2020高考物理模拟卷含答案解析(5)

2020高考物理模拟卷(5) (建议用时:60分钟满分:110分)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1418题只有一项符合题目要求,第1921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)14.来自太阳的带电粒子会在地球的两极引起极光.带电粒子与地球大气层中的原子相遇,原子吸收带电粒子的一部分能量后,立即将能量释放出来就会产生奇异的光芒,形成极光.极光的光谱线波长范围约为3 100 6 700 (1 =10-10 m).据此推断以下说法不正确的是()A.极光光谱频率的数量级约为1014 HzB.极光出现在极地附近与带电粒子受到洛伦兹力有关C.原子在从高能级向低能级跃迁时辐射出光子形成极光D.对极光进行光谱分析可以鉴别太阳物质的组成成分15.如图所示,一长木板静止在倾角为的斜面上,长木板上一人用力推长木板上的物块,使物块与长木板间的摩擦力刚好为零,已知人、物块、长木板的质量均为m,且整个过程未发生移动.人、物块与长木板间的动摩擦因数均为1,长木板与斜面间的动摩擦因数为2,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.斜面对长木板的摩擦力大小为mgsin B.斜面对长木板的支持力大小为32mgcos C.长木板对人的摩擦力大小为21mgcos D.长木板对人的摩擦力大小为2mgsin 16.如图(甲)是小型交流发电机的示意图,两磁极N,S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,矩形线圈ABCD(内阻不计)与滑动变阻器R、理想交流电流表A组成闭合电路.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,产生交变电流的Ut图象如图(乙)所示.以下判断正确的是()A.0.01 s时线圈平面与磁场方向垂直B.该交流电的频率为100 HzC.当滑动变阻器接入电路的阻值为100 时,电流表的示数为2.22 AD.当滑动变阻器的阻值变大时,电流表的示数变小17.2018年12月8日,嫦娥四号发射升空.将实现人类历史上首次月球背面登月.随着嫦娥奔月梦想的实现,我国不断刷新深空探测的中国高度.嫦娥卫星整个飞行过程可分为三个轨道段:绕地飞行调相轨道段、地月转移轨道段、绕月飞行轨道段.我们用如图所示的模型来简化描绘飞行过程,假设调相轨道和绕月轨道的半长轴分别为a,b,公转周期分别为T1,T2.关于嫦娥卫星的飞行过程,下列说法正确的是()A.a3T12=b3T22B.嫦娥卫星在地月转移轨道上运行的速度应小于11.2 km/sC.从调相轨道切入到地月转移轨道时,卫星在P点必须减速D.从地月转移轨道切入到绕月轨道时,卫星在Q点必须加速18.一热气球在地面附近匀速上升,某时刻从热气球上掉下一沙袋,不计空气阻力.则此后()A.沙袋重力的功率逐渐增大B.沙袋的机械能先减小后增大C.在相等时间内沙袋动量的变化相等D.在下降过程中相等时间内沙袋动能的变化相等19.如图所示,光滑轨道ABCD是大型游乐设施过山车轨道的简化模型,最低点B处的入、出口靠近但相互错开,C是半径为R的圆形轨道的最高点,BD部分水平,末端D点与右端足够长的水平传送带无缝连接,传送带以恒定速度v逆时针转动,现将一质量为m的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放,滑块能通过C点后再经D点滑上传送带,则()A.固定位置A到B点的竖直高度可能为2RB.滑块在传送带上向右运动的最大距离与传送带速度v有关C.滑块可能重新回到出发点A处D.传送带速度v越大,滑块与传送带摩擦产生的热量越多20.质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图,离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束(初速度可视为零),从狭缝S1进入电场,经电压为U的加速电场加速后,再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场.该匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,半径为R,磁场边界与直线MN相切在E点.