2020年高考理综物理真题试卷（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．（2020·新课标Ⅰ）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
【知识点】动量定理
【解析】【解答】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，A不符合题意；
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，B不符合题意；
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，C不符合题意；
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，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】人的动量的变化量是一定的，根据动量定理可知，如果增加动量改变的时间，相应的作用力就会减小；接触面积增大，司机受到的压强变小。
2．（2020·新课标Ⅰ）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
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】设物体质量为m，则在火星表面有
在地球表面有
由题意知有
故联立以上公式可得
故答案为：B。
【分析】两个物体之间的万有引力可以利用万有引力公式来计算，结合题目条件代入数据计算即可。
3．（2020·新课标Ⅰ）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
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】在最低点由
知T=410N
即每根绳子拉力约为410N，
故答案为：B。
【分析】对处在最低点的人进行受力分析，结合此时人的速度，利用向心力公式求解对绳子的拉力。
4．（2020·新课标Ⅰ）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变化的图像中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】根据电容器的定义式 可知
结合图像可知，图像的斜率为 ，则 内的电流 与 内的电流 关系为
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律 可知 两端电压大小关系满足
由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故答案为：A。
【分析】结合电容器公式和电流的定义式求解电容器电压和时间的函数关系，结合图像求解电路中的电流，利用欧姆定律求解定值电阻两端电压的关系。
5．（2020·新课标Ⅰ）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．
【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】粒子在磁场中做匀速圆周运动 ，
可得粒子在磁场中的周期
粒子在磁场中运动的时间
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 和 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粒子运动最长时间为 ，
故答案为：C。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，结合向心力公式求解粒子运动的周期，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，根据粒子运动的周期和轨迹求解粒子运动的时间。
6．（2020·新课标Ⅰ）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B,D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】α粒子为氦原子核 He，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X1为 He，B选项中的X2为 He，C选项中的X3为中子 n，D选项中的X4为 He。
故答案为：BD。
【分析】对于核反应方程式，箭头左右两端的微观粒子遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结合方程式分析即可。
7．（2020·新课标Ⅰ）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/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6.0 m/s2
D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J
【答案】A,B
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】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符合题意；
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符合题意；
C．由牛顿第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma，求得a＝2m/s2
C不符合题意；
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。
故答案为：AB。
【分析】重力做功与路径无关，只与初末位置有关，利用公式W=Gh求解即可；对物体进行受力分析，合外力做功对应故物体动能的变化量，合外力对物体做正功，物体的动能增加，结合物体定能和重力势能变化图像分析求解即可。
8．（2020·新课标Ⅰ）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】B,C
【知识点】安培力；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】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 、 ，则电路中的电动势
电流中的电流
金属框和导体棒MN受到的安培力 ，与运动方向相反
，与运动方向相同
设导体棒MN和金属框的质量分别为 、 ，则对导体棒MN
对金属框
初始速度均为零，则a1从零开始逐渐增加，a2从 开始逐渐减小。当a1＝a2时，相对速度
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。
故答案为：BC。
【分析】产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大，随着导线框速度的增加，安培力也增加，最终安培力与拉力相等，系统处于平衡状态，速度恒定，加速度为零。
二、非选择题
9．（2020·新课标Ⅰ）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；50.5
（3）50.0
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)若将电压表接在 、 之间，
则
根据一次函数关系可知对应斜率为 。
若将电压表接在 、 之间，电流表分压为
根据欧姆定律变形可知
解得
根据一次函数可知对应斜率为 ，对比图像的斜率可知
所以II图线是采用电压表跨接在 、 之间。（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 左右，根据
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 、 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 考虑电流表内阻，则修正后的电阻为
