2020年全国统一高考（新课标Ⅰ）理科综合——物理部分试卷（Word解析版）

2020年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅰ）
一、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．（6分）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
2．（6分）火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，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
3．（6分）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。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8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）
A．200N
B．400N
C．600N
D．800N
4．（6分）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UC．如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图象中，正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．（6分）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，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．
B．
C．
D．
6．（6分）下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有（　　）
A．H+H→n+X1
B．H+H→n+X2
C．U+n→Ba+Kr+3X3
D．n+Li→H+X4
7．（6分）一物块在高3.0m、长5.0m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10m/s2．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6.0m/s2
D．当物块下滑2.0m时机械能损失了12J
8．（6分）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
二、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13~16题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共47分。
9．（6分）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1kΩ，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）。
10．（9分）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m1、滑块（含遮光片）的质量m2；
（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△t1、△t2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；
（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△p＝　
　；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）
（6）某一次测量得到的组数据为：d＝1.000cm，m1＝1.50×10﹣2kg，m2＝0.400kg，△t1＝3.900×10﹣2s，△t2＝1.270×10﹣2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2．计算可得I＝　
　N?s，△p＝　
　kg?m?s﹣1；（结果均保留3位有效数字）
（7）定义δ＝||×100%，本次实验δ＝　
　%（保留1位有效数字）。
11．（12分）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F＝kv2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1.21×105kg时，起飞离地速度为66m/s；装载货物后质量为1.69×105kg，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1521m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。
12．（20分）在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以O为圆心，半轻为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v0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mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？
（二）选考题：共45分。请考生从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。[物理——选修3-3]（15分）
13．（5分）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1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r2的过程中，势能　
　（填“减小”“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能　
　（填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能　
　（填“大于”“等于”或“小于”）零。
14．（10分）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。
[物理——选修3-4]（15分）
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
