2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試（北京卷）物理

1、2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試(北京卷)物理一、本部分共8小題，每小題6分，共120分。在每小題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.(6分)以下關(guān)于熱運動的說法正確的是()A.水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈B.水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運動停止C.水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈D.水的溫度升高，每一個水分子的運動速率都會增大解析：A、分子的熱運動是內(nèi)部分子的運動，只與溫度有關(guān)，與水流速度無關(guān)，故A錯誤；B、水凝結(jié)成冰后，水分子仍然在進(jìn)行無規(guī)則運動，故B錯誤；C、分子熱運動與溫度有關(guān)，水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈，故C正確；D、水的溫度升高，分子的平均動能增大，但

2、是并不是每個分子的運動速率都增大，可能有些分子運動速率減小，故D錯誤。答案：C2.(6分)如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光，則光束a可能是()A.紅光B.黃光C.綠光D.紫光解析：光從空氣斜射到玻璃，因為玻璃上下表面平行，當(dāng)?shù)诙握凵鋾r折射光線與第一次折射入射光線平行。由于折射率不同，a光偏折較大，b光偏折較小。所以此玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率，所以a的頻率大于b的頻率，給出的各色光中頻率大于藍(lán)光的只有紫光，故D正確，ABC錯誤。答案：D3.(6分)某彈簧振子沿x軸的簡諧振動圖像如圖所示，下列描述正確的是()A.t=1s時，振子的速度為零，

3、加速度為負(fù)的最大值B.t=2s時，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值C.t=3s時，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零D.t=4s時，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值解析：A、t=1s時，振子位于正向最大位移處，振子的速度為零，加速度的方向指向平衡位置，所以加速度為負(fù)的最大值，故A正確；B、t=2s時，振子位于平衡位置正在向下運動，振子的速度最大，方向向下，加速度為0，故B錯誤；C、t=3s時，振子位于負(fù)向最大位移處，振子的速度為零，加速度最大，故C錯誤；D、t=4s時，振子位于平衡位置正在向上運動，振子的速度為正，加速度為0，故D錯誤。答案：A4.(6分)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u

4、=220sint(V)的交流電源上，副線圈接有R=55的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2：1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是()A.原線圈的輸入功率為220WB.電流表的讀數(shù)為1AC.電壓表的讀數(shù)為110VD.副線圈輸出交流電的周期為50s解析：A、由題意知，原線圈電壓有效值為220V，原、副線圈匝數(shù)之比為2：1，由=可得，U2=110V，輸入功率和輸出功率相等可得原線圈中的輸入功率為P入=P出=220W，故A錯誤；B、副線圈的電流為I2=2A，由n1I1=n2I2可得，I1=1A，即電流表的讀數(shù)為1A，故B正確；C、電壓表的讀數(shù)為有效值，即U=110V，故C錯誤；D、由u=22

5、0sint(V)可知，=，又由=，解得：T=2s，理想變壓器不改變周期，故D錯誤。答案：B5.(6分)利用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù)，不能計算出地球質(zhì)量的是()A.地球的半徑及重力加速度(不考慮地球自轉(zhuǎn))B.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動的速度及周期C.月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離D.地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離解析：A、根據(jù)萬有引力等于重力=mg，可以計算出地球的質(zhì)量，A正確；B、根據(jù)v=可計算出衛(wèi)星的軌道半徑r，萬有引力提供向心力，則=可求出地球質(zhì)量，B正確；C、根據(jù)=可求出地球的質(zhì)量，C正確；D、可根據(jù)則=計算出太陽的質(zhì)量，但無法計算地球的質(zhì)量，D

6、錯誤。本題問的是不能計算出地球質(zhì)量的是，所以選D。答案：D6.(6分)2020年年初，我國研制的“大連光源”極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm(1nm=109m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上首個最強(qiáng)的極紫外激光脈沖，大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h=6.6×1034Js，真空光速c=3×108m/s)()A.1021JB.1018JC.1015JD.1012J解析：能夠電離一個分子的能

7、量為E=J=1.98×1018J，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B7.(6分)圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈。實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是()A.圖1中，A1與L1的電阻值相同B.圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C.圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同D.圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等解析：A、圖1中，燈泡A1有電阻，L1的為自感系數(shù)很大的自感線圈，電路正常工作后，不考慮電阻，故

8、A錯誤；B、圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，燈泡A1短路，無電流，故B錯誤；C、圖2中，因為要觀察兩只燈泡發(fā)光的亮度變化，兩個支路的總電阻相同，因兩個燈泡電阻相同，所以變阻器R與L2的電阻值相同，故C正確；D、圖2中，閉合S2瞬間，L2對電流由阻礙作用，所以L2中電流與變阻器R中電流不相等，故D錯誤。答案：C8.(6分)物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機(jī)降落的導(dǎo)航。如圖所示，兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè)，它們類似于楊氏干涉實驗中的雙縫。兩天線同時都發(fā)出波長為1和2的無線電波。飛機(jī)降落過程中，當(dāng)接收到1和2的信號都保持最強(qiáng)時

9、，表明飛機(jī)已對準(zhǔn)跑道。下列說法正確的是()A.天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強(qiáng)B.導(dǎo)航利用了1與2兩種無線電波之間的干涉C.兩種無線電波在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定D.兩種無線電波各自在空間的強(qiáng)弱分布完全重合解析：A、干涉要求兩波源的頻率相同，而強(qiáng)度沒有要求，故A錯誤。B、由于無線電波以光速傳播，根據(jù)知，波長不同，頻率不同，所以兩種無線電波之間不會發(fā)生干涉，故B錯誤。C、空間中某點加強(qiáng)與減弱取決于到兩波源的距離差為半波長的奇、偶數(shù)倍。所以兩種電波的干涉強(qiáng)弱分布是固定的，而且12，所以兩種干涉分布不重合，不過中垂線都是加強(qiáng)點，故C正確，D錯誤。答案：C二、解答題(共4小題，滿分72分)9.(18分)如圖