【分析】（1）电流表外接，电压表分流，当电压一定时，电流表测得的电流偏大；
（2）电压表内阻比较小，对电流的影响大，电路采用电流表内接法；
（3）利用欧姆定律求解定值电阻与电流表的总电阻，减去电流表内阻，即为定值电阻的阻值。
10．（2020·新课标Ⅰ）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：
⑴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；
⑵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；
⑶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；
⑷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Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；
⑸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）
⑹某次测量得到的一组数据为：d=1.000 cm，m1=1.50 10-2 kg，m2=0.400 kg，△t1=3.900 10-2 s，Δt2=1.270 10-2 s，t12=1.50 s，取g=9.80 m/s2。计算可得I= N·s，Δp= kg·m·s-1；（结果均保留3位有效数字）
⑺定义 ，本次实验δ= %（保留1位有效数字）。
【答案】大约相等；m1gt12；；0.221；0.212；4
【知识点】动量定理
【解析】【解答】（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）由I=Ft，知 由 知 6)代入数值知，冲量 动量改变量 （7）
【分析】物体做匀速运动，即通过两个光电门的时间应该相同；物体动量的变化，利用末动量减初动量即可，力的冲量，利用力乘以力作用的时间即可，结合公式代入具体数据求解即可。
11．（2020·新课标Ⅰ）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 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 时，起飞离地速度为66 m/s；装载货物后质量为 ，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）解：空载起飞时，升力正好等于重力：
满载起飞时，升力正好等于重力：
由上两式解得：
（2）解：满载货物的飞机做初速度为零的匀加速直线运动，所以
解得：
由加速的定义式变形得：
解得：
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；共点力的平衡
【解析】【分析】（1）飞机飞行时，重力等于升力，列方程求解飞机的速度即可；
（2）飞机做匀加速运动，结合飞机的位移和末速度求解飞机的加速度，进而求解加速时间。
12．（2020·新课标Ⅰ）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？
【答案】（1）解：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：
所以根据动能定理有：
解得：
（2）解：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
而电场力提供加速度有
联立各式解得粒子进入电场时的速度：
（3）解：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mv0，即在电场方向上速度变化为v0 ，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
电场力提供加速度有
联立解得 ；当粒子从C点射出时初速度为0。
【知识点】动量定理；电场力做功
【解析】【分析】（1）求解AC的长度，对粒子总A点移动到C点的过程应用动能定理求解电场强度即可；
（2）粒子沿AC方向运动的越远，粒子的末速度就越大，利用结合关系求解粒子速度最大的出射位置，把粒子的速度网垂直于电场和平行于电场方向分解，在垂直于电场方向利用速度公式求解初速度；
（3）同理，结合粒子动量的变化确定粒子的出射位置，利用运动学公式求解初速度即可。
三、[物理—选修3-3]
13．（2020·新课标Ⅰ）
（1）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。
（2）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 。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】（1）减小；减小；小于
（2）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 ，
则
则甲乙中气体最终压强
（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
计算可得
由密度定律可得，质量之比等于
【知识点】分子间的作用力；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）从距 点很远处向 点运动，两分子间距减小到 的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；在 的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小；在间距等于 之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在 处分子势能小于零。
【分析】（1）分子力与移动方向相同，分子力做正功，势能减小，方向相反，分子力做负功，分子势能增加；
（2）气体做等温变化，结合气体初状态和末状态的压强和体积，利用波意尔定律列方程求解末状态的压强即可；
利用波意尔定律列方程求解现有气体压缩到原来压强时的体积，求解质量的比值即为求解体积的比值。
四、[物理—选修3-4]
14．（2020·新课标Ⅰ）
（1）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
（2）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 。求：
（i）波的波长；
（ii）波的传播速度。
【答案】（1）B；C；E
（2）解：（i）设与c点最近的振幅极大点为d，则
根据干涉加强点距离差的关系：
所以波长为
（ii）由于受迫振动的频率取决于受迫源的频率由 知，
【知识点】多普勒效应；波的干涉现象
【解析】【解答】（1）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不符合题意；
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符合题意；
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符合题意；
D．波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的， D不符合题意；
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符合题意。
故答案为：BCE。
【分析】（1）多普勒效应指的是当人与声源相互靠近时，人听到的声音频率变高，而远离声源时，人听到的声音频率变低，结合现象分析求解即可；
（2）假设ac连线上的振动极大值的点，分别求解a、b两个波源到该点的波程；该点振动极大，故波程差为波长的整数倍，列方程求解波长即可；
结合第一问求解的波长和题目给出的频率求解波速即可。
