2020年全国一卷高考物理仿真模拟试卷四（Word版附解析）

第 1 页 / 共 13 页 2020 年全国一卷高考物理仿真模拟试卷（ 四 ） （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.某一放射性物质发生衰变时放出 α、β、γ 三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示， 下列说法正确的是(  ) A．该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大 B．射线 C 中的粒子是原子核的重要组成部分 C．射线 A 中的粒子一定带正电 D．射线 B 中的粒子的穿透性最弱 解析：选 C 半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故 A 错误；由题图可知射线 C 中的粒子为 电子，而原子核带正电，故 B 错误；由左手定则可知，射线 A 中的粒子一定带正电，故 C 正确；射线 B 为 γ 射线，穿透性最强，故 D 错误。 15．一理想变压器原、副线圈匝数比为 3∶1，原线圈与小灯泡 D 串联后，接入一正弦交流电源，电 源电压的有效值恒定；副线圈电路中连接可变电阻 R 和电流表，电流表内阻不计，如图所示。若改变 R 的 阻值，使电流表的示数变为原来的两倍。则(  ) A．小灯泡 D 的亮度变暗 B．副线圈的电压变小 C．R 的阻值大于原来的一半 D．变压器的输入功率变为原来的两倍 解析：选 B 因电流表的示数变为原来的两倍，即副线圈中电流变为原来的两倍，则原线圈中电流也 变为原来的两倍，即小灯泡 D 的亮度变亮，选项 A 错误；因灯泡 D 两端的电压变大，可知变压器原线圈 第 2 页 / 共 13 页 中电压减小，副线圈中电压也减小，R 的阻值小于原来的一半，选项 B 正确，C 错误；原线圈中电流变为 原来的两倍，但是原线圈中电压减小，则变压器的输入功率小于原来的两倍，选项 D 错误。 16．如图甲所示，水平面上一质量为 m 的物体在水平力 F 作用下开始加速运动，力 F 的功率 P 保持恒 定，运动过程中物体所受的阻力 f 大小不变，物体速度最终达到最大值 vmax，此过程中物体速度的倒数1 v与 加速度 a 的关系图像如图乙所示。仅在已知功率 P 的情况下，根据图像所给信息可知以下说法中正确的是 (  ) A．可求出 m、f 和 vmax B．不能求出 m C．不能求出 f D．可求出物体加速运动时间 解析：选 A 当加速度为零时，物体做匀速运动，此时牵引力大小等于阻力大小，速度为最大值，最 大速度 vmax＝ 1 0.1 m/s＝10 m/s；功率 P＝Fv，而 F－f＝ma，联立可得1 v ＝m Pa＋ f P，物体速度的倒数1 v 与加速 度 a 的关系图像的斜率为 k＝m P，纵轴截距为 f P＝0.1，因此可求出 m、f 和 vmax，选项 A 正确，B、C 错误。 物体做变加速运动，无法求解物体加速运动的时间，选项 D 错误。 17．2017 年 4 月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对 接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行 的(  ) A．周期变大        B．速率变大 C．动能变大 D．向心加速度变大 第 3 页 / 共 13 页 解析：选 C 组合体比天宫二号质量大，轨道半径 R 不变，根据GMm R2 ＝mv2 R，可得 v＝ GM R ，可知与 天宫二号单独运行时相比，组合体运行的速率不变，B 项错误；又 T＝2πR v ，则周期 T 不变，A 项错误；质 量变大、速率不变，动能变大，C 项正确；向心加速度 a＝GM R2 不变，D 项错误。 18.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。 19.静止在粗糙水平面上的物体，在水平力 F 的作用下，经过时间 t、通过位移 l 后，动量为 p、动能为 Ek。以下说法正确的是(  ) A．若保持水平力 F 不变，经过时间 2t，物体的动量等于 2p B．若将水平力增加为原来的两倍，经过时间 t，物体的动量等于 2p C．若保持水平力 F 不变，通过位移 2l，物体的动能小于 2Ek D．若将水平力增加为原来的两倍，通过位移 l，物体的动能大于 2Ek 解析：选 AD 根据动量定理 I 合＝(F－f)t＝p，保持水平力 F 不变，经过时间 2t，(F－f)·2t＝p′，可 知 p′＝2p，故 A 正确；根据动量定理 I 合＝(F－f)t＝p，若水平力增加为原来的 2 倍，经过时间 t，则有 (2F－f)·t＝p′，则 p′＞2p，故 B 错误；根据动能定理(F－f)·l＝E k，保持水平力 F 不变，通过位移 2l，有 第 4 页 / 共 13 页 (F－f)·2l＝Ek′，则有 Ek′＝2Ek，故 C 错误；根据动能定理(F－f)·l＝Ek，将水平力增加为原来的两倍， 通过位移 l，有(2F－f)·l＝Ek′，则有 Ek′＞2Ek，故 D 正确。 20.