10、1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。(1)打點計時器使用的電源是 (選填選項前的字母)。A.直流電源B.交流電源解析：打點計時器使用的是交流電。答案：B(2)實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正確操作方法是 (選填選項前的字母)。A.把長木板右端墊高B.改變小車的質(zhì)量在不掛重物且 (選填選項前的字母)的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。A.計時器不打點 B.計時器打點解析：平衡摩擦力的方法是：把木板一段墊高，讓小車滑下，當(dāng)小車勻速運動時，

11、就意味著摩擦力抵消了；此時應(yīng)當(dāng)讓打點計時器打點，因為打點計時器也會有摩擦力。答案：A，B(3)接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。測得A、B、C各點到O點的距離為x1、x2、x3，如圖2所示。實驗中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg，從打O點打B點的過程中，拉力對小車做的功W= ，打B點時小車的速度v= 。解析：由于近似認(rèn)為拉力等于重力，所以根據(jù)W=FS可知，拉力做功為W=mgx2；中點時刻的速度等于該段時間內(nèi)的平均速度，所以B點的速度等于AC段的平均速度，即V=

12、。答案：mgx2；。(4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實驗數(shù)據(jù)做如圖3所示的v2W圖像。由此圖像可得v2隨W變化的表達(dá)式為 。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達(dá)式中可能包含v2這個因子；分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是 。解析：根據(jù)圖像上的點，可以得出得v2隨W變化的表達(dá)式為：v2=0.008+4.69W；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以功和能的單位是相同的，斜率設(shè)為k，則k=，代入單位后，k的單位為kg1，所以與該斜率有關(guān)的物理量為質(zhì)量。答案：0.008+4.69W；質(zhì)量。(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確

13、反映v2W關(guān)系的是 。解析：如果實驗中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重錘和小車動能的增加量；即：W=(M+m)v2，期中W=mgh，質(zhì)量都是定值，所以v2與W成正比，A圖正確。答案：A10.(16分)如圖所示，長l=1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中，繩與豎直方向的夾角=37°。已知小球所帶電荷量q=1.0×106 C，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E=3.0×103 N/C，取重力加速度g=10m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求：(1)小球所受電場力F的大小

14、。解析：根據(jù)電場力的計算公式可得電場力F=qE=1.0×106×3.0×103 N=3.0×103 N。答案：小球所受電場力F的大小為3.0×103N。(2)小球的質(zhì)量m。解析：小球受力情況如圖所示：根據(jù)幾何關(guān)系可得mg=，所以m=4×104kg。答案：小球的質(zhì)量為4×104kg。(3)將電場撤去，小球回到最低點時速度v的大小。解析：電場撤去后小球運動過程中機(jī)械能守恒，則mgl(1cos37°)=，解得：v=2m/s。答案：將電場撤去，小球回到最低點時速度v的大小為2m/s。11.(18分)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁

15、場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變。放射出粒子()在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R。以m、q分別表示粒子的質(zhì)量和電荷量。(1)放射性原子核用表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該衰變的核反應(yīng)方程。解析：由質(zhì)量守恒及電荷守恒可得該衰變的核反應(yīng)方程為+。答案：放射性原子核用表示，新核的元素符號用Y表示，則該衰變的核反應(yīng)方程為+。(2)粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小。解析：粒子做圓周運動，洛倫茲力做向心力，設(shè)圓周運動的速率為v，則有：，則圓周運動的周期；那么相當(dāng)于環(huán)形電流在周期T內(nèi)通過的電量為q，則等效環(huán)形電流大小。答案：粒子的圓周運動可以等

16、效成一個環(huán)形電流，則圓周運動的周期為，環(huán)形電流大小為。(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)為為粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損m。解析：因為衰變時間極短，且衰變時內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故認(rèn)為在衰變過程中外力可忽略，則有動量守恒，設(shè)新核的速度為v，則有：mv+Mv=0；由(2)可得：，所以，則衰變過程使兩粒子獲得動能=；由于衰變過程，質(zhì)量虧損產(chǎn)生的核能全部轉(zhuǎn)化為粒子的動能，故衰變過程的質(zhì)量虧損。答案：設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)為為粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，則衰變過程的質(zhì)量虧損m為損。12.(20分)發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電

17、動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L，電阻不計。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v(v平行于MN)向右做勻速運動。圖1軌道端點MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過滑輪勻速提升重物，電路中的電流為I。(1)求在t時間內(nèi)，圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖2“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能。解析：導(dǎo)體平動切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=BLv，感應(yīng)電流為：I=，圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能為：E=E

18、It=；圖2中，電動機(jī)輸出的機(jī)械能等于重物增加的重力勢能Em=mgvtmg=F安F安=BIL聯(lián)立解得：Em=BILvt。答案：在t時間內(nèi)，圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能為=；圖2“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能為BILvt。(2)從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。a.請在圖3(圖1的導(dǎo)體棒ab)、圖4(圖2的導(dǎo)體棒ab)中，分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。b.我們知道，洛倫茲力對運動電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請以圖2“電動機(jī)”為例，通過計算分析說明。解析：a、圖3中的導(dǎo)體棒是由于外力作