北京市2020年高考物理压轴卷(含解析).pdf

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1、北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）1 北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）第一部分（选择题共 42 分)一、选择题，本部分共 14 小题,每小题 3 分，共 42 分。在每小题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项.1钍基熔盐堆核能系统(TMSR）是第四代核能系统之一其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪以下说法正确的是（)A题中铀核裂变的核反应方程为233114289192056360UnBaKr3 n B钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定 C钍核23290Th经过 2 次衰变可变成镤23291Pa D

2、在铀核裂变成钡和氪的核反应中，核子的比结合能减小 2根据热学知识可以判断，下列说法不正确的是（）A物体的温度变化时,其分子平均动能一定随之改变 B载重汽车卸去货物的过程中,外界对汽车轮胎内的气体做正功 C在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加 D气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若 1 摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内的分子数为错误!3如图所示，质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上，斜面足够长,倾角为的斜面体置于光滑水平面上，用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球沿斜面缓慢升高当线拉力最小时，推力F等于(）Amgsin B错误!mgsin Cmgs

3、in 2 D错误!mgsin 2 4随着我国登月计划的实施，我国宇航员登上月球已不是梦想；假如我国宇航员登上月球并在月球表面附近以初速度v0 竖直向上抛出一个小球，经时间t后回到出发点已知月球的半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是()A月球表面的重力加速度为错误!B月球的质量为错误!C宇航员在月球表面获得 错误!的速度就可能逃脱月球吸引 D宇航员在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为 错误!5如图所示是具有登高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在 5 min 内使承载 4 人的登高平台（人连同平台的总质量为 400 kg)上升 60 m 到达灭火位置此后,在登高平台上的消防员

4、用水炮灭火，已知水炮北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）2 的出水量为 3 m3/min，水离开炮口时的速率为 20 m/s,则用于（)A水炮工作的发动机输出功率约为 1104 W B水炮工作的发动机输出功率约为 4104 W C水炮工作的发动机输出功率约为 2。4106 W D伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为 800 W 6如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线,经 0。5s 后，其波形如图中虚线所示，设该波的周期T大于 0。5 s以下说法正确的是(）A如果波是向左传播的，波速是 0.12 m/s B波的周期可能是 4 s C如果波是向右传播的,波速是 0。72 m/s

5、 D波的周期一定是错误!s 7如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处，将小球拉至A处,弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点间的竖直高度差为h，速度为v，则（)A由A到B重力做的功等于mgh B由A到B重力势能减少错误!mv2 C由A到B小球克服弹力做功为mgh D小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh+错误!8如图，边长为a的立方体ABCD.ABCD八个顶点上有八个带电质点，其中顶点A、C电荷量分别为q、Q，其他顶点电荷量未知，A点上的质点仅在静电力作用下处于平衡状态，现将C上质点电荷量变成Q，则顶点A上质点受力的合力大小为（不计重力)（）北

6、京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）3 AkQqa2 B错误!C错误!D0 9如图所示，电源电动势为E、内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置,开关 S 是闭合的，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态,G 为灵敏电流计则下列说法正确的是（）A若电阻R2短路，油滴向上加速运动，G 中有从b到a的电流 B在将滑动变阻器滑片 P向下移动的过程中，油滴向下加速运动,G 中有从b到a的电流 C在将滑动变阻器滑片 P向上移动的过程中,油滴仍然静止，G 中有从a到b的电流 D在将 S 断开，电路稳定后，油滴向下运动，G 中无电流通过 10如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、

7、cd、ef构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O 关于导线ab、cd的对称点，当三根导线中通以大小相等，方向如图所示的电流时，M点磁感应强度的大小为B1,O点磁感应强度大小为B2,若将导线ab中的电流撤去，而保持另两根导线中的电流不变，则N点磁感应强度的大小 为（）AB1B2 BB1B2 C12(B1B2)D错误!（3B2B1)11如图所示,一束光从空气中射向折射率为n错误!的某种玻璃的表面，1表示入射角,则下列说法中错误的是(）A当145时会发生全反射现象 B无论入射角1是多大，折射角2都不会超过 45 C欲使折射角230，应以145的角度入射 D当入射角1arctan 2时，

