2020 新课标 II 卷 物理

（6分）管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）

（6 分）若一均匀球形星体的密度为 ρ，引力常量为 G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是（　　）A $\sqrt { \frac { 3 \pi } { \mathfrak { G } \rho } }$ B $\sqrt { \frac { 4 \pi } { \mathfrak { G } \rho } }$ C $\sqrt { \frac { 1 } { 3 \pi _ { \ G } \rho } }$ D $\sqrt { \frac { 1 } { 4 \pi _ { \ G } \rho } }$

（6分）如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为 $\mathrm { E } _ { 1 }$ ，它会落到坑内c 点，c 与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为 $\mathrm { E } _ { 2 }$ ，该摩托车恰能越过坑到达b点。 $\frac { \mathbb { E } _ { 2 } } { \mathbb { E } _ { 1 } }$ 等于（　　）

（6分）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种 CT 机主要部分的剖面图，其中 X 射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N 之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生 X 射线（如图中带 箭 头 的 虚 线 所 示 ）； 将 电 子 束 打 到 靶 上 的 点 记 作 P 点 。 则 （ ）

图(b)

（6 分）氘核 $_ 1 ^ { 2 } \mathrm { H }$ 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 $^ { 6 ^ { 2 } \mathrm { H } } _ { 1 }$ $2 _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { { H e } + 2 _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { { H } + 2 _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { { n } + 4 3 . 1 5 \mathrm { { M e V } } } } }$ 表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为 $1 . 0 \times$ $1 0 ^ { 2 2 }$ 个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为 $2 . 9 \times 1 0 ^ { 7 } \mathrm { J } , 1 \mathrm { M e V } { = } 1 . 6 \times 1 0 ^ { - 1 3 } \mathrm { J }$ ，则M约为（A．40kg B $1 0 0 \mathrm { k g }$ C $4 0 0 \mathrm { k g }$ D．1000kg

（6分）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的的电功率为△P，到达B处时电压下降了 $\triangle \mathrm { U } .$ ．在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为 $\triangle { \bf { P } ^ { \prime } }$ ，到达B处时电压下降 $\overrightarrow { \Gamma } \bigtriangleup \mathrm { U } ^ { \prime }$ ．不考虑其他因素的影响，则（　　）A $\triangle \mathrm { P ^ { \prime } } = \frac { 1 } { 4 } \triangle \mathrm { P }$ B $\triangle \mathsf { P } ^ { \prime } = \frac { 1 } { 2 } \triangle \mathsf { P }$ C $\triangle \mathrm { U ^ { \prime } } = \frac { 1 } { 4 } \triangle \mathrm { U }$ D $\triangle \mathrm { U ^ { \prime } } = \frac { 1 } { 2 } \triangle \mathrm { U }$

（6分）水平冰面上有一固定的竖直挡板。一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为 4.0kg 的静止物块以大小为 5.0m/s 的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0m/s 的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0m/s，反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为（　　）

（5分）一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B 运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度 $\mathtt { h } _ { 0 } = 0 . 5 9 0 \mathrm { m }$ ，下降一段距离后的高度 $\mathtt { h } { = } 0 . 1 0 0 \mathrm { m }$ ；由 $\mathrm { h } _ { 0 }$ 下降至h所用的时间T＝0.730s。由此求得小球B 加速度的大小为 $\mathrm { \mathbf { a } } { = } \mathrm { \_ { 1 . 8 4 } } \mathrm { \quad } \mathrm { \mathbf { m } } / \mathrm { \mathbf { s } } ^ { 2 }$ （保留3位有效数字）。从实验室提供的数据得知，小球 A、B 的质量分别为 $1 0 0 . 0 { \mathrm { g } }$ 和 $1 5 0 . 0 \mathrm { g } \cdot$ ，当地重力加速度大小为 $\mathrm { { g } } { = } 9 . 8 0 \mathrm { { m } } / \mathrm { { s } } ^ { 2 }$ ．根据牛顿第二定律计算可得小球 B 加速度的大小为 $\mathrm { ~ \bf ~ a ~ } ^ { \prime } = \mathrm { ~ \underline { { { ~ 1 . 9 6 } } } ~ }$ $\mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$ （保留 3 位有效数字）。可以看出， $\mathbf { a ^ { \prime } }$ 与 a 有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：　滑轮的轴不光滑或滑轮有质量　。

