北京市2020年普通高中学业水平等级性考试
物 理
考试时间:90分钟 满分:100分
考生须知
本试卷共8页,100分。考试时长90分钟。
考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效。
考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分
本部分共14题,每题3分,共42分。在每题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项。
A. 白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C. 白光经过三棱镜得到彩色图样
D. 白光照射水面油膜呈现彩色图样
【答案】C
【详解】本题考查光的干涉现象辨析。
A选项:白光经过杨氏双缝得到彩色图样——这是典型的双缝干涉现象,属于光的干涉。
B选项:白光照射肥皂膜呈现彩色图样——这是薄膜干涉现象(前后表面反射光干涉),属于光的干涉。
C选项:白光经过三棱镜得到彩色图样——这是光的色散现象,由于不同颜色光折射率不同产生偏折分离,不属于干涉。
D选项:白光照射水面油膜呈现彩色图样——这是薄膜干涉现象,属于光的干涉。
故选C。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★ ☆☆☆
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A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B. 从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低
C. 从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量
D. n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
【答案】C
【详解】本题考查氢原子能级跃迁规律。
A选项:大量氢原子处于n=3能级,跃迁时最多可辐射C₃²=3种光子(3→2、3→1、2→1),不是2种。故A错误。
B选项:从n=3→n=1辐射光子能量E₃₁=E₃-E₁=12.09eV;从n=3→n=2辐射E₃₂=E₃-E₂=1.89eV。E₃₁>E₃₂,前者频率更高。故B错误。
C选项:从n=2跃迁到n=3需吸收ΔE=E₃-E₂=1.89eV能量。故C正确。
D选项:n=3能级电离至少需吸收|E₃|=1.51eV,不是13.6eV。故D错误。
故选C。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★ ☆☆☆
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A. 光子能量更大
B. 衍射更明显
C. 传播速度更大
D. 波长更长
【答案】A
【详解】本题考查电磁波性质。
A选项:光子能量E=hν,5G频率更高,光子能量更大。故A正确。
B选项:波长λ=c/ν,频率越高波长越短,衍射越不明显。故B错误。
C选项:所有电磁波在真空中速度均为c。故C错误。
D选项:频率越高,波长越短。故D错误。
故选A。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★ ☆☆☆
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A. TA=TB, TB=TC
B. TA<TB, TB<TC
C. TA=TC, TB>TC
D. TA=TC, TB<TC
【答案】C
【详解】本题考查理想气体状态变化。
A→B过程:体积不变,压强增大,由查理定律知温度升高,即T_B>T_A。
B→C过程:压强不变,体积增大,由盖-吕萨克定律知温度升高,即T_C>T_B。
综上:T_A<T_B<T_C,故C正确。
故选C。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. 火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
B. 火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
C. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
【答案】A
【详解】本题考查万有引力与宇宙速度。
已知:M'=0.1M,R'=0.5R。
A选项:火星探测器需脱离地球引力,发射速度应大于第二宇宙速度。故A正确。
B选项:应大于第二宇宙速度,不是介于第一、二之间。故B错误。
C选项:第一宇宙速度v₁=√(GM/R),火星v₁'=√(0.2GM/R)<地球v₁。故C错误。
D选项:表面重力加速度g=GM/R²,火星g'=0.4GM/R²<地球g。故D错误。
故选A。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. 该横波沿x轴负方向传播
B. 质点N该时刻向y轴负方向运动
C. 质点L经半个周期将沿x轴正方向移动
D. 该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
【答案】B
【详解】本题考查机械波传播。
A选项:由振动图像知t=0时质点L向上振动,结合波动图像知波沿x轴正方向传播。故A错误。
B选项:波向右传播,质点N向y轴负方向运动。故B正确。
C选项:质点只在平衡位置附近振动,不会随波迁移。故C错误。
D选项:质点K与M相距半波长,振动情况相反。故D错误。
故选B。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. 该点电荷一定为正电荷
B. P点的场强一定比Q点的场强大
C. P点电势一定比Q点电势低
D. 正检验电荷在P点比在Q点的电势能大
【答案】B
【详解】本题考查点电荷等势面。
A选项:无法从等势面判断点电荷正负。故A错误。
B选项:等势面越密场强越大,P点等势面比Q点密,P点场强大。故B正确。
C选项:无法确定电势高低。故C错误。
D选项:无法比较电势能大小。故D错误。
故选B。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. 偏转原因是圆盘周围存在电场