离子离开磁场最终到达感光底片MN上,设离子电荷量为q,到达感光底片上的点与E点的距离为x,不计重力,可以判断()A.离子束带负电B.x越大,则离子的比荷一定越大C.到达x=3R处的离子在匀强磁场运动时间为BR29UD.到达x=3R处的离子质量为qB2R26U21.一平行板电容器的两块金属板A,B正对竖直放置,在金属板A的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球(可视为点电荷).两块金属板接在如图所示的电路中,电路中的R1为光敏电阻(其阻值随所受光照强度的增大而减小),R2为滑动变阻器,R3为定值电阻.当R2的滑动触头P在中间时闭合开关S,此时电流表和电压表的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为.电源电动势E和内阻r一定,下列说法中正确的是()A.若将R2的滑动触头P向a端移动,则变小B.若将R2的滑动触头P向b端移动,则I减小,U增大C.保持滑动触头P不动,用较强的光照射R1,则小球重新达到稳定后变大D.保持滑动触头P不动,用较强的光照射R1,则平行板电容器的电量变小三、非选择题(包括必考题和选考题两部分,第2225题为必考题,每个试题考生都必须作答.第3334题为选考题,考生根据要求作答)(一)必考题:共47分.22.(6分)小明和小华在实验室探究加速度与力、质量的关系,他俩各自独立设计了如图(甲),(乙)所示的实验装置,小车总质量用M表示(甲)图中力传感器的质量可以忽略,钩码总质量用m表示.(1)为便于测量合外力的大小,并得到小车总质量一定时小车的加速度与所受合外力成正比的结论,下列说法正确的是.A.两组实验中只有(甲)需要平衡摩擦力B.两组实验都需要平衡摩擦力C.两组实验中只有(甲)需要满足所挂钩码的总质量m远小于总质量M的条件D.两组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于总质量M的条件(2)若发现某次实验中(甲)图中的力传感器和(乙)图中的测力计读数相同,通过计算得到小车加速度均为13g,g为当地重力加速度,则(甲),(乙)两实验装置中所用小车总质量之比为;所用的钩码总质量之比为.23.(9分)在“练习使用多用电表”的实验中.(1)选用倍率为“100”的电阻挡测电阻时,表针示数如图(甲)所示,则所测电阻的阻值为 ;用此多用电表进行测量,当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为 mA;当选用量程为10 V的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为 V.(2)如图(乙)所示,闭合开关后发现小灯泡不亮,欲用多用电表检查该电路某处是否发生“断路”,在保持电路完整的情况下,应使用多用电表的进行测量.(选填字母代号即可)A.电阻挡 B.电流挡C.交流电压挡D.直流电压挡(3)检查多用电表的机械零点,将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将二极管的两个极分别记作a和b,红表笔接a端、黑表笔接b端时,表针偏角很小;红表笔接b端、黑表笔接a端时,表针偏转角很大.则为了测量该二极管的反向电阻,应将红表笔接二极管的(选填“a”或“b”)端.(4)图(丙)为某同学设计的多用电表电阻挡内部原理示意图,已知电流表G内阻为Rg,电池内阻为r.某同学用其电阻挡测电阻时进行如下操作:先闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,当电阻箱接入电路的阻值为R时电流表满偏;再将Rx接入A,B表笔之间时电流表指针指在表盘的正中央,则待测电阻的阻值为Rx=(物理量符号Rg,R,r表示).24.(12分)如图所示为一传送装置,其中AB段粗糙,动摩擦因数=0.6,长为L=0.2 m;BC段光滑,且始末端水平并具有h=0.1 m的高度差;DEN是半径为r=0.4 m 的光滑半圆形轨道,DN是其竖直直径,C位于DN竖直线上,CD间的距离恰能让小球自由通过.现在左端竖直墙上固定一轻质弹簧,将一个质量m=0.2 kg 的小球(可视为质点)压缩该弹簧至A点后静止释放(小球和弹簧不黏连),小球刚好能沿DEN轨道滑下.求:(1)小球刚好能通过D点时速度的大小和压缩的弹簧所具有的弹性势能.(2)小球到达N点时速度的大小及受到轨道的支持力的大小.25.