【物理】2020年高考全国I卷高三最新信息卷（十） 14页

‎2020年高考全国I卷高三最新信息卷（十）‎ 二、选择题 ‎14．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝，其中 n＝2、3、……。若氢原子从 n＝3 跃迁到 n＝1辐射光的频率为v，则能使基态氢原子电离的光子最小频率为 A． B．v C． D．‎ ‎15．一质点以某一初速度开始做直线运动，从质点开始运动计时，经时间t质点的位移为x，其－t图象如图所示。下列说法正确的是 A．质点做匀加速直线运动 B．任意相邻的0.2 s内，质点位移差的大小均为0.04 m C．任意1 s内，质点速度增量的大小均为0.5 m/s D．质点在1 s末与3 s末的速度方向相同 ‎16．如图所示，等量正电荷形成的电场，MN是两个正电荷连线的中垂线，O为垂足，a、b是距离O很近的两点，一个带负电的粒子（重力不计）只在电场力的作用下以一定速度沿MN直线进入电场，顺次经过a、O、b点。在粒子从a到b的过程中，下列说法正确的是 A．粒子在O点的电势能为零 B．粒子在O点的动量最小 C．粒子的电势能先减小后增大 D．粒子的加速度先增大后减小 ‎17．如图甲所示，水平放置的光滑平行金属导轨一端接有R＝2 Ω的定值电阻，导轨间距L＝0.5 m，金属棒与导轨接触良好并始终垂直，棒与导轨的电阻均不计。整个装置放在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在外力作用下由静止开始加速向右运动，其速度v随位移x的变化关系如图乙所示，则金属棒在0～1 m过程中克服安培力做功 A．0.5 J B．0.75 J C．1 J D．2 J ‎18．在X星球表面宇航员做了一个实验：如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F－v2图象如图乙所示，已知X星球的半径为R0，引力常量为G，不考虑星球自转，则下列说法正确的是 A．X星球表面的重力加速度g＝b B．X星球的密度ρ＝‎ C．X星球的质量M＝‎ D．环绕X星球的轨道离星球表面高度为R0的卫星周期T＝‎ ‎19．如图所示，台阶B、C的水平宽度相同，AB、BC的竖直高度分别为h1、h2，甲、乙两个相同的小球分别从A、B台阶的边缘以相同的速度水平弹出，恰好同时落在台阶C的边缘点P，不计阻力，下列说法正确的是 A．从弹出到P点，两球的速度变化量方向不同 B．竖直高度h1∶h2 ＝3∶1‎ C．到达P点前的瞬间，甲、乙两球的重力功率之比为2∶1‎ D．到达P点前的瞬间，甲、乙两球的速度方向与水平方向夹角的正切值之比为1∶2‎ ‎20．如图所示，粗细均匀的光滑细杆竖直固定，质量为m的小球C穿在细杆上，光滑的轻质小滑轮D固定在墙上。A、B两物体用轻弹簧竖直相连，一根没有弹性的轻绳，一端与A连接，另一端跨过小滑轮D与小球C相连。小球C位于M时，轻绳与细杆的夹角为θ。现让小球C从M点由静止释放，当下降距离h到达N点时，轻绳与细杆的夹角再次为θ，小球的速度为v，整个过程中绳均处于绷紧状态。在小球C下落的过程中，下列说法正确的是 A．小球C和物体A组成的系统机械能守恒 B．当小球C落到与滑轮D同一高度时，物体A的动能最大 C．小球C到达N点时A的速度为vcos θ D．小球C到达N点时物体A的动能为mgh－mv2‎ ‎21．如图所示，在直角三角形ABC区域内有垂直纸面向外的匀强磁场。速率不同的大量相同带电粒子从A点沿与AC边夹角为60°方向进入磁场，从AC和BC边的不同位置离开磁场。已知AB＝L，∠ACB＝30°，不计粒子的重力和粒子间相互作用力，则 A．所有从BC边离开的粒子在磁场中运动的时间相同 B．从BC边离开的粒子在磁场中运动的时间一定比从AC边离开的粒子在磁场中运动时间短 C．粒子在磁场中运动的弧长越长，运动时间一定越长 D．粒子在磁场中运动的最大弧长为πL 三、非选择题 ‎ (一)必考题 ‎22．