B. 偏转原因是圆盘周围产生了磁场
C. 仅改变圆盘的转动方向,偏转方向不变
D. 仅改变圆盘所带电荷的电性,偏转方向不变
【答案】B
【详解】本题考查电流的磁效应。
A选项:偏转是磁场作用,不是电场。故A错误。
B选项:带电圆盘旋转形成环形电流,产生磁场使磁针偏转。故B正确。
C选项:改变转动方向,电流方向改变,偏转方向改变。故C错误。
D选项:改变电荷电性,电流方向改变,偏转方向改变。故D错误。
故选B。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★ ☆☆☆
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A. 电流表 A2 的示数减小
B. 电压表 V1 的示数减小
C. 电压表 V2 示数不变
D. 电流表 A1 的示数不变
【答案】B
【详解】本题考查变压器动态分析。
闭合S后,副线圈电阻减小,输出功率增大,原线圈输入功率增大。
A选项:电流表A₁示数增大。故A错误。
B选项:原线圈电流增大,电压表V₁示数减小。故B正确。
C选项:V₂示数减小。故C错误。
D选项:A₂示数增大。故D错误。
故选B。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. 从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小
B. 从r=r2到r=r1分子力大小先减小后增大
C. 从r=r2到r=r1分子势能先减小后增大
D. 从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小
【答案】D
【详解】本题考查分子力与分子势能。
A选项:从r₂到r₁,分子间距减小,引力和斥力都增大。故A错误。
B选项:分子力大小先减小(到r₀为零)后增大。故B错误。
C选项:分子势能先减小后增大。表述不完整。
D选项:分子动能先增大(r₂→r₀)后减小(r₀→r₁)。故D正确。
故选D。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. 实验中必须让木板保持匀速运动
B. 图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C. 最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7
D. 只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
【答案】C
【详解】本题考查摩擦力实验。
A选项:木板不需要匀速运动。故A错误。
B选项:曲线是拉力变化曲线,不是摩擦力曲线。故B错误。
C选项:由图知最大静摩擦约10N,滑动摩擦约7N,比值约10:7。故C正确。
D选项:缺少物块质量,无法求动摩擦因数。故D错误。
故选C。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
B. tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
C. tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
D. tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
【答案】B
【详解】本题考查电阻温度计。
t=0°C时电阻较小,电流较大,应标在电流较大刻度上。
由图甲,R-t为非线性关系,因此温度与电流也是非线性关系。
故选B。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★ ☆☆
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A. 将1号移至高度h释放,碰撞后,观察到2号静止、3号摆至高度h。若2号换成质量不同的小钢球,重复上述实验,3号仍能摆至高度h
B. 将1、2号一起移至高度h释放,碰撞后,观察到1号静止,2、3号一起摆至高度h,释放后整个过程机械能和动量都守恒
C. 将右侧涂胶的1号移至高度h释放,1、2号碰撞后粘在一起,根据机械能守恒,3号仍能摆至高度h
D. 将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度h释放,碰撞后,2、3号粘在一起向右运动,未能摆至高度h,释放后整个过程机械能和动量都不守恒
【答案】D
【详解】本题考查碰撞与动量守恒。
A选项:换成不同质量钢球,动量守恒但机械能不守恒,3号不能摆至h。故A错误。
B选项:2、3号一起运动,完全非弹性碰撞,机械能不守恒。故B错误。
C选项:1、2号粘在一起,完全非弹性碰撞,机械能不守恒。故C错误。
D选项:2、3号粘在一起,机械能和动量都不守恒。故D正确。
故选D。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★★ ☆
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A. k1、k2是与篮球转动角速度无关的常量
B. 篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同
C. 人站得足够高,落地前篮球有可能向上运动
D. 释放条件合适,篮球有可能在空中持续一段水平直线运动
【答案】C
【详解】本题考查曲线运动受力分析。
A选项:偏转力与角速度有关。故A错误。
B选项:空气阻力做负功,不能回到原高度。故B错误。
C选项:人站得足够高,偏转力可能使篮球向上运动。故C正确。
D选项:不可能做水平直线运动。故D错误。
故选C。
【来源】 2020北京高考【题型】 单选题【难度】 ★★★★ ☆
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第二部分
本部分共6题,共58分。
【答案】(1)B (2)作图见详解 (3)AD
【详解】(1) 探究加速度与质量关系,应保持拉力相同(钩码质量相同),改变小车质量。选B。
(2) 作图步骤:
① 描出第7组数据点(1.00, 0.15);
② 将7个点用直线连接;
③ 图像为过原点的直线,表明a与M成反比。
(3) A正确:重力分量平衡摩擦力,等效只受拉力。
D正确:匀速运动时砂和桶重力近似等于拉力。
B错误:倾角过大,合力大于拉力。
C错误:砂和桶失重,重力大于拉力。
