【物理】2020年全国I卷高三最新信息卷（八）（解析版）

【物理】2020年全国I卷高三最新信息卷（八）（解析版）

‎2020年全国I卷高三最新信息卷（八）‎ 二、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只有一项是符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。‎ ‎14．某金属发生光电效应，光电子的最大初动能Ek与入射光频率v之间的关系如图所示。已知h为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是 A．频率大于v0的入射光不可能使该金属发生光电效应现象 B．该金属的逸出功等于hv0‎ C．若用频率是3v0的光照射该金属，则遏止电压为 D．遏止电压随入射光的频率增大而减小 ‎15．一小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重一吨左右)。一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行于码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头停下，而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L。已知他的自身质量为m，水的阻力不计，船的质量为 A． B． C． D．‎ ‎16．一质子以速度v0进入足够大的匀强电场区域，φ1、φ2、φ3、φ4表示相邻的四个等势面，且φ1＜φ2＜φ3＜φ4。不计质子重力，下列说法正确的是 A．质子运动过程一定是匀变速运动 B．质子运动过程中最小动能可能为0‎ C．质子可以回到原出发点 D．质子返回到等势面φ1时的速度仍为v0‎ ‎17．随着现代物质生活水平的不断提高，电动儿童小车已经成为现代家庭儿童的标配，质量为m＝10 kg的电动儿童小车置于粗糙水平地面上，小车由静止加速启动过程的位移时间图象如图所示。已知图线是一条x＝kt2的拋物线，小车运动过程受到的阻力恒为40 N，重力加速度取g＝10 m/s2。下列说法正确的是 A．小车0～3 s内的平均速度为0.6 m/s B．小车启动过程的加速度为2 m/s2‎ C．小车5 s末牵引力的功率为138 W D．小车0～3 s内牵引力做功为138 J ‎18．如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力，下列说法中正确的是 A．加速电场的电压U＝ER B．极板M比极板N电势低 C．直径PQ＝ ‎ D．若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷 ‎19．如图所示，赤道上空的卫星A距地面高度为R，质量为m的物体B静止在地球表面的赤道上，卫星A绕行方向与地球自转方向相同。已知地球半径也为R，地球自转角速度为ω0，地球的质量为M，引力常量为G。若某时刻卫星A恰在物体B的正上方，下列说法正确的是 A．物体B受到地球的引力为mω02R B．卫星A的线速度为 C．卫星A再次到达物体B上方的时间为 D．卫星A与物体B的向心加速度之比为 ‎20．D是一只理想二极管，平行板电容器A、B两极板间有一电荷在P点处于静止。以E表示两极板间电场强度，U表示两极板间电压，Ep表示电荷在P点电势能。若保持极板B不动，将极板A稍向上平移则 A．E变小 B．U变大 C．Ep变小 D．电荷仍保持静止 ‎21．如图所示，左侧为一个固定在水平桌面上的半径为R的半球形碗，碗口直径AB水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑，右侧是一个足够长的固定光滑斜面。一根不可伸长的轻质细绳跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球m1和物块m2，且m1＞m2。开始时m1恰在A点，m2在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接m1、m2的细绳与斜面平行且恰好伸直，C点在圆心O的正下方。将m1由静止释放开始运动，则下列说法正确的是 A．在m1从A点运动到C点的过程中，m1与m2组成的系统机械能守恒 B．当m1运动到C点时，m1的速率是m2速率的倍 C．m1不可能沿碗面上升到B点 D．m2沿斜面上滑过程中，地面对斜面的支持力始终保持恒定 三、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第22题～第25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题～第34题为选考题，考生根据要求做答)‎ ‎(一)必考题 ‎22．