(6分)用图甲所示装置来探究小车的加速度与力的关系。实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a。‎ ‎ ‎ ‎(1)关于实验操作，下列说法正确的是________。‎ A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 B．平衡摩擦力：适当垫高木板后端，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下匀速下滑 C．实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车 D．每次改变钩码的个数后都要重新平衡摩擦力 ‎(2)实验中交流电的频率为50 Hz，某次操作得到图乙所示的纸带，相邻两计数点间还有四个点没有画出，则小车运动的加速度a＝_______m/s2。（保留两位有效数字）‎ ‎(3)以小车加速度a为纵坐标，钩码的总重力F为横坐标，建立坐标系，若不断增加所挂钩码的个数，则作出的图象是__________。‎ ‎23．(9分)利用图甲的电路来测量某电池的电动势和内阻。实验器材还有：标准电池(电动势E0＝9.0 V，内阻不计)，电阻箱R1和R2，标准电阻R0 ＝1.0 Ω，灵敏电流计G，待测电池(电动势Ex小于E0，内阻rx)，开关3个。‎ 主要实验步骤如下：‎ a．将电阻箱R2调至某一阻值，闭合开关S1、S2、S3，再调电阻箱R1使电流计G示数为零，记录R1、R2的值；‎ b．改变电阻箱R2的阻值，重复步骤a，记录下多组R1及对应的R2值。‎ 回答以下问题：‎ ‎(1)步骤a中，调电阻箱R1使G的示数为零，此时电阻箱R1两端的电压为_______（用 R0 、R1 、E0 表示）；‎ ‎(2)当G表示数为零时，R1、R2两端电压分别为U1、U2，则U1_____U2（填“＞”“＝”或“＜”）；‎ ‎(3)利用记录的多组R1及对应的R2值，作出图象（见图乙），已知该直线斜率k＝1.5，结合图象可得待测电池的电动势Ex＝_____V，内阻rx＝_____Ω。（保留两位有效数字）‎ ‎24．(12分)一种太空飞船磁聚焦式霍尔推进器，其原理如下：由栅极(金属网)MN、PQ构成磁感应强度为B1的区域I，如图，宇宙中大量存在的等离子体从其下方以恒定速率v1射入，在栅极间形成稳定的电场后，系统自动关闭粒子进入的通道并立即撤去磁B1。区域Ⅱ内有磁感应强度为B2 (方向如图)的匀强磁场，其右边界是直径为D、与上下极板RC、HK相切的半圆(与下板相切于A)。当区域I中粒子进入的通道关闭后，在A处的放射源向各个方向发射速率相等的氙原子核，氙原子核在区域Ⅱ中的运动半径与磁场的半圆形边界半径相等，形成宽度为D的平行于RC的氙原子核束，通过栅极网孔进入电场，加速后从PQ喷出，让飞船获得反向推力。不计粒子之间相互作用与相对论效应。已知栅极MN和PQ间距为d，氙原子核的质量为m、电荷量为q。求：‎ ‎(1)在栅极MN、PQ间形成的稳定电场的电场强度E的大小；‎ ‎(2)氙原子核从PQ喷出时速度v2的大小；‎ ‎25．(20分)如图，倾角θ＝37°的直角斜面体固定在地面上，质量为3m的物块c恰好静止在斜面上的O点，质量为M的物块a和质量为m的物块b通过一根不可伸长的轻绳相连，轻绳绕过斜面顶端的小滑轮并处于松驰状态，物块a静止在地面上。从斜面顶端P静止释放物块b，b滑到O点前的瞬间，轻绳恰好伸直，随后瞬间绷断，a获得1 m/s的速度(方向竖直向上)，之后b与c立即发生弹性碰撞，碰后b运动1 s至斜面底端Q。已知OP＝m，OQ＝m，物块b与斜面体的动摩擦因数μ＝0.25，空气阻力、滑轮处的摩擦均不计，取g＝10 m/s2。求：‎ ‎(1)绳伸直前的瞬间物块b的速度大小；‎ ‎(2)轻绳绷断后，物块b在斜面上运动的路程；‎ ‎(3)物块a、b的质量之比。‎ ‎(二)选考题 ‎33．