故选AD。
【来源】 2020北京高考【题型】 实验题【难度】 ★★★ ☆☆
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(1) 利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用表示,请你用E、r和RA表示出、,并简要说明理由_______。
(2) 某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。
在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是:__________;对应图乙电路分析的U-I图像是:________。
综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的______(填“甲”或“乙”)。
【答案】(1)E′=E, r′=r+R_A, C, A, 乙
【详解】(1) 等效电源:E′=E(开路电压),r′=r+R_A(电流表内阻串联)。
(2) 图甲(电流表内接):电流表分压,电压测量值偏大,对应图C。
图乙(电流表外接):电压表分流,电流测量值偏大,对应图A。
(3) 图甲误差约10%(R_A/r),图乙误差约0.03%(r/R_V),应选乙。
【来源】 2020北京高考【题型】 实验题【难度】 ★★★★ ☆
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(1) 求包裹释放点到落地点的水平距离;
(2) 求包裹落地时的速度大小;
(3) 以释放点为坐标原点,初速度方向为轴方向,竖直向下为轴方向,建立平面直角坐标系,写出该包裹运动的轨迹方程。
【答案】(1)v_0√(2h/g) (2)√(v_0²+2gh) (3)x²=2v_0²y/g
【详解】(1) 平抛运动:h=½gt²,得t=√(2h/g)。水平距离x=v_0t=v_0√(2h/g)。
(2) 竖直分速度v_y=gt=√(2gh)。落地速度v=√(v_0²+v_y²)=√(v_0²+2gh)。
(3) x=v_0t,y=½gt²=gx²/(2v_0²)。轨迹方程:x²=2v_0²y/g。
【来源】 2020北京高考【题型】 计算题【难度】 ★★★ ☆☆
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(1) 判断通过电阻电流方向;
(2) 求线圈产生的感应电动势;
(3) 求电阻两端的电压。
【答案】(1)a→b (2)10V (3)9.6V
【详解】(1) 磁通量向里减小,由楞次定律知感应电流磁场向里,电流方向a→b。
(2) E=nΔΦ/Δt=100×(0.15-0.10)/0.5=10V。
(3) I=E/(R+r)=10/50=0.2A,U=IR=0.2×48=9.6V。
【来源】 2020北京高考【题型】 计算题【难度】 ★★★ ☆☆
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(1) 可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度:
a.在柱面和导线之间,只加恒定电压;
b.在柱面内,只加与平行的匀强磁场。
当电压为或磁感应强度为时,刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。
(2) 撤去柱面,沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片,如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为,电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。
【答案】(1)√(2eU_0/m), eB_0R/2m (2)πR³ep²/(2mI)
【详解】(1) a. 动能定理:eU_0=½mv_0²,得v_0=√(2eU_0/m)。
b. 几何关系r=R/2,洛伦兹力ev_0B_0=mv_0²/r,得v_0=eB_0R/2m。
(2) 设单位长度电子数为N。单位时间到达柱面粒子数n=N·(a/2πR)·b。
电流I=ne。压强p=F/(ab)。动量定理F·Δt=n·Δt·mv_0。
总动能E_k=N·½mv_0²=πR³ep²/(2mI)。
【来源】 2020北京高考【题型】 计算题【难度】 ★★★★ ☆
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(1) 求列车速度从降至经过的时间t及行进的距离x。
(2) 有关列车电气制动,可以借助图2模型来理解。图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中,回路中的电阻阻值为,不计金属棒及导轨的电阻。沿导轨向右运动的过程,对应列车的电气制动过程,可假设棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列
车电气制动产生的加速度成正比。列车开始制动时,其速度和电气制动产生的加速度大小对应图1中的点。论证电气制动产生的加速度大小随列车速度变化的关系,并在图1中画出图线。
(3) 制动过程中,除机械制动和电气制动外,列车还会受到随车速减小而减小的空气阻力。分析说明列车从减到的过程中,在哪个速度附近所需机械制动最强?
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)
【答案】(1)50s, 575m (2)a∝v, 过P点正比例直线 (3)3m/s附近
【详解】(1) 匀减速:a=0.7m/s²,v₁=20m/s,v₂=3m/s。
t=(v₁-v₂)/a=17/0.7≈50s。
x=(v₁+v₂)t/2=11.5×50=575m。
(2) 感应电动势ε=BLv,电流I=BLv/R,安培力F=B²L²v/R,加速度a=F/m=B²L²v/(mR)∝v。
图线为过P点的正比例直线。
(3) 电气制动和空气阻力都随速度减小而减小。设定加速度随速度减小而增大,说明需要更强的机械制动补充。因此在速度最小的3m/s附近机械制动最强。
【来源】 2020北京高考【题型】 计算题【难度】 ★★★★ ☆
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