2020高考物理模拟卷含答案解析(8)

2020高考物理模拟卷(8) (建议用时:60分钟满分:110分)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1418题只有一项符合题目要求,第1921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)14.一种典型的铀核裂变是生成氙和锶,同时放出2个中子,核反应方程是92235U+ZAX3896Sr+54138Xe+201n,已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示,下列说法正确的是()第14题图A.核反应方程中,X粒子是电子B.核反应方程中,X粒子是质子C.92235U,3896Sr和54138Xe相比,92235U核的核子数最多,它最稳定D.92235U,3896Sr和54138Xe相比,92235U的核子数最多,它的结合能最大15.甲、乙两物体在同一直线上运动,其xt图象如图所示,由图象可知()第15题图A.甲比乙运动得快B.乙开始运动时,两物体相距20 mC.在前25 s内,两物体距离先增大后减小D.在前25 s内,两物体位移大小相等16.如图为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为101,原线圈接有交流电压u=220sin(100t)V;图中电压表和电流表均为理想交流电表,RT为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时,阻值减小),R0,R1为定值电阻,C为电容器.通电一段时间后,下列说法正确的是()A.A1表的示数和A2表的示数都减小B.V1表的示数和V2表的示数都增大C.通过R1的电流始终为零D.变压器的输入功率增大第16题图17.某科学家在英国自然科学期刊上宣布重大发现,在太阳系之外,一颗被称为Trappist-1的超冷矮星周围的所有7颗行星的表面都可能有液态水,其中有3颗行星还位于适宜生命存在的宜居带,这7颗类似地球大小、温度相似,可能由岩石构成的行星围绕一颗恒星公转,如图为新发现的Trappist1星系(图上方)和太阳系内行星及地球(图下方)实际大小和位置对比,则下列说法正确的是()A.这7颗行星运行的轨道一定都是圆轨道B.这7颗行星运行的线速度大小都不同,最外侧的行星线速度最大C.这7颗行星运行的周期都不同,最外侧的行星周期最大D.在地球上发射航天器到达该星系,航天器的发射速度至少要达到第二宇宙速度18.如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨固定在水平面上,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,金属棒PQ垂直导轨放置.今使棒以一定的初速度v0水平向右滑动,到位置c时棒刚好静止.设导轨与棒的电阻均不计,a到b与b到c的间距相等,速度方向与棒始终垂直.则金属棒在由a到b和b到c的两个过程中()A.棒运动的加速度大小相等B.回路中产生的热量相等C.通过棒横截面的电荷量相等D.a到b棒的动能减少量等于b到c棒的动能减少量19.如图(甲)所示,在光滑水平面上,轻质弹簧一端固定,物体A以速度v0向右运动压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量为x,现让弹簧一端连接另一质量为m的物体B如图(乙)所示,物体A以2v0的速度向右压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量仍为x,则()A.A物体的质量为3mB.A物体的质量为2mC.弹簧压缩量最大时的弹性势能为32mv02D.弹簧压缩量最大时的弹性势能为mv0220.一质量为m的物体以速度v0做匀速直线运动,某时刻只受到恒力F作用,速度减小到最小值32v0后再增大,由此可判断()A.物体受到恒力F作用后可能做变速圆周运动B.物体受到恒力F作用后一定做匀变速曲线运动C.速度减小到最小这段时间内恒力F做功为mv024D.