北京市2020年高中物理第一次学业水平合格性考试试题含解析

北京市2020年高中物理第一次学业水平合格性考试试题（含解析）

1.考生要认真填写考场号和座位序号。

2.本试卷共7页，分为三道大题，共100。第一道大题为单项选择题，20小题（共60分）；第二道大题为填空题，3小题（共12分）；第三道大题为计算论证题，5小题（共28分）。 3.试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一道大题必须用2B铅笔作答；第二道、第三道大题必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2B铅笔。 4.考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。

第一部分 选择题（共60分）

一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个。选项是符合题意．．．．的。每小题3分，共60分）

1. 如图 苹果自由下落时频闪照片的效果图，第一次闪光时苹果位于 O 点，第二、第三、第四次闪光时苹果分别位于 A、B、C 三点。已知A B  x2，OA  x1，BC  x3，频闪仪的闪光周期为 T。描述苹果运动的下列物理量中，属于标量的是（ ）

A. 位移 【答案】B 【解析】

B. 时间 C. 速度 D. 加速度

【详解】A．位移是表示物体位置变化的物理量，有大小和方向，是矢量，故A错误； B．时间只有大小，没有方向，是标量，故B正确；

C．速度是表示物体位置变化快慢的物理量，有大小和方向，是矢量，故C错误； D．加速度是表示物体速度变化快慢的物理量，有大小和方向，是矢量，故D错误。 故选B。

2. 如图 苹果自由下落时频闪照片的效果图，第一次闪光时苹果位于 O 点，第二、第三、第四次闪光时苹果分别位于 A、B、C 三点。已知A B  x2，OA  x1，BC  x3，频闪仪的闪光

周期为 T。由图可知 x1x2x3，则苹果自由下落的速度 （ ）

A. 越来越大 变大 【答案】A 【解析】

【详解】相同时间内，苹果的位移越来越大，可知苹果下落的速度越来越大，故选A。 3. 如图，苹果自由下落时频闪照片的效果图，第一次闪光时苹果位于O点，第二、第三、第四次闪光时苹果分别位于A、B、C三点。已知ABx2，OAx1，BCx3，频闪仪的闪光周期为T。进一步研究可知，苹果在自由下落过程中加速度保持不变。从受力的角度分析，这是因为苹果所受的合力（ ）

B. 保持不变

C. 越来越小

D. 先变小后

A. 越来越大 变大 【答案】B 【解析】

【详解】由题知，苹果

B. 保持不变 C. 越来越小 D. 先变小后

自由下落过程中加速度保持不变，根据牛顿第二定律

F合ma

可知，这是因为苹果所受的合力保持不变。故ACD错误，B正确； 故选B。

4. 如图 苹果自由下落时频闪照片的效果图，第一次闪光时苹果位于 O 点，第二、第三、第四次闪光时苹果分别位于 A、B、C 三点。已知A B  x2，OA  x1，BC  x3，频闪仪的闪光周期为 T。我们还可以从能量的角度分析苹果的自由下落过程，关于苹果的动能和重力势能，下列说法正确的是（ ）

A. 动能保持不变 C. 重力势能保持不变 【答案】D 【解析】

B. 动能越来越小 D. 重力势能越来越小

【详解】AB．苹果下落的过程，重力势能转化为动能，动能增大，A错误，B错误； CD．苹果下落的过程，重力势能转化为动能，重力势能越来越小，C错误，D正确。 故选D。

5. 小明陪妈妈去超市购物，他在从一层到二层的过程中，站立在自动人行道上，并随 自动人行道做匀速运动。自动人行道为如图所示的坡面平整的斜面，从侧面看可简化为如图所示的示意图。若该超市一层和二层之间自动人行道的长度约为 20m，小明测得他从一层到二层所用的时间约为 40s，则自动人行道运行速度的大小约为（ ）

