2020年河南省实验中学高考物理最后一卷 (含答案解析)

2020年河南省实验中学高考物理最后一卷

一、单选题（本大题共6小题，共36.0分）

1.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n=4的激

发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这

些光照射逸出功为4.54eV的钨时，下列说法中正确的是()

A. 氢原子能辐射4种不同频率的光子

B. 氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应

C. 氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大

D. 钨能吸收两个从n=4向n=2能级跃迁的光子而发生光电效应

2.如图，在接地金属球壳的内部放置一带正电的金属小球，处于静电平衡状

态后球壳内部的电场线分布如图所示，P、Q是球壳内表面上的两点，则

下列说法正确的是()

A. P点的电场强度比Q点的大

B. 球壳外表面的电势比球壳内表面的低

C. Q点的电场强度方向与该处球壳内在表面垂直

D. 将试探电荷从P点沿不同路径移到Q点，电场力做的功不同

3.有四个运动的物体A、B、C、D，物体A、B运动的x?t图象如下图甲所示；物体C、D从同一

地点沿同一方向运动的v?t图象如图乙所示．根据图象做出的以下判断中不．正确的是()

A. 物体A和B均做匀速直线运动且A的速度比B更大

B. 在0～3s的时间内，物体B运动的位移为10 m

C. t=3s时，物体C追上物体D

D. t=3s时，物体C与物体D之间有最大间距

4.如图所示，一重为8N的小球固定在支杆AB的上端，用一段绳子水平

拉小球，使杆发生弯曲，已知绳子的拉力为F=6N，则AB杆对小球的

作用力()

A. 大小为8N

B. 大小为6N

C. 方向与水平方向成53°角斜向右下方

D. 方向与水平方向成53°角斜向左上方

5.将为中国取回第一抔月壤的嫦娥五号预计于2017年年底由长征五号运载火箭发射，它将着陆在

月球正面吕姆克山脉．若嫦娥五号在着月前绕月球沿椭圆轨道顺时针运动，如图所示，P为近月点，Q为远月点，M、N为轨道短轴的两个端点．只考虑嫦娥五号和月球之间的相互作用，则嫦娥五号

A. 在Q点的速率最大

B. 在P点时受到的万有引力最大

C. 从P到M阶段，机械能逐渐变大

D. 从Q到N阶段，机械能

逐渐变大

6.如图所示，汽车以速度v0匀速向左行驶，则物体M将怎样运动()

A. 匀速上升

B. 加速上升

C. 减速上升

D. 先加速后减速

二、多选题（本大题共4小题，共21.0分）

7.如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个理想变压器，原、副线圈的匝数比分别为n1:n2=

100:1和n3:n4=1:100，图中a、b表示电流表或电压表，已知电压表的示数为22V，电流表的示数为1A，则以下说法正确的是()

A. a为电流表，b为电压表

B. a为电压表，b为电流表

C. 输电线路总电阻为22Ω

D. 线路输送电功率是220kW

8.如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里的匀

强磁场。a、b、c三个带电粒子以相同的动能从M点沿着直径MON方向

垂直射入磁场，运动轨迹如图所示，并从P、Q两点离开。已知P、Q、

O(圆心)三点共线，直径MON、POQ夹角为θ=60°(如图)，|q a|：|q b|：

|q c|=1：2：1，m a

磁场中运动的时间。不计粒子的重力，下列说法正确的是()

A. a一定带负电，b可能带正电

B. a、b从P点射出，c从Q点射出

C. m a：m b：m c=1：4：9

D. t a：t b：t c=1：4：

9.如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的

固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙，现将活塞P缓慢地

向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则

在移动P的过程中

A. 外力对乙做功，甲的内能增加

B. 外力对乙做功，乙的内能不变

C. 乙传递热量给甲，乙的内能增加

D. 乙的内能增加，甲的内能不变

10.下列说法中正确的是()

A. 坐在高速离开地球的火箭里的人认为地球上的人新陈代谢变慢了

B. 雷达利用超声波来测定物体的距离和方位

C. 普通光源发出的光通过双缝会产生干涉现象

D. 电子表的液晶显示应用了光的偏振原理

三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为m A和

m B．

(1)现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上

________．

A.秒表

B.刻度尺

C.天平

D.圆规

(2)如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有________．

A.m A

m B =ON

B．m A

m B

=OM

C．m A

m B

=OP

D．m A

m B

=OM

12.实验室需要测量一电源的电动势和内阻，给出的实验器材如下：

①待测电源：E约为6V，r约为8Ω

②电流表A1：量程0.6A，内阻约为10Ω

③电压表V1：量程3V，内阻为1000Ω

④电压表V2：量程15V，内阻为3000Ω

⑤定值电阻R0：阻值1000Ω

⑥滑动变阻器R：最大阻值10Ω

⑦开关一个、导线若干

(1)实验需要选择的电压表为：______(填电压表符号)