(20分)如图所示,平行导轨PP、QQ均由倾斜和水平两部分组成,相距为L1.倾斜部分与水平面夹角为,虚线pq为两部分的连接处.质量为m0、电阻为r的导体杆ef与导轨的动摩擦因数为,且满足tan .在虚线pq右侧空间分布有方向竖直的磁场,其磁感应强度大小为B1=B0cos 2x(竖直向下定为磁场的正方向).式中为具有长度单位的常量;x为沿水平轨道向右的位置坐标,并定义pq所在位置的x坐标为0.将质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd用绝缘丝线悬挂于天花板上a和b处,使ab边保持水平,并用细导线将a,b两点与导轨的两端点Q,P相连,金属框与垂直于纸面向里的匀强磁场垂直.将ef从倾斜轨道上距水平轨道高为h处由静止释放,为保持导体杆ef能在水平轨道上作匀速运动,现给导体杆施加一沿x方向的水平作用力F.设ef经过pq时没有因速度方向改变产生能量损失,也不计其余电阻和细导线对a,b两点的作用力,金属框始终保持静止.求:(1)导体棒ef刚进入磁场时,线框ab边的电压.(2)磁场的磁感应强度B2应满足的条件.(3)ef在水平轨道上前进距离的过程中,力F所做的功.(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)33.物理选修3-3(15分)(1)(5分)下列关于热现象的描述正确的是.(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.用棉线做酒精灯的灯芯是利用了毛细现象B.通常金属各个方向的物理性质相同,但金属是晶体C.气体温度每降低1 所放出的热量与气体经历的具体过程有关D.水蒸气的压强离饱和汽压越远,越不利于汗的蒸发,人感觉越潮湿E.小草上的露珠呈球形是由于液体表面张力使其表面积具有扩张到最大的趋势(2)(10分)如图所示,导热性能良好的柱形金属容器竖直放置,容器上端的轻质塞子将容器密闭,内有质量为m的活塞将容器分为A,B两个气室,A,B两个气室的体积均为V.活塞与容器内壁间气密性好,且没有摩擦,活塞的截面积为S,已知重力加速度大小为g,外界大气压强大小为2mgS,A气室内气体的压强大小为mgS.拔去容器上端的塞子,求活塞稳定后B气室的体积.拔去塞子待活塞稳定后,室温开始缓慢升高,从活塞稳定到其恰好上升到容器顶端的过程中,B室气体从外界吸热为Q,求这个过程中B气室气体内能增量U.34.物理选修3-4(15分)(1)(5分)一列横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻的波形曲线如图所示.已知这列波的质点P从t=0时刻起第一次达到波峰的时间为0.6 s,质点PQ的坐标分别为(1,0)和(7,0),则有(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.这列波的频率为1.25 HzB.这列波的波长为5 mC.这列波的传播速度为6.25 m/sD.当t=0.8 s时,质点P的位移x=0E.质点Q到达波峰时,质点P恰好到达波谷(2)(10分)如图所示,半圆形玻璃砖的半径为R,AB边竖直,O为圆心,一纸面内的单色光束从玻璃砖的某一定点P点射入,入射角可以任意变化,现要求只考虑能从AB边折射的情况(不考虑从AB上反射后的情况),已知=60,玻璃砖对该单色光的折射率n=2,光在真空中的速度为c,则求:光在玻璃砖中传播的距离最短时入射角为多少.光在玻璃砖中传播的最短时间t.参考答案14.D由极光的波长3.110-7 m6.710-7 m,由=c得极光的频率为9.71014 Hz4.51014 Hz,A正确;带电粒子在洛伦兹力作用下向极地附近偏转,B正确;原子从高能级向低能级跃迁时辐射出光子,C正确;极光为地球大气中原子的发射光谱,可以鉴别地球周围大气层中物质的组成,D错误.15.D对人,物块,长木板三者整体研究,斜面对它们的摩擦力为静摩擦力,其大小为f=3mgsin ,故A,B错误;对人,物块整体研究,由于物块与长木板间的摩擦力刚好为零,因此长木板对人的静摩擦力大小为f=2mgsin ,故C错误,D正确.16.D由图象(乙)可知0.01 s时,电压值最大,此时线圈平面与磁场方向平行,A错误;由图(乙)可知T=0.02 s,则频率为f=1T=10.02 Hz=50 Hz,B错误;由图(乙)可知,滑动变阻器两端的电压有效值U=220 V,由I=UR得I=2.2 A,即电流表示数为2.2 