2020年全国高考物理(新课标Ⅰ)带解析
2020年普通高等学校招生全国统一考试
物理
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8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。
1.行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，
车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（ ） A. 增加了司机单位面积的受力大小 B. 减少了碰撞前后司机动量的变化量 C. 将司机的动能全部转换成汽车的动能
D. 延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积 【答案】D 【解析】
【详解】A ．因安全气囊充气后，受力面积增大，故减小了司机单位面积的受力大小，故A 错误； B ．有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，所以动量的改变量也相同，故B 错误；
C ．因有安全气囊的存在，司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能，不能全部转化成汽车的动能，故C 错误；
D ．因为安全气囊充气后面积增大，司机的受力面积也增大，在司机挤压气囊作用过程中由于气囊的缓冲故增加了作用时间，故D 正确。 故选D 。
2.火星的质量约为地球质量的110
，半径约为地球半径的1
2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引
力的比值约为（ ） A. 0.2 B. 0.4
C. 2.0
D. 2.5
【答案】B 【解析】
【详解】设物体质量为m ，则在火星表面有
11
2
1M m
F G
R
在地球表面有
22
2
2
M m
F G
R 由题意知有
12
110
M M 1212
R R = 故联立以上公式可得
2
1122221140.4101
F M R F M R ==?= 故选B 。
3.如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m ，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg 。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s ，此时每根绳子平均承受的拉力约为（ ）
A. 200 N
B. 400 N
C. 600 N
D. 800 N
【答案】B 【解析】
【详解】在最低点由
2
2mv T mg r
-= 知
T =410N
即每根绳子拉力约为410N ，故选B 。
4.图（a ）所示的
电路中，K 与L 间接一智能电源，用以控制电容器C 两端的电压U C 。如果U C 随时间t 的变化如图（b ）所示，则下列描述电阻R 两端电压U R 随时间t 变化的图像中，正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】A 【解析】
【详解】根据电容器的定义式Q
C U
=
可知 C Q I U t C C
=
= 结合图像可知，图像的斜率为
I
C
，则12s 内的电流12I 与35s 内的电流35I 关系为
12352I I =
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律U
I R
=
可知R 两端电压大小关系满足 12352R R U U =
由于电流方向不同，所以电压方向不同。 故选A 。
5.一匀强磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，ab 为半圆，ac 、bd 与直径ab 共线，ac 间的距离等于半圆的半径。一束质量为m 、电荷量为q （q >0）的粒子，在纸面内从c 点垂直于ac 射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，
其运动时间为（ ）
A.
76m
qB
π B.
54m
qB
π C.
43m
qB
π D.
32m
qB
π 【答案】C 【解析】
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动
2
mv qBv r =， 2r T v
π=
可得粒子在磁场中的周期
2m
T qB
π=
粒子在磁场中运动的时间
2m t T qB
θθπ=
?= 则粒子在磁场中运动的时间与速度无关，轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长。采用放缩圆解决该问题， 粒子垂直ac 射入磁场，则轨迹圆心必在ac 直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大。
当半径0.5r R ≤和 1.5r R ≥时，粒子分别从ac 、bd 区域射出，磁场中的轨迹为半圆，运动时间等于半个周期。
当0.5R 4 33 π θππ=+ = 粒子运动最长时间为 4 243223m m t T qB qB πθπππρ==?=, 故选C 。 6.下列核反应方程中，X 1，X 2，X 3，X 4代表α粒子的有（ ） A. 221 1101H +H n +X → B. 231 1102H +H n +X → C. 235114489 92056363U +n Ba +Kr +3X → D. 163 0314n +Li H +X → 【答案】BD 【解析】 【详解】α粒子为氦原子核4 2He ，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A 选项中的X 1为3 2He ，B 选项中的X 2为4 2He ，C 选项中的X 3为中子10n ，D 选项中的X 4为4 2He 。 故选BD 。 7.一物块在高3.0 m 、长5.0 m 的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s 的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s 2。则（ ） A. 物块下滑过程中机械能不守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C. 物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 【答案】AB 【解析】【详解】A．下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等与增加的动能， 所以机械能不守恒，A正确； B．斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°。令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能 mgh＝30J 可得质量 m＝1kg 下滑5m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功μmg·cosθ·s＝20J 求得 μ＝0.5 B正确； C．由牛顿第二定律 mg sinθ－μmg cosθ＝ma 求得 a＝2m/s2 C错误； D．物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D选项错误。 故选AB。 8.如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直。ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。