2020年全国一卷高考物理模拟试卷三试题（解析版）

2020年全国一卷高考物理模拟试卷三试题（解析版）

‎2020年全国高考物理模拟试卷（三）‎ ‎（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.设竖直向上为y轴正方向，如图所示曲线为一质点沿y轴运动的位置—时间(yt)图像，已知图线为一条抛物线，则由图可知(　　)‎ A．t＝0时刻质点速度为0‎ B．0～t1时间内质点向y轴负方向运动 C．0～t2时间内质点的速度一直减小 D．t1～t3时间内质点相对坐标原点O的位移先为正后为负 解析：选C　在t＝0时刻y t图线斜率不为0，说明t＝0时刻质点速度不为0,0～t1时间内质点向y轴正方向运动，故A、B错误。根据斜率表示速度，可知，0～t2时间内质点的速度一直减小，故C正确。t1～t3时间内质点相对坐标原点O的位移一直为正，故D错误。‎ ‎15.如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起，用水平外力F缓缓向左推动B，使A缓慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中(　　)‎ A．A和B均受三个力作用而平衡 B．B对桌面的压力越来越大 C．A对B的压力越来越小 D．推力F的大小恒定不变 解析：选D　先以A为研究对象，分析受力情况：重力、墙的弹力和斜面的支持力三个力，B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力。故A错误。当B向左移动时，B对A的支持力和墙对A的支持力方向均不变，根据平衡条件得知，这两个力大小保持不变，则A对B的压力也保持不变。对整体分析受力如图所示，由平衡条件得知，F＝N1，挡板 第13页 / 共13页 对A的支持力N1不变，则推力F不变。桌面对整体的支持力N＝G总，保持不变。则B对桌面的压力不变，故B、C错误，D正确。‎ ‎16．如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力。忽略空气阻力。则球B在最高点时(　　)‎ A．球B的速度为零 B．球A的速度大小为 C．水平转轴对杆的作用力为1.5mg D．水平转轴对杆的作用力为2.5mg 解析：选C　球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力，即重力恰好提供向心力，有mg＝m，解得vB＝，故A错误；由于A、B两球的角速度相等，则球A的速度大小vA＝，故B错误；B球在最高点时，对杆无弹力，此时A球受重力和拉力的合力提供向心力，有F－mg＝m解得：F＝1.5mg，故C正确，D错误。‎ ‎17．如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为(　　)‎ A.mgR B.mgR C.mgR D.mgR 解析：选C　在Q点质点受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，两力的合力充当向心力，所以有N－mg＝m，N＝2mg，联立解得v＝，下落过程中重力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可得mgR－Wf＝mv2，解得Wf＝mgR，所以克服摩擦力做功为mgR，C正确。‎ 第13页 / 共13页 ‎18.如图所示，一质量M＝3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量m＝1.0 kg的小木块A。给A和B以大小均为4.0 m/s、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，A始终没有滑离木板。 在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小可能是(　　)‎ A．1.8 m/s　　　　　　　 B．2.4 m/s C．2.8 m/s D．3.0 m/s 解析：选B　A先向左减速到零，再向右加速运动，在此期间，木板减速运动，最终它们保持相对静止，设A减速到零时，木板的速度为v1，最终它们的共同速度为v2，取水平向右为正方向，则Mv－mv＝Mv1，Mv1＝(M＋m)v2，可得v1＝ m/s，v2＝2 m/s，所以在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小应大于2.0 m/s而小于 m/s，只有选项B正确。‎ ‎　19.　如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是(　　)‎ A．FM向右 B．FN向左 C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小 解析：导体棒靠近长直导线和远离长直导线时导体棒中产生的感应电流一定阻碍这种相对运动，故因FM向左，FN也向左，A错误，B正确；导体棒匀速运动时，磁感应强度越强，感应电流的阻碍作用也越强，考虑到长直导线周围磁场的分布可知，FM逐渐增大，FN逐渐减小，C、D均正确。‎ ‎20.　如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接；两物块A、B质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为a的匀加速运动，A、B两物块在开始一段时间内的v t关系分别对应图乙中A、B图线(t1时刻A、B的图线相切，t2时刻对应A图线的最高点)，重力加速度为g，则(　　)‎ 第13页 / 共13页 A．