2020届全国大联考高三下学期4月联考（全国I卷）理综物理试题（解析版）

全国大联考 2020 届高三 4 月联考 理科综合试卷 注意事项： 1. 考试前，请务必将考生的个人信息准确的输入在正确的位置。 2. 考试时间 150 分钟，满分 300 分。 3. 本次考试为在线联考，为了自己及他人，请独立完成此试卷，切勿翻阅或查找资料。 4. 考试结束后，本次考试原卷及参考答案将在网上公布。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Cl-35.5 Fe-56 Co-59 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 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，有选错的得 0 分。 1. 利用图象来描述物理过程、探寻物理规律是常用的方法，如图是描述某个物理过程的图象，对相应物理 过程分析正确的是 A. 若该图象为质点运动的速度—时间图象，则前 2 秒内质点的平均速率等于 0 B. 若该图象为一条电场线上电势随坐标变化的图象，则可能是点电荷电场中的一条电场线 C. 若该图象为闭合线圈内磁场的磁感应强度随时间变化的图象，则该闭合线圈内一定产生恒定的电动势 D. 若该图象为质点运动的位移—时间图象，则质点运动过程速度一定改变了方向 【答案】C 【解析】 【详解】若为速度—时间图象，则图象与时间轴围成的面积表示位移，时间轴以上表示位移为正，时间轴 以下表示位移为负，前 2 秒内位移为 0，平均速度为 0，但是对应的路程不等于 0，平均速率为路程与时间 之比，所以平均速率不等于 0，故 A 错误；若为一条电场线上电势随坐标变化的图象，则图象的斜率 E x   ， 由于斜率不变，所以可能为匀强电场，不可能是点电荷的电场线，故 B 错误；若为闭合线圈内磁场的磁感 应强度随时间变化的图象，则斜率 B t   是定值，根据感应电动势 BE n St   ，可判断感应电动势恒定，故 C 正确；若为位移—时间图象，则图象的斜率表示速度，可知质点运动过程速度方向不变，故 D 错误．所 以 C 正确，ABD 错误． 2. 一物体从空中自由下落至地面，若其最后 1s 的位移是第 1s 位移的 n 倍，忽略空气阻力，则物体下落时 间是（ ） A. (n+1) s B. (n-1) s C. 1 2 n s D. -1 2 n s 【答案】C 【解析】 【详解】自由落体运动第一秒下落的位移： 2 1 1 1 1 10 1m 5m2 2h gt     最后一秒下落的位移： 2 2 1 1 1 ( 1)2 2h gt g t nh    解得： 1s2 nt  A．物体下落时间 1s2 nt  ，A 选项错误． B．物体下落时间 1s2 nt  ，B 选项错误． C．物体下落时间 1s2 nt  ，C 选项正确． D．物体下落时间 1s2 nt  ，D 选项错误． 3. 如图所示，足够长的光滑平板 AP 与 BP 用铰链连接，平板 AP 与水平面成 53  角固定不动，平板 BP 可 绕水平轴在竖直面内自由转动，质量为 m 的均匀圆柱体 O 放在两板间，sin53 =0.8，cos53 =0.6，重力加 速度为 g．在使 BP 板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 平板 BP 受到的最小压力为 4 5 mg B. 平板 BP 受到的最大压力为 mg C. 平板 AP 受到的最小压力为 3 5 mg D. 平板 AP 受到的最大压力为 mg 【答案】A 【解析】 【详解】A．圆柱体受重力，斜面 AP 的弹力 F1 和挡板 BP 的弹力 F2，将 F1 与 F2 合成为 F，如下图：圆柱 体一直处于平衡状态，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故 F1 与 F2 合成的合力 F 与重力等值、反向、共线；从图中可以看出，BP 板由水平位置缓慢转动过程中，F1 越来越大，F2 先减小后 增大；由几何关系可知，当 F2 的方向与 AP 的方向平行（即与 F1 的方向垂直）时，F2 有最小值 F2min= 4 5 mg， 根据牛顿第三定律，平板 BP 受到的最小压力为 4 5 mg，故 A 正确． B．BP 板由水平位置缓慢转动到竖直位置时，由图知这时 F2 最大，F2max= 4 3 mg，即平板 BP 受到的最大压 力为 4 3 mg，故 B 错误． C．当平板 BP 沿水平方向时，平板 AP 对圆柱体的弹力 F1=0，即平板 AP 受到的最小压力为 0，故 C 错误． D．由图可知，当 BP 转到竖直方向时，AP 对圆柱体的弹力 F1 最大，F1max= cos53 mg  = 5 3 mg，根据牛顿第三 定律知，平板 AP 受到的最大压力为 5 3 mg，故 D 错误． 4. 