1 / 12020年高考理综物理真题试卷（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．（2020·新课标Ⅰ）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．（2020·新课标Ⅰ）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．（2020·新课标Ⅰ）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
4．（2020·新课标Ⅰ）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变化的图像中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2020·新课标Ⅰ）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．（2020·新课标Ⅰ）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有（ ）
A．
B．
C．
D．
7．（2020·新课标Ⅰ）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/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6.0 m/s2
D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J
8．（2020·新课标Ⅰ）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
9．（2020·新课标Ⅰ）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）。
10．（2020·新课标Ⅰ）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：
⑴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；
⑵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；
⑶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；
⑷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Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；
⑸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）
⑹某次测量得到的一组数据为：d=1.000 cm，m1=1.50 10-2 kg，m2=0.400 kg，△t1=3.900 10-2 s，Δt2=1.270 10-2 s，t12=1.50 s，取g=9.80 m/s2。计算可得I= N·s，Δp= kg·m·s-1；（结果均保留3位有效数字）
⑺定义 ，本次实验δ= %（保留1位有效数字）。
11．（2020·新课标Ⅰ）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 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 时，起飞离地速度为66 m/s；装载货物后质量为 ，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。
12．（2020·新课标Ⅰ）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？
三、[物理—选修3-3]
13．（2020·新课标Ⅰ）
（1）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。
（2）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 。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。
四、[物理—选修3-4]
14．（2020·新课标Ⅰ）
（1）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
（2）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 。求：
（i）波的波长；
（ii）波的传播速度。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】动量定理
【解析】【解答】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，A不符合题意；
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，B不符合题意；
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，C不符合题意；
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，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】人的动量的变化量是一定的，根据动量定理可知，如果增加动量改变的时间，相应的作用力就会减小；接触面积增大，司机受到的压强变小。
2．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】设物体质量为m，则在火星表面有
在地球表面有
由题意知有
故联立以上公式可得
故答案为：B。
【分析】两个物体之间的万有引力可以利用万有引力公式来计算，结合题目条件代入数据计算即可。
3．【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】在最低点由
知T=410N
即每根绳子拉力约为410N，
故答案为：B。
【分析】对处在最低点的人进行受力分析，结合此时人的速度，利用向心力公式求解对绳子的拉力。
4．【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】根据电容器的定义式 可知
结合图像可知，图像的斜率为 ，则 内的电流 与 内的电流 关系为
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律 可知 两端电压大小关系满足
由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故答案为：A。
【分析】结合电容器公式和电流的定义式求解电容器电压和时间的函数关系，结合图像求解电路中的电流，利用欧姆定律求解定值电阻两端电压的关系。
5．【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】粒子在磁场中做匀速圆周运动 ，
可得粒子在磁场中的周期
粒子在磁场中运动的时间
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 和 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粒子运动最长时间为 ，
故答案为：C。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，结合向心力公式求解粒子运动的周期，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，根据粒子运动的周期和轨迹求解粒子运动的时间。
6．【答案】B,D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】α粒子为氦原子核 He，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X1为 He，B选项中的X2为 He，C选项中的X3为中子 n，D选项中的X4为 He。
故答案为：BD。
【分析】对于核反应方程式，箭头左右两端的微观粒子遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结合方程式分析即可。