(2)根据实验要求在边框中画出实验原理图；

(3)改变滑动变阻器的阻值多次测量，得到的I?U图如图所示，根据图可得电源电动势为：

______V；内阻为：______Ω。

四、计算题（本大题共4小题，共52.0分）

13.如图所示，一质量m1=0.45kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上。车顶右端放一质量m2=

0.4kg的小物体，小物体可视为质点。现有一质量m0=0.05kg的子弹以水平速度v0=100m/s

射中小车左端，并留在车中，已知子弹与车相互作用时间极短，小物体与车间的动摩擦因数为μ=0.5，最终小物体以5m/s的速度离开小车。g取10m/s2。求：

①子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小。

②小车的长度。

14.如图所示，间距为L=1m的足够长的平行光滑导轨MN、PQ倾斜

放置，倾角为θ=37°，在导轨顶端连接一阻值为r=1Ω的定值电阻。

质量为m=0.5kg、电阻也为r的金属杆ab垂直导轨跨放在导轨上，

整个装置处于垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B=1T的匀强

磁场中。让金属杆ab从图示位置由静止释放，到达cd位置时达到

最大速度，不计导轨电阻，金属杆始终与导轨接触良好，重力加速度为g=10m/s2。

求：(1)金属杆ab在倾斜导轨上滑行的最大速度V m；

(2)金属杆速度为3m/s时的加速度；

(3)金属杆ab在导轨上从开始运动到达到cd位置的过程中，通过定值电阻的电荷量q=2C，求

这段时间内定值电阻上产生的焦耳热。

15.某型号汽车轮胎的容积为25L，轮胎内气压安全范围为2.5～3.0atm。胎内气体27℃时胎压显示

为2.5atm。(保留2位有效数字)

①假设轮胎容积不变，若胎内气体的温度达到57℃，轮胎内气压是否在安全范围？

②已知阿伏加德罗常数为N A=6×1023mol/L，1atm、0℃状态下，1mol任何气体的体积为22.4L.

求轮胎内气体的分子数为多少？

16.图中的扇形AOB表示一柱形棱镜的横截面，半径为R，∠A0B为直角，一束光线与A0B在同一

平面内，垂直AO边射入棱镜，已知从AO中点射入的光线从圆弧AB面射出后通过P点，P与0B在一条直线上，且OP=√3+1

R，求棱镜材料的折射率．

-------- 答案与解析 --------

1.答案：C

解析：

【分析】

解决本题的关键知道光子能量与能级差的关系，即E m?E n=?ν，以及知道光电效应产生的条件，并理解数学组合公式的应用。

【解答】

A、大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时，依据数学组合公式，C42=6，故A错误；

B、一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为6种，

对应的能量为ΔE1=E4?E1=12.75eV，ΔE2=E4?E2=2.55eV，ΔE3=E4?E3=0.66eV，ΔE4= E3?E1=12.09eV，ΔE5=E3?E2=1.89eV，ΔE6=E2?E1=10.2eV，

其中有3种大于4.54eV，则有3种不同频率的光能使金属发生光电效应，故B错误；

C、氢原子辐射一个光子后，则轨道半径减小，由库仑引力提供向心力，k e2

r2=m v2

可知，氢原子的

核外电子的速率增大，故C正确；

D、用n=4能级跃迁到n=2能级辐射出光的能量为2.55eV，而金属逸出功为4.54eV，所以当光照射此金属时，不能发生光电效应现象，故D错误；

故选：C。

2.答案：C

解析：解：A、根据电场线的疏密程度比较场强的大小，知P点的电场强度比Q点小，故A错误；BC、处于静电平衡状态的导体是个等势体，导体表面是等势面，导体表面场强方向与该导体表面垂直，所以球壳外表面的电势和球壳内表面的电势相等，Q点的电场强度方向与该处球壳内在表面垂直，故B错误，C正确；

D、电场力做功与路径无关，所以将试探电荷从P点沿不同路径移到Q点，电场力做的功相同，故D错误；

故选：C

根据电场线的疏密比较电场强度的大小；结合静电平衡的特征进行分析；静电力做功与移动的路径无关．

本题考查对于感应起电的理解能力．抓住静电平衡导体的特点，就能正确解答．

3.答案：C

解析：解：A、由甲图看出：物体A和B位移图象都是倾斜的直线，斜率都不变，速度都不变，说明两物体都做匀速直线运动，A图线的斜率大于B图线的斜率，A的速度比B更大。故A正确。