如图所示，MN 是点电荷电场中的一条直线，a、b 是直线上两点，已知直线上 a 点的场强较大，大小为 E，b 点场强大小为 1 4 E ，已知 a、b 间的距离为 L，静电力常量为 k，则场源电荷的电量为（ ） A. 22EL k B. 2EL k C. 22EL k D. 2 2 EL k 【答案】B 【解析】 【分析】因 a 点的场强较大，可知 a 点离场源电荷最近，根据点电荷的场强公式列出 ab 两点的场强表达式 即可求解. 【详解】因 a 点的场强较大，可知 a 点离场源电荷最近，设场源电荷在距离 a 点 x 的位置，则 a 点的场强 2 QE k x  b 点场强  2 1 4 QE k x L   联立解得 x L ， 2ELQ k  故选 B. 5. 2020 年 1 月 17 日，中国航天科技集团在北京举行《中国航天科技活动蓝皮书（2019 年）》发布会。会议 透露，嫦娥五号探测器拟于 2020 年发射，实施首次月球采样返回。若火箭发射后某时，嫦娥五号离月球中 心的距离为 r，月球的半径为 R，月球表面的重力加速度为 g，引力常量为 G，绕月周期为 T。根据以上信 息可求出（ ） A. 嫦娥五号绕月运行的速度为 2R g r B. 嫦娥五号绕月运行的速度为 2r g R C. 月球的平均密度 3 2 3 3 R GT r  D. 月球的平均密度 2 3 GT  【答案】A 【解析】 【详解】AB．月球表面任意一物体重力等于万有引力，有 2 Mmmg G R  则有 2GM gR “嫦娥四号”绕月运行时，万有引力提供向心力，有 2 2 Mm vG mr r  解得 2 GM gRv r r   选项 A 正确，B 错误； CD．“嫦娥四号”绕月运行时，根据万有引力提供向心力，有 2 2 2 4MmG m rr T  解得 2 3 2 4 rM GT  月球的平均密度为 3 2 3 3 M r V GT R    选项 CD 错误。 故选 A。 6. 一辆汽车从静止开始以恒定功率 P 启动，若汽车行驶过程中受到的阻力恒定，其加速度与速度的倒数的 关系如图所示，图像斜率为 k，横截距为 b，则（ ） A. 汽车所受阻力为 P b B. 汽车的质量为 P k C. 汽车的最大速度为 1 b D. 汽车从静止到获得最大速度的时间为 2 1 2kb 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．汽车从静止开始启动时，由 P=Fv，及 F-f=ma 得 1 P fa m v m    结合图象有 0= -P P fk bm m m  ， 解得 Pm f Pbk  ， 选项 A 错误，B 正确； C．当加速度为零时，速度最大，此时有 1 m bv  解得最大速度 1 mv b  选项 C 正确； D．由动能定理得 21 2 mPt fx mv  整理得 2 2 1 1+2 2t bxkb kb   选项 D 错误。 故选 BC。 7. 如图所示，在直角三角形 ABC 内存在垂直纸面向外的匀强磁场，AC = d，∠B = 30°。现垂直 AB 边射入 一群质量均为 m、电荷量均为 q、速度大小均为 v 的带正电粒子，已知垂直 AC 边射出的粒子在磁场中运动 的时间均为 t，而在磁场中运动的最长时间为 4 3 t （不计重力和粒子间的相互作用）。下列判断正确的是 （ ） A. 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 4t B. 该匀强磁场的磁感应强度大小为 2 m qt  C. 粒子在进入磁场时速度大小为 3 5 d t  D. 粒子在磁场中运动的轨迹半径为 2 5 d 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，垂直 AC 边射出的粒子在磁场中运动的时间是 1 4T ，即 1 4 T t 则得周期 4T t 选项 A 正确； B．由 2 mT qB  得 2 2 m mB qT qt    故 B 正确。 D．设运动时间最长的粒子在磁场中的运动轨迹所对的圆心角为 ，则有 4 2 3T t   解得 2 3   画出该粒子的运动轨迹如图： 设轨道半径为 R，由几何知识得 sin30sin30 R R d   可得 2 5R d 选项 D 正确； C．根据线速度的定义有 4 5 3 R dv tt    选项 C 错误。 故选 ABD。 8. 如图甲所示，质量 33.0 10m kg  的“ ”形金属细框竖直放置在两水银槽中，“ ”形框的水平细 杆 CD 长 L=0.20m，处于磁感应强度大小 B1=0.1T，方向水平向右的匀强磁场中，有一匝数 n=300，面积 S=0.01m2 的线圈通过开关 S 与两水银槽相连，线圈处于与线圈平面垂直，沿竖直方向的匀强磁场中，其磁 感应强度 B2 随时间 t 变化的关系如图乙所示，t=0.22s 时闭合开关 S，细框瞬间跳起（细框跳起瞬间安培力 远大于重力），跳起的最大高度 h=0.20m，不计空气阻力，重力加速度 210 /g m s ，下列说法正确的是 A. 0~0.10s 内线圈中的感应电动势大小为 3V B. 