2020年全国3卷-物理真题(pdf版含解析)

12020年全国3卷物理真题（解析版）一、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.如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（）A.拨至M端或N端，圆环都向左运动B.拨至M端或N端，圆环都向右运动C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动【答案】B【详解】无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动。故选B。2.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（）A.3JB.4JC.5JD.6J【答案】A【详解】由v-t图可知，碰前甲、乙的速度分别为5m/sv甲，=1m/sv乙；碰后甲、乙的速度分别为1m/sv甲，=2m/sv乙，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得+=+mvmvmvmv甲甲乙乙甲甲乙乙解得6kgm乙则损失的机械能为22221111+--2222Emvmvmvmv甲甲乙乙甲甲乙乙解得3JE2故选A。3.“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质量的Q倍，地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为（）A.RKgQPB.RPKgQC.RQgKPD.RPgQK【答案】D【详解】假设在地球表面和月球表面上分别放置质量为m和0m的两个物体，则在地球和月球表面处，分别有2MmGmgR，002MmQGmgRP解得2PggQ设嫦娥四号卫星的质量为1m，根据万有引力提供向心力得1212MmvQGmRRKKPP解得RPgvQK故选D。4.如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（）A.45°B.55°C.60°D.70°【答案】B【详解】甲物体是拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示3根据几何关系有1802解得55。故选B。5.真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）A.32mvaeB.mvaeC.34mvaeD.35mvae【答案】C【详解】为了使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，则其运动轨迹，如图所示A点为电子做圆周运动的圆心，r为半径，由图可知ABO为直角三角形，则由几何关系可得max222max3arra解得max43ra；由洛伦兹力提供向心力2veBvmr解得min34mvBae，故C正确，ABD错误。故选C。46.1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：42712130He+AlX+n→。X会衰变成原子核Y，衰变方程为XY+e０１→，则（）A.X的质量数与Y的质量数相等B.X的电荷数比Y的电荷数少1C.X的电荷数比2713Al的电荷数多2D.X的质量数与2713Al的质量数相等【答案】AC【详解】设X和Y的质子数分别为1n和2n，质量数分别为1m和2m，则反应方程为1142712130He+AlX+nmn，121201XY+mmnne根据反应方程质子数和质量数守恒，解得12+13=n，121nn14+27=1m，120mm解得115n，214n，130m，230m即X的质量数与Y的质量数相等，3015X电荷数比2713Al的电荷数多2，3015X电荷数比2713Al的质量数多3，AC正确，BD错误。故选AC。7.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10Ω，R3=20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（）A.所用交流电的频率为50HzB.电压表的示数为100VC.电流表的示数为1.0AD.变压器传输的电功率为15.0W【答案】AD【详解】A．交流电的频率为1150Hz0.02sfTA正确；B．通过2R电流的有效值为2A1A2I2R两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知22110V10VUIR根据理想变压器的电压规律1122UnUn可知原线圈的电压11221010V100VnUUn电阻1R两端分压即为电压表示数，即V01220V100V120VUUU5B错误；C．电流表的示数为2A310A0.5A20UIRC错误；D．副线圈中流过的总电流为2A1A0.5A1.5AIII变压器原副线圈传输的功率为2215WPIUD正确。故选AD。8.如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q（q0）的点电荷固定在P点。下列说法正确的是（）A.沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B.沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负【答案】BC【详解】A．点电荷的电场以点电荷为中心，向四周呈放射状，如图M是最大内角，所以PNPM，根据点电荷的场强公式2QEkr（或者根据电场线的疏密程度）可知从MN电场强度先增大后减小，A错误；B．电场线与等势面（图中虚线）处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从MN电势先增大后减小，B正确；6C．M、N两点的电势大小关系为MN，根据电势能的公式pEq可知正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，C正确；D．正电荷从MN，电势能减小，电场力所做的总功为正功，D错误。故选BC。二、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。（一）必考题：共47分。9.某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB=_____m/s，打出P点时小车的速度大小vP=_____m/s（结果均保留2位小数）。若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为_________。【答案】(1).0.36(2).1.80(3).B、P之间的距离【详解】[1][2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度2(4.002.56)10m/s=0.36m/s0.04Bv2P(57.8650.66)10m/s=1.80m/s0.04v[3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以需要测量对应的B、P之间的距离。10.已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100Ω）。(1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。7(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。8【答案】(1).(2).1.8(3).25.5(4).R1(5).1.2【解析】【详解】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可是为理想表，所以用电流表外接。连线如图(2)由部分电路欧姆定律得35.5Ω1.8kΩ0.310URI(3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5℃。(4)①温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时输出电压要升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。②由图线可知，温度为50℃时，R1=0.8kΩ，由欧姆定律可得12()EIRR2UIR代入数据解得21.2kΩR=。11.如图，一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一长度大于02l的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略。将导体棒与a点之间的距离记为x，求导体棒所受安培力的大小随x（002xl）变化的关系式。9【答案】20200022,02222,22BvxxlrFBvlxlxlr„„„【详解】当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为l时，由法第电磁感应定律可知导体棒上感应电动势的大小为EBlv由欧姆定律可知流过导体棒的感应电流为EIR式中R为这一段导体棒的电阻。按题意有Rrl此时导体棒所受安培力大小为FBIl由题设和几何关系有000022,0222(2),22xxlllxlxl„„联立各式得20200022,02222,22BvxxlrFBvlxlxlr„„„12.如图，相距L=11.5m的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定。质量m=10kg的载物箱（可视为质点），以初速度v0=5.0m/s自左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数μ=0.10，重力加速度取g=10m/s2。(1)若v=4.0m/s，求载物箱通过传送带所需的时间；(2)求载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度和最小速度；(3)若v=6.0m/s，载物箱滑上传送带13s12t后，传送带速度突然变为零。求载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中，传送带对它的冲量。10【答案】(1)2.75s；(2)12m/sv，242m/sv；(3)0【详解】(1)传送带的速度为4.0m/sv时，载物箱在传送带上先做匀减速运动