速度减小到最小这段时间内恒力F冲量大小为mv0221.如图,质量为m,电荷量为+q的小球,用长度为l的绝缘细线悬挂于O点,平衡时,小球位于O点的正下方.施加一水平向右的匀强电场后,小球向右摆动,摆动的最大角度为60;在改变电场强度的大小和方向后,小球的平衡位置在=60处,然后再将小球的质量改变为2m,其新的平衡位置在=30处,重力加速度为g.下列说法中正确的是()A.水平向右的匀强电场强度为3mg3qB.在水平向右的匀强电场中,小球由静止状态向右摆动到60时,电势增加了mgl2qC.改变电场强度的大小和方向后,小球受到的电场力大小为mgD.改变电场强度的大小和方向后,电场的方向向右上方且与水平面成30角三、非选择题(包括必考题和选考题两部分,第2225题为必考题,每个试题考生都必须作答,第3334题为选考题,考生根据要求作答)(一)必考题:共47分.22.(6分)用如图(甲)所示的装置测量弹簧的弹性势能.将处于自然状态的一根弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B处安装一个光电门,计时器(图中未画出)与光电门相连.用带有遮光条的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,遮光条的宽度为d,测出遮光条经过光电门的时间为t.(1)用螺旋测微器测量遮光条的宽度d,如图(乙)所示,则宽度为mm.(2)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是(用题目中的物理量表示).(3)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量.A.弹簧原长l0 B.当地重力加速度gC.滑块(含遮光条)的质量mD.A,O之间的距离x23.(9分)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等.(1)使用多用电表粗测元件X的电阻,选择“1”的欧姆挡测量,示数如图(a)所示,读数为,据此应选择图中的选填“(b)”或“(c)”电路进行实验.(2)连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐(选填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验.(3)图(d)是根据实验数据作出的UI图线,由图可判断元件(选填“X”或“Y”)是非线性元件.(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21 的定值电阻,测量待测电池组的电动势E和内阻r,如图(e)所示,闭合S1和S2,电压表读数为3.00 V,断开S2,电压表读数为1.00 V,结合图(d)可算出E=V,r=.(结果均保留两位有效数字,电压表为理想电压表)24.(12分)如图(甲)所示,一汽车通过电子不停车收费系统ETC.假设汽车从O点以v0=6 m/s的速度匀速驶向ETC收费岛,在OA路段所受阻力大小f1=1103 N;汽车从A处进入ETC收费岛后,假设仍保持功率不变完成自动缴费并驶离收费岛,并以v=3 m/s速度匀速离开B处,汽车的vt图象如图(乙)所示.已知ETC收费岛AB段长度d=25 m,汽车质量M=2103 kg,汽车在OA段和AB段所受阻力分别为恒力.(1)求汽车在运动过程中发动机的输出功率.(2)当汽车加速度大小为0.25 m/s2时,求此时汽车的速度大小.(3)求汽车在ETC收费岛AB段内行驶的时间.25.(20分)如图所示,在光滑、绝缘的水平面内,有一个正方形MNPQ区域,边长L=1 m.半径R=20 cm的圆形磁场与MN,MQ边均相切,与MQ边相切于点A,磁感应强度B=0.5 T,方向垂直于水平面向上.圆形磁场之外区域,有方向水平向左的匀强电场,场强大小E=0.5 V/m.两个大小完全相同的金属小球a,b均视为质点.小球a的质量ma=210-5 kg,电荷量q=+410-4 C.小球b的质量mb=110-5 kg,不带电,放在圆周上的D点静止,A,C,D三点在同一直线上.