2020年普通高等学校招生全国统一考试
理科综合3卷（物理部分）答案解析
（分值分布：力学44分、电磁学45分、现代物理学6分、热学/光学15分）
二、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14~18题只有一项符
合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。
14．（电磁学）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
【解析】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。
【考点】选修3-2电磁感应
【难度】☆
15．（力学）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．3J B．4J C．5J D．6J
【答案】A
【解析】由v -t 图可知，碰前甲、乙的速度分别为5m/s =甲v ，1m/s =乙v ；碰后甲、乙的速度分别为
1m/s '=-甲v ，2m/s '=乙v ，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒定律得
''+=+甲甲乙乙甲甲乙乙m v m v m v m v ，
解得6kg =乙m .则损失的机械能为22221111
3J 2222
''∆=
+--=甲甲乙乙甲甲乙乙E m v m v m v m v .【考点】选修3-5动量守恒定律【难度】☆☆
16．（力学）“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
B
C
D
【答案】D
【解析】设地球的质量为M ，根据地球表面的物体所受到的重力等于地球对物体的引力，有
2=GM gR ，①
设嫦娥四号卫星的质量为m 1，根据万有引力提供向心力有
12
1
2
=⎛⎫
⎪⎝⎭M
m v Q
G m KR KR P P ，②
由①②式可解得
=
=v .【考点】必修2万有引力与航天【难度】☆☆
3 d
17．（力学）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
【解析】根据题意，对O 点进行受力分析，如图所示：
根据几何关系有2=180+ αβ，由已知条件解得=55 β.
【考点】必修1相互作用【难度】☆
18．（电磁学）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 ．
32mv ae
B ．
mv ae
C ．
34mv ae
D ．
35mv ae
【答案】C
【解析】电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力
2
=v eBv m
r
则磁感应强度与圆周运动轨迹关系为
mv r eB
=
即磁场的磁感应强度越小，运动轨迹半径越大。令电子运动轨迹最大的半径为m r ，为了使电
子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，其最大半径的运动轨迹与实线圆相切，如图所
示：
由几何关系可得()2
223m m a r r a -=+，解得4
3
m r a =，
所以磁场的磁感应强度最小值min 34m mv mv
B er ae
=
=
.【考点】选修3-1磁场【难度】☆☆☆
19．（现代物理学）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：427
1
213
0He +
Al X n +→。X 会衰变成原子核Y ，衰变方程为01X Y e +→，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1
C ．X 的电荷数比2713Al 的电荷数多2
D ．X 的质量数与2713Al 的质量数相等
【答案】AC
【解析】设X 和Y 的质子数分别为n 1和n 2，质量数分别为m 1和m 2，则反应方程为
1
14
2712
13
0He +
Al X n m n +→，1212X Y e
m m n n +０１→根据反应方程质子数和质量数守恒，有
14+27=1m +，12+13=n ，12m m =，121n n =+，
解得
1230m m ==，115n =，214n =，
A 、D ：X 的质量数（130m =）与Y 的质量数（230m =）相等，比2713Al 的质量数多3，故A 正确，D 错误；
B 、
C ：X 的电荷数（115n =）比Y 的电荷数（214n =）多1，比2713Al 的电荷数多2，故B 错误，C 正确.
【考点】选修3-5原子核【难度】☆☆
20．（电磁学）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，R 1、R 2、R 3均为固定电阻，R 2=10Ω，R 3=20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R 2中电流i 2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50Hz
B ．电压表的示数为100V
C ．电流表的示数为1.0A
D ．变压器传输的电功率为15.0W
【答案】AD
【解析】A ．交流电的频率为11
50HZ 0.02s
f T =
==，A 正确；B ．通过R 2
电流的有效值为21A I =，R 2两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知
222101A=10V U U R I '===Ω⨯，根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压1
2
1010V 100V n U U n '=
=⨯=，原线圈和电阻R 1串联，电阻R 1两端分压即为电压表示数，即V 1220V 220V 100V 120V U U U ==-=-=，B 错误；C ．电流表与R 3的串联，故电流表示数为3A 33310V 0.5A 20U U I I R R '==
===Ω
，C 错误；D ．副线圈中流过的总电流为231A 0.5A    1.5A I I I '=+=+=，变压器原副线圈传输的功率为
10V    1.5A 15W P U I '''==⨯=，D 正确。
【考点】选修3-2交变电流【难度】☆☆
21．（电磁学）如图，∠M 是锐角三角形PMN 最大的内角，电荷量为q （q >0）的点电荷固定在P 点。下
列说法正确的是

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