(6分)如图甲所示，用落体法验证机械能守恒定律，打出如图乙所示的一条纸带。已知打点计时器频率为50 Hz。‎ ‎(1)根据纸带所给数据，打下B点时重物的速度为________m/s。（结果保留三位有效数字）‎ ‎(2)某位同学选用两个形状相同，质量不同的重物a和b分别进行实验，测得几组数据后，画出－h图象，并求出图线的斜率k1和k2，如图丙所示，由图象可知a的质量________b的质量。（选填“大于”“小于”或“等于”） ‎ ‎(3)通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.055 kg，当地重力加速度g＝9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力f＝______N ‎23．(9分)某实验小组测定一水果电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：‎ 待测水果电池E（电动势约为1.3 V，内阻约为200 Ω）‎ 直流电流表A1（量程 0～600 mA，内阻为0.6 Ω）‎ 直流电流表A2（量程 0～60 mA，内阻为6 Ω）‎ 直流电流表A3（量程 0～6 mA，内阻为60 Ω）‎ 电压表V1（量程 0～1.5 V，内阻约为1.5 kΩ）‎ 电压表V2（量程 0～5 V，内阻约为3 kΩ）‎ 电压表V3（量程 0～15 V，内阻约为15 kΩ）‎ 滑动变阻器R1（最大电阻5 Ω，额定电流10 A）‎ 滑动变阻器R2（最大电阻50 Ω，额定电流1 A）‎ 滑动变阻器R3（最大电阻500 Ω，额定电流0.1 A）‎ 开关S、导线若干。‎ ‎(1)现用电压表和电流表测水果电池的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调节，应选择的电流表选______，电压表选______，滑动变阻器选______。（填所给器材符号）‎ ‎(2)请在虚框中画出实验电路图。‎ 24． ‎(13分)足够长的光滑细杆竖直固定在地面上，轻弹簧及小球A、B均套在细杆上，弹簧下端固定在地面上，上端和质量m1＝50 g的小球A相连，质量m2＝30 g的小球B放置在小球A上，此时A、B均处于静止状态，弹簧的压缩量x0＝0.16 m，如图所示。从t＝0时开始，对小球B施加竖直向上的外力，使小球B始终沿杆向上做匀加速直线运动。经过一段时间后A、B两球分离；再经过同样长的时间，B球距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度取g＝10 m/s2。求：‎ ‎ ‎ ‎(1)弹簧的劲度系数k；‎ ‎(2)整个过程中小球B加速度a的大小及外力F的最大值。‎ ‎25．(19分)如图，光滑水平桌面上等间距分布着4个条形匀强磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度B＝1 T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d＝0.5 m。桌面上现有一边长l＝0.1 m、质量m＝0.2 kg、电阻R＝0.1 Ω的单匝正方形线框abcd，在水平恒力F＝0.3 N作用下由静止开始从左侧磁场边缘垂直进入磁场，在穿出第4个磁场区域过程中的某个位置开始做匀速直线运动，线框ab边始终平行于磁场边界，取g＝10 m/s2，不计空气阻力。求：‎ ‎(1)线框刚好完全穿出第4个磁场区域时的速度；‎ ‎(2)线框在整个运动过程中所产生的焦耳热；‎ ‎(3)线框从开始运动到刚好完全穿出第4个磁场区域所用的时间。‎ ‎(二)选考题(共15分。请考生从给出的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)(5分)关于分子动理论，下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．分子的质量，分子的体积 B．扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行 C．布朗运动反映了分子在永不停息地做无规则运动 D．两分子间距离大于r0时分子间的作用力只存在引力，小于r0时只存在斥力 E．两分子间距离大于r0时，增大分子间距，分子力做负功，分子势能增大 ‎(2)(10分)如图，一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135 J，外界对气体做了90 J的功。已知状态A时气体的体积VA＝600 cm3。求：‎ ‎(i)从状态A到状态C的过程中，气体与外界热交换的热量；‎ ‎(ii)状态A时气体的压强pA。‎ ‎34．【物理——选修3－4】(15分)‎ ‎(1)(5分)图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面。