8、反射光线和折射光线恰好互相垂直 12如图所示，甲球从O点以水平速度v1飞出,落在水平地面上的A点乙球从O点以水平速度v2飞出，落在水平地面上的B点，反弹后恰好也落在A点两球质量均为m若乙球落在B点时的速度大小为v3,与地面的夹角为 60，且与地面发生弹性碰撞,不计碰撞时间和空气阻力，下列说法不正确的是(）北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）4 A乙球在B点受到的冲量大小为 3mv3 B抛出时甲球的机械能大于乙球的机械能 COA两点的水平距离与OB两点的水平距离之比是 31 D由O点到A点，甲、乙两球运动时间之比是 11 13如图甲所示，在MN、QP间存在一匀强磁场，t0 时，一正方形光

9、滑金属线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动，外力F随时间t变化的图线如图乙所示，已知线框质量m1 kg、电阻R2，则（)A线框的加速度为 1m/s2 B磁场宽度为 6 m C匀强磁场的磁感应强度为 2T D线框进入磁场过程中，通过线框横截面的电荷量为错误!C 14如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1 n2101;b是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻R10 从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压,则下列说法中正确的是(）A当 S 与a连接后,理想电流表的示数为 2。2 A B当 S 与a连接后，t0。01 s 时理想电流表示数为零 C当

10、S由a拨到b后,原线圈的输入功率变为原来的 2 倍 D当 S 由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为 25 Hz 北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）5 第二部分(非选择题共 58 分)二、填空题（共 15、16 两道小题，共 16 分）15（6 分）某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图所示，图中A、B 两位置分别固定了两个光电门传感器实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1,通过B的挡光时间为t2，重力加速度为g为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明 (1）下列必要的实验测量步骤是_

11、A用天平测出运动小物体的质量m B测出A、B两传感器之间的竖直距离h C测出小物体释放时离桌面的高度H D用秒表测出运动小物体由传感器A到传感器B所用时间 t (2）若该同学用d和t1、t2的比值分别来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足_关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的 16(10 分）测量一个长约 5 cm、电阻R1约为 30、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：游标卡尺(20 分度）；螺旋测微器；直流电源E(电动势为 18 V，内阻可忽略不计）；标准电流表 A1(量程 1。5 A，内阻r16）；电流表 A2（量程 2 A，内阻r2

12、约为 5）；滑动变阻器R2(最大阻值 10)；开关 S，导线若干 （1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示,读数L_ cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D_ mm (2）请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路原理图,要求获得较多的实验数据 北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）6 （3)若某次测量中两电流表 A1、A2的读数分别为I1、I2，则由已知量和测量 量计算电阻率的表达式为 三、计算题（42 分，共 17、18、19、20 四道小题）17(8 分）如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用一架质量m1 kg 的无人机,

13、其动力系统所能提供的最大升力F16 N，无人机上升过程中最大速度为 6 m/s若无人机从地面以最大升力竖直起飞,达到最大速度所用时间为 3 s，假设无人机竖直飞行时所受阻力大小不变g取 10 m/s2求：(1）无人机在竖直上升过程中所受阻力Ff的大小；(2)无人机从地面起飞竖直上升至离地面h30 m 的高空所需的最短时间 18（8 分)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑绝热汽缸，汽缸下面有加热装置开始时整个装置处于平衡状态，缸内理想气体、两部分高度均为L0，温度均为T0已知活塞A导热、B绝热，A、B质量均为m，横截面积为S,外界大气压强为p0保持不变，环境温度保持不变现对气体缓慢加热，当A上