t2时刻，弹簧形变量为0‎ B．t1时刻，弹簧形变量为(mgsin θ＋ma)/k C．从开始到t2时刻，拉力F逐渐增大 D．从t1时刻开始，拉力F恒定不变 ‎[解析]　由题图知，t2时刻A的加速度为零，速度最大，根据牛顿第二定律和胡克定律有mgsin θ＝kx，则x＝，故A错误；由题图读出，t1时刻A、B开始分离，对A根据牛顿第二定律kx－mgsin θ＝ma，则x＝，故B正确；从开始到t1时刻，对AB整体，根据牛顿第二定律F＋kx－2mgsin θ＝2ma，得F＝2mgsin θ＋2ma－kx，x减小，F增大，t1时刻到t2时刻，对B由牛顿第二定律得F－mgsin θ＝ma，得F＝mgsin θ＋ma，可知F不变，故C错误，D正确。‎ ‎[答案]　BD ‎21．如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5 T的匀强磁场，一质量为0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量为m＝0.1 kg、带正电q＝0.2 C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左，大小为F＝0.6 N的恒力，g取10 m/s2。则滑块(　　)‎ A．开始做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动 B．一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动，直到滑块飞离木板为止 C．速度为6 m/s时，滑块开始减速 D．最终做速度为10 m/s的匀速运动 解析：选AD　由于滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，静摩擦力能提供的最大加速度为μg＝5 m/s2，所以当0.6 N的恒力作用于木板时，系统一起以a＝＝ m/s2＝2 m/s2的加速度一起运 第13页 / 共13页 动，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时Bqv＝mg，解得：v＝10 m/s，此时摩擦力消失，滑块做匀速运动，而木板在恒力作用下做匀加速运动，a′＝＝ m/s2＝3 m/s2。可知滑块先与木板一起做匀加速直线运动，然后发生相对滑动，做加速度减小的变加速运动，最后做速度为10 m/s的匀速运动。故A、D正确，B错误。滑块开始的加速度为2 m/s2，当恰好要开始滑动时，Ff＝μ(mg－qvB)＝ma，代入数据得：v＝6 m/s，此后滑块的加速度减小，仍然做加速运动，故C错误。‎ 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．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，据此验证机械能守恒定律。‎ ‎(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：‎ A．按照图示的装置安装器件；‎ B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；‎ C．用天平测出重锤的质量；‎ D．释放纸带，立即接通电源开关打出一条纸带；‎ E．测量纸带上某些点间的距离；‎ F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。‎ 其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是________。(将其选项对应的字母填在横线处)‎ ‎(2)在验证机械能守恒定律的实验中，若以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2h的图像应是____________，才能验证机械能守恒定律；v2h图像的斜率等于________的数值。‎ 第13页 / 共13页 解析：(1)B项，打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B错误。‎ C项，因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去，不需要用天平。故C没有必要进行。‎ D项，开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差。故D错误。故选B、C、D。‎ ‎(2)利用v2h图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守恒，mgh＝mv2，即v2＝gh，所以以v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线。那么v2h图线的斜率就等于重力加速度g。‎ 答案：(1)BCD　(2)过原点的倾斜直线　重力加速度 ‎23．用如图甲所示的电路图来测量多用电表的电池的电动势，其中电阻箱的最大阻值为999.9 Ω，电流表的量程为0～50 mA、内阻为20 Ω。进行的操作如下，请回答相关问题：‎ ‎(1)将多用电表的旋钮调节到“×1”挡位，然后将两表笔________，再进行欧姆调零；‎ ‎(2)将多用电表接入电路，其中接线柱2应与多用电表的________(填“红”或“黑”)表笔相连接，接线柱1再与另一表笔相连接；‎ ‎(3)调节电阻箱的阻值使电流表的读数超过满偏电流的，其中某次调节后，电阻箱和电流表的示数如图乙、丙所示，则电阻箱的示数为R＝________，电流表的示数为I＝________；‎ ‎(4)通过多次操作将记录的多组数据在如图丁所示的坐标系中描绘出来，其函数图线如图丁所示，由图线可知电动势E＝________。