2020年全国一卷高考物理仿真模拟试卷二 解析版

第 1 页 / 共 14 页 2020 年全国一卷高考物理仿真模拟试卷（ 二 ） （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。 14.一静止的铀核放出一个 α 粒子衰变成钍核，衰变方程为 23892 U→23490 Th＋42He，下列说法正确的是(  ) A.衰变后钍核的动能等于 α 粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于 α 粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个 α 粒子所经历的时间 D.衰变后 α 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案 B 解析 静止的铀核在 α 衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得 pTh＋pα＝0，即钍核的动 量和 α 粒子的动量大小相等，方向相反，选项 B 正确；根据 Ek＝ p2 2m可知，选项 A 错误；半衰期的定义是 统计规律，对于一个 α 粒子不适用，选项 C 错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过 程中有一定的质量亏损，故衰变后 α 粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项 D 错误. 15.发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响).速度较大的球越过球 网，速度较小的球没有越过球网.其原因是(  ) A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大 答案 C 第 2 页 / 共 14 页 解析 由题意知，两个乒乓球均做平抛运动，则根据 h＝1 2gt2 及 vy2＝2gh 可知，乒乓球的运动时间、下降 的高度及竖直方向速度的大小均与水平速度大小无关，故选项 A、B、D 均错误；由发出点到球网的水平 位移相同时，速度较大的球运动时间短，在竖直方向下落的距离较小，可以越过球网，故 C 正确. 16.在真空中 A、B 两点分别放有异种点电荷－Q 和＋2Q，以 A、B 连线中点 O 为圆心作一圆形路径 acbd， 如图所示，则下列说法正确的是(  ) A.场强大小关系有 Ea＝Eb、Ec＝Ed B.电势高低关系有 φa>φb、φc>φd C.将一负点电荷沿圆弧由 a 运动到 b 的过程中电场力做正功 D.将一正点电荷沿直线由 c 运动到 d 的过程中电势能始终不变 答案 C 解析 对比等量异种点电荷的电场分布可知，题图中场强大小关系有 Eb>Ea，Ec＝Ed，A 项错误.因沿着电 场线方向电势逐渐降低，可知 φa0).粒子沿纸面以大小为 v 的 速度从 OM 的某点向左上方射入磁场，速度与 OM 成 30°角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与 ON 只有一 个交点，并从 OM 上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两平面交线 O 的距离为(  ) A. mv 2qB B. 3mv qB C.2mv qB D.4mv qB 答案 D 第 3 页 / 共 14 页 解析 带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为 r＝mv qB.轨迹与 ON 相切，画出粒子的运动轨迹如图所示， 知△AO′D 为等边三角形，∠O′DA＝60°，而∠MON＝30°，则∠OCD＝90°，故 CO′D 为一直线，OD ＝ CD sin 30°＝2CD＝4r＝4mv qB ，故 D 正确. 18.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对 STM 的扰动， 在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示.无扰动 时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效 的方案是(  ) 答案 A 解析 感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化.在 A 图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下 及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的 振动；在 B 图中，只有紫铜薄板向左振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生；在 C 图中，无论 紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流；在 D 图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电 流，而上下振动无感应电流产生，故选项 A 正确，B、C、D 错误. 19.“天舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天发射中心成功发射升空.与“天宫二号”空间实验 室对接前，“天舟一号”在距地面约 380 km 的圆轨道上飞行，则其(  ) A.角速度小于地球自转角速度 B.线速度小于第一宇宙速度 C.周期小于地球自转周期 D.向心加速度小于地面的重力加速度 答案 BCD 第 4 页 / 共 14 页 解析 根据万有引力提供向心力得，G Mm (R＋h)2 ＝m(R＋h)ω2＝m v2 R＋h＝m(R＋h)4π2 T2 ＝ma，解得，v＝ GM R＋h，ω ＝ GM (R＋h)3，T＝ 4π2(R＋h)3 GM ，a＝ GM (R＋h)2 ，由题意可知，“天舟一号”的离地高度小于同步卫星的离地 高度，则“天舟一号”的角速度大于同步卫星的角速度，也大于地球的自转角速度，“天舟一号”的周期 小于地球的自转周期，选项 A 错误，C 正确；由第一宇宙速度为 GM R 可知，“天舟一号”的线速度小于 第一宇宙速度，选项 B 正确；由地面的重力加速度 g＝GM R2 可知，“天舟一号”的向心加速度小于地面的 重力加速度，选项 D 正确. 20.