【物理——选修3－3】(15分)‎ ‎(1)(5分)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．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 B．气体的体积是指该气体的分子所能达到的空间的体积，而不是所有分子体积之和 C．布朗运动虽然不是液体分子的运动，但是它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动 D．所有晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态仍为晶体 E．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 ‎(2)(10分)一个饭店的蓄水池内悬浮一支A端封闭、B端开口的薄玻璃管质量为0.2 kg，横截面积为S＝2 cm2，A端离水面距离H＝1 m，水面上方大气压强为p0 ＝105 Pa，如图甲所示。管内封闭一定量的理想气体，气体温度为7℃，管内气体质量远小于玻璃管质量。设水的密度ρ＝1×103 kg/m3，取g＝10 m/s2。求：‎ ‎(i)管内气体压强为多少？‎ ‎(ii)现将玻璃管缓慢向上拉出水面直至A端在水面上方h＝0.2 m撤去拉力后若要保持在此位置漂浮，应将管内气体温度变成多少？‎ ‎34．【物理——选修3－4】(15分)‎ ‎(1)(5分)甲、乙是两列振幅相同的同种简谐波在同一介质中沿着x轴方向传播，甲波沿x轴正方向传播，频率为 Hz；乙波沿x轴负方向传播。如图为某时刻两列波的波形图（虚线是甲波，实线是乙波），P是x＝6 m处的质点。由此可知 。（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．再过3 s，x＝6 m处的质点将再次处于平衡位置 B．甲乙两波的波长之比为3∶2‎ C．此时x＝6 m处的质点的速度为零 D．再过0.5 s，x＝6 m处的质点沿y轴负方向振动 E．乙波的频率为 Hz ‎(2)(10分)如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A＝30°。它对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，红光在棱镜中传播速度为v，在跟AC边相距d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜，则：‎ ‎(i)紫光在棱镜中的传播速度为多少？‎ ‎(ii)若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离。‎ ‎【参考答案】‎ 二、选择题 ‎14．【答案】C ‎【解析】从 n＝3 跃迁到 n＝1辐射光的频率为v，则，若使基态氢原子电离，则0－E1＝hv′，联立解得，故选C。‎ ‎15．【答案】B ‎【解析】假设物体做匀加速直线运动，由位移公式可得x＝v0t＋at2，变形可得＝v0＋at，其表达式与－t图象相对应可求得v0＝2 m/s，a＝－1 m/s2，说明质点做匀减速直线运动，故A错误；任意相邻的0.2 s内，质点位移差的大小Δx＝at2＝0.04 m，故B正确；任意1 s内，质点速度增量的大小Δv＝at＝1 m/s，故C错误；质点做匀减速运动，初速度v0＝2 m/s，a＝－1 m/s2，经过t1＝2 s速度减为零，然后开始反向运动，则物体在1 s末与3 s末的速度方向相反，故D错误。‎ ‎16．【答案】C ‎【解析】负电荷所受电场力的方向沿电场线的反方向，由图可知，从a到O点过程中，电场力做正功，电势能转化为动能，电势能减小，从O到b点过程中，电场力做负功，动能转化为电势能，电势能增加，即粒子在O点的电势能最小，但并不一定为零，粒子在O点的速度最大，动量最大，AB错误，C正确；a、b是距离O很近的两点，由力的合成规律可知，粒子经过a、O、b点时受到的合力先减小后增大，则粒子的加速度先减小后增大，D错误。