A,故C错误;根据I=UR可知,电路中电阻变大时,电流减小,D正确.17.B调相轨道与绕月轨道的中心天体分别对应地球和月球,所以开普勒第三定律不适用,A错误;11.2 km/s是第二宇宙速度,是地球上发射脱离地球束缚的卫星的最小发射速度,而嫦娥卫星没有脱离地球束缚,故其速度小于11.2 km/s,B正确;从调相轨道切入到地月转移轨道时,卫星的轨道将持续增大,故卫星需要在P点做离心运动,在P点需要加速,故C错误;从地月转移轨道切入到绕月轨道时,卫星相对月球而言,轨道半径减小,需要在Q点开始做近心运动,故卫星需在Q点减速,D错误.18.C不计空气阻力,沙袋从匀速上升的热气球上掉下后,做竖直上抛运动,竖直方向的速度先减小后增大,沙袋重力的功率不是逐渐增大,故A项错误;沙袋从匀速上升的热气球上掉下后,只受重力,机械能守恒,故B项错误;沙袋从匀速上升的热气球上掉下后,只受重力,据动量定理,在相等时间内沙袋动量的变化相等,故C项正确;沙袋先竖直上抛到顶点后自由下落,只受重力,加速度一定,相等时间内速度的变化一定相等,则相等时间内沙袋动能的变化肯定不相等,D项错误.19.CD若滑块恰能通过C点时有mg=mvC2R,由A到C,根据动能定理知mghAC=12mvC2,联立解得hAC=12R,则AB间竖直高度最小为2R+12R=2.5R,所以A到B点的竖直高度不可能为2R,故A错误;设滑块在传送带上滑行的最远距离为x,则由动能定理有0-12mvC2=2mgR-mgx,知x与传送带速度无关,故B错误;若滑块回到D点速度大小不变,则滑块可重新回到出发点A点,故C正确;滑块与传送带摩擦产生的热量Q=mgx,传送带速度越大,相对路程越大,产生热量越多,故D正确.20.CD带电粒子在加速电场中做匀加速直线运动,设加速后的速度大小为v,根据动能定理有qU=12mv2-0,解得v=2qUm,然后匀速运动到E点进入有界磁场中,其运动轨迹如图所示:粒子从E点进入有界磁场中做匀速圆周运动,再沿直线做匀速直线运动到N点,由左手定则可判断,粒子带正电,故A错误;由qvB=mv2r,则r=mvqB,x越大则r越大,则比荷qm越小,故B错误;在ENO中tan =xR,当x=3R时,解得=60,设带电粒子运动的轨迹圆的半径为r,根据数学知识有r=33R,解得m=qB2R26U,由t=360T=3602mqB,由几何关系知圆弧圆心角=120,联立可得t=BR29U,故C,D正确.21.BD平行板电容器与光敏电阻并联,而光敏电阻与滑动变阻器串联,当将R2的滑动触头P向a端移动,总电阻减小,总电流增大,那么光敏电阻两端电压增大,因此电容器两端的电压也增大,则变大,故A错误;若将R2的滑动触头P向b端移动,总电阻增大,则I减小,因此内电压减小,则U增大,故B正确;用更强的光线照射R1,R1的阻值变小,总电阻减小,电流增大,内电压增大,外电压减小,即U减小,但R2和R3两端电压都增大,故R1两端电压减小,所以电容器两端的电压减小,小球重新达到稳定后变小,故C错误;由C选项分析可知,当电容器两端的电压减小时,依据Q=CU,平行板电容器的电量变小,故D正确.22.解析:(1)两组实验均需要平衡摩擦力,(甲)图中小车受到的拉力可由传感器读出,(乙)图中拉小车的力可由测力计读出,故都不需要钩码的总质量m远小于小车的总质量M,B正确.(2)两实验装置实验所用小车总质量分别为M甲=Fa,M乙=Fa,实验时所用小车总质量之比为11;对图(甲)有m甲g-F=m甲a,对(乙)图有m乙g-2F=m乙12a,整理得m甲m乙=58.答案:(1)B(2)1158评分标准:每空2分.23.解析:(1)“”刻度线,指针示数约为14,倍率为“100”,则读数为1.4103 ;选50 mA直流电流挡,则每一大格表示10 mA,每一小格表示1 mA,测量的精确度为1 mA,应估读到0.1 mA(此时为110估读),指针对应的读数为31.5 mA;选择10 V电压挡,则每一大格表示2 V,每一小格表示0.2 V,测量的精确度为0.2 V,应估读到0.1 V(此时应为12估读),指针对应的读数为6.3 V.(2)若发生断路则电路没有电流,所以无法用电流挡测量,选项B错误;而电路完整的情况下,由于电源的存在无法用电阻挡,因为电表的电阻挡有内部电源,选项A错误;所以只能选择电压挡测量,而电源为直流电源,所以选择直流电压挡,选项C错误,D正确.(3)二极管的正向电阻很小,反向电阻很大,故测反向电阻时,红表笔接a端.