小球a从A点正对磁场圆心C射入,会与球b在D点沿平行于MN的方向发生弹性碰撞,碰后忽略两球之间的相互作用力及小球重力.=3.14,求:(1)小球a射入磁场时的速度大小及小球a射入磁场到与小球b相碰撞经历的时间.(2)小球a与b碰撞后在正方形MNPQ区域内运动,两球之间的最大距离.(二)选考题:共15分(请考生从给出的2道物理题中任选一题作答)33.物理选修33(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.一定质量的理想气体的内能随着温度升高一定增大B.第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律C.当分子间距r>r0时,分子间的引力随着分子间距的增大而增大,分子间的斥力随着分子间距的增大而减小,所以分子力表现为引力D.大雾天气学生感觉到教室潮湿,说明教室内的相对湿度较大E.气体从外界吸收热量,其内能不一定增加(2)(10分)如图所示、劲度系数k=50 N/m 的轻质弹簧与完全相同的导热活塞A,B不拴接,一定质量的理想气体被活塞A,B分成两个部分封闭在可导热的汽缸内,汽缸足够长.活塞A,B之间的距离与B到汽缸底部的距离均为l=120 cm,初始时刻,气体与外界大气压强相同,温度T1=300 K,将环境温度缓慢升高至T2=440 K,系统再次达到稳定,A已经与弹簧分离,已知活塞A,B的质量均为m=1.0 kg.横截面积S=10 cm2、外界大气压恒为p0=1.0105 Pa,不计活塞与汽缸之间的摩擦且密封良好,g取10 m/s2,求活塞A相对初始时刻上升的高度.34.物理选修3-4(15分)(1)(5分)一列简谐横波沿直线传播,t=0时刻波源O由平衡位置开始振动,在波的传播方向上平衡位置距O点0.9 m处有一质点A,其振动图象如图所示,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.波源起振方向沿y轴正方向B.该简谐波波长为4 mC.该简谐波周期为4 sD.该简谐波波速大小为1.2 m/sE.从振源起振开始,17 s内质点A通过的路程为2.8 m(2)(10分)如图所示,直角梯形玻璃砖ABCD,其中BCDE是正方形A=30,BC=a,现有一束单色光从AD的中点M平行于AB边射入,折射光线恰好过E点,求:该玻璃砖的折射率n.光线第一次从玻璃砖射出的点到B点的距离.参考答案14.D根据电荷数和质量数守恒,有235+A=96+138+2,92+Z=38+54,解得A=1,Z=0,可知X为中子,故A,B错误;由比结合能与核子数的关系图可知,核子数大于56后,核子数越多,比结合能就越小,就越不稳定,92235U,3896Sr和54138Xe相比,92235U核子数最多,故它的结合能最大,但它的比结合能最小,因而不稳定,故C错误,D正确.15.Cxt图象的斜率等于速度,斜率越大,速度越大,甲比乙运动得慢,故A错误;由图知,乙在t=10 s 时从原点出发,此时甲已经运动了一段时间,甲的位置坐标大于20 m,则两物体相距大于20 m,故B错误;在010 s这段时间内,乙静止在原点,甲沿正向做匀速直线运动,则两物体间的距离逐渐增大,在1025 s 这段时间内,甲的运动速率小于乙的运动速率,甲在乙的前方,则两者距离逐渐减小,故C正确;在前25 s内,甲的位移为x1=(40-20)m=20 m,乙的位移为x2=(40-0)m=40 m,故D错误.16.D根据变压器电压的制约关系可知,输入电压不变,输出电压不变,故V1表的示数和V2表的示数不变,故B错误;通电一段时间后,温度升高,热敏电阻阻值减小,故输出电流和输入电流都增大,即A1表的示数和A2表的示数都增大,故A错误;电容器可以通交流,通过R1的电流不为零,故C错误.