A. 2m/s 【答案】C 【解析】

B. 1m/s C. 0.5m/s D. 0.2m/s

【详解】人行道做匀速运动，由速度公式

vC正确，ABD错误。 故选C。

s20m=0.5m/s t40s6. 小明陪妈妈去超市购物，他在从一层到二层的过程中，站立在自动人行道上，并随 自动人行道做匀速运动。自动人行道为如图所示的坡面平整的斜面，从侧面看可简化为如图所示的示意图。在小明随自动人行道做匀速运动的过程中，关于他的受力情况，下列说法正确的是（ ）

A. 只受重力 C. 只受重力和摩擦力 【答案】D 【解析】

B. 只受重力和支持力 D. 受重力、支持力和摩擦力

【详解】人随自动人行道做匀速运动，受力平衡，合力为零，可知，小明受到重力、垂直接触面的弹力，沿斜面向上的摩擦力，D正确，ABC错误。 故选D。

7. 小明陪妈妈去超市购物，他在从一层到二层的过程中，站立在自动人行道上，并随 自动人行道做匀速运动。自动人行道为如图所示的坡面平整的斜面，从侧面看可简化为如图所示的示意图。在小明随自动人行道做匀速运动的过程中，人行道对小明支持力的反作用力是 （ ）

A. 小明受到的重力 C. 人行道对小明的摩擦力 【答案】B

B. 小明对人行道的压力 D. 小明对人行道的摩擦力

【解析】

【详解】由牛顿第三定律可知，人行道对小明支持力的反作用力是小明对人行道的压力，B正确，ACD错误。 故选B。

8. 第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办，跳台滑雪是比赛项目之一。如图所示，运动员从跳台边缘的O点水平滑出（运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响），落到斜坡CD上的E点。运动员滑出后，可以将他在空中的运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动。关于这两个分运动，下列说法正确的是（ ）

A. 水平方向和竖直方向均为匀速直线运动 B. 水平方向和竖直方向均为匀加速直线运动

C. 水平方向为匀速直线运动，竖直方向为匀加速直线运动 D. 水平方向为匀加速直线运动，竖直方向为匀速直线运动 【答案】C 【解析】

【详解】平抛运动的水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，因此C正确，ABD错误。 故选C。

9. 第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办，跳台滑雪是比赛项目之一。如图所示，运动员从跳台边缘的O点水平滑出（运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响），落到斜坡CD上的E点。若测得运动员在空中飞行的时间约为4s，O、E两点间的水平距离约为80m，则运动员从O点滑出时的速度大小约为（ ）

A. 1m/s

B. 2m/s C. 10m/s D. 20m/s

【答案】D 【解析】

【详解】平抛运动水平方向是匀速直线运动，根据题意可知，运动员的水平速度

v0D正确，ABC错误。 故选D。

x8020m/s t410. 第 24 届冬季奥林匹克运动会将在 2022 年由北 京市和张家口市联合举办，跳台滑雪是比赛项目之 一。如图所示，运动员从跳台边缘的 O 点水平滑出，落到斜坡 CD上的 E点。运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响。运动员从 O 点滑出后，在空中飞行的过程中，关于其重力所做的功，下列说法正确的是（ ）

A. 一直做正功 C. 一直不做功 【答案】A 【解析】

B. 一直做负功 D. 先做负功后做正功

【详解】运动员所受重力竖直向下，运动方向与重力的夹角为锐角，重力一直做正功，A正确，BCD错误。 故选A。

11. 真空中有一个静止的、带正电的点电荷，其周围的电场线 分布如图所示，a、b、c 是同一条电场线上的三个点，它们 的电场强度大小分别为 Ea、Eb、Ec，电势分别为 φa、φb、φc。关于 Ea、Eb、Ec，下列说法正确的是（ ）

