精品解析：2020年全国统一高考物理试题（新课标Ⅲ）（解析版）.doc

第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 绝密★启用前 2020 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试 卷上无效。。 3.考试结束后，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，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~5 题 只有一项符合题目要求，第 6~8 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，有选错的得 0 分。 1.如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开 关 S 由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（ ） A. 拨至 M 端或 N 端，圆环都向左运动 B. 拨至 M 端或 N 端，圆环都向右运动 C. 拨至 M 端时圆环向左运动，拨至 N 端时向右运动 D. 拨至 M 端时圆环向右运动，拨至 N 端时向左运动 【答案】B 【解析】 【详解】无论开关 S 拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上 的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与 左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动。 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 故选 B。 2.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度 随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为 1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（ ） A. 3 J B. 4 J C. 5 J D. 6 J 【答案】A 【解析】 【详解】由 v-t 图可知，碰前甲、乙的速度分别为 5m / sv 甲 ， =1m / sv乙 ；碰后甲、乙的速度分别为 1m / sv  甲 ， =2m / sv乙 ，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得 + = +m v m v m v m v 甲 甲 乙 乙 甲 甲 乙 乙 解得 6kgm 乙 则损失的机械能为 2 2 2 21 1 1 1+ - -2 2 2 2E m v m v m v m v   甲 甲 乙 乙 甲 甲 乙 乙 解得 3JE  故选 A。 3.“嫦娥四号”探测器于 2019 年 1 月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做 匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的 K 倍。已知地球半径 R 是月球半径的 P 倍，地球质量是月球质量的 Q 倍，地球表面重力加速度大小为 g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为（ ） A. RKg QP B. RPKg Q C. RQg KP D. RPg QK 【答案】D 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 【解析】 【详解】假设在地球表面和月球表面上分别放置质量为 m 和 0m 的两个物体，则在地球和月球表面处，分别 有 2 MmG mgR  ， 0 02 M mQG m g R P      解得 2Pg gQ   设嫦娥四号卫星的质量为 1m ，根据万有引力提供向心力得 1 2 12 M m vQG m RR KK PP      解得 RPgv QK  故选 D。 4.如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上 O 点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光 滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O 点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。 若α=70°，则β等于（ ） A. 45° B. 55° C. 60° D. 70° 【答案】B 【解析】 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 【详解】甲物体是拴牢在 O 点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O 点处于平衡 状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示 根据几何关系有 180 2   解得 55   。 故选 B。 5.真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为 a 和 3a 的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行， 其横截面如图所示。一速率为 v 的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为 m，电荷量为 e，忽略 重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（ ） A. 3 2 mv ae B. mv ae C. 3 4 mv ae D. 3 5 mv ae 【答案】C 【解析】 【详解】为了使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，则其运动轨迹，如图所示 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 A 点为电子做圆周运动的圆心，r 为半径，由图可知 ABO 为直角三角形，则由几何关系可得   max 2 2 2 max3a r r a   解得 max 4 3r a ； 由洛伦兹力提供向心力 2veBv m r  解得 min 3 4 mvB ae  ，故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 6.1934 年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素 X，反应方程为： 4 27 1 2 13 0He+ Al X+ n→ 。