‎ ‎17．【答案】A ‎【解析】安培力，结合图象可知当x＝1 m时，克服安培力的功，故A正确。‎ ‎18．【答案】D ‎【解析】由图乙可知，当杆的弹力为0时，v2＝b，小球在最高点重力提供向心力，mg＝m，可得，故A错误；根据X表面物体重力等于万有引力，有，，，故BC错误；星的轨道半径r＝2R0，周期，故D正确。‎ ‎19．【答案】BC ‎【解析】两球均做平抛运动，竖直方向的加速度均为g，则从弹出到P点，两球的速度变化量方向均竖直向下，A错误；对甲球，2x＝v0t1，h1＋h2＝gt12，对乙球，x＝v0t2，h2＝gt22，联立解得竖直高度h1∶h2 ＝3∶1，B正确；根据vy＝可知到达P点前的瞬间，甲、乙两球的竖直速度之比为2∶1，根据PG＝mgvy可知重力功率之比为2∶1，C正确；到达P点前的瞬间，球的速度方向与水平方向夹角的正切值，则甲、乙两球的速度方向与水平方向夹角的正切值之比为2∶1，D错误。‎ ‎20．【答案】CD ‎【解析】小球C下落的过程中，因弹簧的弹力对物块A要做功，则小球C和物体A组成的系统机械能不守恒，故A错误；当小球C落到与滑轮D同一高度时，物体A的速度为零，动能为零，故B错误；小球C 到达N点时，将C的速度分解为沿绳方向和垂直绳子方向的速度，沿绳子方向的速度为vcos θ，则A的速度为vcos θ，故C正确；小球C到达N点时，物体A的位置不变，弹簧的弹性势能不变，则由能量关系知小球C的机械能减少量为mgh－mv2，则物体A的动能为mgh－mv2，故D正确。‎ ‎21．【答案】BD ‎【解析】由轨迹可知，所有从BC边离开的粒子在磁场运动的偏转角不同，则在磁场中运动的时间不相同，A错误；从BC边离开的粒子在磁场中运动的圆弧所对的圆心角较小，根据t＝·T可知，时间一定比从AC边离开的粒子在磁场中运动时间短，B正确；粒子在磁场中运动的弧长越长，但是圆弧所对的圆心角不一定越大，则运动时间不一定越长，C错误；当圆弧与BC边相切时，轨迹圆弧最长，由几何关系可知，圆弧半径r＝OE＝AD＝Lcos 30°＝L，圆弧所对的圆心角为θ＝π，则弧长l＝rθ＝πL，D正确。‎ 三、非选择题 ‎(一)必考题 ‎22．(6分)‎ ‎【答案】(1)AC (2)0.60 (3)C ‎【解析】(1)实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，A正确；平衡摩擦力时不挂钩码，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，B错误；实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，C正确；每次改变钩码的个数后不需要重新平衡摩擦力，D错误。‎ ‎(2)相邻两计数点间还有四个点没有画出，则T＝0.1 s，根据Δx＝aT2解得。‎ ‎(3)由牛顿第二定律mg＝(M＋m)a，则，当m≪M时F＝mg，则此时可知a－F图像是过原点的直线；若不断增加所挂钩码的个数，则不再满足m≪M，则由可知a－F图象的斜率减小，即图像向下弯曲。‎ ‎23．(9分)‎ ‎【答案】(1) (2)＝ (3)6.0 1.0‎ ‎【解析】(1)由闭合电路欧姆定律可得，上部分电路的电流，电阻箱R1两端的电压为。‎ ‎(2)当G表示数为零时，说明R1两端电压等于电源Ex的路端电压，即R1、R2两端电压相等，则U1＝U2。‎ ‎(3)在下部分电路中，由闭合电路欧姆定律可得，由U1＝U2可得，由题意可知，，解得Ex＝6.0 V，rx＝1.0 Ω。‎ ‎24．(12分)‎ ‎【解析】(1)等离子体由下方进入区域I后，在洛伦兹力的作用下偏转，当粒子受到的电场力等于洛伦兹力时，形成稳定的匀强电场，设等离子体的电荷量为q′，则：‎ Eq′＝B1v1q′‎ 即E＝B1v1。