经过一段时间后（） A. 金属框的速度大小趋于恒定值 B. 金属框的加速度大小趋于恒定值 C. 导体棒所受安培力的大小趋于恒定值 D. 导体棒到金属框bc 边的距离趋于恒定值 【答案】BC 【解析】 【详解】由bc 边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒MN 受到向右的安培力，做加速运动，bc 边受到向左的安培力，向右做加速运动。当MN 运动时，金属框的bc 边和导体棒MN 一起切割磁感线，设导体棒MN 和金属框的速度分别为1v 、2v ，则电路中的电动势 21()E BL v v =- 电流中的电流 21()BL v v E I R R -= = 金属框和导体棒MN 受到的安培力 2221() = B L v v F R -安框，与运动方向相反 2221() = MN B L v v F R -安，与运动方向相同 设导体棒MN 和金属框的质量分别为1m 、2m ，则对导体棒MN 222111() B L v v m a R -= 对金属框 222122()B L v v F m a R --= 初始速度均为零，则a 1从零开始逐渐增加，a 2从 2 F m 开始逐渐减小。当a 1＝a 2时，相对速度 1 2122122() FRm v v B L m m -= + 大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如下。 综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，BC选项正确； 金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框bc边的距离也会一直增大，AD选项错误。 故选BC。 三、非选择题：共62分，第9~12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13~14题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题：(共47分） 9.某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q 两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。 回答下列问题： （1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。 （2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电 阻的真实值，结果为________Ω（保留1位小数）。 （3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω（保留1位小数）。 【答案】 (1). O 、P (2). I (3). 50.5 (4). 50.0 【解析】 【详解】(1)[1]若将电压表接 O 、P 之间， V U U I R Rx = + 则 x V x V R R U I R R = ?+ 根据一次函数关系可知对应斜率为 x V x V R R R R +。 若将电压表接在O 、Q 之间，电流表分压为 A A U IR = 根据欧姆定律变形可知 A U IR R I -= 解得 A ()U I R R =+ 根据一次函数可知对应斜率为A ()R R +，对比图像的斜率可知 I II k k > 所以II 图线是采用电压表跨接在O 、P 之间。 （2）[2]因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50Ω左右，根据 1k Ω50Ω 50Ω0.5Ω < 说明电流表的分压较小，电流表的分流较大，所以电压表应跨接在O 、Q 之间，所以选择图线I 得到的结果较为准确。 [3]根据图像可知 3V 1V 50.5Ω59.6mA 20mA x R -= ≈- [4]考虑电流表内阻，则修正后的电阻为 x A 50.5Ω0.5Ω50.0Ωx R R r '=-=-= 10.某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d 的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。 实验步骤如下： （1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平； （2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m 1、滑块（含遮光片）的质量m 2； （3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块； （4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A 、B 两处的光电门的遮光时间Δt 1、Δt 2及遮光片从A 运动到B 所用的时间t 12； （5）在遮光片随滑块从A 运动到B 的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I =________，滑块动量改变量的大小Δp =________；（用题中给出的物理量及重力加速度g 表示） （6）某次测量得到的一组数据为：d =1.000 cm ，m 1=1.50?10-2 kg ，m 2=0.400 kg ，△t 1=3.900?10-2 s ，Δt 2=1.270?10-2 s ，t 12=1.50 s ，取g =9.80 m/s 2。计算可得I =________N·s ，Δp =____ kg·m·s -1；（结果均保留3位有效数字） （7）定义Δ= 100%I p I δ-?，本次实验δ=________%（保留1位有效数字）。 【答案】 (1). 大约相等 (2). m 1gt 12 (3). 221 ()d d m t t -?? (4). 0.221 (5). 0.212 (6). 4 【解析】 【详解】（1）[1]当经过A,B 两个光电门时间相等时，速度相等，此时由于阻力很小，可以认为导轨是水平的。 （5）[2]由I =Ft ，知 112I m gt = [3] 由21p mv mv ?=-知 2222121 ()d d d d p m m m t t t t ?=? -?=-???? 6)[4]代入数值知，冲量 2112=1.5109.8 1.5N s 0.221N s I m gt -=????=? [5]动量改变量 1221 ( )0.212kg m s d d p m t t -?=-=???? （7）[6] ||0.2250.212 100%100%4%0.225 I p I δ-?-= ?=?≈ 11.我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小F 可用2F kv =描写，k 为系数；v 是飞机在平直跑道上的滑行速度，F 与飞机所受重力相等时的v 称为飞机的起飞离地速度，已知飞机质量为51.2110kg ?时，起飞离地速度为66 m/s ；装载货物后质量为51.6910kg ?，装载货物前后起飞离地时的k 值可视为不变。 （1）求飞机装载货物后的起飞离地速度； （2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行1 521 m 起飞离地，求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间。 【答案】(1)278m/s v =；（2）2m/s 2，39s t = 【解析】 【详解】（1）空载起飞时，升力正好等于重力： 211kv m g = 满载起飞时，升力正好等于重力： 2 22kv m g = 由上两式解得： 278m/s v = （2）满载货物的飞机做初速度为零的匀加速直线运动，所以 2202v ax -= 解得： 22m/s a = 由加速的定义式变形得： 20 v v t a a ?