2020年北京市第二次普通高中学业水平合格性考试物理试题 Word版含解析

2020年北京市第二次普通高中学业水平合格性考试物理试题 Word版含解析

- 1 - 2020 年北京市第二次普通高中学业水平合格性考试物理试卷 第一部分（选择题共 60 分） 一、选择题共 20 小题，每小题 3 分，共 60 分。在每小题列出的四个选项中，选 出最符合题目要求的一项。 1. 下列物理量中，描述汽车运动快慢的是（ ） A. 位移 B. 时间 C. 路程 D. 速度 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】描述汽车运动快慢的物理量是速度。 故选 D。 2. 一辆汽车行驶在平直公路上，从 t=0 时开始制动，汽车在第 1s、第 2s、第 3s 前进的距离分 别是 9m、7m、5m，如图所示。汽车在第 1s 内平均速度的大小为（ ） A. 3 m/s B. 5 m/s C. 7 m/s D. 9 m/s 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】汽车在第 1s 内平均速度的大小为 1 1 9 m/s=9m/s1 xv t   故选 D。 3. 一辆汽车行驶在平直公路上，从 t=0 时开始制动，汽车在第 1s、第 2s、第 3s 前进的距离分 别是 9m、7m、5m，如图所示。某同学根据题目所提供的信息，猜想汽车在制动后做匀减速 直线运动。如果他的猜想是正确的，可进一步推断汽车所受的合力（ ） - 2 - A. 越来越大 B. 保持不变 C. 越来越小 D. 先变大后 变小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】若汽车在制动后做匀减速直线运动，则加速度不变，根据 F=ma 可知，汽车受的合力保持不变。 故选 B。 4. 北京某公园在冬季设置了如图 1 所示的“雪圈滑雪”游乐项目。游客坐在雪圈上从倾斜滑 道的顶端由静止开始下滑，然后在水平滑道上继续滑行一段距离后停止运动。倾斜滑道可视 为斜面，水平滑道可视为水平面，侧视图如图 2 所示。不计空气阻力。沿倾斜滑道向下运动 的过程中，游客和雪圈的速度（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先增大后 减小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】在斜坡上下滑时，设倾斜滑道和水平面夹角为 ，由牛顿第二定律可知 fsinmg F ma   垂直斜坡分析合力为零得 N cos 0F mg   由摩擦力的公式得 - 3 - f NF F 解得 sin cosa g g    即加速度是一个定值，沿着倾斜滑道向下，根据 v at 则游客和雪圈的速度逐渐增大。 故选 A。 5. 沿北京某公园在冬季设置了如图 1 所示的“雪圈滑雪”游乐项目。游客坐在雪圈上从倾斜 滑道的顶端由静止开始下滑，然后在水平滑道上继续滑行一段距离后停止运动。倾斜滑道可 视为斜面，水平滑道可视为水平面，侧视图如图 2 所示。倾斜滑道向下运动的过程中，游客 和雪圈的重力势能（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先增大后 减小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】游客和雪圈沿倾斜滑道向下运动的过程，重力做正功，由 G PW E  可知重力势能 逐渐减小。 故选 B。 6. 北京某公园在冬季设置了如图 1 所示的“雪圈滑雪”游乐项目。游客坐在雪圈上从倾斜滑道 的顶端由静止开始下滑，然后在水平滑道上继续滑行一段距离后停止运动。倾斜滑道可视为 斜面，水平滑道可视为水平面，侧视图如图 2 所示。不计空气阻力。在水平滑道上运动的过 程中，雪圈对滑道的压力和滑道对雪圈的支持力（ ） - 4 - A. 大小相等，方向相同 B. 大小相等，方向相反 C. 大小不等，方向相同 D 大小不等，方向相反 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】雪圈对滑道的压力和滑道对雪圈的支持力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可 知，两者大小相等，方向相反。 故选 B。 7. 如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。在某时刻，无人机将小球沿水平方向投出。 该同学测得小球从投出到落到水平地面所用的时间约为 2s。