输入电流增大,则变压器的输入功率增大,故D正确.17.C根据开普勒第一定律可知这7颗行星运行的轨道一定是椭圆轨道,故A错误;根据万有引力提供向心力,有GMmr2=mv2r,则v=GMr,这7颗行星运行的线速度大小都不同,最外侧的行星线速度最小,故B错误;根据GMmr2=m42T2r,有T=4r3GM,这7颗行星运行的周期都不同,最外侧的行星周期最大,故C正确;要在地球表面发射航天器到达该星系,发射的速度最小为第三宇宙速度,故D错误.18.C金属棒受到的安培力水平向左,大小F=BIL=B2L2vR,金属棒在安培力作用下做减速运动,速度v越来越小,导体棒克服安培力做功,把金属棒的动能转化为回路中产生的焦耳热,由于ab间距离与bc间距离相等,安培力F从a到c逐渐减小,由W=Fs定性分析可知,从a到b克服安培力做的功比从b到c克服安培力做的功多,因此在a到b的过程回路中产生的热量多,由动能定理,a到b棒的动能减少量大于b到c棒的动能减少量,故B,D错误;金属棒PQ在运动过程中所受到的合力是安培力,由牛顿第二定律得B2L2vR=ma,由于v减小,所以金属棒向右运动过程中,加速度逐渐减小,故A错误;金属棒运动过程中,通过棒截面的电荷量Q=ERt=R=BSR,从a到b的过程中与从b到c的过程中,回路面积的变化量S相等,B,R相等,因此,通过棒横截面的电荷量相等,故C正确.19.AC对图(甲),设物体A的质量为M,由机械能守恒定律可得,弹簧压缩x时弹性势能Ep=12Mv02;对图(乙),物体A以2v0的速度向右压缩弹簧,A,B组成的系统动量守恒,弹簧达到最大压缩量仍为x时,A,B二者达到相等的速度v,由动量守恒定律有M2v0=(M+m)v,由能量守恒定律有Ep=12M(2v0)2-12(M+m)v2,联立得M=3m,Ep=12Mv02=32mv02,故B,D错误,A,C正确.20.BD变速圆周运动需要变力来提供向心力,物体受恒力作用,不可能做变速圆周运动,故A错误;质点减速运动的最小速度不为0,说明质点不是做直线运动,合外力恒定,做匀变速曲线运动,故B正确;质点的速度先减小后增大,其最小值为32v0,分析可知初速度与恒力的夹角为120,垂直恒力方向有vx=v0cos 30=32v0,沿恒力方向有vy=v0sin 30=v02,速度减小到最小这段时间,由动量定理可得IF=0-mvy=-mv02,由动能定理可得WF=12m(32v0)2-12mv02=-mv028,故C错误,D正确.21.ACD小球受到电场力,向右摆动的最大角度为60,末速度为零,根据动能定理,有Eqlsin -mgl(1-cos )=0,解得E=3mg3q,选项A正确;在水平向右的匀强电场中,小球由静止状态向右摆动到60的过程中,电场力做正功,电势能减小,选项B错误;改变电场强度的大小和方向后,平衡在=60处时,设电场力与竖直方向的夹角为,根据正弦定理,则有Fsin60=mgsin(180-60-);改变小球的质量,新的平衡位置在=30处,根据正弦定理,则有Fsin30=2mgsin(180-30-),解得F=mg,=60,即电场的方向向右上方且与水平面成30角,选项C,D正确.22.解析:(1)根据螺旋测微器的读数规则可知d=2.5 mm+0.01 mm5.7=2.557 mm;(2)滑块离开弹簧后做匀速直线运动,则有v=dt.(3)弹簧的弹性势能转化为滑块的动能,有Ep=12mv2=md22t2,则要求出弹簧的弹性势能,还需要测量滑块(含遮光条)的质量m,故选C.答案:(1)2.557(2.5572.559均可)(2)v=dt(3)C评分标准:每问2分.23.解析:(1)多用电表的示数为10 ,倍率为“1”,故读数为10 .元件X的电阻远小于电压表内阻,电流表采用外接法误差较小,因此应选择图(b)所示实验电路.(2)滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,并联支路电压增大,电流表的示数逐渐增大.(3)元件X的图线为一条直线,是线性元件,而元件Y的UI图线为曲线,是非线性元件.(4)根据UI图线得出元件X的电阻R=10 ;闭合S1和S2,电压表读数为3.00 V,则有E=3.00 V+3.0010 Ar,断开S2,读数为1.00 V,则有E=1.00 V+1.0010 A(r+21 )联立解得E=3.2 V,r=0.50 .答案:(1)10(b)(2)增大(3)Y(4)3.20.50评分标准:第(1)问每空1分,第(2)问2分,第(3)问1分,第(4)问每空2分.24.解析:(1)在OA段P=F1v0(2分)而F1=f1=1103 N(1分)解得P=6.0 kW.