辽宁省本溪市2021届新高考第四次质量检测物理试题含解析

辽宁省本溪市2021届新高考第四次质量检测物理试题
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．下列说法正确的是（）
A．米、千克、秒、库仑都属于国际单位制的基本单位
B．同一个物体在地球上比在月球上惯性大
C．一对作用力与反作用力做的功一定大小相等且一正一反
D．物体做曲线运动时，其所受合力的瞬时功率可能为零
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．在国际单位制中，力学的单位被选为基本单位的是米、千克、秒，电学的单位被选为基本单位的是安培，不是库仑，故A错误；
B．惯性大小的唯一量度是质量，故同一个物体在地球上与在月球上惯性一样大，故B错误；
C．作用力做正功，反作用力也可以做正功，比如两带电小球靠斥力分开，库仑斥力对两小球都做正功，故C错误；
D．物体做曲线运动时，如果速度和力垂直，功率为零，如匀速圆周运动，故D正确。

故选D。

2．图为2020年深圳春节期间路灯上悬挂的灯笼，三个灯笼由轻绳连接起来挂在灯柱上，O为结点，轻绳OA、OB、OC长度相等，无风时三根绳拉力分别为F A、F B、F C。

其中OB、OC两绳的夹角为60o，灯笼总质量为3m，重力加速度为g。

下列表述正确的是（）
A．F B一定小于mg B．F B与F C是一对平衡力
C．F A与F C大小相等D．F B与F C合力大小等于3mg
【答案】D
【解析】
【详解】
A．因OB=OC可知F B=F C，由平衡知识可知
2cos303B F mg =o
解得 3B F mg =
F B 一定大于mg ，选项A 错误；
B ．F B 与F
C 不共线，不是一对平衡力，选项B 错误；
C ．因F A =3mg>F C ，则选项C 错误；
D ．由平衡知识可知，F B 与F C 合力大小等于3mg ，选项D 正确。

故选D 。

3．在上海世博会上，拉脱维亚馆的风洞飞行表演，令参观者大开眼界若风洞内总的向上的风速风量保持不变，让质量为m 的表演者通过调整身姿，可改变所受的向上的风力大小，以获得不同的运动效果，假设人体受风力大小与正对面积成正比，已知水平横躺时受风力面积最大，且人体站立时受风力面积为水平横躺时受风力面积的1／8，风洞内人体可上下移动的空间总高度为H ．开始时，若人体与竖直方向成一定角度倾斜时，受风力有效面积是最大值的一半，恰好可以静止或匀速漂移；后来，人从最高点A 开始，先以向下的最大加速度匀加速下落，经过某处B 后，再以向上的最大加速度匀减速下落，刚好能在最低点C 处减速为零，则以下说法正确的有（ ）
A ．由A 至C 全过程表演者克服风力做的功为mgH
B ．表演者向上的最大加速度是34
g C ．表演者向下的最大加速度是
4g D ．B 点的高度是47
H 【答案】A
【解析】
【详解】
对A 至C 全过程应用动能定理mgH-W=0，解得W=mgH ，因而A 正确；设最大风力为F m ，由于人体受
风力大小与正对面积成正比，故人站立时风力为18F m ；由于受风力有效面积是最大值的一半时，恰好可以静止或匀速漂移，故可以求得重力G=12F m ；人平躺上升时有最大加速度m
F G a g m
-==，因而B 错误；人站立加速下降时的最大加速度134m G F a g m -==，因而C 错误；人平躺减速下降时的加速度大小是a 2=m F G m
-=g ；设下降的最大速度为v ，由速度位移公式，加速下降过程位移2112v x a =；减速下降过程位移2222v x a =，故x 1：x 2=4：3，因而x 2=37
H ，选项D 错误；故选A ． 【点睛】
本题关键将下降过程分为匀加速过程和匀减速过程，求出各个过程的加速度，然后根据运动学公式列式判断．
4．如图，两根细杆M 、N 竖直固定在水平地面上，M 杆顶端A 和N 杆中点B 之间有一拉直的轻绳。