不计空气阻力，取重力加速度 g=10m/s，以地面为参考系，小球沿水平方向被投出后，在空中做（ ） A. 平抛运动 B. 自由落体运动 C. 匀速直线运动 D. 匀减速直 线运动 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】以地面为参考系，小球沿水平方向被投出后，在空中因为只受重力作用，故小球做 平抛运动。 - 5 - 故选 A。 8. 如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。在某时刻，无人机将小球沿水平方向投出。 该同学测得小球从投出到落到水平地面所用的时间约为 2s。不计空气阻力，取重力加速度 g=10m/s，小球被投出时，距地面的高度约为（ ） A. 4m B. 10m C. 20m D. 40m 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】小球水平抛出，只受重力而不受空气阻力，故做平抛运动，竖直方向为自由落体运 动，有 21 2h gt 可得 20mh 故选 C。 9. 如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。在某时刻，无人机将小球沿水平方向投出。 该同学测得小球从投出到落到水平地面所用的时间约为 2s。不计空气阻力，取重力加速度 g=10m/s，在空中运动的过程中，小球的动能（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先减小后 增大 【答案】A 【解析】 - 6 - 【分析】 【详解】小球在空中运动的过程中做平抛运动，水平速度不变，竖直速度逐渐变大，则小球 的速度逐渐变大，其动能逐渐变大。 故选 A。 10. 图为某静电场的电场线， a 、b 、 c 是同一条电场线上的三个点，这三个点的电场强度大 小分别为 aE 、 bE 、 cE ，电势分别为 a 、 b 、 c ．关于 aE 、 bE 、 cE 的比较，下列判断正 确的是（ ） A. a b cE E E  B. a b cE E E  C. a b cE E E  D. a b cE E E  【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】根据电场线的特点可知，电场线越密电场强度越大，故 a b cE E E  故 C 正确 ABD 错误。 11. 如图为描述某静电场的电场线，a、b、c 是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分 别为 aE 、 bE 、 cE ，电势分别为 a 、 b 、 c 。把带正电的点电荷沿电场线由 a 点移至 c 点 的过程中，该点电荷所受的静电力（ ） A. 越来越大 B. 越来越小 C. 保持不变 D. 先变大后 变小 【答案】B - 7 - 【解析】 【分析】 【详解】因为 a 点的电场线比 c 点密集，可知从 a 到 c 场强逐渐减小，根据 F=Eq 可知把带正电的点电荷沿电场线由 a 点移至 c 点的过程中，该点电荷所受的静电力越来越小。 故选 B。 12. 如图所示，a、b、c 是电场中的三个点，其电场强度大小分别为 aE 、 bE 、 cE ，电势分别 为 a 、 b 、 c ；关于 a 、 b 、 c 的比较，下列说法中正确的是（ ） A. a b c    B. a b c    C. a b c    D. a b c    【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】在静电场中，根据电场线的疏密可以判断电场强度的大小，电势的高低可以根据电 场线的走势判断。沿着电场线，电势降低，所以 a b c    故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 13. 在如图所示的电路中，电源的内阻 r=2.0Ω，电阻 R=8.0Ω，不计电流表的内阻。闭合开关 S 后，电流表的示数 I=0.30A。电源的电动势 E 为（ ） - 8 - A. 1.0V B. 2.4V C. 3.0V D. 6.0V 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】根据闭合电路的欧姆定律 E IR Ir  解得 3.0VE  故选 C。 14. 在如图所示的电路中，电源的内阻 r=2.0Ω，电阻 R=8.0Ω，不计电流表的内阻。闭合开关 S 后，电流表的示数 I=0.30A。