B、由甲图看出：在0?3s的时间内，物体B运动的位移为△s=10m=0=10m。故B正确。

C、由乙图看出：t=3s时，D图线所围“面积”大于C图线所围“面积”，说明D的位移大于C 的位移，而两物体从同一地点开始运动的，所以物体C还没有追上物体D.故C错误。

D、由乙图看出：前3s内，D的速度较大，DC间距离增大，3s后C的速度较大，两者距离减小，t=3s 时，物体C与物体D之间有最大间距。故D正确。

故选：C。

位移时间图象：倾斜的直线表示物体做匀速直线运动，斜率等于速度；坐标的变化量表示位移．速度时间图象的“面积”表示位移，交点表示速度相等，分析两物体的运动情况，判断C、D间距离的变化．

对于位移图象和速度图象要从图象的数学意义来理解其物理意义，抓住斜率、面积、交点等数学意义分析物体的运动情况

4.答案：D

解析：

【分析】

本题是三力平衡问题，分析受力情况，作出受力分析图是关键，要注意杆的弹

力不一定沿着杆。

分析小球的受力情况：重力、绳子水平拉力和AB杆对小球的作用力，由平衡条

件求出AB杆对小球的作用力的大小和方向。

【解答】

以小球为研究对象，分析受力情况：重力G、绳子的拉力F和AB杆对球作用力T。

由题，G=8N，F=6N.由平衡条件知，T与G、F的合力大小相等、方向相反，作出力的合成图如图：

根据平衡条件，有：T=√G2+F2=√82+62N=10N，

T与水平方向夹角的正切值为：tanα=G

F =8

，所以α=53°。

故说明物体受AB杆力的方向与水平方向成53°角斜向左上方；故ABC错误，D正确。故选D。

5.答案：B

解析：

【分析】据万有引力公式F=G Mm

判断地球处于近日点和远日点的引力大小；从远日点向近日点运

动过程中，地球距离太阳越来越近，引力做正功，根据动能定理可知，动能增加，即速度变大，但机械能守恒。

本题要掌握万有引力定律的公式，理解公式中的各个物理量的含义，知道从远日点向近日点运动过程中，地球距离太阳越来越近，引力做正功，动能增大，但机械能守恒。

【解答】

A.从P点向Q点运动，万有引力做负功，速度逐渐减小，故Q点的速度最小，故A错误；

B.根据万有引力公式F=G Mm

可知，在近月点的距离比远月点的距离小，所以在近月点万有引力大，

即P点的万有引力最大，故B正确；

C.从P到M阶段，万有引力做负功，动能减小，势能增加，机械能不变，故C错误；

D.从Q到N阶段，万有引力做正功，动能增大，势能减小，机械能不变，故D错误

故选B。

6.答案：B

解析：解：小车的合速度(实际速度)为V0，如图，小车参与了两个分运动：沿着绳子方向的分运动，和绕滑轮的转动；

将小车的速度V0分解成沿绳子方向(指向左下)和垂直绳子方向(指向左上)两个分速度，V=V绳子= V0cosθ，θ是越来越小的，很容易得出cosθ越来越大，V也就越来越大，所以是加速！

故选B．

本题小车参与了两个分运动：沿着绳子伸长方向的分运动，和绕滑轮的转动，即与绳子垂直方向的分运动；根据平行四边形定则，可先求出速度V的表达式，再讨论！

本题关键是找出合运动与分运动，然后由平行四边形定则找出合速度与分速度间的几何关系，或列出解析式讨论；切记不可将绳子速度当成合速度！

7.答案：BD

解析：

【分析】

掌握理想变压器的工作原理，明确变压器原副线圈中电流、电压与匝数的关系，知道电流表、电压表的示数均为有效值。

本题考查了理想变压器，掌握其工作原理以及原副线圈中电流、电压与匝数的关系，知道电流表、电压表的示数均为有效值。

【解答】

由图可知：a表是电压表，b表是电流表，而甲变压器原副线圈匝数比为100:1，乙变压器原副线圈匝数比为1:100，由电压表的示数为22V，得原线圈的电压为2200V，由电流表的示数为1A，原线圈的电流为100A，所以电线输送功率是2.2×105W=220kW，由已知条件无法求出输电线电阻，故BD正确，AC错误。