开关 S 闭合瞬间，CD 中的电流方向由 C 到 D C. 磁感应强度 B2 的方向竖直向下 D. 开关 S 闭合瞬间，通过细杆 CD 的电荷量为 0.03C 【答案】BD 【解析】 【 详 解 】 A. 由 图 像 可 知 0 0.1s 内 0.01WbBS    ， 0 0.1s 线 圈 中 感 应 电 动 势 大 小 0.01300 V 30V0.1E n t     ，A 错误； BC.由题意可知细杆 CD 所受安培力方向竖直向上，由左手定则可知电流方向为C D ，由安培定则可知 感应电流的磁场方向竖直向上，由图示图像可知，在 0.20s 0.25s 内穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律 可得磁感应强度 2B 方向竖直向上，故 B 正确 C 错误； D.对细框由动量定理得 BIL t mv  ，细框竖直向上做竖直上抛运动 2 2v gh ，电荷量 q I t  ，解得 0.03CQ  ，D 正确． 三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第 22-32 题为必考题，每个试题考生都必须 作答。第 33-38 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题（共 129 分） 9. “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，甲、乙两位同学实验时都先正确平衡摩擦力．实 验装置如图甲、乙所示，甲同学在实验时用细线一端连接小车、另一端连接钩码，钩码的重力作为细线的 拉力；乙同学利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力，两位同学通过改变钩码的个数，确 定加速度与细线拉力 F 的关系．已知甲图中小车的质量等于乙图中力传感器与小车的质量之和． (1)为减小实验误差，甲同学在实验过程中，小车的质量要________(选填“ ≫ ”或“ ≪ ”)钩码的质量．乙 同学在实验过程中，_______(选填“需要”或“不需要”)满足这个条件． (2)甲、乙两位同学在实验中采用相同质量的小车，用甲、乙两位同学得到的实验数据在同一坐标中作出图 象 aF，如图丙所示图线①②，其中图线①是_______同学所作出的图象，图线②是_______同学所作出的图 象．图象中随着 F 的增大，图线_______将发生弯曲． 【答案】 (1). ≫ ； (2). 不需要； (3). (2)乙； (4). 甲； (5). ②； 【解析】 【详解】（1）甲同学的实验中，设绳子上拉力为 F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma ，对钩码有：mg-F=ma ， 联立解得： 1 mgF m M   ，可得当 M ≫ m 时，满足 F≈mg．乙同学实验方案中，力传感器测得的拉力就是小车 所受的合外力，故对小车和钩码质量的大小关系没有要求，即不需要满足前述条件． (2)由小车的质量相同，当甲、乙两实验中小车的加速度相同时，细线的拉力相等，对乙，细线的拉力为合 外力，传感器测出的就是细线的拉力；对甲，钩码的重力大于细线的拉力，即当加速度相同时，甲的 F 值 大于乙的 F 值，故图线②是甲同学所作出的图象，图线①是乙同学所作出的图象．当 F 较大时，M ≫ m 这 个条件将不满足，图线②将发生弯曲． 10. 某小组同学在测一节电池的电动势和内阻时所用器材如下： A.某特殊电池：电动势约为 3V.内阻为几欧； B.电压表 V：量程 0－3V，内阻为几千欧； C.电流表 A：量程 0－100mA，内阻为 3.6Ω D.标准电阻 R0：0.4Ω E.滑动变阻器 R1：0-20Ω; F.滑动变阻器 R2：0～2kΩ； G.开关、导线若干， （1）该小组三名同学各设计了一个实验电路，其中可行的是__________． （2）实验器材中有两个滑动变阻器，该实验应选用的是__________（选填“R1”或“R2”）． （3）选择(1)中正确的电路后，该小组同学闭合开关，调节滑动变阻器，多次测量，得出多组电压表示数 U 和电流表示数 I，通过描点画出 U-I 图象如图丁所示，则该特殊电池的电动势 E=_____V、内阻 r=_____Ω．（结 果保留三位有效数字） 【答案】 (1). 乙 (2). 1R (3). 3.05（3.03~3.07） (4). 