电源内阻 r 上产生的热功率 P 为（ ） A 0.18W B. 0.72W C. 3.0W D. 9.0W 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】电源内阻 r 为纯电阻，由热功率的定义有 2 0.18WrP I r  故选 A。 15. 在如图所示的电路中，电源的内阻 r=2.0Ω，电阻 R=8.0Ω，不计电流表的内阻。闭合开关 - 9 - S 后，电流表的示数 I=0.30A。在通电时间 2.0s 内，通过电阻 R 的电荷量 q 为（ ） A. 0.15C B. 0.60C C. 1.20C D. 1.60C 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】通电时间 2.0s 内，通过电阻 R 的电荷量 0.30 2.0C=0.60Cq It   故选 B。 16. 电容器是一种重要的电学元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电 容器，它能储存电荷。可用如图所示的电路对电容器充电。电容表征了电容器储存电荷的特 性。在国际单位制中，电容的单位是（ ） A. 伏特（V） B. 安培（A） C. 法拉（F） D. 欧姆（Ω） 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】在国际单位制中，电容的单位是法拉（F）。 故选 C。 17. 电容器是一种重要的电学元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电 容器，它能储存电荷。可用如图所示的电路对电容器充电。电容表征了电容器储存电荷的特 - 10 - 性。在电容器充电过程中，下列说法正确的是（ ） A. 电容器所带的电荷量逐渐增大 B. 电容器所带的电荷量逐渐减小 C. 电容器两极间的电压保持不变 D. 电容器两极间的电压逐渐减小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】电容器充电时，所带的电荷量 Q 逐渐增大，根据 Q=CU 可知，电容器两极间的电压 U 逐渐变大。 故选 A。 18. “北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统。其中，2018 年 10 月 15 日发 射的第 39 颗卫星属于“中圆轨道卫星”；2020 年 3 月 9 日发射的第 54 颗卫星属于“静止轨 道卫星”。这两颗卫星绕地球的运动均可看作匀速圆周运动。已知第 39 颗和第 54 颗卫星的 轨道半径分别为 1r 、 2r ，且 1 2r r 。第 54 颗卫星的轨道平面与地球赤道平面一致，从地面上 看，卫星在赤道上空一定的高度处静止不动。这颗卫星运行的周期约为（ ） A. 6h B. 12h C. 24h D. 48h 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】因为第 54 颗卫星的轨道平面与地球赤道平面一致，且从地面上看卫星在赤道上空一 定的高度处静止不动，则该卫星为同步轨道卫星，这颗卫星运行的周期与地球的自转周期相 同，为 24h。 故选 C。 - 11 - 19. “北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统。其中，2018 年 10 月 15 日发 射的第 39 颗卫星属于“中圆轨道卫星”；2020 年 3 月 9 日发射的第 54 颗卫星属于“静止轨 道卫星”。这两颗卫星绕地球的运动均可看作匀速圆周运动。已知第 39 颗和第 54 颗卫星的 轨道半径分别为 1r 、 2r ，且 1 2r r 。第 39 颗和第 54 颗卫星绕地球运动的线速度大小分别为 1v 、 2v ，周期分别为 1T 、 2T ，下列关系式正确的是（ ） A. 1 2v v ， 1 2T T> B. 1 2v v ， 1 2T T> C. 1 2v v ， 1 2T T D. 1 2v v ， 1 2T T 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】根据 2 2 Mm vG mr r  解得 GMv r  因为 1 2r r ，所以， 1 2v v 根据 2 2 2 4MmG mrr T  解得 2 34 rT GM  因为 1 2r r ，所以， 1 2T T 故选 D。 20. “北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统。