X 会衰变成原子核 Y，衰变方程为 X Y+ e０ １→ ，则（ ） A. X 的质量数与 Y 的质量数相等 B. X 的电荷数比 Y 的电荷数少 1 C. X 的电荷数比 27 13 Al 的电荷数多 2 D. X 的质量数与 27 13 Al 的质量数相等 【答案】AC 【解析】 【详解】设 X 和 Y 的质子数分别为 1n 和 2n ，质量数分别为 1m 和 2m ，则反应方程为 1 1 4 27 1 2 13 0He+ Al X+ nm n ， 1 2 1 2 0 1X Y+m m n n e 根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 12+13=n ， 1 2 1n n  14+27= 1m  ， 1 2 0m m  解得 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 1 15n  ， 2 14n  ， 1 30m  ， 2 30m  即 X 的质量数与 Y 的质量数相等， 30 15 X 电荷数比 27 13Al 的电荷数多 2， 30 15 X 电荷数比 27 13Al 的质量数多 3，AC 正确，BD 错误。 故选 AC。 7.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为 220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10∶1，R1、 R2、R3 均为固定电阻，R2=10 Ω ，R3=20 Ω ，各电表均为理想电表。已知电阻 R2 中电流 i2 随时间 t 变化的正 弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ） A. 所用交流电的频率为 50Hz B. 电压表的示数为 100V C. 电流表的示数为 1.0A D. 变压器传输的电功率为 15.0W 【答案】AD 【解析】 【详解】A．交流电的频率为 1 1 50Hz0.02sf T    A 正确； B．通过 2R 电流的有效值为 2A 1A 2 I   2R 两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知 2 2 1 10V 10VU IR    根据理想变压器的电压规律 1 1 2 2 U n U n  可知原线圈的电压 1 1 2 2 10 10V 100VnU Un     第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 电阻 1R 两端分压即为电压表示数，即 V 0 1 220V 100V 120VU U U     B 错误； C．电流表的示数为 2 A 3 10 A 0.5A20 UI R    C 错误； D．副线圈中流过的总电流为 2 A 1A 0.5A 1.5AI I I     变压器原副线圈传输的功率为 2 2 15WP I U  D 正确。 故选 AD。 8.如图，∠M 是锐角三角形 PMN 最大的内角，电荷量为 q（q>0）的点电荷固定在 P 点。下列说法正确的是 （ ） A. 沿 MN 边，从 M 点到 N 点，电场强度的大小逐渐增大 B. 沿 MN 边，从 M 点到 N 点，电势先增大后减小 C. 正电荷在 M 点的电势能比其在 N 点的电势能大 D. 将正电荷从 M 点移动到 N 点，电场力所做的总功为负 【答案】BC 【解析】 【详解】A．点电荷的电场以点电荷为中心，向四周呈放射状，如图 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 M 是最大内角，所以 PN PM ，根据点电荷的场强公式 2 QE k r  （或者根据电场线的疏密程度）可知 从 M N 电场强度先增大后减小，A 错误； B．电场线与等势面（图中虚线）处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从 M N 电势先增大后减小， B 正确； C． M 、 N 两点的电势大小关系为 M N  ，根据电势能的公式 pE q 可知正电荷在 M 点的电势能大 于在 N 点的电势能，C 正确； D．正电荷从 M N ，电势能减小，电场力所做的总功为正功，D 错误。 故选 BC。 三、非选择题：共 62 分。第 9~12 题为必考题，每个试题考生都必须作答。 （一）必考题：共 47 分。 9.某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带 动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为 0.02 s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出 B 点时小车的速 度大小 vB=_____m/s，打出 P 点时小车的速度大小 vP=_____m/s（结果均保留 2 位小数）。 若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量 为_________。 【答案】 (1). 0.36 (2). 1.80 (3). B、P 之间的距离 【解析】 【详解】[1][2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度 2(4.00 2.56) 10 m/s=0.36m/s0.04Bv   2 P (57.86 50.66) 10 m/s=1.80m/s0.04v   [3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以需要测量对应的 B、P 之间的距离。 10.已知一热敏电阻当温度从 10℃升至 60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值 随温度的变化关系。所用器材：电源 E、开关 S、滑动变阻器 R（最大阻值为 20 Ω）、电压表（可视为理想 电表）和毫安表（内阻约为 100 Ω）。 (1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。 (2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出相应的热敏电 阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 5.5 V 和 3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保 留 2 位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值 R 随温度 t 变化的曲线如图（a）所示。 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 (3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 2.2kΩ。由图（a）求得，此 时室温为_____℃（保留 3 位有效数字）。 (4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E 为直流电源（电 动势为 10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 6.0 V 时，便触发报警器（图中未画出）报警。 若要求开始报警时环境温度为 50 ℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电 阻的阻值应为_________kΩ（保留 2 位有效数字）。 【答案】 (1). (2). 1.8 (3). 25.5 (4). R1 (5). 1.2 【解析】 【 详 解 】 (1) 滑 动 变 阻 器 由 用 分 压 式 ， 电 压 表 可 是 为 理 想 表 ， 所 以 用 电 流 表 外 接 。 连 线 如 图 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 (2)由部分电路欧姆定律得 3 5.5 Ω 1.8kΩ0.3 10 UR I    (3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5℃。 (4)①温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时输出电压要升高，以触发报警，所以 R1 为热敏电阻。②由图线可知，温度为 50℃时，R1 =0.8kΩ，由欧姆定律可得 1 2( )E I R R  2U IR 代入数据解得 2 1.2kΩR = 。 11.如图，一边长为 l0 的正方形金属框 abcd 固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小 为 B 的匀强磁场。一长度大于 02l 的均匀导体棒以速率 v 自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体 棒始终与 ac 垂直且中点位于 ac 上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为 r，金属框电 阻可忽略。将导体棒与 a 点之间的距离记为 x，求导体棒所受安培力的大小随 x（ 00 2x l  ）变化的关系 式。 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 【答案】   2 0 2 0 0 0 2 2, 0 2 2 22 , 22 B v x x lr F B v l x l x lr                   „ „ „ 【解析】 【详解】当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为 l 时，由法第电磁感应定律可知导体棒上感应电动势的 大小为 E Blv 由欧姆定律可知流过导体棒的感应电流为 EI R  式中 R 为这一段导体棒的电阻。按题意有 R rl 此时导体棒所受安培力大小为 F BIl 由题设和几何关系有 0 0 0 0 22 , 0 2 22( 2 ), 22 x x l l l x l x l                  „ „ 联立各式得   2 0 2 0 0 0 2 2, 0 2 2 22 , 22 B v x x lr F B v l x l x lr                   „ „ „ 12.如图，相距 L=11.5m 的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速 度的大小 v 可以由驱动系统根据需要设定。质量 m=10 kg 的载物箱（可视为质点），以初速度 v0=5.0 m/s 自 左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数μ= 0.10，重力加速度取 g =10m/s2。 (1)若 v=4.0 m/s，求载物箱通过传送带所需的时间； (2)求载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度和最小速度； (3)若 v=6.0m/s，载物箱滑上传送带 13 s12t  后，传送带速度突然变为零。求载物箱从左侧平台向右侧平台 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 运动的过程中，传送带对它的冲量。 【答案】(1)2.75s；(2) 2 4 2m/sv  ， 1 2m/sv  ；(3)0 208.3N sI   ，方向竖直向上 【解析】 【详解】(1)传送带的速度为 4.0m/sv 时，载物箱在传送带上先做匀减速运动，设其加速度为 a，由牛顿第 二定律有： mg ma  ① 设载物箱滑上传送带后匀减速运动的距离为 x1，由运动学公式有 2 2 0 12v v ax   ② 联立①②式，代入题给数据得 x1=4.5m；③ 因此，载物箱在到达右侧平台前，速度先减小至 v，然后开始做匀速运动，设载物箱从滑上传送带到离开传 送带所用的时间为 t1，做匀减速运动所用的时间为 t2，由运动学公式有 0 2v v at  ④ 1 1 2 L xt t v   ⑤ 联立①③④⑤式并代入题给数据有 t1=2.75s；⑥ (2)当载物箱滑上传送带后一直做匀减速运动时，到达右侧平台时的速度最小，设为 v1，当载物箱滑上传送 带后一直做匀加速运动时，到达右侧平台时的速度最大，设为 v2.由动能定理有 2 2 1 0 1 1 2 2mgL mv mv   ⑦ 2 2 2 0 1 1 2 2mgL mv mv   ⑧ 由⑦⑧式并代入题给条件得 1 2m/sv  ， 2 4 2m/sv  ⑨ (3)传送带的速度为 6.0m/sv  时，由于 0 2v v v  ，载物箱先做匀加速运动，加速度大小仍 a。