在匀强磁场中，一个匝数为 150 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过 该线圈的磁通量随时间变化规律如图所示。设线圈总电阻为 2 Ω，则(  ) A．t＝0 时，线圈平面与磁感线方向垂直 B．t＝0.5 s 时，线圈中的电流改变方向 C．t＝2 s 时，线圈中磁通量的变化率为零 D．在 2 s 内，线圈产生的热量为 18π2 J 解析：选 BD 根据题图可知，在 t＝0 时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线， 感应电动势最大，故 A 错误；t＝0.5 s 时，线圈中磁通量最大，感应电动势为零，此时的电流改变方向， 故 B 正确；t＝2 s 时，线圈中磁通量为零，此时磁通量的变化率最大，故 C 错误；感应电动势的最大值为 Em＝NBSω＝NΦmω＝150×0.04×2π 2 V＝6π V，有效值 E＝Em 2 ＝3 2π V，根据焦耳定律可得 2 s 内产生的热 量为 Q＝E2 R T＝18π2 2 ×2 J＝18π2 J，故 D 正确。 21．如图所示，质量均为 m 的小球 A、B 用劲度系数为 k1 的轻弹簧相连，B 球用长为 L 的细绳悬于 O 点，A 球固定在 O 点正下方，当小球 B 平衡时，绳子所受的拉力为 FT1，弹簧的弹力为 F1；现把 A、B 间 的弹簧换成原长相同但劲度系数为 k2(k2>k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时 绳子所受的拉力为 FT2，弹簧的弹力为 F2，则下列关于 FT1 与 FT2、F1 与 F2 大小之间的关系，正确的是 (  ) A．FT1>FT2         B．FT1＝FT2 C．F1＜F2 D．F1＝F2 解析：选 BC 小球 B 受重力 mg、绳子拉力 FT 和弹簧弹力 F 三个力而平衡，平移 FT、F 构成矢量三 角形如图所示，由图可以看出，力的矢量三角形总是与几何三角形 OAB 相似，因 此有mg OA＝FT L ＝ F AB，其中 OA、L 保持不变，因此绳子的拉力 FT 大小保持 不变，A 错误、B 正确；当弹簧的劲度系数 k 增大时，弹簧的压缩量减小，A、B 间距离增 大，因此对应的力 F 增大，C 正确、D 错误。 第Ⅱ卷 第 5 页 / 共 13 页 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．某实验小组计划做“探究滑块与木板间动摩擦因数”实验，设计的实验装置如图甲所示。 (1)某同学打出了如图乙所示的一条纸带，每两点间还有 4 个点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个 计数点间的距离，打点计时器的电源频率为 50 Hz，该滑块做匀变速直线运动的加速度 a＝________ m/s 2。 (结果保留三位有效数字) (2)根据实验数据，作出的小车加速度 a 与传感器示数 F 的关系图像如图丙所示，则滑块和滑轮的总质 量为________ kg。滑块与木板间的动摩擦因数为________。(g＝10 m/s2，结果均保留一位有效数字) 解析：(1)根据 Δx＝aT2，运用逐差法得， a＝xCE－xAC 4T2 ＝[(12.74＋10.81)－(8.85＋6.90)] × 10－2 4 × 0.01 m/s2 ＝ 1.95 m/s2。 (2)由牛顿第二定律：2F－f＝ma，即 a＝2 mF－ f m，则：2 m＝ 2 0.5＝4，解得 m＝0.5 kg； f m＝2，解得 f＝1 N，则 μ＝ f mg＝0.2。 答案：(1)1.95 (2)0.5 0.2 23．为测量某电压表 V1 的内阻，某同学设计的电路如图 1 所示。可供选择的器材如下： A．待测电压表 V1(量程 0～3 V，内阻约 3 kΩ) 第 6 页 / 共 13 页 B．电压表 V2(量程 0～9 V，内阻约 10 kΩ) C．定值电阻 R1(阻值为 600 Ω) D．定值电阻 R2(阻值为 6 kΩ) E．滑动变阻器 R(0～20 Ω) F．直流电源(E＝10 V，内阻可不计) G．开关 S 及导线若干 (1)定值电阻应选________(选填“R1”或“R2”)。 (2)在图 2 中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。 (3)实验测量得到的数据如下表： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U1/V 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 2.80 U2/V 0 1.5 2.7 4.3 5.7 7.8 8.1 请在图 3 中描点作出 U2­U1 图线，可得待测电压表 V1 的内阻为________ kΩ(保留两位有效数字)。 第 7 页 / 共 13 页 解析：(1)因电压表 V1 的内阻较大，若与 R1 串联，R1 的分压很小，测量误差较大，故可将电压表 V1 与 R2 串联。 (2)实物图如图甲所示。 (3)根据描点法作出 U2­U1 图像如图乙所示，由U2－U1 R2 ＝U1 RV，解得 RV＝ U1 U2－U1R2＝ 1 U2 U1－1 R2，由图像求 得U2 U1＝2.89，代入解得 RV＝3.2 kΩ。 