角速度的关系有：vA＝ωRA、vB＝ ωRB，因为角速度相等，半径 RA＞RB，所以 A 的线速度大于 B 的线速度，故 B 正确；又因为 T＝2π ω，联立 以上可得周期为：T＝2π L3 GM，所以总质量 M 一定，两星间距离 L 越大，周期 T 越大，故 C 错误，D 正 确。 20．质量为 M 的足够长的木板 B 放在光滑水平地面上，一个质量为 m 的滑块 A(可视为质点)放在木板 上，设滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，如图甲所示。木板 B 受到随时间 t 变化的水平拉力 F 作 用时，用传感器测出木板 B 的加速度 a，得到如图乙所示的 a­F 图像，取 g＝10 m/s2，则(  ) A．滑块 A 的质量 m＝1.5 kg B．木板 B 的质量 M＝1.5 kg C．当 F＝5 N 时，木板 B 的加速度 a＝4 m/s2 D．滑块 A 与木板 B 间的动摩擦因数为 μ＝0.1 解析：选 AC 由题图乙知，当 F＝4 N 时，加速度为 a＝2 m/s2，对整体分析：F＝(m＋M)a，解得 m ＋M＝2 kg，当 F>4 N 时，A、B 发生相对滑动，对 B 有：a＝F－μmg M ＝ 1 MF－μmg M ，由图示图像可知，图线 的斜率：k＝ 1 M＝Δa ΔF＝2，解得 M＝0.5 kg，滑块 A 的质量为：m＝1.5 kg，故 A 正确，B 错误；当 a＝0 时，F ＝3 N，代入解得 μ＝0.2，故 D 错误；根据 F＝5 N>4 N 时，滑块与木板相对滑动，B 的加速度为 aB＝ 1 MF －μmg M ＝4 m/s2，故 C 正确。 第 5 页 / 共 13 页 21．如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压 U 加速后，水平进入互相垂 直的匀强电场 E 和匀强磁场 B 的复合场中(E 和 B 已知)，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则下 列说法中正确的是(  ) A．小球可能带正电 B．小球做匀速圆周运动的半径为 r＝1 B 2UE g C．小球做匀速圆周运动的周期为 T＝2πE Bg D．若电压 U 增大，则小球做匀速圆周运动的周期变大 解析：选 BC 小球在竖直平面内做匀速圆周运动，故重力等于电场力，洛伦兹力提供向心力，所以 mg＝ qE，由于电场力的方向与场强的方向相反，故小球带负电，故 A 错误；由于洛伦兹力提供向心力，故有 qvB＝mv2 r ，解得 r＝mv qB ，又由于 qU＝1 2mv2，解得 v＝ 2qU m ，所以 r＝1 B 2mU q ＝1 B 2UE g ，故 B 正确； 由于洛伦兹力提供向心力做圆周运动，故有运动周期 T＝2πr v ＝2πm qB ＝2πE Bg ，故 C 正确；显然运动周期与加 速电压无关，电压 U 增 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．为了测定滑块 M 与长木板间的动摩擦因数，某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上，另 一端用垫块垫起形成一个倾角 θ，在长木板的另一端固定一个定滑轮，在垫块上安装一个光电门，在重物 m 上固定一个窄挡光条，通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮，如图所示。现让重物从 某标记位置处由静止释放，它牵引滑块运动，若测得标记处与光电门间的距离为 h，宽度为 d 的挡光条通 过光电门的时间为 t，且 M＝m，则滑块与长木板间的动摩擦因数为 μ＝______________。实验过程中 h 越 大，实验测量结果__________ (选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)；在保持 h 不变的情况下，调 节垫块使倾角 θ 越大，则实验测量结果__________ (选填“越 第 6 页 / 共 13 页 精确”“越不精确”或“都一样”)。 解析：根据题意知挡光条通过光电门的速度为 v＝d t，重物下降 h 的过程中 mgh－Mghsin θ－μMghcos θ ＝1 2(m＋M)v2，联立解得 μ＝1－sin θ cos θ － d2 ght2cos θ。实验过程中 h 越大，挡光条过光电门的时间越短，速度测 量越准确，误差越小；倾角 θ 越大，滑块运动的加速度越小，挡光条经过光电门的时间越长，速度测量越 不准确，误差越大。 答案：1－sin θ cos θ － d2 ght2cos θ 越精确  越不精确 23．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为 50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为________ cm(该值 接近多次测量的平均值)。 (2)用伏安法测金属丝的电阻 Rx。实验所用器材为：电池组(电动势 3 V，内阻约 1 Ω)、电流表(内阻约 0.1 Ω)、电压表(内阻约 3 kΩ)、滑动变阻器 R(0～20 Ω，额定电流 2 A)、开关、导线若干。某小组同学利 用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 U/V 0 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0 0.02 0.06 0.16 0.22 0.34 0.46 0.52 由以上实验数据可知，他们测量 Rx 是采用图乙中的________图(选填“A”或“B”)。 