1、 1 1 / 9 9 2020 全国卷全国卷(物理物理) 14.F12020 全国卷 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 14.D 解析 使用安全气囊并不会改变碰撞前后司机速度的变化量,也不会改变动量的变化量;根据动量定理可知 Ft=p,由于气囊的缓冲作用,延长了司机的受力时间,减小了司机的平均受力大小,展开的气
2、囊又增大了接触面积, 故减小了司机单位面积的受力大小;由于气囊的作用,司机的动能大部分转化成了气囊的弹性势能.选项 A、B、C 错误,选项 D正确. 15.D52020 全国卷 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 15.B 解析 在火星表面,F1=G 火 火 ,在地球表面,F2=G 地 地 ,因为 火 地= , 火 地= ,所以 = 火 地 地 火 =0.4,选项 B正确. 16.C2,D42020 全国卷 如图-所示,一同学表演荡秋千.已知秋千的两根绳长均为 10 m
3、,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 ( ) 图- A.200 N B.400 N C.600 N D.800 N 16.B 解析 在最低点,对该同学和秋千踏板整体分析,设每根绳子拉力为 F,则有 2F-mg=m ,重力加速度 g取 10 m/s2时,解得 F=410 N,选项 B正确. 17.J1,I32020 全国卷 如图-甲所示的电路中,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的变化如图乙所示,则下列描述电阻 R两端电压 UR随时
4、间 t变化的图像中,正确的是 ( ) 图- 2 2 / 9 9 图- 17.A 解析 由图乙可知 12 s、35 s分别对应电容器的充、放电过程,充电时间较短,放电时间较长,根据 I= =C 可知,充、放电过程中,电流大小与图乙中图线的斜率成正比,因此充电过程电流较大,电压 UR也较大,因 为充电和放电过程中电流方向不同,所以 R 两端电压 UR的正负不同;在 23 s 内,电容器两端电压恒定不变,没有充、 放电现象,电路中无电流,R两端电压为 0,综上可知,选项 A 正确. 18.K22020 全国卷 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,
5、ac、bd与直径 ab 共线,a、c间的距离等于半圆的半径.一束质量为 m、电荷量为 q(q0)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 ( ) 图- A. B. C. D. 18.C 解析 粒子在磁场中运动的时间与速度大小无关,由在磁场中运动轨迹对应的圆心角决定,即 t= T.采用放 缩法,粒子垂直于 ac 射入磁场,则圆心必在 ac直线上,将粒子的轨迹半径由零开始逐渐放大,在 r0.5R 和 r1.5R 时, 粒子分别从 ac、bd边界射出,在磁场中的轨迹为半圆,运动时间等于半个周期.当 0.
6、5Rr1.5R 时,粒子从半圆边界 射出,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,轨迹所对的圆心角从 逐渐增大,当轨迹半 径为 R时,轨迹所对的圆心角最大,然后再增大轨迹半径,轨迹所对的圆心角减小,因此当轨迹半径等于 R 时粒子运 动时间最长,即 =+ = ,粒子运动最长时间为 t= T= = ,C正确. 19.O2(多选)2020 全国卷 下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表 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 3 3 / 9 9 19.BD 解析 由核反应方程中电荷数
7、守恒和质量数守恒可得,X1为 He,X 2为 He,X 3为 n,X 4为 He,选项 B、D 正确. 20.B2,C2,E6(多选)2020 全国卷 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、所示,重力加速度取 10 m/s2.则 ( ) 图- 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 20.AB 解析 斜面倾角的正弦值 sin = ,故 =37 .物块的重力势能为 Ep=mg(h-s
8、sin )=-mgssin +mgh,Ep-s图像 的斜率的绝对值为 k1=mgsin =6 N,得 m=1 kg,Ek-s 图像的斜率的大小等于合力,k2=2 N,由于 k1k2,表明物块所受 合力不等于重力沿斜面向下的分力,故其还要受到滑动摩擦力,机械能不守恒,选项 A 正确;Ek-s图像的斜率 k2=mgsin -mgcos =2 N,解得 =0.5,选项 B正确;物块下滑时有 mgsin -mgcos =ma,解得 a=2 m/s2,选项 C 错误; 物块损失的机械能等于克服摩擦力做的功,Wf=mgcos s1=8 J,选项 D错误. 21.L5(多选)2020 全国卷 如图-所示,U
9、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 ( ) 图- 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 21.BC 解析 当金属框在恒力 F作用下向右加速时,bc 边产生从 c 到 b 的感应电流 i,金属框的加速度为 a
10、1,有 F- Bil=Ma1,MN中感应电流方向从 M 到 N,在安培力作用下向右加速,加速度为 a2,有 Bil=ma2,当金属框和 MN都运动 后,金属框速度为 v1,MN 速度为 v2时,感应电流为 i= - ,感应电流从 0开始增大,则 a2从 0 开始增大,a1从 开始 4 4 / 9 9 减小,加速度差值为 a1-a2= -( )Bil,感应电流从 0增大,则加速度差值减小,当差值为 0时,a1=a2=a,得 F=(M+m)a,a= ,此时 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,选项 A错误,选项 B、C 正确;MN