A. Ea Eb Ec C. Ea Eb Ec 【答案】A 【解析】

B. Ea Eb， Eb Ec D. Ea Eb， Eb Ec 【详解】由点电荷的场强公式

可知Ea Eb Ec，故选A

12. 真空中有一个静止的、带正电的点电荷，其周围的电场线分布如图所示，a、b、c 是同

一条电场线上的三个点，它们 的电场强度大小分别为 Ea、Eb、Ec，电势分别为 φa、φb、φc。关于 φa、φb、φc，下列说法正确的是（ ）

。EkQ 2rB. a b，b c D. a b，b c A. a b c C. a  b c 【答案】A 【解析】

【详解】沿电场线方向电势降低，可知a b c，A正确，BCD错误。 故选A。

13. 电源、电阻箱、电流表与开关连接成如图所示的电路。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值R=10.0Ω时，电流表示数为0.50A。当电阻箱接入电路的阻值R=10.0Ω时，电阻箱两端的电压等于（ ）

A. 20V 【答案】D 【解析】

B. 10V C. 9.5V D. 5.0V

【详解】根据欧姆定律，有

UIR0.510V5V

故ABC错误，D正确。 故选D。

14. 电源、电阻箱、电流表与开关连接成如图所示电路。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值R=10.0Ω时，电流表示数为0.50A。当电阻箱接入电路的阻值R=10.0Ω时，电阻箱的热功率等于（ ）

A. 50W 【答案】D 【解析】

【详解】电阻箱的热功率为

B. 20W

C. 5.0W

PI2R2.5W

故选D。

的D. 2.5W D. 先增大后

15. 电源、电阻箱、电流表与开关连接成如图所示的电路。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值R=10.0Ω时，电流表示数为0.50A。当电阻箱接入电路的阻值增大时，电流表的示数（ ）

A. 增大

B. 不变 C. 减小

减小 【答案】C 【解析】

【详解】根据欧姆定律

EIRr

所以

IE Rr当电阻箱接入电路的阻值增大时，即R增大，I减小。故ABD错误，C正确。 故选C。

16. 电容器是一种重要的电学元件，有广泛的应用。它能够储存电荷，其储存电荷的特性可以用电容来描述。关于电容器的电容，下列说法正确的是（ ） A. 电容器的电容只由它本身决定 B. 电容器不带电时，其电容为零 C. 电容器所带电荷量越多，其电容越大 D. 电容器两极板间电势差越小，其电容越大 【答案】A 【解析】

【详解】电容是描述电容器储存电量本领的物理量，其决定式为

CS 4kd电容的大小与带不带电、两极板的电压、带电量多少均无关，故选A。

17. 电容器是一种重要的电学元件，有广泛的应用。它能够储存电荷，其储存电荷的特 性可以用电容来描述。一个固定电容器在充电过程中，两个极板间的电压 U 随电容器所带电荷量

Q 的变化而变化。图中正确反映 U 随 Q 变化关系的是（ ）

A. B. C. D.

【答案】A 【解析】

【详解】由电容定义式

C可知，一个固定电容器两个极板的电压和电荷量成正比，A正确，BCD错误。 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，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道2，A点在轨道1上，B、C两点在轨道2上。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。在该卫星远离地球的过程中，地球对卫星的引力（ ）

的

B. 越来越小

C. 保持不变

Q UA. 越来越大 变小 【答案】B 【解析】

D. 先变大后

【详解】地球对卫星的引力等于万有引力，则

FG由于r变大，则F减小，故选B。

Mm 2r19. “北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨

过程，将卫星送入同步圆轨道2，A点在轨道1上，B、C两点在轨道2上。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。卫星在轨道1上做匀速圆周运动的速度大小为v1，周期为T1；卫星在轨道2上做匀速圆周运动的速度大小为v2，周期为T2，下列关系正确的是（ ）

A. v1v2，T1T2 C. v1v2，T1T2 【答案】C 【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力有

B. v1v2，T1T2 D. v1v2，T1T2

Mmv22G2mm()2r rrT可得

vGM rr3 T2GM因r1v1>v2 T1故ABD错误，C正确； 故选C。

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，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星 时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变 轨过程，将卫星送入同步圆轨道 2，A 点在轨道 1上，B、C 两 点在轨道 2上。卫星在轨道1、

轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。在电荷的周围存在电场，我们用电场强度来描述电场的强弱；类似地，在地球的周围存 在引力场，我们可以用引力场强度描述引力场的强弱。类比电场强度的定义式，可以定义引力场强度。A、B、C 三点引力场强度的大小分别为 EA、

EB、EC，下列关系正确的是（ ）

A. EA EB 【答案】D 【解析】

B. EA EC C. EA EB D. EA EC 【详解】由万有引力定律，可知

FGMmmg r2类比电场强度的定义式，可以定义引力场强度

EFGM2g mr可知，离地面越近，引力场强度越大，所以EA EC EB，D正确，ABC错误。 故选D。

第二部分 非选择题（共40分）

二、填空题（本题共3小题。每小题4分，共12分）

21. 如图所示，一带正电的导体球M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上。当小球N静止时，丝线与竖直方向成θ角，由此推断小球N带_____电荷（选填“正”或“负”）。若把导体球M靠近带电小球N，则丝线与竖直方向的夹角θ将_____（选填“变大”或“变小”）。

【答案】 (1). 正 (2). 变大 【解析】

【详解】[1]带电小球根据同性相斥，异性相吸原理，可知小球N带正电。 [2]根据库仑力

Fkq1q2 2r可知当导体球M靠近带电小球N时，r减小，F增大，对小球N受力分析得

tan故丝线与竖直方向的夹角θ将变大。

F mg22. 利用如图所示的装置可探究弹簧的弹力 F 与伸长量 x 的关系。某同学选取了1、2两根不同的弹簧分别进行探究。在实验过程中，弹簧始终在弹性限度内，弹簧质量可忽略 不计。根据实验数据，他在同一个坐标系内作出了 F-x图像，如图 所示，据此可知： 在弹性限度

内，弹簧的弹力 F 与其伸长量 x 成_____（选填“正比”或“反比”）；弹簧1、2 的劲度系数分别为 k1 和 k2，则 k1_____k2（选填“>”或“<”）。

的

【答案】 (1). 正比 (2). > 【解析】

【详解】[1] F-x图像是过原点的直线，故弹簧的弹力F与其伸长量x成正比。 [2] F-x图像的斜率反映劲度系数的大小，故k1 >k2。

23. 某实验小组利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。该实验小组选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示。图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔相同。他们发现，纸带上由O点到D点相邻计数点之间的距离逐渐增大，则可判断小车做_______（选填“加速”或“匀速”）直线运动。打点计时器打下A点时，小车速度的大小用vA表示，打点计时器打下A点到打下C点这段时间内，小车平均速度的大小用vAC表示，则vA_____vAC（选填“>”或“<”）。

【答案】 (1). 加速 (2). < 【解析】

【详解】[1]由纸带的点的轨迹可以看出，在同样时间内，小车运动的位移越来越大，故小车是加速运动的。

[2]由于小车是加速运动，从A点到C点的过程中，小车在A点时速度是最小的，因此vAvAC。 三、计算论证题（本题共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）解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。

24. 如图 所示，用 F 3.0N 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)物体加速度的大小 a；

(2)物体在前 2.0s 内位移的大小 x。

【答案】（1）a=3m/s2；（2）6m 【解析】

【详解】（1）由牛顿第二定律

Fma

可得物体的加速度

a=3m/s2

（2）由运动学公式

x12at6m 2

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

E=2.0104N/C，A、B两点间的距离d=0.20m。将电荷量q=1.0108C的试探电荷由A点移到B点。求：

(1)该试探电荷在电场中所受静电力的大小F； (2)在此过程中静电力对试探电荷所做的功W。

【答案】(1)2104N；(2)4105J 【解析】

【详解】(1)试探电荷在电场中所受静电力的大小为

FqE11082104N2104N

(2)此过程中静电力对试探电荷所做的功为

WFd4105J

26. 汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不 允许超过规定的速度。 如图所示， 一辆质量 m  2.0 10kg 的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上 行驶，速度的大小 v 10m/s，其轨迹可视为半径 r 50m 的圆弧。 (1)求这辆汽车转弯时需要向心力的大小F；