故选BD。

8.答案：BC

，又|q a|：|q c|=1：1，m a

为两粒子a、c的运动轨迹，而b粒子的运动轨迹应该与其中一个粒子重合；

根据)，|q a|：|q b|：|q c|=1：2：1，m a

C、由以上可知，m b=4m a

R=3：1

由几何关系可知，r c：r a=√3R：√3

再由公式qvB=mv2

可知，m a：m c=1：9

联立可得：m a：m b：m c=1：4：9，故C正确；

T得：t a：t b：t c=2：2：3，故D错误；

D、由公式t=θ

2π

故选：BC。

求解质量之比；由左手定则判断粒子的电性；由几何关系求解两粒子的半径关系再结合qvB=m v2

T可计算出时间之比。

根据时间公式t=θ

2π

本题考查了粒子在磁场的偏转问题，利用几何关系求得运动半径和圆心角，知道洛伦兹力提供向心力是解决本题的关键。

9.答案：AC

解析：

【分析】

将活塞P 缓慢地向B 移动一段距离的过程中，由乙的体积变化判断乙与外界做功情况，由热力学第一定律确定其内能的变化，并判断其温度的变化；隔板B 是导热的，乙温度变化后，甲与乙之间有热交换，稳定后甲乙温度达到相同。

本题是热力学第一定律的应用，判断外界对气体有无做功，就看气体的体积有无变化，当气体体积增大时，气体对外界做功；当气体体积减小时，外界对气体做功。难度一般。【解答】

气缸整体是绝热的，当移动活塞P 时，由于乙的体积减小，故外力对乙气体做功，而缸壁绝热，故根据热力学第一定律可知，乙的内能增大，温度升高；由于隔板导热，故乙的内能传递给甲，甲的内能增大，故AC 正确，BD 错误。故选AC 。

10.答案：AD

解析：解：A 、根据△t =√1?(v c

)知，坐在高速离开地球的火箭里的人认为地球上的时间间隔变长，

人的新陈代谢变慢了．故A 正确．

B 、雷达利用电磁波来测定物体额定距离和方位．故B 错误．

C 、发生干涉的两列波频率需相同，普通光源发出的光的频率不同，不能产生干涉现象．故C 错误．

D 、电子表的液晶显示应用了光的偏振原理．故D 正确．故选AD ．

根据空间的相对性判断时间间隔的变化；雷达利用电磁波来测定物体额定距离和方位；发生干涉的条件是两列光的频率相等；电子表的液晶显示应用了光的偏振原理．

本题考查了相对论、电磁波、光的干涉、偏振等知识点，难度不大，关键熟悉教材，理解并牢记这些基础知识点．

11.答案：(1)BCD (2)A

解析：【分析】

(1)根据动量守恒定律的实验原理分析需要的仪器；

(2)实验要验证两个小球系统碰撞过程动量守恒，即要验证m 1v 1= m 1v 1′+ m 2v 2′，可以通过平抛运动将速度的测量转化为水平射程的测量。

对于验证动量守恒定律的实验，实验注意事项包括：(1)前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动；(2)利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1>m2，防止碰后m1被反弹。

【解答】

(1)在该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、刻度尺，为了准确找出落点需要用到圆规，因为利用了平抛原理，故不需用到秒表，故BCD正确，A错误；(2)两球碰撞后，小球做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中做平抛运动的时间t相等，小球做平抛运动的初速度：

v1=OP

t ，v1′=OM

，v2′=ON

，

由动量守恒定律得：m A v1=m A v1′+m B v2′，

则m A OP

t =m A OM

+m B ON

，

m A m B =ON

OP?OM

=ON

，故A正确，BCD错误。

故答案为：(1)BCD；(2)A。

12.答案：(1)V1

(2)

(3)6，10

解析：

【分析】

本题考查了测量电动势和内电阻的实验仪表选择以及保证安全的措施；要注意明确当电压表量程不足时可以采用串联电阻的方式进行改装以扩大量程。

【解答】

(1)电源电动势为6V，选择15V量程过大，误差太大，所以电压表应选择量程3V，然后串联定值电阻R0扩大量程；则根据串联电路规律可知，改偏后量程为6V；故电压表选择V1