入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 B．水滴对a光的临界角大于对b光的临界角 C．在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度 D．在水滴中，a光的波长小于b光的波长 E．a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小 ‎(2)(10分)一列简谐横波沿x轴传播，其波长为6 m，如图中实线和虚线分别表示t时刻和t＋Δt时刻的波形图，已知Δt＝0.5 s，图中P、Q是位于x轴上的两点，间距为1 m，求：‎ ‎(i)波的周期；‎ ‎(ii)若波的传播速度为34 m/s，判断波的传播方向。‎ ‎【参考答案】‎ 二、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只有一项是符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。‎ ‎14．【答案】B ‎【解析】由题知，金属的极限频率为v0，而发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故频率大于v0的入射光可以使该金属发生光电效应现象，故A错误；由题知，金属的极限频率为v0，该金属的逸出功等于W0＝hv0，故B正确；根据光电效应方程知Ekm＝hν－W0，若用频率是3v0的光照射该金属，则光电子的最大初动能是Ekm＝2hv0，则遏止电压为，故C错误；遏止电压为，可知遏止电压随入射光的频率增大而增大，故D错误。‎ ‎15．【答案】A ‎【解析】设人走动时船的速度大小为v，人的速度大小为v′，人从船尾走到船头所用时间为t，取船的速度为正方向，则，，根据动量守恒定律Mv－mv′＝0，解得船的质量，故选A。‎ ‎16．【答案】A ‎【解析】质子在匀强磁场中做类斜抛运动，因此运动过程一定是匀变速运动，因此质子不能回到原出发点，故A正确，C错误；质子运动过程中最小动能出现在速度方向平行于等势面时，速度不能为零，因此返回到等势面φ1时的速度大小为v0，方向不同，故BD错误。‎ ‎17．【答案】AC ‎【解析】根据位移时间公式x＝v0t＋at2，与x＝kt2比较系数，再结合图象可得v0＝0，a＝0.6 m/s2，小车0～3 s内的位移为x1＝at12＝2.7 m，则小车0～3 s内的平均速度v＝0.9 m/s，故A、B错误；根据牛顿第二定律F－f＝ma，代入数据得F＝46 N，则小车5 s末牵引力的功率P＝Fv5＝138 W，故C正确；小车0～3 s内牵引力做功W＝Fx1＝124.2 J，故D错误。‎ ‎18．【答案】D ‎【解析】在加速电场中，由动能定理得Uq＝mv2－0，粒子在静电分析器中做圆周运动，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得qE＝m，解得U＝ER，故A错误；因为粒子在磁场中从P点运动到Q点，因此由左手定则可知粒子带正电；在加速电场中受到的电场力向右，所以电场线方向向右，则M板为正极，M板的电势高于N 板电势，故B错误；粒子在磁分析器中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝m，解得，P、Q两点间的距离，若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则粒子做圆周运动的直径相等，根据PQ的表达式可知，粒子的比荷相等，故C错误，D正确。‎ ‎19．【答案】BD ‎【解析】物体B受到地球的引力应为万有引力，F＝，不等于向心力，A错误；根据万有引力提供向心力可得，因此卫星A的线速度，B正确；依题得，卫星A的角速度为，此时A和B恰好相距最近，当他们下次相距最近时间满足(ωA－ω)t＝2π，联立解得，C错误；依题得，卫星A的向心加速度，物体B的向心加速aB＝ω02R，因此向心加速度之比，D正确。‎ ‎20．【答案】BD ‎【解析】将极板A稍向上平移，板间距离增大，根据电容的决定式C＝得知，电容C减小，而电容器的电压不变，则电容器所带电量将要减小，由于二极管具有单向导电性，电容器上电荷放不掉，电荷不能流回电源，所以电容器的电量保持不变，根据U＝可知U变大，B正确；根据推论E＝＝＝可知，板间场强E不变，电荷所受的电场力不变，仍保持静止状态，A错误，D正确；P与B板间电势差UPB＝EdPB，E、dPB都不变，UPB保持不变，P点的电势保持不变，则电荷在P点电势能EP不变，C错误。‎ ‎21．