如图所示，滑块 a、b 的质量均为 m，a 套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距 h，b 放在地面上.a、b 通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动.不计摩擦，a、b 可视为质点，重力加速度大小为 g.则(  ) A.a 落地前，轻杆对 b 一直做正功 B.a 落地时速度大小为 2gh C.a 下落过程中，其加速度大小始终不大于 g D.a 落地前，当 a 的机械能最小时，b 对地面的压力大小为 mg 答案 BD 解析 滑块 b 的初速度为零，末速度也为零，所以轻杆对 b 先做正功，后做负功，选项 A 错误；以滑块 a、b 及轻杆组成的系统为研究对象，系统的机械能守恒，当 a 刚落地时，b 的速度为零，则 mgh＝1 2mva2＋0， 即 va＝ 2gh，选项 B 正确；a、b 的先后受力分析如图甲、乙所示. 第 5 页 / 共 14 页 由 a 的受力情况可知，a 下落过程中，其加速度大小先小于 g 后大于 g，选项 C 错误；当 a 落地前 b 的加速 度为零(即轻杆对 b 的作用力为零)时，b 的机械能最大，a 的机械能最小，这时 b 受重力、支持力，且 FNb ＝mg，由牛顿第三定律可知，b 对地面的压力大小为 mg，选项 D 正确. 21.如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r.电路中的 R2、R3 分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0 为定值电阻， R1 为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关 S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.下 列说法中正确的是(  ) A.只逐渐增大对 R1 的光照强度时，电阻 R0 消耗的电功率增大，电阻 R3 中有向上的电流 B.只调节电阻 R3 的滑动端 P2 向上端移动时，电源消耗的电功率变大，电阻 R3 中有向上的电流 C.只调节电阻 R2 的滑动端 P1 向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动 D.若断开开关 S，带电微粒向下运动 答案 AD 解析 当逐渐增大光照强度时，光敏电阻 R1 的阻值减小，依据“串反并同”可知电流 I 增大，则 PR0 增大， UC 增大，QC＝CUC 增大，即电容器充电，R3 中有向上的电流，A 正确；当 P2 向上移动时，UC 不变，R3 中 没有电流，故 B 错误；当 P1 向下移动时，I 不变，但 UC 变大，EC＝UC d 变大，电场力 FC＝UCq d 变大，微粒 向上运动，故 C 错误；若断开开关 S，电容器放电，UC 降为 0，则微粒只受重力作用而向下运动，故 D 正 确. 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） 第 6 页 / 共 14 页 22. 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示.在气垫导轨上相隔一定 距离的两处安装两个光电传感器 A、B，滑块 P 上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输 出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连.滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传 感器 A、B 时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压 U 随时间 t 变化的图象. (1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 Δt1 Δt2(选填 “＞”“＝”或“＜”)时，说明气垫导轨已经水平. (2)用游标卡尺测遮光条宽度 d，测量结果如图丙所示，则 d＝ mm. (3)滑块 P 用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码 Q 相连，钩码 Q 的质量为 m.将滑块 P 由图甲所示位置 释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若 Δt1、Δt2 和 d 已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是 否守恒，还应测出 (写出物理量的名称及符号). (4)若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒. 答案 (1)＝ (2)5.0 (3)滑块质量 M 和两光电门间距离 L (4)mgL＝1 2(m＋M)( d Δt2)2－1 2(m＋M)( d Δt1)2 解析 (1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 Δt1＝Δt2 时，说 明滑块已经匀速运动，说明气垫导轨已经水平. (2)用游标卡尺测遮光条宽度 d，则 d＝5.0 mm. (3)滑块经过两个光电门的速度分别为： d Δt2和 d Δt1，钩码重力势能的减少量为 mgL，故要验证的关系是 mgL ＝1 2(m＋M)( d Δt2)2－1 2(m＋M)( d Δt1)2，故还应测出滑块质量 M 和两光电门间距离 L. 第 7 页 / 共 14 页 (4)若上述物理量间满足关系式 mgL＝1 2(m＋M)( d Δt2)2－1 2(m＋M)( d Δt1)2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组 成的系统机械能守恒. 23.