答案：(1)R2 (2)见解析图甲 (3)见解析图乙 3.2  24. 如图所示，让小球从图中的 C 位置由静止开始摆下，摆到最低点 D 处，摆线刚好拉断，小球 在粗糙的水平面上由 D 点向右做匀减速运动滑向 A 点，到达 A 孔进入半径 R＝0.3 m 的竖直放置的光滑圆 弧轨道，当小球进入圆轨道立即关闭 A 孔，已知摆线长为 L＝2.5 m，θ＝60°，小球质量为 m＝1 kg，小球可视为质点，D 点与小孔 A 的水平距离 s＝2 m，g 取 10 m/s2，试求： (1)摆线能承受的最大拉力为多大？ (2)要使小球能进入圆轨道并能通过圆轨道的最高点，求小球与粗糙水平 面间的动摩擦因数 μ 的范围。 [解析] (1)小球由 C 到 D 运动过程做圆周运动，摆球的机械能守恒，则 有： mgL(1－cos θ)＝1 2mvD2 小球运动到 D 点时，由牛顿第二定律可得： 第 8 页 / 共 13 页 Fm－mg＝mvD2 L 联立两式解得：Fm＝2mg＝20 N。 (2)小球刚好能通过圆轨道的最高点时，在最高点由牛顿第二定律可得： mg＝mv2 R 小球从 D 到圆轨道的最高点过程中，由动能定理得： －μmgs－2mgR＝1 2mv2－1 2mvD2 解得：μ＝0.25 即要使小球能进入圆轨道并能通过圆轨道的最高点，μ≤0.25。 [答案] (1)20 N (2)μ≤0.25 25. 一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在 xOy 平面内的截面如图所示：中间是磁 场区域，其边界与 y 轴垂直，宽度为 l，磁感应强度的大小为 B，方向垂直于 xOy 平面；磁场的上、下两侧 为电场区域，宽度均为 l′，电场强度的大小均为 E，方向均沿 x 轴正方向 ；M、N 为条状区域边界上的两 点，它们的连线与 y 轴平行。一带正电的粒子以某一速度从 M 点沿 y 轴正方向射入电场，经过一段时间后 恰好以从 M 点入射的速度从 N 点沿 y 轴正方向射出。不计重力。 (1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹； (2)求该粒子从 M 点入射时速度的大小； (3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与 x 轴正方向的夹角为π 6，求该粒子的比荷及其从 M 点运动到 N 点的时间。 [解析] (1)粒子在电场中的轨迹为抛物线，在磁场中为圆弧，上下对称，如图(a)所示。 第 9 页 / 共 13 页 (2)设粒子从 M 点射入时速度的大小为 v0，进入磁场的速度大小为 v，方向与电场方向的夹角为 θ[如 图(b)]，速度 v 沿电场方向的分量为 v1。 根据牛顿第二定律有 qE＝ma ① 由运动学公式有 l′＝v0t ② v1＝at ③ v1＝vcos θ ④ 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为 R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 qvB＝mv2 R ⑤ 由几何关系得 l＝2Rcos θ ⑥ 联立①②③④⑤⑥式得 v0＝2El′ Bl 。 ⑦ (3)由运动学公式和题给数据得 v1＝v0cot π 6 ⑧ 联立①②③⑦⑧式得 q m＝4 3El′ B2l2 ⑨ 设粒子由 M 点运动到 N 点所用的时间为 t′，则 t′＝2t＋ 2( π 2－π 6 )2π T ⑩ 第 10 页 / 共 13 页 式中 T 是粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期， T＝2πm qB ⑪ 由②⑦⑨⑩⑪式得 t′＝Bl E(1＋ 3πl 18l′)。 ⑫ [答案] (1)见解析 (2)2El′ Bl (3)4 3El′ B2l2  Bl E(1＋ 3πl 18l′) （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．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小 B．布朗运动反映了悬浮颗粒内部的分子在永不停息地做无规则的热运动 C．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用 D．一定量的理想气体，如果压强 不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 E．一定量的理想气体，如果体积不变，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减少 (2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示，玻璃泡 M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 K1 和 K2。