(2)由于电源内接接近电流表内阻，故为了减小误差应采用相对电源的电流表外接法；故电路图如图所示

；

(3)根据电压表改装原理可知，电源的输出电压U=U

测×1000+1000

1000

=2U

测

；再根据闭合电路欧姆定

律可得：图象与纵轴的交点表示U测，故E=3×2V=6V；

，则r=6?0

0.6

Ω=10Ω；

故答案为：(1)V1 ；(2)见上图；；(3)6，10 。

13.答案：解：①子弹进入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：

m0v0=(m0+m1)v1，

代入数据解得：v1=10m/s，

对小车，由动量定理有：I=m1v1=0.45×10=4.5N?s；

②三物体组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律有：

(m0+m1)v1=(m0+m1)v2+m2v，

设小车长为L，由能量守恒有：

μm2gL=1

2(m0+m1)v12?1

(m0+m1)v22?1

m2v2，

代入数据解得：L=5.5m；

答：①子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小为4.5N?s。

②小车的长度为5.5m。

解析：①子弹与小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律与动量定理可以求出冲量；

②系统动量守恒，由动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度。

本题考查了求冲量、小车长度，分析清楚运动过程，应用动量守恒定律、动量定理、能量守恒定律即可正确解题。

14.答案：解：(1)金属杆ab在倾斜导轨上滑行，加速度为零时，速度最大，则有：

mgsinθ=BIL；

根据欧姆定律得：I=E

2r =BLv m

联立解得：v m=6m/s；

(2)当v=3m/s时，金属杆中感应电流为：

I′=BLv 2r

金属杆所受的安培力大小为：

F 安

=BIL =

B 2L 2v

解得F 安=1.5N ，根据牛顿第二定律得：

F 合=mgsinθ?F 安=ma

解得a =3m/s 2

(3)金属杆ab 在导轨上从开始运动到达到cd 位置的过程中，金属杆的位移为x ，则通过定值电阻的电荷量为：

q =I ?

t =E ?

t 2r =△ΦR +r =

BLx 2r

解得：x =4m ；

设在此过程中产生的总焦耳热为Q ，根据能量守恒得：

mgxsinθ=Q +12

mv m

2 且有Q r =1

2Q 联立解得：Q r =1.5J

答：(1)金属杆ab 在倾斜导轨上滑行的最大速度v m 为6m/s 。 (2)金属杆速度为3m/s 时的加速度是3m/s 2。 (3)在这段时间内定值电阻上产生的焦耳热为1.5J 。

解析：(1)金属杆ab 速度最大时做匀速运动。根据平衡条件，以及安培力与速度的关系，求得金属杆ab 在倾斜导轨上滑行的最大速度v m ；

(2)金属杆速度为3m/s 时，先根据E =BLv 、I =E

R+r 求感应电流，再由牛顿第二定律和安培力公式结合求加速度；

(3)根据电荷量的推论公式q =△Φ

R+r 求金属杆ab 下滑的距离，再根据能量守恒定律和能量的分配求解定值电阻上产生的焦耳热。

对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程，关键要熟练推导出安培力与速度的关系；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。

15.答案：解：①胎内气体初状态：P 1=2.5atm ，T 1=27+273=300K ，

末状态：P 2=？，T 2=57+273=330K ，根据公式P

T =C ，有：

P 1T 1

2T 2

，

解得：

P2=T2

T1P1=330

300

×2.5atm=2.75atm，

小于3.0atm，在安全范围内。

②胎内气体初状态：P1=2.5atm，V1=25L，T1=27+273=300K，末状态：P2=1atm，V2=？，T2=0+273=273K，

根据理想气体状态方程，有：

P1V1 T1=P2V2

，

V2=P1T2

P2T1V1=2.5atm×273K

1atm×300K

×25L=56.875L，

故分子数：N=V2

22.4L ×6×1023=56.875

22.4

×6×1023=1.5×1024个；

答：①假设轮胎容积不变，若胎内气体的温度达到57℃，轮胎内气压在安全范围；

②轮胎内气体的分子数为1.5×1024个。

解析：①气体经历等容过程，根据公式P

=C列式分析即可；

②先根据理想气体状态方程列式求解出将气体转化为1atm、0℃状态下体积，然后再根据阿伏加德罗常数列式分析。

本题考查理想气体状态方程，关键时根据气体状态方程列式分析，同时要知道阿伏加德罗常数的物理意义，基础题目。

16.答案：解：按要求画出射入光线的光路图如图，D为AO中点，

O′C垂直于OB，PE垂直于OE，由几何关系可以知道：OD=R

，OO′=R，

O′C=R

①

OC=√3

R，

故CP=1

2R，O′P=√2

R②

因为△OO′C∽△OEP，

所以有EP

O′C =OP

OO′

，

解得：EP=√3+1

R③

n=sin∠EO′P

sin∠DO′O =

O′P

OO′

=√6+√2

④

答：棱镜材料的折射率为√6+√2

．

解析：按要求画出射入光线的光路图如图，由几何知识和折射定律结合求解．

正确地画出光路图、灵活运用几何知识求有关角度是解决本题问题的关键，这是折射定律和几何知

识的综合应用．