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l．求
（i）波的波长；
（ii）波的传播速度。
2020年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅰ）
试题解析
一、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．解：ABD、在碰撞过程中，司机的动量的变化量是一定的，但安全气囊会增加作用的时间，根据动量定理Ft＝△p可知，可以减小司机受到的冲击力F，同时安全气囊会增大司机的受力面积，则司机单位面积的受力大小减小，故AB错误，D正确。
C、安全气囊只是延长了作用时间，减小了司机的受力，将司机的动能转换成气囊的弹性势能，故C错误。
故选：D。
2．解：在星球表面的万有引力等于重力，即：＝mg，
则有：g＝，
所以火星与地球上重力加速度之比：
＝×＝×（）2＝＝0.4，
由于星球表面的万有引力等于重力，所以，F万＝mg，
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0.4。
故选：B。
3．解：以同学和秋千整体作为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉力，令每根绳子的拉力为T，绳长为l，
根据牛顿第二定律有：2T﹣mg＝，
代入数据解得每根绳子的拉力为T＝410N，B选项最为接近，故ACD错误，B正确。
故选：B。
4．解：电路中的电流为
I＝＝＝C，等于UC﹣t图象斜率的大小，由图b知，1﹣2s内图象的斜率是3﹣5s内图象斜率的2倍，则1﹣2s内电路中电流是3﹣5s内的2倍，由UR＝IR知，1﹣2s内电阻R两端电压UR是3﹣5s内的2倍。1﹣2s内，电容器在充电，3﹣5s内电容器在放电，电路中电流方向相反，则1﹣2s内R的电压与3﹣5s内R的电压相反，故A正确，BCD错误。
故选：A。
5．解：粒子在磁场中运动的时间与速度大小无关，由粒子在磁场中运动轨迹对应圆心角决定，即；设半圆的半径为R，采用放缩法如图所示：
粒子垂直ac，则圆心必在ac直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大，在r≤0.5R和r≥1.5R时，粒子从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＜r＜1.5R时，粒子从半圆边界射出，逐渐将轨迹半径从0.5R逐渐放大，粒子射出位置从半圆顶端向下移动，轨迹圆心角从π逐渐增大，当轨迹半径为R时，轨迹圆心角最大，然后再增大轨迹半径，轨迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R时轨迹圆心角最大，即＝，粒子运动最长时间为＝＝，故C正确，ABD错误。
故选：C。
6．解：A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X1的电荷数为2，质量数为3，但不是α粒子，故A错误；
B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X2的电荷数为2，质量数为4，为α粒子，故B正确；
C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X3的电荷数为0，质量数为1，为中子，故C错误；
D、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X4的电荷数为2，质量数为4，为α粒子，故D正确。
故选：BD。
7．解：A、物块在初位置其重力势能为Ep＝mgh＝30J，动能Ek＝0
则物块的质量m＝1kg，
此时物块具有的机械能为E1＝Ep+Ek＝30J
当下滑距离为5m时，物块具有的机械能为E2＝Ep′+Ek′＝10J＜E1，
所以下滑过程中物块的机械能减小，故A正确；
B、令斜面的倾角为θ，则sin，
所以θ＝37°
物体下滑的距离为x＝5m的过程中，根据功能关系有Wf＝μmg?cosθ?x＝E1﹣E2，
代入数据μ＝0.5，故B正确；
C、根据牛顿第二定律可知，物块下滑时加速度的大小为a＝＝2m/s2，故C错误；
D、当物块下滑距离为x′＝2.0m时，物体克服滑动摩擦力做功为Wf＝μmgcosθ?x′＝8J，
根据功能关系可知，机械能损失了△E′＝Wf＝8J，故D错误。
故选：AB。
8．解：ABC、当金属框在恒力F作用下向右加速时，bc边产生从c向b的感应电流i，线框的加速度为a1，对线框，由牛顿第二定律得：F﹣BiL＝Ma1，导体棒MN中感应电流从M向N，在感应电流安培力作用下向右加速，加速度为a2，对导体棒MN，由牛顿第二定律得：BiL＝ma2，当线框和导体棒MN都运动后，线框速度为v1，MN速度为v2，感应电流为：i＝，感应电流从0开始增大，则a2从零开始增加，a1从开始减小，加速度差值为：a1﹣a2＝﹣（+BiL，感应电流从零增加，则加速度差值减小，当差值为零时，a1＝a2＝a，故有：F＝（M+m）a，联立解得：i＝＝，此后金属框与MN的速度差维持不变，感应电流不变，MN受到的安培力不变，加速度不变，v﹣t图象如图所示：
故A错误；BC正确；
D、MN与金属框的速度差不变，但MN的速度小于金属框速，MN到金属框bc边的距离越来越大，故D错误。
故选：BC。
二、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13~16题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共47分。
9．解：（1）当电压表跨接在O、P两点时，电流表外接，电压准确，电流测量值为电阻与电压表电流之和，由得电阻测量值偏小；电压表跨接在O、Q两点时，电流表内接，电流准确，电压测量值为电阻与电流表电压之和，电阻测量值偏大；U﹣I图象的斜率大小等于电阻测量值，因此图线Ⅱ为电压表跨接在O、P两点测量得到的。
（2）由图线可得I图线测得电阻值为：RⅠ＝Ω≈50.5Ω，图线II测得电阻阻值为RⅡ＝＝47.6Ω，被测电阻值约为50Ω，＝＝20，＝＝100，因＜，电流表采用内接法，电压表跨接在O、Q两点，测量结果为50.5Ω。
（3）电压表跨接在O、Q间，测得的阻值为电阻与电流表电阻之和，则有：R＝R1﹣RA＝50.5Ω﹣0.5Ω＝50.0Ω。
故答案为：（1）O、P；（2）Ⅰ，50.5（50.3～50.9）；（3）50.0（49.8～50.4）。
10．解：（1）气垫导轨水平时，不考虑摩擦力时，滑块所受的合外力为零，此时滑块做匀速直线运动，而两个光电门的宽度都为d，根据t＝得遮光片经过两个光电门的遮光时间相等，实际实验中，会存在摩擦力使得滑块做的运动近似为匀速直线运动，故遮光片经过两个光电门的遮光时间大约相等；