‎ 解析：(1)使用多用电表选欧姆挡后需要将红、黑表笔短接，进行欧姆调零。‎ 第13页 / 共13页 ‎(2)多用电表的电流从黑表笔流出，从红表笔流入。‎ ‎(3)电阻箱的读数为35.0 Ω，电流表的精确度为1 mA，需要估读到0.1 mA，电流表示数为20.0 mA。‎ ‎(4)设欧姆表的内阻为R0，电流表的内阻为RA，由闭合电路欧姆定律得E＝I(R0＋RA＋R)，整理得＝＋，－R图像的斜率等于，可以利用图像在纵轴上的截距和题中电阻箱和电流表的读数求出，进而得到电动势为1.4 V。‎ 答案：(1)短接　(2)黑　(3)35.0 Ω　20.0 mA ‎(4)1.4 V ‎24.如图所示，质量M＝5 kg的木板A在恒力F的作用下以速度v0＝12 m/s向右做匀速直线运动，某时刻在其右端无初速度地放上一质量为m＝1 kg的小物块B。已知木板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.6，物块与木板间的动摩擦因数μ2＝0.4。(物块可看作质点，木板足够长，取g＝10 m/s2)试求：‎ ‎(1)放上物块后木板发生的位移；‎ ‎(2)物块与木板之间产生的摩擦热。‎ 解析：(1)可知F＝μ1Mg＝30 N 放上物块之后的木板F－μ2mg－μ1(M＋m)g＝Ma1‎ 物块μ2mg＝ma2‎ 两者速度相等a2t1＝v0＋a1t1‎ 解得t1＝2 s 可知速度相同时v＝8 m/s ‎2 s内木板发生位移为x1＝t1＝20 m 二者共速后一起做匀减速运动，μ1(M＋m)g－F＝(M＋m)a3‎ 一起减速到零所需时间为t2＝＝8 s 减速过程木板发生位移为x2＝t2＝32 m 第13页 / 共13页 木板发生位移为x＝x1＋x2＝52 m。‎ ‎(2)在第一过程中物块的位移为x物＝t1＝8 m 物块与木板间产生的摩擦热为Q＝μ2mg(x1－x物)＝48 J。‎ 答案：(1)52 m　(2)48 J ‎25.如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L。ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ(μ较小)，由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场(图中未画出)。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。‎ ‎(1)若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；‎ ‎(2)在(1)问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电量；‎ ‎(3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2，在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。‎ 解析：(1)设ab棒的初动能为Ek，ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为W和W1，‎ 有：W＋W1＝Ek　①；且W＝W1　②‎ 由题意有：Ek＝mv12　③‎ 得：W＝mv12　④‎ ‎(2)设在题设的过程中，ab棒滑行的时间为Δt，扫过的导轨间的面积为ΔS，通过ΔS的磁通量为ΔΦ，ab棒产生的电动势为E，ab棒中的电流为I，通过ab棒某截面的电荷量为q，‎ 第13页 / 共13页 则有：E＝　⑤‎ 且ΔΦ＝BΔS　⑥‎ I＝　⑦‎ 又有I＝　⑧‎ 由图所示，ΔS＝d(L－dcot θ)　⑨‎ 联立⑤～⑨，解得：q＝　⑩‎ ‎(3)ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长度为：Lx＝L－2xcot θ　⑪‎ 此时，ab棒产生的电动势为：Ex＝Bv2Lx　⑫‎ 流过ef棒的电流为：Ix＝　⑬‎ ef棒所受安培力为：Fx＝BIxL　⑭‎ 联立⑪～⑭，解得：Fx＝(L－2xcot θ)　⑮‎ 有⑮式可得，Fx在x＝0和B为最大值Bm时有最大值F1。‎ 由题意知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使F1为最大值的受力分析如图甲所示，‎ ‎　‎ 第13页 / 共13页 图中fm为最大静摩擦力，有：F1cos α＝mgsin α＋μ(mgcos α＋F1sin α)　⑯‎ 联立⑮⑯，得：Bm＝ 　⑰‎ Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下。‎ 由⑮式可知，B为Bm时，Fx随x增大而减小，x为最大xm时，Fx为最小值，如图乙，可知 F2cos α＋μ(mgcos α＋F2sin α)＝mgsin α　⑱‎ 联立⑮⑰⑱，得：xm＝。‎ 答案：(1)mv12　(2) ‎(3) 　 ‎（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)(多选)下列说法中正确的是________。‎ A．一定量气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J 的热量，则它的内能增大20 J B．在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 C．