两杆的高度均为4.0 m ，两杆之间的距离为2.0 m 。

将一个小球从M 杆上的C 点以一定的初速度v o 水平向右抛出。

已知C 点与A 点的距离为0.8 m ，重力加速度g 取10 m/s 2.不计空气阻力。

若要使小球能碰到轻绳，则v o 的最小值为（ ）
A ．2.5 m/s
B ．10m /s
C ．4.0 m/s
D 56m /s 3
【答案】C
【解析】
【详解】 细绳与水平方向夹角为45°，要使小球恰能碰到轻绳，则轨迹与轻绳相切，此时速度方向与水平方向夹角为45°，此时位移偏向角满足
tan 452tan α=o
即
1tan 2y x
α=
= 其中 0x v t =
212
y gt = 由几何关系
0.8x y =+
解得
v 0=4m/s 。

故选C 。

5．现在很多人手机上都有能记录跑步数据的软件，如图所示是某软件的截图，根据图中信息，判断下列选项正确的是（ ）
A ．“3.00千米”指的是该同学的位移
B ．平均配速“05′49″”指的是平均速度
C ．“00∶17∶28”指的是时刻
D ．这位跑友平均每跑1千米用时约350s
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据题图中地图显示，跑的轨迹是曲线，故“3.00千米”指的是路程，故A 错误；
B.根据“05′49″”的单位是时间单位，可知不是平均速度，故B 错误；
C.“00∶17∶28”指的是所用时间，是指时间间隔，故C 错误；
D.3千米共用时17分28秒，故每跑1千米平均用时约350s ，故D 正确。

故选D 。

6．如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。

一质量为m （质量分布均匀）的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。

现杆受到水平向左、垂直于杆的恒力F 作用，从静止开始沿导轨运动，当运动距离L 时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。

设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g 。

对于此过程，下列说
法中正确的是（ ）
A ．当杆的速度达到最大时，a 、b 两端的电压为
()F R r BL
+ B ．杆的速度最大值为22()F R r B L + C ．恒力F 做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量
D ．安倍力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB ． 当杆匀速运动时速度最大，由平衡条件得：
22m B L v F mg F mg R r
μμ=+=++安 得最大速度为
22()()m F mg R v r B L
μ+=- 当杆的速度达到最大时，杆产生的感应电动势为：
()()m F mg R r E BLv BL
μ-+== a 、b 两端的电压为：
()R F mg R U E R r BL
μ-==+ 故AB 错误；
C ． 根据动能定理知，恒力F 做的功、摩擦力做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量，故C 错误；
D ． 根据功能关系知，安倍力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热，故D 正确。

故选：D 。

二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
7．如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波1s t =时刻波形图，该时刻M 点开始振动，再过1.5s ，N 点开始振动。

下列判断正确的是_____________。

A ．波的传播速度4m /s
B ．质点M 的振动方程0.5sin(2)2y t ππ=+
C ．质点M N 、相位相差是π
D ．0.5s t =时刻， 1.0m x =处质点在波峰
E. 2.5s t =时刻，质点M N 、与各自平衡位置的距离相等
【答案】ACE
【解析】
【详解】
A ．质点M 和N 相距6m ，波的传播时间为1.5s ，则波速： 126m/s=4m/s 1.5
x v t ∆-==∆， 故A 正确；
B ．波长λ=4m ，根据波长、波速和周期的关系可知周期为：
1s T v λ
==，
圆频率：
2=2 rad /s T
πωπ=， 质点M 起振方向向上，t=1s 时开始振动，则质点M 的振动方程为y=0.5sin （2πt -2π），故B 错误； C ．相隔半波长奇数倍的两个质点，相位相差为π，质点M 、N 相隔1.5λ，故相位相差π，故C 正确； D ．t=0.5s=0.5T ，波传播到x=4.0m 处，此时x=1.0m 处质点处于波谷，故D 错误；
E ．t=2.5s=2.5T ，N 点开始振动，质点M 、N 相隔1.5λ，振动情况完全相反，故质点M 、N 与各自平衡位置的距离相等，故E 正确。

故选ACE 。

8．下列说法正确的是（ ）
A ．由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，故液体表面存在张力
B ．把金片儿和铅片压在一起，经过足够长时间后，可发现金会扩散到铅中，但铅不会扩散到金中
C ．物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大
D ．热力学第二定律表明，不可能通过有限的过程，把一个物体冷却到绝对零度
E.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【答案】ACE
【解析】
【分析】
【详解】
A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力，故A正确；
B．一切物质的分子处于永不停息的无规则运动之中，当铅片与金片接触时，会有一些铅的分子进入金片，同时，金的分子也会进入铅片，故B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，则温度升高，物体内分子平均动能增大，故C正确；
D．根据热力学第三定律知，绝对零度只能接近，不可能达到，故D错误；
E．根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确。