【答案】ACD ‎【解析】在m1从A点运动到C点的过程中，m1与m2组成的系统只有重力做功，系统的机械能守恒，故A正确；设小球m1到达最低点C时m1、m2的速度大小分别为v1、v2，由运动的合成分解得v1cos 45°＝v2，则v1＝v2，故B错误；在m1从A点运动到C点的过程中，对m1、m2组成的系统由机械能守恒定律得m1gR－m2g‧Rsin α＝m1v12＋m2v22 (α为斜面倾角)，结合v1＝v2，可知v1<，若m1运动到C点时绳断开，至少需要有的速度m1才能沿碗面上升到B点，现由于m1上升的过程中绳子对它做负功，所以m1不可能沿碗面上升到B点，故C正确；m2沿斜面上滑过程中，m2对斜面的压力是一定的，斜面的受力情况不变，由平衡条件可知地面对斜面的支持力始终保持恒定，故D正确。‎ 三、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第22题～第25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题～第34题为选考题，考生根据要求做答)‎ ‎(一)必考题 ‎22．(6分)‎ ‎【答案】(1)2.07 (2)大于 (3)0.033‎ ‎【解析】(1)。‎ ‎(2)根据动能定理得(mg－f)h＝mv2，可得，知图线的斜率为，b的斜率小，知b的质量小，所以a的质量m1大于b的质量m2。‎ ‎(3)，代入数据得f＝0.033 N。‎ ‎23．(9分)‎ ‎【答案】(1)A3 V1 R3 (2)见解析图 ‎【解析】(1)因水果电池的内阻较大，则测量电路中的电流不大，最大电流为6 mA左右，所以可选择的电流表是A3。因水果电池的电动势约为1.3 V，为确保电压测量精确，电压表应选择V1。因水果电池的内阻较大，为了使调节变阻器时电流有明显变化，应选择阻值较大的滑动变阻器R3。‎ ‎(2)因电流表的内阻已知，则可用电流表外接电路，电路图如图所示。‎ ‎24．(13分)‎ ‎【解析】(1)根据共点力平衡条件和胡克定律得：‎ ‎(m1＋m2)g＝kx0‎ 解得：k＝5 N/m。‎ ‎(2)设经过时间t小球A、B分离，此时弹簧的压缩量为x，‎ 对小球A：kx－m1g＝m1a x0－x＝at2‎ 小球B：x0＝a(2t)2 ‎ 当B与A相互作用力为零时F最大，对小球B：‎ F－m2g＝m2a 解得：a＝2 m/s2，F＝0.36 N。‎ ‎25．(19分)‎ ‎【解析】(1)线圈匀速切割磁感线时产生的电动势E＝Blv 线圈中产生的感应电流 线圈受到的安培力FA＝BIl 匀速运动时有F＝FA 联立解得：v＝3 m/s。‎ ‎(2)线圈刚好完全穿出第4个磁场时的位移s＝7d＋l 由功能关系可得Fs＝mv2＋Q 联立解得：Q＝0.18 J。‎ ‎(3)线圈某次穿入或者穿出某个磁场过程中受到的平均安培力 其中为平均电流 设线圈某次穿入或者穿出某个磁场所用的时间为Δt，通过线圈横截面的电荷量为q，则：‎ 线圈某次穿入或者穿出某个磁场的安培力冲量 因ΔI一定，故线圈在整个运动过程中的安培力冲量 设线框从开始运动到刚好完全穿出第4个磁场区域所用的时间为t，根据动量定理可得：‎ Ft－I＝mv 联立解得：t＝2.27 s。‎ ‎(二)选考题(共15分。请考生从给出的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)(5分)‎ ‎【答案】BCE ‎【解析】分子的质量m＝M摩尔/NA，分子所占空间的体积V＝V摩尔/NA，如果分子之间的间隙可以忽略不计，则V＝V摩尔/NA表示的才是分子的体积，故A错误；扩散现象就是物质分子的无规则运动，扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行，故B正确；悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，它反映了分子在永不停息地做无规则运动，故C正确；分子的引力和斥力是同事存在的，两分子间距离大于r0‎ 时分子间的引力大于斥力，表现为引力，小于r0时斥力大于引力，表现为斥力，故D错误；两分子间距离大于r0时，增大分子间距，分子力做负功，分子势能增大，故E正确。‎ ‎(2)(10分)‎ ‎【解析】(i)根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q 得Q＝45 J 即气体从外界吸收热量45 J。‎ ‎(ii)从状态A到状态B为等容变化过程，根据查理定律有 从状态B到状态C为等圧変化过程，根据盖吕萨克定律有 从状态A到状态B，外界对气体不做功；从状态B到状态C，外界对气体做的功 W＝pBΔV 又ΔV＝VB－VC 联立解得：pA＝1.5×105 Pa。‎ ‎34．【物理——选修3－4】(15分)‎ ‎【解析】(i)若波向右传播，则Δt内传播了，(n＝1，2，3…)，则 ‎，(n＝1，2，3…)‎ 若波向左传播，则Δt内传播了，(n＝1，2，3…)。则 ‎，(n＝1，2，3…)‎ ‎(ii)若波的传播速度为34 m/s，则传播距离为x＝vΔt 代入数据解得x＝17 m 即个周期，由(1)分析可知，波向左传播。‎