为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中 E 是电池；R1、R2、R3、R4 和 R5 是固定电阻，R6 是可 变电阻；表头 的满偏电流为 250 μA，内阻为 480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A 端和 B 端分别与两表笔相 连.该多用电表有 5 个挡位，5 个挡位为：直流电压 1 V 挡和 5 V 挡，直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡，欧姆 ×100 Ω 挡. (1)图(a)中的 A 端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接. (2)关于 R6 的使用，下列说法正确的是 (填正确答案标号). A.在使用多用电表之前，调整 R6 使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R6 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时，调整 R6 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)根据题给条件可得 R1＋R2＝ Ω，R4＝ Ω. (4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时 B 端是与“1”相连的，则多用电表读数为 ； 若此时 B 端是与“3”相连的，则读数为 ；若此时 B 端是与“5”相连的，则读数为 .(结果均保 留 3 位有效数字) 答案 (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA 1.10 kΩ 2.94 V 第 8 页 / 共 14 页 解析 (1)当 B 端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从 A 端流出，故 A 端与黑色表 笔相连接. (2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项 A 错误；使用欧姆 挡时，先将两表笔短接，调整 R6 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项 B 正确；使用电流挡时， 电阻 R6 不在闭合电路中，调节无效，选项 C 错误. (3)根据题给条件可知，当 B 端与“2”连接时，表头与 R1、R2 组成的串联电路并联，此时为量程 1 mA 的 电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知， Rg R1＋R2＝1－0.25 0.25 ＝3 1，解得 R1＋R2＝160 Ω. 当 B 端与“4”连接时，表头与 R1、R2 组成的串联电路并联后再与 R4 串联，此时为量程 1 V 的电压挡，表 头与 R1、R2 组成的串联电路并联后的总电阻为 120 Ω，两端电压为 0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正 比知：R4 两端电压为 0.88 V，则 R4 电阻为 880 Ω. (4)若此时 B 端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为 2.5 mA，读数为 1.47 mA. 若此时 B 端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为 11×100 Ω＝1.10 kΩ. 若此时 B 端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为 5 V，读数为 2.94 V. 24.如图，一长为 10 cm 的金属棒 ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度 大小为 0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为 12 V 的电池相连，电路总电阻为 2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为 0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡 后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 0.3 cm，重力加速度大小取 10 m/s2.判断开关闭合后金属 棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量. 答案 方向竖直向下 0.01 kg 解析 金属棒通电后，闭合回路电流 I＝U R＝12 V 2 Ω ＝6 A 导体棒受到的安培力大小为 F＝BIL＝0.06 N 第 9 页 / 共 14 页 由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向下 由平衡条件知：开关闭合前：2kx＝mg 开关闭合后：2k(x＋Δx)＝mg＋F 代入数值解得 m＝0.01 kg. 25.如图所示，小球 A 质量为 m，系在细线的一端，线的另一端固定在 O 点，O 点到光滑水平面的距离为 h. 物块 B 和 C 的质量分别是 5m 和 3m，B 与 C 用轻弹簧拴接，置于光滑的水平面上，且 B 物块位于 O 点正 下方.现拉动小球使细线水平伸直，小球由静止释放，运动到最低点时与物块 B 发生正碰(碰撞时间极短)， 反弹后上升到最高点时到水平面的距离为 h 16.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为 g，求 碰撞过程 B 物块受到的冲量大小及碰后轻弹簧获得的最大弹性势能. 