故选ACE。

9．如图所示为用同一双缝干涉实验装置得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是______。

A．甲光的波长大于乙光的波长
B．甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率
C．若甲光是黄光，乙光可能是红光
D．若两种单色光以相同的人射角进入同种介质，甲光的折射角较大
E.若两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大人射角，乙光的折射光线最先消失
【答案】ADE
【解析】
【详解】
A．根据
l
x
d
λ
∆=得，在d、l相同的条件下，Δx与λ成正比，甲光的条纹间距大，甲光的波长长，故A
正确；
B．每种单色光在真空中的传播速率是相同的，都是3.0×108m/s，故B错误；C．甲光的波长长，红光的波长比黄光的波长长，故C错误；
D．根据c=λv得，甲光的频率比乙光频率低，则甲光的折射率小，由
sin sin i n r
= 得若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大，故D 正确；
E ．根据
1sin C n
= 得乙光的临界角较小，两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大入射角，乙光的折射光线最先消失，故E 正确。

故选ADE 。

10．18世纪，数学家莫佩尔蒂和哲学家伏尔泰，曾设想“穿透”地球：假设能够沿着地球两极连线开凿一条沿着地轴的隧道贯穿地球，一个人可以从北极入口由静止自由落入隧道中，忽略一切阻力，此人可以从
南极出口飞出，则以下说法正确的是（已知地球表面处重力加速度g 取10 m/s 2；地球半径R ＝6.4×
106 m ；地球表面及内部某一点的引力势能E p ＝－GMm r
，r 为物体距地心的距离）（ ） A ．人与地球构成的系统，虽然重力发生变化，但是机械能守恒
B ．当人下落经过距地心0.5R 瞬间，人的瞬时速度大小为4×103 m/s
C ．人在下落过程中，受到的万有引力与到地心的距离成正比
D ．人从北极开始下落，直到经过地心的过程中，万有引力对人做功W ＝1.6×109 J
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.人下落过程只有重力做功，重力做功效果为重力势能转变为动能，故机械能守恒，故A 正确；
B. 当人下落经过距地心0.5R 瞬间，其引力势能为：
'0.5p GMm R E =-
根据功能关系可知： 'p p k E E E -=∆
即：
2100.52GMm GMm m R R v ⎛⎫---=- ⎪⎝⎭
在地球表面处忽略地球的自转：
2GMm
mg R =
则联立以上方程可以得到：
3282m/s 10v gR ==⨯
故B 错误；
C.设人到地心的距离为r ，地球密度为ρ，那么，由万有引力定律可得：人在下落过程中受到的万有引力为： 322
4433G r m GMm F G mr r r ρππρ=== 故万有引力与到地心的距离成正比，故C 正确；
D. 由万有引力43
F G mr πρ=
可得：人下落到地心的过程万有引力做功为： 11222
43GMm W G mR R mgR R πρ⨯⨯=== 由于人的质量m 未知，故无法求出万有引力的功，故D 错误； 故选AC 。

11．如图所示，A 、B 两带电小球的质量均为m ，电荷量的大小均为Q （未知）。

小球A 系在长为L 的绝
缘轻绳下端，小球B 固定于悬挂点的正下方，平衡时，小球A 、B 位于同一高度，轻绳与竖直方向成60︒角。

已知重力加速度为g ，静电力常量为k ，则以下说法正确的是（ ）
A ．小球A 、
B 带异种电荷
B ．小球A 3mg
C ．小球A 、B 所带电荷量32L
mg Q k
=D ．若小球A 的电荷量缓慢减小，则小球A 的重力势能减小，电势能增大
【答案】BD
【解析】
【详解】
AB ．带电的小球A 处于平衡状态，A 受到库仑力F 、重力mg 以及绳子的拉力T 的作用，其合力为零，则有
tan 60F mg ︒=
解得
3F mg =
由图可知，AB 间库仑力为排斥力，即AB 为同种电荷，故A 错误，B 正确；
C ．根据库仑定律有2Q Q F k r
⋅=，而 sin60r L ︒=
解得
332L mg Q k
= 故C 错误；
D ．若小球A 的电荷量缓慢减小，AB 间的库仑力减小，小球A 下摆，则小球A 的重力势能减小，库仑力做负功，电势能增大，故D 正确。