14、升h时停止加热求：（1)此时气体的温度；(2）若在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于m时，气体的高度 北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）7 19(12 分)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上放置两根导体棒a和b,俯视图如图甲所示两根导体棒的质量均为m，电阻均为R,回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上的匀强磁场导体棒与导轨始终垂直接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，两棒均静止，间距为x0,现给导体棒a一水平向右的初速度v0,并开始计时，可得到如图乙所示的 vt 图象(v表示两棒的相对速度，即 vvav

15、b)（1）试证明：在 0t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关;(2）求t1时刻棒b的加速度大小；(3)求t2时刻两棒之间的距离 20(14 分）如图，光滑水平面上静止一质量m11。0 kg、长L0.3 m 的木板，木板右端有质量m21.0 kg 的小滑块，在滑块正上方的O点用长r0。4 m 的轻质细绳悬挂质量m0.5 kg 的小球将小球向右上方拉至细绳与竖直方向成60的位置由静止释放，小球摆到最低点与滑块发生正碰并被反弹,碰撞时间极短，碰撞前后瞬间细绳对小球的拉力减小了 4.8 N，最终小滑块恰好不会从木板上滑下不计空气阻力,滑块、小球均可视为质点，重力加速度g取 10 m/s2求

16、：(1)小球碰前瞬间的速度大小；（2）小球碰后瞬间的速度大小；（3)小滑块与木板之间的动摩擦因数 1【答案】A 【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的核反应方程为：233114289192056360UnBaKr3 n，选项 A 正确；原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故 B 错误；钍核（23290Th）经过 1 次 衰变可变成镤（23291Pa），选项 C 错误；重北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）8 核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核,核子的比结合能增大，故 D 错误 2【答案】B 【解析】温度是分子平均动能的标志

17、，温度越高,分子的平均动能就越大,选项 A 正确;载重汽车卸去货物的过程中，汽车轮胎内的气体体积增大，对外界做功，外界对轮胎气体做负功，选项 B 错误；影响压强的两个因素,一是单位时间内对器壁单位面积的平均撞击次数，二是撞击的力度在压强不变的情况下，温度降低，分子的平均动能减小，对器壁的平均撞击力度减小，只能是增加单位时间内对器壁单位面积的平均撞击次数，选项 C 正确;阿伏加德罗常数为NA错误!，单位体积内气体的物质的量为n错误!，则该气体单位体积内的分子数为NnNA错误!，选项 D 正确 3【答案】D 【解析】隔离小球受力分析,画出受力动态矢量图，如 图当细线与斜面平行时，细线拉力最小，现对

18、小球和斜面体整体分析受力，在水平面内由平衡条件可得：FFTcos mgsin cos 错误!mgsin 2，选项 D 正确 4【答案】A 【解析】小球在月球表面做竖直上抛运动，根据匀变速运动规律得t错误!，解得g月错误!，故 A 正确；物体在月球表面上时，由重力等于月球的万有引力得G错误!mg月，解得M错误!，故B错误;根据G错误!m错误!，解得月球的第一宇宙速度大小v错误!,逃离月球引力，速度要大于第二宇宙速度,故C错误；宇航员乘坐飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动,由重力提供向心力得mg月m错误!m错误!，解得T错误!，故 D 错误 5【答案】B 【解析】水炮工作的发动机首先将水运至

19、60m 高的平台，然后给水 20m/s 的速度,即做的功 等 于 水 增 加 的 动 能 和 重 力 势 能 之 和，每 秒 射 出 的 水 的 质 量 为:310005060mkg，故2414 102WmghmvJ,功率为44 10WPWt,B 项正确;伸缩臂抬高时将人与平台上升到灭火位置的功率为：WmghPtt400 10 608005 60WW,但伸缩臂具有质量,其高度上升，也要消耗功率，故此时发动机的功率大于 800W，D 项错误。6【答案】A 【解析】由题图知波长0。24 m；该波的周期T大于 0.5 s，说明波在 0.5 s 内传播的距离小于一个波长波可能向右传播，传播距离为x11