-= = 解得： 39s t = 12.在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O 为圆心，半径为R 的圆，AB 为圆的直径，如图所示。质量为m ，电荷量为q （q >0）的带电粒子在纸面内自A 点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C 点以速率v 0穿出电场，AC 与AB 的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。 （1）求电场强度的大小； （2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？ （3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv 0，该粒子进入电场时的速度应为多大？ 【答案】(1) 2 2mv E qR =；(2)0 1 24v v ；(3)0或0 232 v v 【解析】 【详解】（1）由题意知在A 点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动，由于q >0，故电场线由A 指向C ，根据几何关系可知： AC x R 所以根据动能定理有： 20102 AC qEx mv 解得： 20 2mv E qR =； （2）根据题意可知要使粒子动能增量最大则沿电场线方向移动距离最多，做AC 垂线并且与圆相切，切点为D ，即粒子要从D 点射出时沿电场线方向移动距离最多，粒子在电场中做类平抛运动，根据几何关系有 1sin 60 x R v t 21cos60 2 y R R at 而电场力提供加速度有 qE ma = 联立各式解得粒子进入电场时的速度： 1 2v v ； （3）因为粒子在电场中做类平抛运动，粒子穿过电场前后动量变化量大小为mv 0，即在电场方向上速度变化为v 0 ，过C 点做AC 垂线会与圆周交于B 点，故由题意可知粒子会从C 点或B 点射出。当从B 点射出时由几何关系有 223BC x R v t 2212 AC x R at 电场力提供加速度有 qE ma = 联立解得0 2 3v v ；当粒子从C 点射出时初速度为0。 （二）选考题：共15分。请考生从2道物理题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。 [物理——选修3-3] 13.分子间作用力F 与分子间距r 的关系如图所示，r = r 1时，F =0。分子间势能由r 决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O ，另一分子从距O 点很远处向O 点运动，在两分子间距减小到r 2的过程中，势能_____（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r 2减小到r 1的过程中，势能_____ （填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r 1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）零。 【答案】 (1). 减小 (2). 减小 (3). 小于 【解析】 【详解】[1]从距O 点很远处向O 点运动，两分子间距减小到2r 的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小； [2]在21 r r →的 过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小； [3]在间距等于1r 之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在1r 处分子势能小于零。 14.甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为V ，罐中气体的压强为p ；乙罐的容积为2V ，罐中气体的压强为 1 2 p 。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后： （i ）两罐中气体的压强； （ii ）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。 【答案】（i ）23p ；（ii ）2 3 【解析】 【详解】（i ）气体发生等温变化，对甲乙中的气体，可认为甲中原气体有体积V 变成3V ，乙中原气体体积有2V 变成3V ，则根据玻意尔定律分别有 13pV p V =?， 21 232 p V p V ?=? 则 121 2()32 pV p V p p V + ?=+? 则甲乙中气体最终压强 122'3 p p p p =+= （ii ）若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来的压强为p ，则 ''p V pV = 计算可得 2'3 V V = 由密度定律可得，质量之比等于 '2 3 m V m V ==现原 [物理——选修3-4] 15.在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有__________。 A. 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B. 超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D. 同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 E. 天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化 【答案】BCE 【解析】 【详解】A ．之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A 错误； B ．超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B 正确； C ．列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C 正确； D ．波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的， D 错误； E ．双星在周期性运动时，会使得到地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生变化，E 正确。 故选BCE 。 16.一振动片以频率f 做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a 、b 两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c 是水面上的一点，a 、b 、c 间的距离均为l ，如图所示。已知除c 点外，在ac 连线上还有其他振幅极大的点，其中距c 最近的点到c 的距离为38 l 。求： （i ）波的波长； （ii ）波的传播速度。 【答案】（i ）14l ；（ii ）1 4 fl 【解析】 【详解】（i ）设与c 点最近的振幅极大点为d ，则 35 88 ad l l l =-= 227 2cos 608 bd cd bc bc cd l =+-??= 根据干涉加强点距离差的关系： 12x x x n λ?=-= 1 4 bd ad l -= 所以波长为 14 l （ii ）由于受迫振动的频率取决于受迫源的频率由v f λ=知， 14 v fl =