0.980（0.950~1.01） 【解析】 【详解】（1）由题意可知，电流表量程太小，应把电流表与定值电阻并联扩大其量程，电压表测路端电压， 电流表测电路电流，滑动变阻器采用限流接法，应选择图乙所示电路图． （2）为方便实验操作，滑动变阻器应选择 R1． （3）电流表内阻为 3.6Ω，定值电阻阻值为 0.4Ω，流过定值电阻的电流为电流表电流的 9 倍，电流表量程 扩大了 10 倍，由图示电源 U-I 图象可知，电源电动势为：E=3.05V， 3.05 2.0 0.9550.110 10 Ur I      Ω． 11. 如图，在 xOy 平面直角坐标系中，第一象限有一垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场，第二象限有一平行 于 x 轴向右的匀强电场。一重力可忽略不计的带电粒子，质量为 m，带电荷量为 q，该粒子从横轴上 x=－d 处以大小为 v0 的速度平行于 y 轴正方向射入匀强电场，从纵轴上 y=2d 处射出匀强电场。 (1)求电场强度的大小； (2)已知磁感应强度大小 0mvB qd  ，求带电粒子从 x 轴射出磁场时的坐标。 【答案】(1) 2 0 2 mvE qd ＝ ；(2)（2d，0） 【解析】 【详解】(1)在第一象限内，y 方向匀速直线运动，x 方向匀加速运动，则 2d=v0t 21 2d at＝ 根据牛顿第二定律有 qE=ma 解得 2 0 2 mvE qd ＝ (2)粒子出电场时 vx=at=v0 2 2 0 02xv v v v＝ ＝ 令 v 与 y 轴正方向的夹角为α 0 tan 1xv v ＝ ＝ α=45° 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 2vqvB m r ＝ r＝ 2 d 如图 根据几何知识可知带电粒子射出磁场时 x=2d 所以带电粒子从 x 轴射出磁场时的坐标为（2d，0）。 12. 如图所示，小明参加户外竞技活动，站在平台边缘抓住轻绳一端，轻绳另一端固定在 O 点，绳子刚好 被拉直且偏离竖直方向的角度θ=60°．小明从 A 点由静止往下摆，达到 O 点正下方 B 点突然松手，顺利落 到静止在水平平台的平板车上，然后随平板车一起向右运动．到达 C 点，小明跳离平板车(近似认为水平跳 离)，安全落到漂浮在水池中的圆形浮漂上．绳长 L=1.6m，浮漂圆心与 C 点的水平距离 x=2.7m、竖直高度 y=1.8m，浮漂半径 R=0.3m、不计厚度，小明的质量 m=60kg，平板车的质量 m=20kg，人与平板车均可视为 质点，不计平板车与平台之间的摩擦．重力加速度 g=10m/s2，求： (1)轻绳能承受最大拉力不得小于多少? (2)小明跳离平板车时的速度在什么范围? (3)若小明跳离平板车后恰好落到浮漂最右端，他在跳离过程中做了多少功? 【答案】（1）1200N（2）4m/s≤vc≤5m/s（3）480J 【解析】 【分析】（1）首先根据机械能守恒可以计算到达 B 点的速度，再根据圆周运动知识计算拉力大小．（2）由 平抛运动规律，按照位移大小可以计算速度范围（3）由动量守恒和能量守恒规律计算即可． 【详解】解(l)从 A 到 B．由功能关系可得 21(1 cos ) 2mgL mv  ① 代人数据求得 v=4 m/s② 在最低点 B 处， 2mvT mg L   ③ 联立①②解得，轻绳能承受最大拉力不得小于 T=1200N (2)小明离开滑板后可认为做平抛运动 竖直位移 21 2y gt ④ 离 C 点水平位移最小位移 min x R v t ⑤ 离 C 点水平位移最大为 min x R v t ⑥ 联立④⑤⑥解得 小明跳离滑板时的速度 4 m/s≤vc≤5 m/s (3)小明落上滑板时，动量守恒 0 1( )mv m m v  ⑦ 代人数据求得 v1=3 m/s⑧ 离开滑板时，动量守恒 0 1 0 2( ) Cm m v mv m v   ⑨ 将⑧代人⑨得 V2=-3 m/s 由功能关系可得  2 2 2 0 2 0 1 1 1 1( )2 2 2CW mv m v m m v    ⑩． 解得 W=480 J （二）选考题：共 45 分。请考生从 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物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。 13. 有关对热学的基础知识理解正确的是________． A. 液体的表面张力使液体的表面有扩张的趋势 B. 低温的物体可以自发把热量传递给高温的物体，最终两物体可达到热平衡状态 C. 当装满水的某一密闭容器自由下落时，容器中的水的压强为零 D. 空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发变慢 E. 在“用油膜法测分子直径”的实验中，作出了把油膜视为单分子层、忽略油酸分子间的间距并把油酸分 子视为球形这三方面的近似处理 【答案】CDE 【解析】 【详解】A、表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直指向液体内部，故 A 错误； B、根据热力学第二定律，低温的物体不会自发把热量传递给高温的物体，必然会引起外界变化．