2020高考物理模拟卷含答案解析(3)

2020高考物理模拟卷(3) (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.如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子;巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则以下说法正确的是()A.6种光子均比巴耳末系中所有光的频率高B.6种光子中波长最长的光子是从n=4激发态跃迁到基态时产生的C.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应D.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量15.如图(甲)所示,用一轻弹簧沿水平方向拉着物块在水平面上做加速运动,物块的加速度a随弹簧的伸长量x的关系如图(乙)所示(图中所标量已知),弹簧的形变始终在弹性限度内,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,则物块的质量m及物块与地面间的动摩擦因数为()A.m=kcb,=bgB.m=kcb,=gbC.m=kbc,=bgD.m=kbc,=gb16.如图所示,10匝矩形线框处在磁感应强度B=2 T的匀强磁场中,绕垂直磁场的轴以恒定角速度=10 rad/s在匀强磁场中转动,线框电阻不计,面积为0.4 m2,线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连,副线圈接有一只灯泡L(规格为“4 W100 ”)和滑动变阻器,电流表视为理想电表,则下列说法正确的是()A.若从图示线框位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为402sin(10t)VB.当灯泡正常发光时,原、副线圈的匝数比为12C.若将滑动变阻器滑片向上移动,则电流表示数增大D.若将自耦变压器触头向下滑动,灯泡会变暗17.科幻电影流浪地球中讲述了人类想方设法让地球脱离太阳系的故事.地球流浪途中在接近木星时被木星吸引,当地球快要撞击木星的危险时刻,点燃木星产生强大气流推开地球拯救了地球.若逃逸前,地球、木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,且航天器在地球表面的重力为G1,在木星表面的重力为G2;地球与木星均可视为球体,其半径分别为R1,R2,则下列说法正确的是()A.地球逃逸前,发射的航天器逃出太阳系的最小速度为11.2 km/sB.木星与地球的第一宇宙速度之比为G2R1G1R2C.地球与木星绕太阳公转周期之比的立方等于它们的轨道半长轴之比的平方D.地球与木星的质量之比为G1R12G2R2218.如图所示,竖直圆内部有A,B,C三个光滑小球,三小球在同一个竖直面内,C位于最低点,AC,BC通过轻杆与C球上的铰链连接在一起.A,B连线恰好过圆心O,B,C两球的质量均为m,BC连线与竖直方向的夹角为30,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.A球质量为3mB.B球受到圆的弹力大小为3mgC.C球对圆的压力为3mgD.轻杆对B球的弹力为2mg19.空间存在一静电场,一沿x轴的电场线上的电势随x的变化如图所示.一个质量为m、电荷量为q的带电粒子仅在电场力作用下,从坐标原点O由静止开始沿x轴做直线运动.则带电粒子的加速度a、速度v、动能Ek、电势能Ep与x的关系图象中可能正确的是()20.如图所示,在倾角为37的足够长的固定光滑斜面上,将一物块由静止释放1 s后,对物块施加沿斜面向上的恒力F,又经1 s后物块恰好回到了出发点,此时物块的动能为36 J.设在以上过程中力F做功为WF,已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度g=10 m/s2,则()A.F=9 NB.F=12 NC.WF=27 JD.WF=36 J21.如图所示,光滑水平面上有一质量为0.1 kg的正方形金属线框abcd,边长为 1 m.线框处于方向与水平面垂直向里的有界匀强磁场中,ab边与磁场边界重合.