11、 与金属框的速度差不变,但 MN的速度小于金属框的速度,MN 到金属框 bc 边的距离越来越大,选项 D错误. 22.J102020 全国卷 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 k,电流表内阻 为 0.5 .该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图-甲所示电路的 O、P两点之间,另一种是跨接在 O、 Q两点之间.测量得到如图乙所示的两条 U-I图线,其中 U 与 I 分别为电压表和电流表的示数. 图- 回答下列问题: (1)图乙中标记为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乙可判断,由图
12、线 (填“”或“” 得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为 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 保留 1位 小数). 22.(1)O、P (2) 50.5 (3)50.0 解析 (1)当电压表跨接在 O、P两点时,电流表外接,电压准确,电流测量值为通过电阻与电压表电流之和,由 R= 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两端电压之和, 电阻测量值偏大,此 U-I图像中,图线的斜率表示电阻测量值,因此图线为电压表跨接在 O、P两点测量得到的. (2)由图线可得图线测
13、得电阻阻值 RI= - - - =50.5 ,图线测得电阻阻值为 R = - - - =48.3 ,被测电阻值约为 50 ,因 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点以速度 v0穿出电场,AC与 AB的夹角 =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? 图- 25.(1) (2) v0 (3)0或 v0 解析 (1)粒子初
14、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 F=qE 由动能定理有 F AC= m 联立式得 E= (2)如图所示,由几何关系知 ACBC,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 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 的方向上做匀速运动,运动的距离等于
15、DP.由牛顿第二定律和运动学公式有 F=ma AP= a DP=v1t1 联立式得 v1= v0 7 7 / 9 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= at 2 x=vt 粒子离开电场的位置在圆周上,有 ( - ) +( - ) =R2 粒子在电场中运动时,其 x方向的动量不变,y方向的初始动量为零.设穿过电场前后动量变化量的大小为 mv0的粒 子,离开电场时其 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 联立式得 v=0
16、或 v= v0 另解: 由题意知,初速度为 0 时,动量增量的大小为 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,由几何关系及运动学规律可得,此时入射速率 v= v0. 33.2020 全国卷 物理选修 3-3 (1)H1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
17、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. 图- (2)H2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. 33.(1)减小 减
18、小 小于 (2)(i) p (ii)23 8 8 / 9 9 解析 (1)从很远到 r2过程中,分子力为引力,分子力做正功,势能减小;从 r2到 r1过程中,分子力为引力,分子力仍然 做正功,势能减小;因相距无穷远时 Ep电=0,且从很远到 r1过程中,势能一直减小,故间距等于 r1处,分子间势能小于 零. (2)(i)假设乙罐中的气体被压缩到压强为 p,其体积变为 V1,由玻意耳定律有 p(2V)=pV1 现两罐气体压强均为 p,总体积为(V+V1).设调配后两罐中气体的压强为 p,由玻意耳定律有 p(V+V1)=p(V+2V) 联立式可得 p= p (ii)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原
19、来的压强 p时,体积为 V2,由玻意耳定律 pV=pV2 设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为 k,由密度的定义有 k= 联立式可得 k= 34.2020 全国卷 物理选修 3-4 (1)G2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)G2一振动片以频率 f做简谐振
20、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. 图- 34.(1)BCE (2)(i) l (ii) 解析 (1)雷雨天先看到闪电后听到雷声,主要是因为光的速度比声音传播的速度快;同一声源发出的声波,在空气 和水中传播速度不同,说明声波在不同介质中传播速度不同,选项 A、D错误;多普勒效应是波源与观察者互相靠 9 9 / 9 9 近或者互相远离时,接收到的波的频率都会发生变化的现象,如声音音调变化、天体光谱中的谱线向红端或紫端移 动、波长变长或变短,选项 B、C、E正确. (2)(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 .则 r2-r1= 由几何关系有 r1=l-s =(r1sin 60 )2+(l-r1cos 60 )2 联立式并代入题给数据得 = l (ii)波的频率为 f,设波的传播速度为 v,有 v=f 联立式得 v=
