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2020年高考全国I卷物理试题及答案

2020年普通高等学校招生全国统一考试

理科综合物理

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1~5题只有一项符合题目要求，第6~8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。

1.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.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.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.图（a）所示电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压U C。如果U C随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压U R随时间t变化的图像中，正确的是（）

A. B.

C. D. 5.一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，ab 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. 76m qB π

B. 54m qB π

C. 43m qB π

D. 32m qB π 6.下列核反应方程中，X 1，X 2，X 3，X 4代表α粒子的有（）

A. 2

211101H +H n +X → B. 2

311102H +H n +X →

C. 235

1144

8992056363U +n Ba +Kr +3X → D. 1630314n +Li H +X →

7.一物块在高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/s 2。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.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

三、非选择题：共62分，第9~12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13~14题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：(共47分）

9.某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x，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.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：

（1）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；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m 1、滑块（含遮光片）的质量m 2；

（3）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；

（4）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Δt 1、Δt 2及遮光片从A 运动到B 所用的时间t 12；（5）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）

（6）某次测量得到的一组数据为：d =1.000 cm ，m 1=1.50?10-2 kg ，m 2=0.400 kg ，

△t 1=3.900?10-2 s ，Δt 2=1.270?10-2 s ，t 12=1.50 s ，取g =9.80 m/s 2。计算可得

I =________N·s ，Δp =____ kg·m·s -1；（结果均保留3位有效数字）

（7）定义Δ=100%I p I

δ-?，本次实验δ=________%（保留1位有效数字）。 11.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2F kv =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51.2110kg ?时，起飞离地速度为66 m/s ；装载货物后质量为

51.6910kg ?，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.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？

（二）选考题：共15分。请考生从2道物理题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。

[物理——选修3-3]

13.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。

14.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1

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。

[物理——选修3-4]

15.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

16.一振动片以频率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3

l。求：

（i）波的波长；（ii）波的传播速度。

解析卷

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

详解：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，故A错误；

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，故B错误；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，故C错误；

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，故D正确。

故选D。

2.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

详解：设物体质量为m，则在火星表面有

1M m F G R 在地球表面有 22

M m F G R 由题意知有 12110

M M 1212R R = 故联立以上公式可得

21122221140.4101

F M R F M R ==?= 故选B 。

3.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

详解：在最低点由 2

2mv T mg

-= 知

T =410N

即每根绳子拉力约为410N ，故选B 。

4.图（a ）所示电路中，K 与L 间接一智能电源，用以控制电容器C 两端的电压U C 。如果U C 随时间t 的变化如图（b ）所示，则下列描述电阻R 两端电压U R 随时间t 变化的图像中，正确的是（）

B. C. D.

【答案】A

详解：根据电容器的定义式Q C U

=可知 C Q I U t C C =

= 结合图像可知，图像的斜率为I C ，则12s 内的电流12I 与35s 内的电流35I 关系为

12352I I = 且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律U I R

=可知R 两端电压大小关系满足 12352R R U U =

由于电流方向不同，所以电压方向不同。的

故选A 。

5.一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，ab 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. 76m qB π

B. 54m qB π

C. 43m qB π

D. 32m qB

π 【答案】C

详解：粒子在磁场中做匀速圆周运动

mv qBv r =， 2r T v

π= 可得粒子在磁场中的周期

2m T qB

π=

粒子在磁场中运动的时间 2m t T qB

θθπ=?= 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0.5r R ≤和 1.5r R ≥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

大，然后再增大轨迹半径，轨迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R 时轨迹圆心角最大，即轨迹对应的最大圆心角

433

πθππ=+

= 粒子运动最长时间为 4243223m m t T qB qB

πθπππρ==?=, 故选C 。

6.下列核反应方程中，X 1，X 2，X 3，X 4代表α粒子的有（）

A. 2

211101H +H n +X → B. 2

311102H +H n +X →

C. 235

1144

8992056363U +n Ba +Kr +3X → D. 1630314n +Li H +X →

【答案】BD

详解：α粒子为氦原子核42He ，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X 1为32He ，B 选项中的X 2为42He ，C 选项中的X 3为中子10n ，D 选项中的X 4为4