现给ab边施加一个垂直ab边向右的大小为2 N的水平恒力F,线框从静止开始运动,1 s时线框速度为2 m/s,此后撤去F,线框继续运动,恰好能完全离开磁场区域.已知从撤去外力F到线框停止过程中线框中通过的电荷量为0.2 C,则()A.整个过程中感应电动势的最大值为2 VB.整个过程中线框中通过的电荷量为1.8 CC.整个过程中线框中产生的热量为1.6 JD.线框电阻的总阻值为0.5 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.(5分)某同学利用图1所示装置研究小车的匀变速直线运动.(1)实验中,必要的措施是.A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图2所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)s1=3.59 cm,s2=4.41 cm,s3=5.19 cm,s4=5.97 cm,s5=6.78 cm,s6=7.64 cm,则小车的加速度a= m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB= m/s.(结果均保留两位有效数字)23.(10分)某同学想将满偏电流Ig=100 A、内阻未知的微安表改装成电压表.(1)该同学设计了图(甲)所示电路测量该微安表的内阻,所用电源的电动势为4 V.请帮助该同学按图(甲)所示电路完成实物图(乙)的连接.(2)该同学先闭合开关S1,调节R2的阻值,使微安表的指针偏转到满刻度;保持开关S1闭合,再闭合开关S2,保持R2的阻值不变,调节R1的阻值,当微安表的指针偏转到满刻度的23时,R1的阻值如图(丙)所示,则该微安表内阻的测量值Rg= ,该测量值(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.(3)若要将该微安表改装成量程为1 V的电压表,需(选填“串联”或“并联”)阻值R0= 的电阻.24.(12分)用两只玩具小车A,B做模拟碰撞实验,A,B的质量分别为m1=1 kg和m2=3 kg,把两车放置在相距s=8 m 的水平面上.现让小车A在水平恒力作用下由静止向着小车B运动,t=1 s后撤去该力,小车A继续运动并与小车B发生碰撞,碰撞后两车粘在一起,滑行d=0.25 m停下.已知两车运动所受的阻力均为重力的0.2倍,重力加速度取10 m/s2.求:(1)两个小车碰撞后的速度大小.(2)小车A受到的恒力F的大小.25.(20分)如图所示,在xOy平面内,第一、二象限有垂直纸面向里的相同的匀强磁场,第三、四象限有平行纸面的相同的匀强电场(未画出).一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从坐标原点O以大小为v0、方向与x轴正方向成30角的速度平行纸面斜向下射入第四象限,粒子首次回到x轴时,经过x轴上的P点且速度大小不变,已知O,P间距离为l,粒子重力不计.(1)求匀强电场电场强度的大小和方向.(2)如果粒子经磁场第一次偏转后,又恰好沿初始方向经过O点,求这时磁场的磁感应强度大小.(3)如果第三、四象限的匀强电场电场强度变为原来的两倍,方向不变,其他条件不变,粒子经磁场偏转之后,经过电场,粒子能够再次通过O点,这时磁场的磁感应强度大小为多少?(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)下列说法中正确的是.(填正确答案标号.选对一个得2分,选对2个 得4分,选对3个得5分.每选错一个扣3分,最低得分为0分)A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动,证明了悬浮微粒分子的无规则运动B.一定质量的100 的水变成100 的水蒸气,其分子之间的势能增加C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加D.食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的E.