故选BD 。

12．如图所示为某一工作车间的传送装置，已知传送装置与水平面夹角为37°，传送带以10m/s 的速率顺时针运转．某时刻在传送带上端A 处无初速度的轻轻放上一质量为1kg 的小铁块（可视为质点），铁块与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带A 到B 的总长度为16m ，其中2
10/g m s =，则在小铁块从A 运动到B 的过程中（ ）
A ．小铁块从A 到
B 运动的总时间为2s
B ．小铁块对皮带做的总功为0
C ．小铁块与传送带相对位移为4m
D ．小铁块与皮带之间因摩擦生热而产生的内能为20J
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.开始时，传送带作用于小物体的摩擦力沿传送带向下，小物体下滑的加速度
22(sin cos )10m/s a g g θμθ=+=，小物体加速到与传送带运行速度相同是需要的时间为11v t s a =
=，在这段时间内，小物体沿传送带下滑的距离为1101522
v s t m m ==⨯=，由于 μ＜tanθ，此后，小物体沿传送带继续加速下滑时，它相对于传送带的运动的方向向下，因此传送带对小物体的摩擦力方向有改为沿传
送带向上，其加速度变为a 1=g （sinθ-μcosθ）=10×（0.6-0.5×
0.8）m/s 2=2m/s 2，小物体从该位置起运动到B 端的位移为s-s 1=16m-5m=11m ，小物体做初速度为v=10m/s 、加速度为a 1的匀加速直线运动，由
2121212
s s vt a t -=- ，代入数据，解得t 2=1s （t 2=-11s 舍去）所以，小物体从A 端运动到B 端的时间为t=t 1+t 2=2s ，故A 正确；
B.皮带的总位移10220x vt m m ==⨯=,摩擦力: 0cos370.51100.84f mg N N μ==⨯⨯⨯= ，所以摩擦力所做的功为20480f W fx J J =-=-⨯=-，故B 错误；
C.物体从A 到B 运动的位移为16m ，由B 项分析可知，皮带的总位移为20m ，所以小铁块与传送带相对位移为4m ，故C 正确；
D.因摩擦产生的热量=44=16Q fs J J 相=⨯，故D 错误。

故选AC 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某学习小组用图甲所示的实验装置探究动能定理。

A 、B 处分别为光电门，可测得小车遮光片通过A 、B 处所用的时间；用小车遮光片通过光电门的平均速度表示小车通过A 、B 点时的速度，钩码上端为拉力传感器，可读出细线上的拉力F 。

(1)用螺旋测微器测量小车上安装的遮光片宽度如图丙所示，则宽度d=__________mm ，适当垫高木板O 端，使小车不挂钩码时能在长木板上匀速运动。

挂上钩码，从O 点由静止释放小车进行实验；
(2)保持拉力F=0.2N 不变，仅改变光电门B 的位置，读出B 到A 的距离s ，记录对于的s 和t B 数据，画出
2B s v -图像如图乙所示。

根据图像可求得小车的质量m=__________kg ；
(3)该实验中不必要的实验要求有__________
A ．钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量
B ．画出2
B s v -图像需多测几组s 、t B 的数据
C ．测量长木板垫起的高度和木板长度
D ．选用宽度小一些的遮光片
【答案】1.125 0.6 AC
【解析】
【详解】
(1)[1]．根据螺旋测微器的读数规则可知，固定刻度为1mm ，可动刻度为12.5×0.01mm=0.125mm ，则遮光片宽度：d=1mm+0.125mm=1.125mm 。