2He 。故选BD 。

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】AB

详解：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正确；

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，机械能减少量等于克服摩擦力做的功

μmg·cosθ·s＝20J

求得

μ＝0.5

B正确；

C．由牛顿第二定律

mg sinθ－μmg cosθ＝ma

求得

a＝2m/s2

C 错误；

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。

故选AB 。

8.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】BC

详解：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 运运运，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1v 、2v ，则电路中的电动势

21()E BL v v =-

电流中的电流

21()BL v v E I R R

= 金属框和导体棒MN 受到的安培力 2221()=B L v v F R

-安框，与运动方向相反 2221()=MN B L v v F R

-安，与运动方向相同

设导体棒MN 和金属框运质量分别为1m 、2m ，则对导体棒MN

222111()B L v v m a R

-= 对金属框

222122()B L v v F m a R

--= 初始速度均为零，则a 1从零开始运运增加，a 2从2

F m 开始运运减小。当a 1＝a 2时，相对速度 12122122()

FRm v v B L m m -=+ 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。故选BC 。

三、非选择题：共62分，第9~12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13~14题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：(共47分）

9.某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x ，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 (3). 50.5 (4). 50.0

详解：(1)[1]若将电压表接O 、P 之间，

V U U I R Rx

=+ 则

x V x V

R R U I R R =?+ 根据一次函数关系可知对应斜率为x V x V

R R R R +。若将电压表接在O 、Q 之间，电流表分压为

A A U IR =

根据欧姆定律变形可知

A U IR R I

解得

A ()U I R R =+

根据一次函数可知对应斜率为A ()R R +，对比图像的斜率可知

I II k k >

所以II 图线是采用电压表跨接在O 、P 之间。

（2）[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50Ω左右，根据

1k Ω50Ω50Ω0.5Ω

< 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O 、Q 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

3V 1V 50.5Ω59.6mA 20mA

x R -=≈- [4]考虑电流表内阻，则修正后的电阻为

x A 50.5Ω0.5Ω50.0Ωx R R r '=-=-=

10.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：

（1）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；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m 1、滑块（含遮光片）的质量m 2；

（3）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；

（4）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Δt 1、Δt 2及遮光片从A 运动到B 所用的时间t 12；（5）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）

（6）某次测量得到的一组数据为：d =1.000 cm ，m 1=1.50?10-2 kg ，m 2=0.400 kg ，

△t 1=3.900?10-2 s ，Δt 2=1.270?10-2 s ，t 12=1.50 s ，取g =9.80 m/s 2。计算可得

I =________N·s ，Δp =____ kg·m·s -1；（结果均保留3位有效数字）

（7）定义Δ=100%I p I

δ-?，本次实验δ=________%（保留1位有效数字）。【答案】 (1). 大约相等 (2). m 1gt 12 (3). 221

(

)d d m t t -?? (4). 0.221 (5). 0.212 (6). 4 详解：（1）[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）[2]由I =Ft ，知

112I m gt =

[3] 由21p mv mv ?=-知

2222121

()d d d d p m m m t t t t ?=?

-?=-???? 6)[4]代入数值知，冲量 2112=1.5109.8 1.5N s 0.221N s I m gt -=????=?

[5]动量改变量

1221

(

)0.212kg m s d d p m t t -?=-=???? （7）[6] ||0.2250.212100%100%4%0.225

I p I δ-?-=?=?≈ 11.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2F kv =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51.2110kg ?时，起飞离地速度为66 m/s ；装载货物后质量为

51.6910kg ?，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)278m/s v =；（2）2m/s 2，39s t =

详解：（1）空载起飞时，升力正好等于重力：

211kv m g =

满载起飞时，升力正好等于重力：

222kv m g =

由上两式解得：

278m/s v =

（2）满载货物的飞机做初速度为零的匀加速直线运动，所以

2202v ax -=

解得：

22m/s a =

由加速的定义式变形得：

20v v t a a

?-=

= 解得： 39s t =

12.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v 0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mv 0，该粒子进入电场时的速度应为多大？

【答案】(1) 202mv E qR =；(2)012v v ；(3)0或023v v 详解：（1）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：

AC x R

所以根据动能定理有： 20102AC

qEx mv

解得： 202mv E qR

=；（2）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

1sin 60x R v t

21cos602

R R at 而电场力提供加速度有 qE ma = 联立各式解得粒子进入电场时的速度： 0124

v v ；（3）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mv 0，即在电