理想气体是一种理想化模型,在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律(2)(10分)如图所示,一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑,长为L,底面直径为D,其右端中心处开有一圆孔,质量为m的理想气体被活塞封闭在容器内,器壁导热良好,活塞可沿容器内壁自由滑动,其质量、厚度均不计,开始时气体温度为300 K,活塞与容器底部相距23L,现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为p0,求:温度为480 K时气体的压强.34.物理选修3-4(15分)(1)(5分)一列简谐横波沿x轴的正向传播,振幅为2 cm,周期为T,已知在t=0时刻波上相距40 cm的两质点a,b的位移都是1 cm,但运动方向相反,其中质点a沿y轴负向运动.如图所示,下列说法正确的是.(填正确答案标号.选对一个得2分,选对2个 得4分,选对3个得5分.每选错一个扣3分,最低得分为0分)A.该列简谐横波波长可能为150 cmB.该列简谐横波波长可能为12 cmC.当质点b的位移为+2 cm时,质点a的位移为负D.在t=512 T时刻,质点b速度最大E.质点a、质点b的速度始终大小相等,方向相反(2)(10分)如图所示,为某种透明材料制成的一柱形棱镜的横截面图,CD是半径为R=52 m的四分之一圆,圆心为O;光线从AB面上的M点入射,入射角=30,光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射,然后由CD面射出.已知OB段的长度L=0.6 m,真空中的光速c=3108 m/s.求:透明材料的折射率.该光在透明材料内传播的时间.参考答案14.D6种光子中,从n=4跃迁到n=2和从n=3跃迁到n=2辐射的光子属于巴尔末系,另外四种光子有些频率低,有些频率高,故A错误;6种光子中,从n=4跃迁到n=3辐射的光子频率最小,波长最长,故B错误;从n=2能级跃迁到基态释放的光子能量为-3.4 eV+13.6 eV=10.2 eV,从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子能量-1.51 eV+3.4 eV=1.89 eV10.2 eV,不一定能使该板发生光电效应,故C错误;n=4能级的氢原子具有的能量为-0.85 eV,故要使其发生电离能量变为0,至少需要0.85 eV的能量,故D正确.15.A根据牛顿第二定律kx-mg=ma,解得a=kmx-g,结合图象可知,km=bc,解得m=kcb,-g=-b可得=bg,故选A.16.D输入电压的最大值为Um=nBS=1020.410 V=402 V,图示时刻感应电动势最大,从图示线框位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为402cos(10t)V,故A错误;变压器输入电压的有效值为U1=Um2=40 V,若灯泡正常发光,则U2=PR=4100 V=20 V,此时原副线圈的匝数比为n1n2=U1U2=4020=21,故B错误;线圈匝数不变,根据U1U2=n1n2可知输出电压不变,若将滑动变阻器触头向上滑动,连入电路电阻变大,负载等效电阻变大,P1=P2=U22R变小,又P1=U1I1可知电流表示数变小,故C错误;若将自耦变压器触头向下滑动,副线圈匝数变小,根据U1U2=n1n2可知输出电压减小,所以灯泡变暗,故D正确.17.D在地球的表面发射航天器,使其飞出太阳系的最小发射速度是第三宇宙速度为16.7 km/s,故A错误;根据重力提供向心力得G1=mv12R1,解得地球上的第一宇宙速度v1=G1R1m,同理,木星上的第一宇宙速度v1=G2R2m,故木星与地球的第一宇宙速度之比v1v1=G2R2G1R1,故B错误;根据开普勒第三定律得a13T12=a23T22,故(a1a2)3=(T1T2)2,即地球与木星绕太阳公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方,故C错误;根据重力与万有引力相等,有G1=GM地mR12,解得M地=G1R12Gm,同理可得木星质量M木=G2R22Gm,故M地M木=G1R12G2R22,故D正确.18.C依题意可知,轻杆对小球的弹力沿杆方向,根据牛顿第三定律,对A,B,C小球受力如图所示,以C球为研究对象有N=F1cos 60+F2cos 30+mCg,F1cos 30=F2cos 60;以A球为研究对象,有F1cos 60+N1cos 60=mAg,F1sin 60=N1sin 60;以B球为研究对象,有F2cos 30-N2cos 60=mBg,F2cos 60=N2cos 30.