K1 长为 l，顶端封闭，K2 上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器 R 连通。开始测 量时，M 与 K2 相通；逐渐提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高，此时水银已进入 K1，且 K1 中水银面 比顶端低 h，如图(b)所示。设测量过程中温度、与 K2 相通的待测气体的压强均保持不变。已知 K1 和 K2 的 内径均为 d，M 的容积为 V0，水银的密度为 ρ，重力加速度大小为 g。求： 第 11 页 / 共 13 页 (ⅰ)待测气体的压强； (ⅱ)该仪器能够测量的最大压强。 解析：(1)分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小得快，故 A 错误；布朗运动反 映了液体分子在永不停息地做无规则热运动，故 B 错误；伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的 表面张力作用，故 C 正确；由理想气体状态方程pV T ＝C 可知，如果压强不变，体积增大，温度升高，那么 它一定从外界吸热，故 D 正确；由理想气体状态方程pV T ＝C 可知，体积不变，当温度降低时，压强减小， 分子每秒平均碰撞次数减小，故 E 正确。 (2)(ⅰ)水银面上升至 M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为 V，压强等 于待测气体的压强 p。提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高时，K1 中水银面比顶端低 h；设此时封闭气 体的压强为 p1，体积为 V1，则 V＝V0＋1 4πd2l ① V1＝1 4πd2h ② 由力学平衡条件得 p1＝p＋ρhg ③ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1 ④ 联立①②③④式得 p＝ ρπgh2d2 4V0＋πd2(l－h)。 ⑤ (ⅱ)由题意知 h≤l ⑥ 第 12 页 / 共 13 页 联立⑤⑥式有 p≤πρgl2d2 4V0 ⑦ 该仪器能够测量的最大压强为 pmax＝πρgl2d2 4V0 。 ⑧ 答案：(1)CDE (2)(ⅰ) ρπgh2d2 4V0＋πd2(l－h) (ⅱ)πρgl2d2 4V0 34．[物理——选修 3–4]（15 分） (1)如图所示，P、Q、M 是均匀媒介中 x 轴上的三个质点，PQ、QM 的距离分别为 3 m、2 m，一列简 谐横波沿 x 轴向右传播。在 t＝0 时刻，波传播到质点 P 处并且 P 开始向下振动，经 t＝3 s，波刚好传到质 点 Q，而此时质点 P 恰好第一次到达最高点且离平衡位置 10 cm 处。下列说法正确的是 ________。 A．该简谐波的波速为 1 m/s B．该简谐波的波长为 12 m C．当波传播到质点 M 时，质点 P 通过的路程为 50 cm D．当 t＝5 s 时，质点 Q 的加速度方向竖直向下 E．当质点 M 运动到最高点时，质点 Q 恰好处于最低点 (2)如图所示是一透明物体的横截面，横截面为等腰直角三角形 ABC，AB 边长为 a，底面 AC 镀有反射 膜。今有一条光线垂直 AB 边从中点入射，进入透明物体后直接射到底面 AC 上，并恰好发生全反射，(已 知光在真空中的传播速度为 c)求： (ⅰ)透明物体的折射率和光在透明物体内的传播时间； (ⅱ)若光线从 AB 边中点沿平行于底面的方向射向透明物体，求光线最终离开透明物体时的出射角。 第 13 页 / 共 13 页 解析：(1)在 t＝0 时刻，波传播到质点 P，经 t＝3 s，波刚好传到质点 Q，则 v＝x t＝3 3 m/s＝1 m/s，故 A 正确； 在 t＝0 时刻，质点 P 开始向下振动，经 t＝3 s，质点 P 恰好第一次到达最高点，则 3 4T＝3 s，T＝ 4 s，根据 v＝λ T，可得 λ＝vT＝4 m，故 B 错误；当波传播到质点 M 时，用时 t′＝x′ v ＝5 s，即 5 4T，质点 P 通过的路程为 5A＝50 cm，故 C 正确；当 t＝5 s 时，质点 Q 已经振动了 2 s，运动到了平衡位置，加速度 为零，故 D 错误；质点 M 比质点 Q 晚运动了半个周期，当质点 M 运动到最高点时，质点 Q 恰好处于最低 点，故 E 正确。 (2)(ⅰ)根据题意，光线射到 AC 面上时入射角度恰好为临界角 C，由几 何关系可 知 C＝45°，根据 sin C＝1 n可得 n＝ 1 sin C＝ 2 由几何关系可知光在透明物体中的传播路径长为 a，设光在介质中的传播速度为 v，有 v＝c n，t＝a v 可得 t＝ 2a c 。 (ⅱ)设此时光在 AB 面的入射角为 i，折射角为 r，由题意可知，i＝ 45° 根据公式 n＝sin i sin r 可得 r＝30° 由几何关系可知 β＝60°＞C＝45°，光线在 BC 面发生全反射。设光线在 AC 面的入射角为 i′，折射角 为 r′， 根据几何关系，i′＝15° 根据公式 n＝sin r′ sin i′，解得 r′＝arcsin 3－1 2 。 答案：(1)ACE (2)(ⅰ) 2  2a c  (ⅱ)arcsin 3－1 2