(4)电流表满偏时,由闭合电路欧姆定律得Ig=Er+Rg+R,当Rx接入A,B表笔之间时,电流表的指针指在表盘的正中央,由闭合电路欧姆定律得Ig2=Er+R+RgRxRg+RxRxRg+Rx,联立解得Rx=(R+r)RgR+r+Rg.答案:(1)1.410331.56.3(2)D(3)a(4)(R+r)RgR+r+Rg评分标准:第(1)问每空1分,其他每问2分.24.解析:(1)小球刚好能沿DEN轨道滑下,则在半圆最高点D点根据牛顿第二定律,有mg=mvD2r(2分)解得vD=gr=2 m/s(1分)弹簧推开小球的过程中,弹簧对小球所做的功W等于弹簧所具有的弹性势能Ep,对小球从A到C过程应用动能定理有W-mgL+mgh=12mvD2-0(2分)解得W=Ep=12mvD2+mgL-mgh代入数据后得压缩的弹簧所具有的弹性势能为Ep=0.44 J(2分)(2)从D点到N点,由机械能守恒有12mvD2+mg2r=12mvN2(2分)解得vN=25 m/s在N点由牛顿第二定律有FN-mg=mvN2r(2分)FN=12 N.(1分)答案:(1)2 m/s0.44 J(2)25 m/s12 N25.解析:(1)设刚进入磁场时杆的速度为v,有m0gh-m0gcos hsin=12m0v2,(2分)解得v=2gh(1-tan)(1分)此时杆的感应电动势为E=B0L1v,(1分)“等效外电路”的电阻为R外=3r2r+3r=3r4,(1分)ab边的电压为Uab=Er+R外R外=3B0L12gh(1-tan)7(1分)(2)刚进入时,流过ab边和cd边的电流分别为I1=Uabr=3B0L12gh(1-tan)7r(1分)I2=Uab3r=B0L12gh(1-tan)7r(1分)线框保持静止,其受到的安培力必不超过其重力,即B2(I1+I2)L2mg,(2分)解得B27mgr4B0L1L22gh(1-tan)(2分)(3)当杆ef在水平轨道上x处时,有x=vt(1分)对应的感应电动势大小为e=B1L1v=B0cos(2x)L1v=B0L1vcos(2vt)(1分)可知在前进的过程中,其电动势变化为余弦曲线,对应有效值为E=B0L1v2=B0L1hg(1-tan),(1分)前进刚好对应电源e变化一个周期,则t=v,故电源在此过程中做功为We=E2r+3r4t=22B02L12gh(1-tan)7r,(2分)摩擦力做功为Qf=m0g,(1分)力F做的功等于摩擦产生的热与此过程中电源对外做的功,即WF=Qf+We=22B02L12gh(1-tan)7r+m0g(2分)答案:(1)3B0L12gh(1-tan)7(2)B27mgr4B0L1L22gh(1-tan)(3)22B02L12gh(1-tan)7r+m0g33.解析:(1)用棉线做酒精灯的灯芯是利用了毛细现象,A正确;通常金属各个方向的物理性质相同,但金属是晶体,B正确;气体温度每降低1 所放出的热量与气体经历的过程有关,C正确;水蒸气的压强离饱和汽压越远,越有利于水的蒸发,人感觉越干爽,D错误;小草上的露珠呈球形是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势,E错误.(2)塞子拔去待活塞稳定后,B室中的气体初、末状态温度不变,故mgS+mgSV=mgS+2mgSVB(3分)得VB=23V(2分)B气室的气体吸收的热量,一部分用来对外做功,一部分为其内能增量.室温缓慢升高过程中,气体对外做功为W=mgS+2mgSS2V-VBS=4mgVS(3分)根据热力学第一定律,可得U=Q-W=Q-4mgVS(2分)答案:(1)ABC(2)23VQ-4mgVS34.解析:(1)波沿x轴正方向传播,由传播方向与振动方向的关系可知t=0时刻P振动的方向向下,则P质点经过3T4=0.6 s第一次到达波峰,所以可知周期为0.8 s,波的频率为f=1T=10.8 Hz=1.25 Hz,故A正确;从波形图象可知,此波的波长是4 m,故B错误;波速为v=T=40.8 m/s=5 m/s,故C错误;在t=0时刻P在平衡位置,经0.8 s即一个周期回到原位置,故D正确;P、Q两质点相距6 m,即32个波长,P、Q两质点振动步调相反,故E正确.(2)光在玻璃砖中传播的距离最短时折射光线水平,折射角r=90-60=30(1分)由折射定律有sinsinr=n(2分)解得=45.(1分)光在玻璃砖中传播的最短距离x=Rcos r(2分)解得x=32R(1分)光在玻璃砖中的传播速度v=cn(1分)所以最短时间为t=xv(1分)解得t=6R2c.(1分)答案:(1)ADE(2)456R2c