联立解得mA=m,N1=N2=mg,N=3mg,F1=mg,F2=3mg.A,B,D错误,C正确.19.CD沿x轴的电场线上的电势随x的变化图象的斜率代表电场强度的大小,x图象的斜率越来越小,故物体受到的电场力越来越小,电场力提供加速度,故加速度越来越小,A错误;粒子在电场力的作用下从静止开始运动,故电场力做正功,动能增大,由题意得W合=W电=Ek=12mv2,Ekx图象的斜率表示电场力的大小,C图象可读取的信息是Ekx图象的斜率越来越小,由x图象可知电场力越来越小,故C正确;因为v2Ek,v2x图象的斜率与电场力成正比,所以v2-x图象的斜率也越来越小,vx图象不可能是一条直线,故B错误;由题意可知该带电粒子的电势能Ep=q,故D正确.20.BD整个过程中,重力对物块做功为0,根据动能定理得WF=Ek=36 J,物块下滑的过程,加速度大小为a=gsin 37,释放1 s时的速度v=at=61 m/s=6 m/s,设物块回到出发点时速度大小为v,取沿斜面向下为正方向,根据施加F前后的两个过程位移大小相等、方向相反,有v2t=-v+(-v)2t,可得v=12 m/s,根据Ek=12mv2=36 J,得m=0.5 kg,对整个过程,取沿斜面向下为正方向,根据动量定理得mgsin 372t-Ft=m(-v)-0,可得F=12 N,故B,D正确,A,C错误.21.AD水平力F作用于线圈时,由动量定理得Ft-F安t=mv,其中F安t=BILt=BLq1,撤去F后,由动量定理得-F安t=0-mv,即-BILt=-BLq2=-mv,L=1 m,q2=0.2 C,m=0.1 kg,v=2 m/s,故B=1 T,则由前边所列式子可得q1=1.8 C,撤去力F瞬间速度最大,故感应电动势最大为Em=BLv=2 V,A正确;整个过程通过的总电荷量为0.2 C+1.8 C=2 C,B错误;由q1=1R=BLx1R,q2=2R=BLx2R,x1+x2=L,联立解得R=0.5 ,x1=0.9 m,x2=0.1 m,由能量关系可知,整个过程中线框中产生的热量为Q=Fx1= 1.8 J,选项C错误,D正确.22.解析:(1)为了让小车做匀加速直线运动,应使小车受力恒定,故应将细线与木板保持水平,同时为了打点稳定,应先接通电源再放纸带,A,B正确;本实验中只是研究匀变速直线运动,不需要让小车的质量远大于钩码的质量,只要能让小车做匀加速运动即可,C错误;由C的分析可知,只要摩擦力恒定即可,不需要平衡摩擦力,D错误.(2)每两个计数点间有四个点没有画出,故两计数点间的时间间隔为T=50.02 s=0.1 s,根据逐差法可知,物体的加速度a=(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)9T2=(5.97+6.78+7.64)-(3.59+4.41+5.19)90.0110-2 m/s2=0.80 m/s2;B点的速度等于AC段的平均速度,则有vB=s1+s22T=0.035 9+0.044 10.12 m/s=0.40 m/s.答案:(1)AB(2)0.800.40评分标准:第(1)问1分,第(2)问每空2分.23.解析:(1)实物连线如图所示.(2)由电路图可知,当微安表的读数偏转到2Ig3时,通过电阻箱R1的电流为Ig3,则电阻箱R1的阻值等于微安表内阻的2倍,由图可知电阻箱R1的读数为284 ,则微安表的内阻为142 ;闭合S2后,电路总电阻变小,电路总电流变大,通过电阻箱的电流大于Ig3,则该实验测出的电表内阻偏小.(3)若要将该微安表改装成量程为1 V的电压表,需串联阻值R0=UIg-rg=(110010-6-142)=9 858 的电阻.答案:(1)见解析图(2)142小于(3)串联9 858评分标准:第1问2分,第(2)(3)问每空2分.24.解析:(1)设两个小车碰撞后的共同速度大小为v3.