其中，2018 年 10 月 15 日发射 的第 39 颗卫星属于“中圆轨道卫星”；2020 年 3 月 9 日发射的第 54 颗卫星属于“静止轨道卫星”。 这两颗卫星绕地球的运动均可看作匀速圆周运动。已知第 39 颗和第 54 颗卫星的轨道半径分 - 12 - 别为 1r 、 2r ，且 1 2r r 。卫星受到地球的引力，是因为它们处在地球周围的引力场中。就像用 电场强度来描述电场的强弱那样，也可以用引力场强度来描述引力场的强弱。仿照电场强度 的定义式 FE q  ，可以得到引力场强度的表达式。第 39 颗和第 54 颗卫星的轨道所在处的引 力场强度大小之比为（ ） A. 1 2 r r B. 2 1 2 2 r r C. 2 1 r r D. 2 2 2 1 r r 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】电场强度的定义式为 FE q  ，电场力类比为万有引力，电荷量类比为质量，故地表 引力场强度为 2 2 GMm F GMrg m m r    则 39 颗和第 54 颗卫星的轨道所在处的引力场强度大小之比为 2 2 2 1 r r 故选 D。 第二部分（非选择题共 40 分） 二、填空题共 31 题，每小题 4 分，共 12 分。 21. 在一个两端封闭的玻璃管内，有质量不等的铁片和羽毛。玻璃管的一端有一个开关。实验 一：打开开关，使玻璃管内部与外界相通，将玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方 同时由静止开始下落。实验二：把玻璃管内部抽成真空，关闭开关，再次将玻璃管竖直放置， 让铁片和羽毛从玻璃管上方同时由静止开始下落。两次实验中，某时刻铁片和羽毛的下落情 况如图中的甲、乙所示，其中管内抽成真空的是图______（选填“甲”或“乙”）。对比两次 实验现象，可以得出的结论是：如果没有空气阻力，质量不等的物体下落快慢______（选填 “相同”或“不同”）。 - 13 - 【答案】 (1). 乙 (2). 相同 【解析】 【分析】 【详解】[1]乙图中铁片和羽毛下落的同样快，则其中管内抽成真空的是图乙。 [2]对比两次实验现象，可以得出的结论是：如果没有空气阻力，质量不等的物体下落快慢相 同。 22. 如图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。在某次测量中，电压表的示 数为 9.0V，电流表的示数为 0.30A，根据测量数据可计算出电阻 R=______Ω。由于电流表内 阻的影响，实验中电阻的测量值______（选填“大于”或“小于”）它的真实值。 【答案】 (1). 30 (2). 大于 【解析】 【分析】 【详解】[1]根据欧姆定律可得电阻 9.0 Ω 30Ω0.30 UR I    [2]由于电压表的读数大于待测电阻两端的电压，则电阻的测量值大于真实值。 23. 某同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。某次实验中，得到如图乙所示的一条 纸带。在纸带上选取三个连续打出的点 A、B、C，测得它们到起始点 O 的距离分别为 Ah 、 Bh 、 Ch 。已知重物的质量为 m，重力加速度为 g。从打下 O 点到打下 B 点的过程中，重物的重力 - 14 - 势能减少量 pE =______。为了验证机械能守恒定律，需要比较重物自由下落过程中重力势能 的减少量与______（选填“动能的增加量”或“重力做功”）的关系。 【答案】 (1). mghB (2). 动能的增加量 【解析】 【分析】 【详解】[1]从打下 O 点到打下 B 点的过程中，重物的重力势能减少量 p = BE mgh [2]为了验证机械能守恒定律，需要比较重物自由下落过程中重力势能的减少量与动能的增加 量的关系。 三、计算论证题共 5 小题，第 24 题、第 25 题各 5 分，第 26 题、第 27 题、第 28 题各 6 分，共 28 分。 24. 如图所示，用 F=2.0N 的水平拉力，使质量 m=1.0kg 的物体由静止开始沿光滑水平面做匀 加速直线运动。求： (1)物体运动的加速度大小 a； (2)物体在前 2.0s 内运动的位移大小 x。 【答案】(1)2.0m/s2；(2)4.0m 【解析】 【分析】 - 15 - 【详解】(1)根据牛顿第二定律 22.0m/sFa m   (2)前 2.0s 内物体位移的大小 21 4.0m2x at  25. 如图所示，在匀强电场中，A、B 为同一条电场线上的两点。已知电场的电场强度大小 44.0 10 V/mE   ，A、B 两点相距 d=0.10m。 (1)求 A、B 两点之间的电势差 UAB； (2)将电荷量 82.0 10 Cq    的试探电荷沿电场线由 A 点移至 B 点，求在此过程中静电力对 试探电荷所做的功 W。 【答案】(1)4.0 103V；(2)8.0 10-5J 【解析】 【分析】 【详解】(1)A、B 两点之间的电势差 3= 4.0 10 VABU Ed   (2)静电力所做的功 58.0 10 JABW qU    26. 公路上的拱形桥是常见的。如图所示，一辆汽车经过拱形桥时的运动可近似看作轨道半径 为 R 的圆周运动，汽车到达桥面最高处时的速度大小为 v。已知汽车质量为 m，重力加速度为 g。 (1)求这辆汽车经过拱形桥面最高处时，拱形桥对汽车支持力的大小 F； (2)请你根据第(1)问的结果，从安全的角度对桥梁设计者或汽车驾驶员提出一条建议，并说明 理由。 - 16 - 【答案】(1) 2vF mg m R   ；(2)见解析 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据牛顿第二定律 2vmg F m R   解得 2vF mg m R   (2)由 2vF mg m R   可知，当汽车的行驶速度 v gR 时，拱形桥的桥面对汽车的支持力 0F  ，汽车将脱离桥 面，出现危险。 对驾驶员的建议：汽车通过桥面时车速不宜过快。 对桥梁设计者的建议：适当增大拱形桥桥面的半径。 27. 我们可以用打点计时器、频闪照相机、速度传感器等器材测量宏观物体的速度。由于电子、 质子等微观粒子的运动速度通常比较大，且不易观察，用这些器材难以测量微观粒子的速度。 某同学设想根据带电粒子在电场、磁场中的运动来测量它的速度。首先，他通过查阅资料知 道某种带电粒子的质量为 m，电荷量为+q；然后，他让该带电粒子以某一水平速度射入一个 存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域，在这个区域中电场方向竖直向下，磁场方向垂 直纸面向里，如图所示。调整电场和磁场的强弱，使粒子恰好做匀速直线运动，此时电场强 度的大小为 E，磁感应强度的大小为 B。不计粒子重力。 (1)求粒子射入该区域时速度的大小 v； (2)请你再设计一种测量该带电粒子速度大小的方案。 - 17 - 【答案】(1) Ev B  ；(2) 见解析 【解析】 【分析】 【详解】(1)由题意可知，洛伦兹力与静电力平衡 则 qvB qE 解得 Ev B  (2)方案一：让带电粒子垂直磁场方向摄入磁感应强度为 B 的匀强磁场，带电粒子做匀速圆周 运动，测得粒子轨迹的半径 r。设带电粒子的速度为 v，由 2vqvB m r  可得 qBrv m  方案二：让带电粒子垂直电场方向摄入电场强度为 E 的匀强电场，带电粒子做匀变速曲线运 动，加速度 qEa m  经过一段时间 t，测得粒子垂直电场方向的位移 x 和沿电场方向的位移 y。设带电粒子的速度 为 v，则 x vt - 18 - 2 21 2 2 qEty at m   可得 2 qEv x my  28. 在庆祝中华人民共和国成立 70 周年联欢活动中，精彩的烟花表演分波次、多新意地展现 了烟花的艺术魅力，如图所示。假设某种型号的礼花弹从专用炮筒中沿竖直方向射出，到达 最高点时炸开。已知礼花弹从炮筒射出时的速度大小为 v0，忽略空气阻力，重力加速度为 g。 (1)求礼花弹从射出到上升至最高点所用的时间 t； (2)某同学为了研究礼花弹在最高点炸开时弹片的运动情况，对问题做了如下的简化：礼花弹 在最高点炸开，分裂为两块弹片，质量为 m1 的弹片水平向右飞出，速度大小为 v1；质量为 m2 的弹片水平向左飞出，速度大小为 v2；礼花弹爆炸时间极短，火药对两弹片的作用力大小相 等、方向相反，且远大于弹片的重力。请证明： 1 1 2 2 0m v m v  。 【答案】(1) 0vt g  ；(2) 见解析 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据匀变速直线运动的规律 00 v gt  解得 0vt g  (2)因为火药对弹片的作用力远大于弹片的重力，所以在爆炸过程中弹片的重力可忽略。 - 19 - 设任意时刻火药对弹片作用力的大小为 F，根据牛顿第二定律，弹片 m1 的加速度大小 1 1 Fa m  弹片的加速度大小 2 2 Fa m  在任意时刻都满足 1 1 2 2m a m a 即 1 2 2 1 a m a m  则经过相同的时间，两弹片速度变化量之比 1 2 2 1 v m v m   即 1 1 2 2( 0) ( 0)m v m v   所以 1 1 2 2 0m v m v 