故 B 错误； C、液体压强由重力产生，当装满水的某一密闭容器自由下落时，容器处于完全失重状态，故容器中的水的 压强为零，故 C 正确； D、空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发变慢，故 D 正确； E、在“用油膜法测分子直径”的实验中，需要将油膜看作单分子层，同时要忽略油酸分子间的间距并把油酸 分子视为球形，故 E 正确； 故选 CDE. 14. 如图，粗细均匀的弯曲玻璃管 A、B 两端开口，管内有一段水银柱，中管内水银面与管口 A 之间气体柱 长为 lA＝40 cm，右管内气体柱长为 lB＝39 cm．先将开口 B 封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设被封闭的 气体为理想气体，整个过程温度不变，若稳定后进入左管的水银面比水银槽水银面低 4 cm，已知大气压强 p0＝76 cmHg，求： ①A 端上方气柱长度； ②稳定后右管内的气体压强． 【答案】①38cm；②78cmHg 【解析】 【详解】试题分析：①稳定后进入左管的水银面比水银槽水银面低 4cm，则 A 管内气体的压强为 PA1=(76+4) cmHg 由公式：P0VA0=PA1VA1， 代入数据得：LA1=38cm ②设右管水银面上升 h，则右管内气柱长度为 lB-h，气体的压强为 1 2P gh ； 由玻意尔定律得： 0 1( 2 )( )B BPl P gh l h   解得：h=1cm 所以右管内气体压强为 2 1 2 78P P h cmHg   考点：气体的状态方程. 15. 如图所示，两束单色光 a、b 从水下面射向 A 点，光线经折射后合成一束光 c，则下列说法正确的是（ ） A. 用同一双缝干涉实验装置分别以 a、b 光做实验，a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距 B. a 光在水中的传播速度比 b 光快 C. 用 a、b 光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的 D. 在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角 E. 若 a 光与 b 光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是 a 光 【答案】ABD 【解析】 【详解】AC.由图可知，单色光 a 偏折程度小于 b 的偏折程度，根据光路可逆和折射定律 n= sin sin i r 知，a 光 的折射率小于 b 光的折射率，则知 a 光的波长较 b 光大；由干涉条纹的间距  x= L d λ知，干涉条纹间距与波 长成正比，所以 a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距；用 a、b 光分别做双缝干涉时它们的干涉条 纹宽度都是均匀的，故选项 A 符合题意，选项 C 不合题意； B. a 光的折射率小于 b 光的折射率，由 n= c v 知，a 光在水中的传播速度比 b 光快，故选项 B 符合题意； DE. 由全反射临界角公式 sinC= 1 n 知，折射率 n 越大，临界角 C 越小，则知在水中 a 光的临界角大于 b 光 的临界角；若 a 光与 b 光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是 b 光，故 选项 D 符合题意，选项 E 不合题意． 16. 取一根轻绳，将绳的右端固定在竖直墙壁上，绳的左端自由，使绳处于水平自然伸直状态．从绳的左端 点开始用彩笔每隔 0.25 m 标记一个点，依次记为 A、B、C、D…如图所示．现用振动装置拉着绳的左端点 A 沿竖直方向做简谐运动，若 A 点起振方向向上，经 0.1 s 第一次达到正向最大位移，此时 F 点恰好开始起 振，则： ①绳中形成的波是横波还是纵波？简要说明判断依据，并求波速为多大？ ②从 A 点开始振动，经多长时间 J 点第一次向下达到最大位移？ 【答案】(1)横波。因为质点振动方向与波的传播方向垂直，12.5m/s；(2)0.48s 【解析】 【详解】①绳子形成的波是横波。因为质点振动方向与波的传播方向垂直。 由题意知，波的周期 T＝0.4 s，又有 1 5 0.254 m   ，则波长为λ=5m， 所以波速， 5 12.5 m/s0.4v T    ②从 A 开始振动，设经过时间 t1，J 点开始起振方向向上． 振动从 A 传到 J 所用时间为 1 9 0.25 s 0.18 s12.5 xt v    设 J 点向上起振后经 t2 时间第一次达到负向最大位移，则 2 3 0.3 s4t T  故所求时间 t＝t1+t2＝0.48 s