7．【答案】A,B
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】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符合题意；
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符合题意；
C．由牛顿第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma，求得a＝2m/s2
C不符合题意；
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。
故答案为：AB。
【分析】重力做功与路径无关，只与初末位置有关，利用公式W=Gh求解即可；对物体进行受力分析，合外力做功对应故物体动能的变化量，合外力对物体做正功，物体的动能增加，结合物体定能和重力势能变化图像分析求解即可。
8．【答案】B,C
【知识点】安培力；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】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 、 ，则电路中的电动势
电流中的电流
金属框和导体棒MN受到的安培力 ，与运动方向相反
，与运动方向相同
设导体棒MN和金属框的质量分别为 、 ，则对导体棒MN
对金属框
初始速度均为零，则a1从零开始逐渐增加，a2从 开始逐渐减小。当a1＝a2时，相对速度
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。
故答案为：BC。
【分析】产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大，随着导线框速度的增加，安培力也增加，最终安培力与拉力相等，系统处于平衡状态，速度恒定，加速度为零。
9．【答案】（1）O、P
（2）I；50.5
（3）50.0
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)若将电压表接在 、 之间，
则
根据一次函数关系可知对应斜率为 。
若将电压表接在 、 之间，电流表分压为
根据欧姆定律变形可知
解得
根据一次函数可知对应斜率为 ，对比图像的斜率可知
所以II图线是采用电压表跨接在 、 之间。（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 左右，根据
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 、 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 考虑电流表内阻，则修正后的电阻为
【分析】（1）电流表外接，电压表分流，当电压一定时，电流表测得的电流偏大；
（2）电压表内阻比较小，对电流的影响大，电路采用电流表内接法；
（3）利用欧姆定律求解定值电阻与电流表的总电阻，减去电流表内阻，即为定值电阻的阻值。
10．【答案】大约相等；m1gt12；；0.221；0.212；4
【知识点】动量定理
【解析】【解答】（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）由I=Ft，知 由 知 6)代入数值知，冲量 动量改变量 （7）
【分析】物体做匀速运动，即通过两个光电门的时间应该相同；物体动量的变化，利用末动量减初动量即可，力的冲量，利用力乘以力作用的时间即可，结合公式代入具体数据求解即可。
11．【答案】（1）解：空载起飞时，升力正好等于重力：
满载起飞时，升力正好等于重力：
由上两式解得：
（2）解：满载货物的飞机做初速度为零的匀加速直线运动，所以
解得：
由加速的定义式变形得：
解得：
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；共点力的平衡
【解析】【分析】（1）飞机飞行时，重力等于升力，列方程求解飞机的速度即可；
（2）飞机做匀加速运动，结合飞机的位移和末速度求解飞机的加速度，进而求解加速时间。
12．【答案】（1）解：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：
所以根据动能定理有：
解得：
（2）解：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
而电场力提供加速度有
联立各式解得粒子进入电场时的速度：
（3）解：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mv0，即在电场方向上速度变化为v0 ，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
电场力提供加速度有
联立解得 ；当粒子从C点射出时初速度为0。
【知识点】动量定理；电场力做功
【解析】【分析】（1）求解AC的长度，对粒子总A点移动到C点的过程应用动能定理求解电场强度即可；
（2）粒子沿AC方向运动的越远，粒子的末速度就越大，利用结合关系求解粒子速度最大的出射位置，把粒子的速度网垂直于电场和平行于电场方向分解，在垂直于电场方向利用速度公式求解初速度；
（3）同理，结合粒子动量的变化确定粒子的出射位置，利用运动学公式求解初速度即可。
13．【答案】（1）减小；减小；小于
（2）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 ，
则
则甲乙中气体最终压强
（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
计算可得
由密度定律可得，质量之比等于
【知识点】分子间的作用力；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）从距 点很远处向 点运动，两分子间距减小到 的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；在 的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小；在间距等于 之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在 处分子势能小于零。
【分析】（1）分子力与移动方向相同，分子力做正功，势能减小，方向相反，分子力做负功，分子势能增加；
（2）气体做等温变化，结合气体初状态和末状态的压强和体积，利用波意尔定律列方程求解末状态的压强即可；
利用波意尔定律列方程求解现有气体压缩到原来压强时的体积，求解质量的比值即为求解体积的比值。
14．【答案】（1）B；C；E
（2）解：（i）设与c点最近的振幅极大点为d，则
根据干涉加强点距离差的关系：
所以波长为
（ii）由于受迫振动的频率取决于受迫源的频率由 知，
【知识点】多普勒效应；波的干涉现象
【解析】【解答】（1）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不符合题意；
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符合题意；
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符合题意；
D．波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的， D不符合题意；
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符合题意。
故答案为：BCE。
【分析】（1）多普勒效应指的是当人与声源相互靠近时，人听到的声音频率变高，而远离声源时，人听到的声音频率变低，结合现象分析求解即可；
（2）假设ac连线上的振动极大值的点，分别求解a、b两个波源到该点的波程；该点振动极大，故波程差为波长的整数倍，列方程求解波长即可；
结合第一问求解的波长和题目给出的频率求解波速即可。
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