（10 分）某同学要研究一小灯泡 L（3.6V，0.30A）的伏安特性。所用器材有：电流表$\mathbf { A } _ { 1 }$ （量程200mA，内阻 $\mathrm { R } _ { \mathrm { g l } } { = } 1 0 . 0 \Omega \cdot$ ）、电流表 $\mathbf { A } _ { 2 }$ （量程500mA，内阻 $\mathrm { R } _ { \mathrm { g } 2 } { = } 1 . 0 \Omega \cdot$ ）、定值电阻 $\mathrm { R } _ { 0 }$ （阻值 $\mathrm { R } _ { 0 } { = } 1 0 . 0 \Omega $ ）、滑动变阻器 $\mathsf { R } _ { 1 }$ （最大阻值10Ω）、电源E（电动势4.5V，内阻很小）、开关S 和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。

（ 1 ） 根 据 图 （ a ）， 在 图 （ b ） 的 实 物 图 中 画 出 连 线 。

图(a)

图(b)

（2）若 $\mathrm { I } _ { 1 }$ 、 $\mathrm { I } _ { 2 }$ 分别为流过电流表 $\mathbf { A } _ { 1 }$ 和 $\mathbf { A } _ { 2 }$ 的电流，利用 $\mathrm { I } _ { 1 }$ 、 $\mathrm { I } _ { 2 }$ 、 $\mathrm { R _ { g 1 } }$ 和 $\mathrm { R } _ { 0 }$ 写出：小灯泡两端的电压 ${ \mathrm { U } } { = } \mathrm { { \_ { I } } _ { 1 } \mathrm { ~ ( R _ { g l } { \pm } R _ { 0 } ) } }$ ，流过小灯泡的电流 $\mathrm { I } { = } \_ { \mathrm { I } _ { 2 } - \mathrm { I } _ { 1 } }$ 。为保证小灯泡的安全， $\mathrm { I } _ { 1 }$ 不能超过 $1 8 0 ~ \mathrm { \ m A }$

（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片的位置并读取相应的 $\mathrm { I } _ { 1 }$ 、 $\mathrm { I } _ { 2 } .$ ．所得实验数据在表中给出。

<table><tr><td> $I_{1}/mA$ </td><td>32</td><td>55</td><td>85</td><td>125</td><td>144</td><td>173</td></tr><tr><td> $I_{2}/mA$ </td><td>171</td><td>229</td><td>299</td><td>379</td><td>424</td><td>470</td></tr></table>

根据实验数据可算得，当 $\mathrm { I } _ { 1 } { = } 1 7 3 \mathrm { m A }$ 时，灯丝电阻 $\ R = \_ 1 1 . 6 \Omega$ （保留1位小数）。

（4）如果用另一个电阻替代定值电阻 $\mathrm { R } _ { 0 }$ ，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于　8.0 Ω（保留1位小数）。

（5分）下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有　B　，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有　C　。（填正确答案标号）

用一个摆长为 80.0cm 的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于 $5 ^ { \circ }$ ，则开始时摆球拉离平衡位置的距离应不超过　6.9 cm（保留1位小数）。（提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。）某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动 10 个周期的时间与原单摆摆动 11 个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为$\underline { { 9 6 . 8 \quad } } \mathrm { c m }$

直角棱镜的折射率 n＝1.5，其横截面积如图所示，图中 $\angle \mathbf { C } { = } 9 0 ^ { \circ }$ $\angle \mathbf { A } { = } 3 0 ^ { \circ }$ ．截面内一细束与BC 边平行的光线，从棱镜AB 边上的D点射入，经折射后射到BC边上。

（i）光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；

（ii）不考虑多次反射，求从AC 边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。