第 7 页 / 共 13 页 (3)如图丙是测量 Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P 置于变阻器的 一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图丙中实物间的连线。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立 U、I 坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的 4 个 坐标点。请在图中标出第 3、5、7 次测量数据的坐标点，并描绘出 U­I 图线。由图线得到金属丝的阻值 Rx ＝________ Ω(保留两位有效数字)。 (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________ Ω·m(保留两位有效数字)。 解析：(1)固定刻度读数为 0，可动刻度读数为 39.7，所测长度为 0＋39.7×0.01 mm＝0.397 mm＝0.039 7 cm。 (2)由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻 Rx 约为 5 Ω，则有 Rx＜ RARV，属于小电阻，用外接 法测量误差小，由记录的数据可知电压、电流从接近 0 开始调节，所以应该采用分压接法，故选 A。 (3)实物图如图所示。 (4)描绘出第 3、5、7 三个点后可见第 7 次测量数据的坐标点误差太 大舍去，然后画出 U­I 图线，如图所示。由画出的图线可知：Rx＝ 2.3－0.1 0.52－0.02 Ω＝4.4 Ω。 第 8 页 / 共 13 页 (5)根据电阻定律 R＝ρL S，得 ρ＝RS L＝R π(d 2 )2 L ，代入数据可计算出 ρ＝1.1×10－6 Ω·m。 答案：(1)0.039 7(0.039 5～0.039 9 均可) (2)A (3)见解析图 (4)见解析图 4.4(4.3～4.7 均可) (5)1.1×10－6 24．如图所示，一根被锁定的压缩轻弹簧下端固定在水平地面上，上端固定着一质量为 m 的薄木板 A， 弹簧的压缩量为 11 2 h。图中 P 点距地面高度正好等于弹簧原长，在 P 点上方有一距它高度为 2h 、质量为 2m 的物块 B。现解除弹簧的锁定，木板 A 上升到 P 点时恰好与自由下落的物块 B 发生正碰(碰撞时间极短)， 并一起无粘连地向下运动。B 与 A 第一次分开后能达到的最高位置在 P 点上方的h 2处。已知重力加速度为 g， 整个过程中弹簧始终处于弹性限度内并保持竖直。求： (1)A、B 第一次分开瞬间 B 的速度大小； (2)A、B 第一次碰撞后一起向下运动到 A 的初始位置时速度的大小。 解析：(1)B 与 A 刚要分离时，弹簧正好处于原长，设此时 B 的速度为 vB，则由机械能守恒定律得： 2mg·h 2＝1 2·2mvB2 解得 vB＝ gh。 (2)设 A、B 刚好碰撞前 B 的速度大小为 v，根据机械能守恒定律得：2mg·2h＝1 2·2mv2 解得 v＝2 gh 根据机械能守恒，A、B 碰撞后瞬间的速度大小 vAB 与 A、B 刚好分开时速度大小相等，即：vAB＝vB 设 A、B 刚好碰撞前 A 的速度大小为 vA，根据动量守恒： 2mv－mvA＝3mvAB 解得 vA＝ gh 设弹簧锁定时的弹性势能为 Ep，从弹簧解除锁定到恢复到原长的过程，根据机械能守恒定律： Ep＝mg·11 2 h＋1 2mvA2 第 9 页 / 共 13 页 可得 Ep＝6mgh 设 A、B 第一次碰撞后一起向下运动到 A 的初始位置时的速度大小为 v′，在这过程中，根据机械能 守恒定律得：Ep＋1 2·3mv′2＝1 2·3mvAB2＋3mg·11 2 h 联立以上各式解得： v′＝2 2gh。 答案：(1) gh (2)2 2gh 25．如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距 L＝0.5 m，左端接有阻值 R ＝0.3 Ω 的电阻，一质量 m＝0.1 kg、电阻 r＝0.1 Ω 的金属棒 MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的 匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B＝0.2 T，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a＝2 m/s2 的加速 度做匀加速运动，当棒运动的位移 x＝9 m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前 回路中产生的焦耳热 Q1＝2.025 J，导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨 保持良好接触，求： (1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻 R 的电荷量 q； (2)金属棒 MN 做匀加速运动所需外力 F 随时间 t 变化的表达式； (3)外力做的功 WF。 解析：(1)棒在匀加速运动中，由法拉第电磁感应定律得E＝ΔΦ Δt ，其中 ΔΦ＝BLx 由闭合电路的欧姆定律得I＝ E R＋r 则通过电阻 R 的电荷量为 q＝I·Δt 联立各式，代入数据得 q＝2.25 C。 (2)由法拉第电磁感应定律得 E＝BLv 对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得 v＝at 由闭合电路欧姆定律得 I＝ E R＋r 由安培力公式和牛顿第二定律得 F－BIL＝ma 联立各式得 F＝0.2＋0.05t(N)。 第 10 页 / 共 13 页 (3)对棒的匀加速运动过程， 由运动学公式得 v2＝2ax 撤去外力后，由动能定理得安培力做功 W＝0－1 2mv2 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2＝－W 联立解得 Q2＝1.8 J 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知 WF＝Q1＋Q2 解得 WF＝3.825 J。 答案：(1)2.25 C (2)F＝0.2＋0.05t(N) (3)3.825 J （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)下列说法中正确的是________。 A．需要用力才能压缩气体表明气体分子间存在斥力 B．一定温度下，水的饱和蒸气压是一定的 C．一定质量的理想气体从外界吸热，内能可能减小 D．微粒越大，撞击微粒的液体分子数量越多，布朗运动越明显 E．液体与大气相接触，液体表面层内分子间的作用表现为相互吸引 (2)如图所示，圆柱形汽缸上部开口且有挡板，内部底面积 S 为 0.1 m2，内部高度为 d。筒内一个很薄 的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，活塞上放置一质量为 10 kg 的 重物，开 第 11 页 / 共 13 页 始时活塞处于离底部d 2的高度，外界大气压强为 1.01×105 Pa，温度为 27 ℃。活塞与汽缸内壁的摩擦忽略 不计，现对气体加热，求：(g 取 10 m/s2) (ⅰ)当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度； (ⅱ)气体温度达到 387 ℃时气体的压强。 解析：(1)需要用力才能压缩气体这是由于气体压强的缘故，与气体分子间的斥力无关，选项 A 错误； 饱和汽压与温度有关，在一定温度下，水的饱和蒸气压是一定的，选项 B 正确；一定质量的理想气体从外 界吸热，若对外做功，则内能可能减小，选项 C 正确；微粒越小，液体分子对微粒的碰撞越不平衡，布朗 运动越明显，选项 D 错误；液体与大气相接触，液体表面层内分子比较稀疏，分子间的作用表现为相互吸 引，选项 E 正确。 (2)(ⅰ)被封闭气体做等压变化：V1＝Sd 2 T1＝(273＋27)K＝300 K 设温度升高到 T2 时，活塞刚好到达汽缸口：V2＝Sd 根据盖吕萨克定律：V1 T1＝V2 T2 解得 T2＝600 K。 (ⅱ)T3＝387 ℃＝660 K>T2 故被封闭气体先做等压变化，待活塞到达汽缸口后做等容变化 V3＝Sd 由理想气体状态方程：p1V1 T1 ＝p3V3 T3 p1＝p0＋mg S 解得 p3＝1.122×105 Pa。 答案：(1)BCE (2)(ⅰ) 600 K (ⅱ) 1.122×105 Pa 第 12 页 / 共 13 页 34．[物理——选修 3–4]（15 分） （1）一列简谐横波在弹性介质中沿 x 轴传播，波源位于坐标原点 O，t＝0 时刻波源开始振动，t＝3 s 时波源停止振动，如图所示为 t＝3.2 s 时靠近波源的部分波形图。其中质点 a 的平衡位置离原点 O 的距离 为 x＝2.5 m。下列说法中正确的是________。 A．波速为 5 m/s B．波长为 2.0 m C．波源起振方向沿 y 轴正方向 D．在 t＝3.3 s，质点 a 位于波谷 E．从波源起振开始计时，3.0 s 内质点 a 运动的总路程为 2.5 m 解析：选 ABE 由题意可知 v＝Δx Δt＝ 1.0 3.2－3 m/s＝5 m/s，选项 A 正确；由题图可知，波长 λ＝2 m，选 项 B 正确；t＝3.2 s 时，Δx1＝v·Δt1＝5×3.2 m＝16 m，由于 λ＝2.0 m，故波形前端的运动同 x＝2.0 m 质点 的运动，可判断 2.0 m 处的质点向下振动，故波源起振方向沿 y 轴负方向，选项 C 错误；T＝λ v ＝2.0 5 s＝0.4 s，从图示时刻经 Δt′＝0.1 s＝1 4T，质点 a 位于平衡位置，选项 D 错误；从 t＝0 时刻起，经 Δt2＝Δx2 v ＝2.5 5 s＝0.5 s，质点 a 开始振动，3.0 s 内质点 a 振动了 2.5 s,2.5 s＝61 4T，故质点 a 运动的总路程为 s＝6×4A＋A ＝25×0.1 m＝2.5 m，选项 E 正确。 （2）如图所示，一透明棱镜其截面为直角三角形 ABC，BC 边长为 a，∠A＝30°。现有一细束单色光 沿与 AB 平行的方向从到 C 点距离为 3 2 a 的 O 点入射，折射后恰好射到 AB 边上的 D 点，且 CD⊥AB。光 在真空中的传播速度为 c。求： (1)棱镜的折射率 n； (2)单色光从 O 点入射到第一次从棱镜中射出所用的时间 t。 第 13 页 / 共 13 页 [解析] (1)单色光在棱镜中的光路如图所示，由几何关系可知，CD 长为 3 2 a，△OCD 为等边三角形， 故 α＝β＝60° 根据折射定律有：n＝ sin 60° sin(90°－α) 解得：n＝ 3。 (2)由于 sin β＝ 3 2 >1 n，故单色光在 D 点发生全反射，由几何关系可知， 反射光垂直 BC 边，从 BC 边射出棱镜，故：γ＝β＝60°。 光在棱镜中的传播速度为：v＝c n 故：t＝OD＋CDcos γ v 解得：t＝9a 4c。 [答案] (1) 3 (2)9a 4c