20、8 cm0。18 m，故波速为v1错误!错误!m/s0。36 m/s,由错误!Tt，得T错误!错误!s错误!s；波可能向左传播，传播距离为x26 cm0。06 m，故波速为v2错误!错误!m/s0.12 m/s；由错误!t得T4t2 s故 A 正确，B、C、D 错误 7【答案】A 【解析】重力做功Wmgh，与是否受其它力无关，而从A下降到B下降的高度为h,因此A正确；而从A下降到B的过程中，根据动能定理：mghW弹错误!mv2，重力势能的减小量mghW弹错误!北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）9 mv2,B 错误；而在这个过程中，克服弹力做的功W弹mgh12mv2，C、D 错误 8【

21、答案】B 【解析】A上质点受力平衡，A、C间库仑力与其他六个质点对A的合力等大反向，当C上质点电性变成Q时，A质点受的力为原来FAC的两倍，因此选 B 9【答案】D【解析】若电阻R2短路,则电容器两极板间的电压为零，油滴向下运动,A 错误；滑片向下移动，滑动变阻器连入电路的电阻减小，电容器两端电压减小,电容器放电,电场减弱,油滴向下加速运动，G中有从a到b的电流,B 错误；在滑片P向上移动的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻增大,故电路总电阻增大，路端电压增大，电路总电流减小,即通过R1的电流减小，所以R1两端的电压减小，而路端电压是增大的，所以滑动变阻器两端电压增大，电容器处于充电状态，G 中

22、有从b到a的电流,因电容器两极板间的电压增大，则两极板间的电场强度增大，所以油滴向上加速运动，C 错误；将 S 断开,由于电容器放电，两极板间的电压减小,所以两极板间的电场强度减小，故油滴不能保持静止状态，油滴向下运动，当电路稳定后，电路中无电流，D 正确 10【答案】D【解析】导体中的电流相同，则每个导体在距离导体相同的点产生的磁场的磁 感应强度大小相同，设三个导体在O点产生的磁感应强度大小为B，则ab在 M点,cd在N点产生的磁感应强度大小也为B，ab在N点，cd在M点，ef 在M、N点产生的磁感应强度大小也相同,设为B，由安培定则和矢量叠加 可知，B1B2B、B2B，撤去ab中的电流后，

23、N点的磁感应强度为BNBB,解以上三式得BN错误!(3B2B1)，D 项正确 11【答案】A【解析】发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角，所以，选项 A 中，当光从空气中射向玻璃时不会发生全反射现象，选项 A 错误；由折射率n错误!错误!可知，当入射角最大为90时，折射角245,所以B正确;由折射率n错误!可知，选项C、D均正确 12【答案】D 【解析】由动量定理Ipy2mv3sin 60,A 正确;显然甲球抛出初速度大，动能大,势能相同，B 正确；乙球与地面弹性碰撞，由对称性知t甲t乙13，第一次落地水平位移比为sOAsOB31,C 正确，D 错误 13【答案

24、】D【解析】当t0 时线框的速度为零，没有感应电流，线框不受安培力，则线框的加速度为：a错误!错误!m/s22 m/s2,故 A 错误；磁场的宽度等于线框在 02 s 内的位移,为:d错误!at错误!错误!222 m4 m，故 B 错误；设线框的边长为L，则L等于线框在 01 s 内的位移，即为：L错误!at错误!错误!212 m1 m,当线框全部进入磁场的瞬间：F1F安ma,而F安BIL错误!错误!，式中，F14 N，t1 s，m1 kg，R2，联立得到：B错误!T，故 C 错误；线框进入磁场过程中,通过线框横截面的电荷量为:错误!错误!t错误!错误!错误!C错误!C,故 D 正确 14【答