‎ ‎(2)氙原子核在磁场中做匀速圆周运动时，设速度为v0，则有：qv0B2＝m 根据题意：r＝D 氙原子核经过区域I加速后，离开PQ的速度大小为v2，根据动能定理可知：‎ Eqd＝mv22－mv02‎ 联立解得：。‎ ‎25．(20分)‎ ‎【解析】(1)设b沿斜面下滑过程加速度为a1、绳伸直前的瞬间物块b的速度为v，有：‎ mgsin θ－μmgcos θ＝ma1‎ v2＝2a1l1‎ 联立解得：a1＝4 m/s2，v＝4.5 m/s。‎ ‎(2)设c、b碰撞后的瞬间b速度大小为vb，上滑的加速度为a2、时间为t、路程为s1，在上滑过程有：‎ mgsin θ＋μmgcos θ＝ma2‎ vb2＝2a2s1‎ vb＝a2t 在下滑过程有：s1＋l2＝a1(1－t)2‎ 联立解得：vb＝2 m/s(vb＝－18 m/s舍去)，s1＝0.25 m 轻绳绷断后，物块b在斜面上运动的路程s＝2s1＋l2＝m。‎ ‎(3)设b、c碰撞前的瞬间b速度大小为v1，b、c碰撞后的瞬间速度分别为vb、vc，对b、c碰撞，取沿斜面向下为正方向，满足：‎ mv1＝m(－vb)＋3mvc mv12＝mvb2＋×3mvc2‎ 联立解得：v1＝4 m/s，vc＝2 m/s 轻绳绷断的瞬间，对b由动量定理得：－I＝m(v1－v)‎ 对a由动量定理得：I＝M(va－0)‎ 联立解得：。‎ ‎(二)选考题 ‎33．【物理——选修3－3】(15分)‎ ‎(1)(5分)‎ ‎【答案】BCE ‎【解析】‎ 液晶具有各向异性，分子的空间排列是不稳定的，A错误；气体分子间的距离较大，分子间作用力微弱，气体分子能自由运动，气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，由于气体分子间距较大，气体的体积大于该气体所有分子体积之和，B正确；布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的间接反映，C正确；水晶为晶体，熔化再凝固后变为非晶体，D错误；液体表面分子较为稀疏，故分子间表现为引力，从而使小草上的露珠呈球形，E正确。‎ ‎(2)(10分)‎ ‎【解析】(1)甲图，气柱长度为h1，对玻璃管由平衡条件得：‎ mg＝ρgh1S 解得：h1＝1 m 此时管内气体的压强p1＝p0＋ρg(h1＋H)＝1.2×105 Pa。‎ ‎(2)乙图，由玻璃管平衡知管内水面以下气柱长度仍为h1，此时气体的压强 p2＝p0＋ρgh1＝1.1×105 Pa 原来气体的温度T1＝280 K 据理想气体状态方程有 解得：T2＝308 K＝35℃。‎ ‎34．【物理——选修3－4】(15分)‎ ‎(1)(5分)‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】由图可知，甲和乙的波长分别为λ甲＝6 m，λ乙＝4 m，则甲、乙两波的波长之比为3∶2，两波在同种介质中传播，则波速相等，根据f＝可知，频率之比为2∶3，甲的频率为Hz，则乙的频率为Hz，选项B正确，E错误；两波在同种介质中传播，则波速相等，波速均为v＝λ甲f甲＝2 m/s，则再过3 s两波各沿传播方向传播6 m，则此时在x＝6 m处的质点，由甲波引起的位移为零，由乙波引起的位移也为零，则此时该质点再次处于平衡位置，选项A正确；此时两列波在x＝6 m处的质点引起的振动方向均向下，可知此时该质点的速度不为零，选项C错误；再过0.5 s，两波各沿传播方向传播1 m，则此时在x＝6 m处的质点，由甲波引起的位移为负向，速度方向向下，由乙波引起的振动位移为负向最大，速度为零，则此时该质点振动方向向下，选项D正确。‎ ‎(2)(10分)‎ ‎【解析】(i)由得c＝n1v 所以紫光在棱镜中的传播速度。‎ ‎(ii)根据几何关系，光从AC面上折射时的入射角为30°，根据折射定律有：‎ 根据几何知识知两种光在光屏上的距离为：x＝d(tan r2－tan r1)‎ 解得：。‎