(1分)(2)汽车离开B点前已经匀速,则有P=F2v(1分)而F2=f2,解得f2=2103 N(1分)在减速阶段,有f2-F=Ma,解得F=1.5103 N(2分)此时汽车速度大小v1=PF=4 m/s.(1分)(3)AB过程,由动能定理得PtAB-f2d=12Mv2-12Mv02(2分)解得tAB=3.83 s.(1分)答案:(1)6.0 kW(2)4 m/s(3)3.83 s25.解析:(1)小球a的轨迹如图所示,才能与小球b相撞,故小球a在磁场中做圆周运动的半径r=R(1分)在磁场中有qvaB=mava2r(1分)解得va=2 m/s(1分)小球在磁场中的运动时间t1=rva=0.314 s(1分)小球在电场中的运动时间t2=2vaa(1分)而a=qEma=10 m/s2(1分)解得t2=0.4 s(1分)则小球a射入磁场到与小球b相碰撞经历的时间t=t1+t2=0.714 s.(1分)(2)小球a与b发生弹性碰撞,根据动量、能量守恒定律有mava=mava+mbvb(2分)12mava2=12mava2+12mbvb2(2分)解得va=23 m/s,vb=83 m/s,(1分)因两个小球是大小相同的金属球,碰后分开时所带电荷量qa=qb=q2(1分)因碰后两球的速度均垂直电场方向,故均做类平抛运动.对于小球a,沿电场方向有qaE=maa1,得a1=5 m/s2.对于小球b沿电场方向有qbE=mba2,得a2=10 m/s2.由于a2>a1,假设小球均未从NP边界穿出,则小球b将先到达MN边界.小球b沿电场方向的位移R=12a2tb2,得tb=0.2 s.(1分)此时小球b在垂直电场方向的位置为2R+vbtb=1415 m<L=1 m(1分)所以假设成立.如图所示,当小球b到达MN边界时,小球a与b在正方形MNPQ区域内运动的间距最大.设最大间距为s,则有s2=(R-12a1tb2)2+(vb-va)tb2(2分)解得s=1710 m.(2分)答案:(1)2 m/s0.714 s(2)1710 m33.解析:(1)一定质量的理想气体的内能只与温度有关,温度越高,内能越大,故A正确;第一类永动机违背了能量守恒定律,而第二类永动机并不违背能量守恒定律,而是违背了热力学第二定律,故B错误;当分子间距r>r0时,分子间的引力和斥力都随着分子间距的增大而减小,而且斥力减小更快,所以分子力表现为引力,故C错误;大气中相对湿度越大,水分蒸发也就越慢,人就感受到越潮湿,故大雾天气学生感觉到教室潮湿,说明教室内的相对湿度较大,故D正确;根据热力学第一定律,做功和热传递都可以改变内能,所以气体从外界吸收热量,其内能不一定增加,还与做功情况有关,故E正确.(2)对气体,初态:T1=300 K,p1=1.0105 Pa,V1=lS;末态:T2=440 K,p2=p0+mgS=1.1105 Pa,V2=lS,根据理想气体状态方程p1V1T1=p2V2T2(2分)解得l=160 cm.(1分)对气体,初态:T3=300 K,p3=p0+2mgS=1.2105 Pa,V3=lS;末态:T4=440 K,p4=p2+mgS=1.2105 Pa,V4=lS(2分)根据理想气体状态方程p3V3T3=p4V4T4(2分)解得l=176 cm.(1分)故活塞A上升的高度h=(l-l)+(l-l)=96 cm.(2分)答案:(1)ADE(2)96 cm34.解析:(1)据波的传播特点知,各个质点的起振方向与波源的起振方向相同.由图象可知,A点的起振方向沿y轴正方向,则波源的起振方向是沿y轴正方向;据图象可知,振动周期T=4 s,波从O传到A的时间t= 3 s,所以波速v=xt=0.3 m/s;波长=vT=1.2 m;从振源起振开始,17 s内质点A振动了14 s,A通过的路程为s=1444 A=2.8 m.综上分析,A,C,E正确.(2)光线在玻璃砖内的光路图如图所示.由几何关系可知,光线在AD面上的折射角r=30.(3分)则该玻璃砖的折射率n=sinisinr=sin60sin30=3.(2分)在AB界面上,sin C=1n=33(2分)入射角为60大于临界角C,故光线发生全反射.(1分)设光从BC界面上N点射出,由几何关系可知BN=atan 30=33a.(2分)答案:(1)ACE(2)333a