25、案】A 【解析】S 与a连接后,由错误!错误!，又知U1错误!V220 V，得U222 V,则理想电压表的示数为 22 V,又知定值电阻R10，可得理想电流表示数为I错误!2。2 A,故 A 对、B 错;S由a拨到b后，n1n251,则U1U251，得U22U2，据P错误!得功率变为原来的 4 倍，故 C错误;输出电压频率不变，仍为 50 Hz,故 D 错 15【答案】(1）B（2）错误!错误!错误!错误!2gh 【解析】若小物体从A运动到B的过程机械能守恒,则满足：错误!mv错误!错误!mv错误!mgh，又vA错误!,vB错误!，整理三式得错误!错误!错误!北京市 2020 年高考物理压轴卷

26、（含解析）10 错误!2gh，故需测出A、B两传感器之间的竖直距离h 16【答案】(1）5.025 2。150(2）如图所示（3）错误!【解析】（1）游标卡尺主尺读数为 50 mm，20 分度游标卡尺精确度为 0。05 mm，第 5 条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为 50。05 mm0.25 mm,所以该材料的长度为 50.25 mm5.025 cm；螺旋测微器固定刻度部分读数为 2。0 mm，可动刻度部分读数为 15。00。01 mm0.150 mm，因此该材料直径为 2.150 mm （2）标准电流表量程为 1。5 A，内阻为 6，可当电压表使用，将其与待测材料并联,再与电流表 A

27、2串联，由于提供的滑动变阻器总电阻小于待测材料电阻,故需要将滑动变阻器接成分压式电路 (3）通过并联电路特点，可知通过电阻R1的电流为I2I1，其两端电压U I1r1,所以待测材料的电阻为R1错误!,由电阻定律R1错误!,S错误!，解得：电阻率错误!17【答案】(1)4 N（2)6。5 s 【解析】(1）无人机以最大升力起飞时的加速度:a错误!错误!2 m/s2由牛顿第二定律FFfmgma，得Ff4 N(2）竖直向上加速阶段x1错误!at错误!，x19 m，匀速阶段t2错误!3。5 s，tt1t26.5 s 18【答案】(1)错误!T0 （2）错误!L0 【解析】(1）气体这一过程为等压变化，

28、初状态：温度T0、体积V1L0S，末状态:温度T、体积V2（L0h）S,根据盖吕萨克定律可得：V1T0错误!，解得：T错误!T0(2）气体这一过程做等温变化，初状态:压强p1p0错误!,体积V1L0S，末状态：压强p2p02mgS,体积V2L1S，由玻意耳定律得：p1L0Sp2L1S，解得：L1错误!L0 19【答案】见解析 【解析】（1)t2时刻开始，两棒速度相等,由动量守恒定律有 2mvmv0，由能量守恒定律有Q错误!mv错误!错误!（2m）v2,解得Q错误!mv错误!，所以在 0t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关(2）t1时刻有vavb错误!，回路中的电流I错误!错误!，此

29、时棒b所受的安培力FBIL，由牛顿第二定律得棒b的加速度大小：a1错误!错误!（3)t2时刻，两棒速度相同，均为v错误!,0t2时间内，对棒b,由动量定理有:BItmv0，根据法拉第电磁感应定律有错误!错误!，根据闭合电路欧姆定律有2EIR，而 BSBL(xx0），解得t2时刻两棒之间的距离：xx0mv0RB2L2 20【答案】(1)2 m/s（2）0.4 m/s(3)0.12 【解析】（1)小球下摆过程,机械能守恒：mgr（1cos）北京市 2020 年高考物理压轴卷（含解析）11 12mv2，小球碰前瞬间的速度大小：v错误!2 m/s（2)小球与小滑块碰撞前、后瞬间，由向心力公式可得:FTmgmv2r,FTmgm错误!由题意得：FTFT4。8 N，联立求得碰后瞬间小球的速度大小为:v0.4 m/s(3）小球与小滑块碰撞过程动量守恒，取向左为正方向，由动量守恒定律得：mvmvm2v1，解得:v11。2 m/s 小滑块在木板上滑动过程中动量守恒,可得：m2v1(m1m2）v2,解得:v20.6 m/s;由能量守恒可得：m2gL错误!m2v错误!错误!（m1m2)v错误!，小滑块与木板之间的动摩擦因数0.12