(2)请你从道路设计者或驾驶员的角度，提出一条可避免汽车在弯道处侧滑的措施。

3

【答案】(1)4000N ；(2) 从驾驶员的角度：汽车在水平道路上转弯时，向心力由静摩擦力提

供，为了防止最大静摩擦力小于所需的向心力，发生侧滑，转弯时要减速。 【解析】

【详解】(1) 汽车转弯时需要向心力的大小

mv22.0103102FN4000N

r50(2)从驾驶员的角度：汽车在水平道路上转弯时，向心力由静摩擦力提供，为了防止最大静摩擦力小于所需的向心力，发生侧滑，转弯时要减速。

27. 如图所示，空间某区域存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，电场强度为 E，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。一电荷量为+q的粒子以某一速 度水平向右射入该区域，恰好能够做匀速直线运动。不计粒子重力。 (1)求该粒子射入该区域时速度的大小 v；

(2)若一电荷量为 q 的粒子，以相同的速度 v 从同一位置射入该区域，不计粒子重力。请判断该粒子能否做匀速直线运动，并说明理由。

【答案】(1) v【解析】

E；(2)见解析 B【详解】(1)粒子进入复合场后受到向下的电场力和向上的洛伦兹力，二力平衡，根据平衡条件得

BqvEq

解得

vE B(2) 若一电荷量为 q 的粒子，以相同的速度 v 从同一位置射入该区域，不计粒子重力，与正电荷相比，电场力大小不变，方向相反；洛伦兹力大小不变，方向相反。电场力与洛伦兹

力仍然是一对平衡力，故粒子做匀速直线运动。

28. 某种型号的笔由弹簧、内芯和外壳三部分构成。小明同学在探究这种笔的弹跳问题时，发现笔的弹跳过程可简化为三个阶段：把笔竖直倒立于水平硬桌面上，下压外壳使其 下端接触桌面（如图所示）；把笔由静止释放，外壳竖直上升，速度达到 v0时，与静止的内芯碰撞，碰撞过程时间极短，碰后瞬间，内芯与外壳具有竖直向上的共同速度v（如图所示）；然后，内芯与外壳以相同速度一起向上运动（如图所示）。已知笔的外壳和内芯质量分别为 m1 和 m2。不计弹簧质量和空气阻力，重力加速度为 g。 (1)求外壳与内芯碰撞后一起上升的最大高度 h；

(2)求外壳与内芯组成的系统在碰撞过程中损失的动能 Ek损；

(3)若将内芯与外壳间的撞击力等效为恒力，且可认为此恒力远大于笔所受的重力，请证明：

m1v0（m1m2）v。

v21122【答案】（1）h；（2）EK损m1v0m1m2v；（3）见解析

2g22【解析】

【详解】(1) 外壳与内芯碰撞后一起上升，由机械能守恒定律，可得

1m1m2v2m1m2gh 2解得

v2h

2g（2）由能量守恒定律，可知

11m1v02m1m2v2Ek损 22解得外壳与内芯组成的系统在碰撞过程中损失的动能

Ek损11m1v02m1m2v2 22（3）将内芯与外壳间的撞击力等效为恒力F，且可认为此恒力远大于笔所受的重力，对内芯分析，设力的作用时间为t，由牛顿第二定律，可知

Fm2a2

va2t

即

vFt m2m2vFt

对外壳分析，由牛顿第二定律及运动学公式，可得

Fm1a1

v0va1t

即

v0vFt m1m1v0vFt

所以

m1v0vm2v

即

m1v0m1m2v