两小车碰撞后的滑行过程中,由动能定理得-k(m1+m2)gd=0-12(m1+m2)v32(2分)解得v3=1 m/s.(2分)(2)设力F撤去前小车的速度为v1,两车碰撞前瞬间小车的速度为v2,则两车碰撞过程中,由动量守恒定律得m1v2=(m1+m2)v3(2分)解得v2=4 m/s(1分)恒力作用过程有Ft-km1gt=m1v1(1分)x1=v12t(1分)撤去F至二车相碰过程有km1gx2=12m1v12-12m1v22(1分)x1+x2=s(1分)解得F=8 N.(1分)答案:(1)1 m/s(2)8 N25.解析:(1)根据题意可知,匀强电场垂直x轴,且沿y轴正方向.粒子在电场中沿OP方向匀速运动,有l=v0tcos 30,(2分)沿y轴负方向做匀减速运动,有Eq=ma,v0sin 30=at2(2分)解得E=3mv022ql.(1分)(2)粒子从P点进入磁场时沿x轴方向速度分量不变,垂直x轴方向速度分量反向,因此粒子经过P点时的速度与x轴成30角斜向上,经磁场第一次偏转后,又恰好经过O点,如图1中所示.由几何关系得R=l,(2分)根据qvB=mv2R,(2分)解得B=mv0ql.(2分)(3)如果匀强电场电场强度大小变为原来的两倍,粒子在电场中沿x轴正方向匀速运动,l=v0tcos 30(1分)沿y轴负方向匀减速运动,2Eq=ma,v0sin 30=at2(2分)解得l=l2,(1分)如果粒子经磁场偏转之后,其半径rl2,则每个周期粒子经过x轴的点将沿x轴负方向移动x=r-l2,(1分)如图2所示,带电粒子可能从电场再次经过O点需满足l2=nx(n=1,2,3,)(2分)解得r=n+12nl(n=1,2,3,),B=2nmv0(n+1)ql(n=1,2,3,).(2分)答案:(1)3mv022ql垂直x轴,且沿y轴正方向(2)mv0ql(3)2nmv0(n+1)ql(n=1,2,3,)33.解析:(1)布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动,反映了液体或气体分子的无规则运动,故选项A错误;一定质量100 的水变成100 的水蒸气,物体分子平均动能不变,而物体要吸热,所以其分子势能增加,故选项B正确;物体吸收热量 Q0,同时对外做功W0,W+Q可正、可负,所以内能可能增加,故选项C正确;食盐是晶体,晶体具有各向异性的特点,故选项D错误;由理想气体的定义可知,故选项E正确.(2)开始加热时,在活塞移动的过程中,气体做等压变化,设活塞缓慢移动到容器最右端时,气体末态温度为T1,V1=D2L4(2分)初态温度T0=300 K,V0=D2L6(2分)由盖吕萨克定律知V0T0=V1T1(2分)解得T1=450 K活塞移至最右端后,气体做等容变化,已知T1=450 K,p1=p0,T2=480 K,由查理定律知p1T1=p2T2(2分)解得p2=1615p0.(2分)答案:(1)BCE(2)1615p034.解析:(1)根据质点的振动方程x=Asin (t),设质点的起振方向向上,则b点1=2sin (t1),所以t1=6,a点振动的时间比b点长,所以1=2sin (t2),则t2=56,ab两个质点振动的时间差t=t2-t1=56-6=23=T3,所以ab之间的距离x=vt=vT3=3,则通式为(n+13)=40 cm(n=0,1,2,3,),则波长可以为=1203n+1 cm(n=0,1,2,3),当n=0时,=120 cm,当n=3时,=12 cm,故A错误,B正确;当质点b的位移为+2 cm时,即b到达波峰时,结合波形知,质点a在平衡位置下方,位移为负,故C正确;由t1=6,得t1=6=T12,当t=T2-t1=5T12时质点b到达平衡位置处,速度最大,故D正确;在两质点振动时,若两点分别处在平衡位置上下方时,则两物体的速度可以相同,故E错误.(2)设光线在AB面的折射角为r,光路如图所示.根据折射定律得n=sinsinr(1分)设棱镜的全反射临界角为C,由题意,光线在BC面恰好发生全反射,得到sin C=1n(1分)由几何知识可知,r+C=90(1分)联立以上各式解得n=52.(2分)光在棱镜中的传播速度v=cn(2分)由几何知识得,MO=Lsin C(2分)该光在透明材料内传播的时间t=MO+Rv=2310-8 s.(1分)答案:(1)BCD(2)522310-8 s