设载物箱 做匀加速运动通过的距离为 x2，所用时间为 t3，由运动学公式有 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 0 3v v at  ⑩ 2 2 0 22v v ax  ⑪联立①⑩⑪式并代入题给数据得 t3=1.0s ⑫x2=5.5m ⑬因此载物箱加速运动 1.0s、向右运动 5.5m 时，达到与传送带相同的速度。此后载物箱与传送带共同匀速运 动 3( )t t  的时间后，传送带突然停止，设载物箱匀速运动通过的距离为 x3 有 33 ( )v tx t   ⑭由① ⑫⑬⑭ 式可知 2 2 3 1 ( )2 mv mg L x x   即载物箱运动到右侧平台时速度大于零，设为 v3，由运动学公式有， 2 2 3 2 32 ( )v v a L x x     ⑮则 3 5m/sv  减速运动时间 3 4 1sv vt a   设载物箱通过传远带的过程中，传送带在水平方向上和竖直方向上对它的冲量分别为 I1、I2。由动量定理有 1 3 0( ) 0I m v v   2 4 4( ) ( ) 208.3N sI N t t mg t t        ，方向竖直向上 则在整个过程中，传送带给载物箱的冲量 2 208.3N sI I   ，方向竖直向上 （二）选考题：共 15 分。请考生从 2 道物理题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所 做的第一题计分。 [物理——选修 3–3] 13.如图，一开口向上的导热气缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外 力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（ ） 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 A. 气体体积逐渐减小，内能增知 B. 气体压强逐渐增大，内能不变 C. 气体压强逐渐增大，放出热量 D. 外界对气体做功，气体内能不变 E. 外界对气体做功，气体吸收热量 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．理想气体的内能与温度之间唯一决定，温度保持不变，所以内能不变。A 错误； B．由理想气体状态方程 pV CT  ，可知体积减少，温度不变，所以压强增大。因为温度不变，内能不变。 B 正确； CE．由理想气体状态方程 pV CT  ，可知体积减少，温度不变，所以压强增大。体积减少，外接对系统做 功，且内能不变，由热力学第一定律 U W Q   可知，系统放热。C 正确；E 错误。 D．体积减少，外接对系统做功。理想气体的内能与温度之间唯一决定，温度保持不变，所以内能不变。故 D 正确。 故选 BCD。 14.如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为 H=18cm 的 U 型管，左管上端封闭，右管上端开口。右 管中有高 h0= 4cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离 l= 12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为 T1=283K。大气压强 p0 =76cmHg。 （i）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱 的高度为多少？ （ii）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？ 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 【答案】（i）12.9cm；（ii）363K 【解析】 【详解】（i）设密封气体初始体积为 V1，压强为 p1，左、右管的截面积均为 S，密封气体先经等温压缩过 程体积变为 V2，压强变为 p2.由玻意耳定律有 1 1 2 2pV p V 设注入水银后水银柱高度为 h，水银的密度为ρ，按题设条件有 1 0 0hp p pg  ， 2 0 gp p p h   1 02V S H l h   ， 2V SH 联立以上式子并代入题给数据得 h=12.9cm； （ii）密封气体再经等压膨胀过程体积变为 V3，温度变为 T2，由盖一吕萨克定律有 2 3 1 2 V V T T  按题设条件有 3 (2 )V S H h  代入题给数据得 T2=363K [物理选修 3–4] 15.如图，一列简谐横波平行于 x 轴传播，图中的实线和虚线分别为 t=0 和 t=0.1 s 时的波形图。已知平衡位 置在 x=6 m 处的质点，在 0 到 0.1s 时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为_____s，波速为_____m/s， 传播方向沿 x 轴_____（填“正方向”或“负方向”）。 【答案】 (1). 0.4 (2). 10 (3). 负方向 【解析】 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 【详解】因为 6mx  处的质点在 0 0.1s 内运动方向不变，所以该处质点从正向位移最大处经过四分之一 个周期向下运动至平衡位置处，即 1 0.1s4T  解得周期为 0.4sT  ，所以波速为 4m 10m/s0.4sv T    在虚线上， 6mx  处的质点向下运动，根据同侧法可知波沿 x 轴负方向传播。 16.如图，一折射率为 3 的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形 ABC，∠A=90°，∠B=30°。一束平 行光平行于 BC 边从 AB 边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求 AC 边与 BC 边上有光出射区域的 长度的比值。 【答案】2 【解析】 【详解】设从 D 点入射的光线经折射后恰好射向C 点，光在 AB 边上的入射角为 1 ，折射角为 2 ，如图所 示 由折射定律有 21sin sinn  设从 DB 范围入射的光折射后在 BC 边上的入射角为，由几何关系有 230    代入题中数据解得 第一试卷网 Shijuan1.Com 提供下载 2 30   sin 1n   所以从 DB 范围入射的光折射后在 BC 边上发生全反射，反射光线垂直射到 AC 边，AC 边上全部有光射出。 设从 AD 范围入射的光折射后在 AC 边上的入射角为，如图所示 由几何关系可知 290     根据已知条件可知 sin 1n   即从 AD 范围入射的光折射后在 AC 边上发生全反射，反射光线垂直射到 BC 边上。设 BC 边上有光线射出 的部分为 CF ，由几何关系得 sin30CF AC   AC 边与 BC 边有光射出区域的长度比值为 2AC CF 