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力 D．用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的密度即可 E．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，水蒸发越慢。‎ ‎(2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27 ℃。则：‎ 第13页 / 共13页 ‎①该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？‎ ‎②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？‎ ‎③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？‎ 解析：(1)根据热力学第一定律知：ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，A正确；在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，B错误；由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力，C正确；用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的摩尔体积即可，D错误；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，水蒸发越慢，E正确。‎ ‎(2)①状态A：tA＝300 K，pA＝3×105 Pa，VA＝1×10－3 m3‎ 状态B：tB＝？pB＝1×105 Pa，VB＝1×10－3 m3‎ 状态C：tC＝？pC＝1×105 Pa，VC＝3×10－3 m3‎ A到B过程等容变化，由等容变化规律得：＝，代入数据得：tB＝100 K＝－173 ℃‎ B到C为等压变化，由等压变化规律得：＝，代入数据得：tC＝300 K＝27 ℃。‎ ‎②因为状态A和状态C温度相等，且气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志 所以在这个过程中：ΔU＝0。‎ ‎③由热力学第一定律得：ΔU＝Q＋W，因为ΔU＝0‎ 故：Q＝－W 在整个过程中，气体在B到C过程对外做功，所以：W＝－pΔV＝－1×105×(3×10－3－1×10－3) J＝－200 J 即：Q＝200 J，是正值，故在这个过程中吸热。‎ 答案：(1)ACE　(2)①－173 ℃　27 ℃　②0　③吸热　200 J ‎34．[物理——选修3–4]（15分）‎ 第13页 / 共13页 ‎(1)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是________。‎ A．P、Q两质点运动的方向始终相同 B．P、Q两质点运动的方向始终相反 C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置 D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰 E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰 ‎(2)如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。‎ 解析：(1)简谐横波的波长λ＝＝ m＝0.8 m。P、Q两质点距离波源S的距离PS＝15.8 m＝19λ＋λ，SQ＝14.6 m＝18λ＋λ。因此P、Q两质点运动的方向始终相反，A错误，B正确。当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置。当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置。C错误，D、E正确。‎ ‎(2)设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB。令∠OAO′＝α，有 cos α＝＝①‎ 即α＝30°②‎ 由题意知MA⊥AB 所以∠OAM＝60°③‎ 第13页 / 共13页 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，则光线的光路图如图所示。设光线在M点的入射角为i，折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃的折射率为n。由于△OAM为等边三角形，有 i＝60°④‎ 由折射定律有sin i＝nsin r⑤‎ 代入题给条件n＝得r＝30°⑥‎ 作底面在N点的法线NE，由NE∥AM，有i′＝30°⑦‎ 根据反射定律，有i″＝30°⑧‎ 连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，‎ 故有∠MNO＝60°⑨‎ 由⑦⑨式得∠ENO＝30°⑩‎ 于是∠ENO为反射角，ON为反射光线。这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。所以，射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为 β＝180°－∠ENO＝150°。⑪‎ 答案：(1)BDE　(2)150°‎ 第13页 / 共13页