（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，拉力的大小等于砝码和砝码盘所受重力，故F＝m1g，而遮光片从A运动到B所用的时间为t12，故拉力冲量的大小I＝Ft12＝m1gt12；
由于光电门的宽度d很小，所以我们用经过光电门的平均速度代替滑块经过A、B两处的瞬时速度，故滑块经过A时的瞬时速度v，滑块经过B时的瞬时速度vB＝，故滑块动量改变量的大小△p＝m2（vB﹣vA）＝m2（
﹣）；
（6）I＝m1gt12＝1.50×10﹣2×9.8×1.50N?s＝0.221N?s；△p＝m2（
﹣）＝0.4×（﹣）kg?m?s﹣1＝0.212kg?m?s﹣1；
（7）δ＝||×100%＝||×100%＝4%；
故答案为：（1）大约相等
（5）m1gt12
m2（
﹣）
（6）0.221
0.212
（7）4
11．解：（1）令飞机装载货物前的起飞速度为v1，飞机的质量为m
离地时有，
代入数据解得k＝N?s2/m2，
令飞机装载货物后的质量为m′，飞机的起飞速度为v2，
则当飞机起飞时有，
则v2＝78m/s；
（2）根据运动学公式可知，飞机在滑行过程中加速度的大小为a＝＝2m/s2，
所用时间为t＝＝39s。
答：（1）飞机装载货物后的起飞离地速度为78m/s；
（2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行1521m起飞离地，飞机在滑行过程中加速度的大小为2m/s2，所用的时间为39s。
12．解：（1）粒子初速度为零，由C点射出电场，故电场方向与AC平行，由A指向C。
由几何关系和电场强度的定义知：
AC＝R…①
F＝qE…②
由动能定理得
F?AC＝…③
联立①②③解得
E＝…④
（2）如图，由几何关系知AC⊥BC，故电场中的等势线与BC平行。作与BC平行的直线与圆相切于D点，与AC的延长线交于P点，则自D点从圆周上穿出的粒子的动能增量最大。
由几何关系知
∠PAD＝30°，AP＝R，DP＝R…⑤
设粒子以速度v1进入电场时动能增量最大，在电场中运动的时间为t1，粒子在AC方向做加速度为a的匀加速运动，运动的距离等于AP；在垂直于AC方向上做匀速运动，运动的距离等于DP，由牛顿第二定律和运动学公式有：
F＝ma
⑥
AP＝⑦
DP＝v1t1⑧
联立②④⑤⑥⑦⑧式得
v1＝⑨
（3）设粒子以速度v进入电场时，在电场中运动的时间为t。以A为原点，粒子进入电场的方向为x轴正方向，电场方向为y轴正方向建立直角坐标系，由运动学公式有：
y＝
（10）
x＝vt
（11）
粒子离开电场的位置在圆周上，有
（x﹣R）2+（y﹣R）2＝R2
（12）
粒子在电场中运动时，其x方向的动量不变，y方向的初动量为零，设穿过电场前后动量变化量的大小为mv0的粒子，离子电场时其y方向的速度分量为v2，由题给条件及运动学公式有：
mv2＝mv0＝mat
（13）
联立②④⑥（10）（11）（12）（13）式得：
v＝0
或
v＝
另解：
由题意知，初速度为0时，动量增量大小为mv0，此即问题的一个解。
自A点以不同的速率垂直于电场方向射入电场的粒子，沿y方向位移相等时，所用时间都相同，因此，不同粒子运动到线段CB上时，动量变化量都相同，自B点射出电场的粒子，其动量变化也为mv0，由几何关系和运动学规律可得，此时入射速率v＝。
答：（1）电场强度的大小为；
（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。
（3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为0或。
（二）选考题：共45分。请考生从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。[物理——选修3-3]（15分）
13．解：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r2的过程中，分子体现引力，分子力做正功，分子势能减小；
在间距由r2减小到r1的过程中，分子体现引力，分子做正功，分子势能减小；
规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，在间距小于r1过程中，分子体现斥力，分子力负功，分子势能增加，因此在间距等于r1处，势能小于零，
故答案为：减小；减小；小于。
14．解：（i）对两罐中的甲、乙气体，气体发生等温变化，根据玻意尔定律有：
pV+＝p′?3V
解得甲乙中气体最终压强为：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，根据玻意尔定律得：p′V＝pV′
计算可得：
由密度定律解得质量之比等于：＝＝
答：（i）两罐中气体的压强为；
（ii）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为。
[物理——选修3-4]（15分）
15．解：A、发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离是通过光速远大于声速，用这个时间间隔乘声速来估算的，故它不属于多普勒效应的应用，故A错误；
B、医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是否正常也属于声波多普勒效应的应用，故B正确；
C、根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高；当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，因此观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，属于多普勒效应，故C正确；
D、同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同，是由于介质折射率不同导致的，与多普勒效应无关，故D错误；
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，可通过接收的光频率变化来判定双星运动情况，属于光波的多普勒效应的原理应用，故E正确；
故选：BCE。
16．解：（i）如图所示，
设距c点最近的振幅极大的点为d点，a与d的距离为r1，b与d的距离为r2，d与c的距离为s，波长为λ，
则有：r2﹣r1＝λ
由几何关系，则有：r1＝l﹣s
且s＝1
及
联立上式，代入数据，解得：λ＝，
（ii）波的频率为f，设波的传播速度为v，则有：v＝λf
解得：v＝
答：（i）波的波长是；
（ii）波的传播速度为。