答案 5 4m 2gh  15 128mgh 解析 设小球运动到最低点与物块 B 碰撞前的速度大小为 v1，取小球运动到最低点时的重力势能为零，根 据机械能守恒定律有： mgh＝1 2mv12 解得：v1＝ 2gh 设碰撞后小球反弹的速度大小为 v1′，同理有： mg h 16＝1 2mv1′2 解得：v1′＝ 2gh 4 设碰撞后物块 B 的速度大小为 v2，取水平向右为正方向，由动量守恒定律有： mv1＝－mv1′＋5mv2 解得：v2＝ 2gh 4 第 10 页 / 共 14 页 由动量定理可得，碰撞过程 B 物块受到的冲量为：I＝5mv2＝5 4m 2gh 碰撞后当 B 物块与 C 物块速度相等时轻弹簧的弹性势能最大，据动量守恒定律有 5mv2＝8mv3 据机械能守恒定律：Epm＝1 2×5mv22－1 2×8mv32 解得：Epm＝ 15 128mgh. （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)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现 将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积. 假设整个系统不漏气.下列说法正确的是(  ) A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中，气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 答案 ABD 解析 因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不 放热，也不对外界做功.根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项 A 正确，选项 C 错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与 温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，选项 B、D 正确，选项 E 错误. 第 11 页 / 共 14 页 （2）如图所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一 小段油柱(长度可以忽略).如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计.已知铝罐的容积是 360 cm3， 吸管内部粗细均匀，横截面积为 0.2 cm2，吸管的有效长度为 20 cm，当温度为 25 ℃时，油柱离管口 10 cm. (1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？ (2)估算这个气温计的测量范围. 答案 见解析 解析 (1)由于罐内气体压强始终不变，所以 V1 T1＝V2 T2，V1 T1＝ΔV ΔT， ΔV＝V1 T1ΔT＝362 298ΔT， ΔT＝149 181·S·ΔL 由于 ΔT 与 ΔL 成正比，所以刻度应该是均匀的. (2)ΔT＝149 181×0.2×(20－10) K≈1.6 K 故这个气温计可以测量的温度范围为： (25－1.6) ℃～(25＋1.6) ℃ 即 23.4 ℃～26.6 ℃. 34．[物理——选修 3–4]（15 分） （2）某横波在介质中沿 x 轴传播，图甲为 t＝0.75 s 时的波形图，图乙为 P 点(x＝1.5 m 处的质点)的振动图 象，那么下列说法正确的是(  ) 第 12 页 / 共 14 页 A.该波向左传播，波速为 2 m/s B.质点 L 与质点 N 的运动方向总相反 C.t＝1.0 s 时，质点 P 处于平衡位置，并正在往 y 轴正方向运动 D.在 0.5 s 时间内，质点 P 向右运动了 1 m E.若该波波长越大，则越容易发生明显的衍射 答案 ABE 解析 由题图乙可知 T＝2 s，且 P 质点在 0.75 s 时向 y 轴负方向运动，结合题图甲可知该波向左传播，λ＝ 4 m，则波速 v＝λ T＝2 m/s，A 项正确；由题图甲可知，质点 L 和质点 N 的平衡位置相距 1 2λ，则质点 L 与质 点 N 的运动方向总相反，B 项正确；由题图乙可知 t＝1.0 s 时，质点 P 处于平衡位置，并正在往 y 轴负方 向运动，C 项错误；波动过程中各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，D 项错误；由发生 明显衍射现象的条件可知，E 项正确. (2)如图，一半径为 R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线 OO′表示光轴(过球心 O 与半球底面垂直的直 线).已知玻璃的折射率为 1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被 半球的内表面反射后的光线).求： (1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值； (2)距光轴R 3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到 O 点的距离. 第 13 页 / 共 14 页 答案 (1)2 3R (2)2.74R 解析 (1)如图甲，从底面上 A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为 i，当 i 等于全反射临界角 ic 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为 l. i＝ic ① 设 n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有 nsin ic＝1 ② 由几何关系有 sin i＝ l R ③ 联立①②③式并利用题给条件，得 l＝2 3R ④ (2)如图乙，设与光轴相距R 3的光线在球面 B 点发生折射时的入射角和折射角分别为 i1 和 r1，由折射定律有 nsin i1＝sin r1 ⑤ 设折射光线与光轴的交点为 C，在△OBC 中，由正弦定理有 第 14 页 / 共 14 页 sin ∠C R ＝sin(180°－r1) OC ⑥ 由几何关系有 ∠C＝r1－i1 ⑦ sin i1＝1 3 ⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得 OC＝3(2 2＋ 3) 5 R≈2.74R ⑨