(2)[2]．小车做匀加速直线运动，通过光电门的时间为t B ，利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，小车通过光电门B 的速度
B B
d v t = 设通过光电门A 的速度为v A ，根据动能定理可知
221122
B A F m s v mv =- 解得
2222A B mv m s v F F
=⋅- 对照图象可知，斜率
0.320.2
m F = 解得小车的质量
m=0.6kg
(3)[3]．A ．小车受到的拉力可以通过拉力传感器得到，不需要钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量，故A 错误；
B ．为了减少实验误差，画出s-v B 2图象需多测几组s 、t B 的数据，故B 正确；
C ．实验前，需要平衡摩擦力，不需要测量长木板垫起的高度和木板长度，故C 错误；
D ．选用宽度小一些的遮光片，可以减少实验误差，使小车经过光电门时速度的测量值更接近真实值，故D 正确。

本题选不必要的，即错误的，故选AC 。

14．某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为60Hz ，图示为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5为连续计数点，相邻两计数点间还有2个打点未画出。

从纸带上测出s 1=5.21cm 、s 2=5.60cm 、s 3=6.00cm 、s 4=6.41cm 、s 5=6.81cm ，则打点计时器每打相邻两个计数点的时间间隔是__________s ；小车的加速度a=_____________m/s 2；打计数点“5”时，小车的速度5v =________m/s 。

(后两空均保留三位有效数字)
【答案】0.05 1.61 1.40
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题知相邻两计数点间还有2个打点未画出，则两个计数点的时间间隔是 13s 0.05s 60T =⨯= [2] 根据匀变速直线运动的推论公式
2x aT ∆=
可以求出加速度的大小，则有
254212
1.61m s 6s s s s a T +--== [3] 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有 2454 6.41 6.8110m /s 1.32 m /s 220.05s s v T -++=
=⨯≈⨯ 则打计数点“5”时，小车的速度
54 1.40m/s v v aT =+=
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，质量m=10kg 、横截面积S=50cm 2、厚度不计的活塞被气缸光滑内壁上的卡栓（体积不计）托住，将气缸分成体积均为V 的A 、B 两部分，两部分空间内均封闭着一定量的理想气体。

初始状态时两
部分气体温度均与环境温度相同，其中A 中气体压强为p A =2×
105Pa ，B 中气体压强p B =1×105Pa 。

气缸底端安装有用来加热的电热丝，环境温度保持27C ︒不变，重力加速度g 取10m/s 2，T=t+273K 。

仅有气缸上表面导热良好，其他部分及活塞绝热，现对B 中气体缓慢加热，当B 中气体温度升高至多少时，A 中气体体积减小为4
5
V 。

【答案】972K
【解析】
【分析】
(1)对A 中气体由玻意耳定律可得
p A V='45A p V ⋅
解得
'A p =2.5×105Pa 对活塞由平衡条件可知
''A B
p S mg p S +=
解得
'B p =2.7×105Pa 对B 中气体由理想气体状态变化方程
'65B B B
p V p V T T ⋅= 解得 T B =972K
16．如图所示，在竖直圆柱形绝热气缸内，可移动的绝热活塞、密封了质量相同的、两部分同种气体，且处于平衡状态。

已知活塞、的横截面积之比
，密封气体的长度之比，
活塞厚度、质量和摩擦均不计。

①求、两部分气体的热力学温度的比值；
②若对部分气体缓慢加热，同时在活塞上逐渐增加细砂使活塞的位置不变，当部分气体的温度为
时，活塞、间的距离与之比为，求此时部分气体的绝对温度与的比值。

【答案】①②
①、两部分气体质量相同且为同种气体，压强也相同，根据盖–吕萨克定律有：
解得 ②对部分气体，根据查理定律有 对部分气体，根据理想气体状态方程有 而
17．如图，两根形状相同、足够长的光滑金属导轨固定，相互平行，间距为L ，两连接点a 、b 连线垂直于所有导轨，左底端接有阻值为R 的电阻。

倾斜导轨所在平面与水平面夹角为θ，平面内有磁感应强度为1B 、方向垂直于平面向上的匀强磁场；水平导轨在同一水平面，所在区域有磁感应强度为2B 、方向竖直向上的匀强磁场。

阻值为R 、质量为m 的相同导体杆A 、B ，A 在倾斜导轨上，B 在水平导轨上，都垂直于导轨。

开始时，A 以初速度0v 开始沿倾斜导轨向上滑行，B 在外力作用下保持静止；A 上滑通过距离x 到达最高点时（此时A 仍在倾斜导轨上），B 瞬间获得一个水平初速度并在外力作用下以此速度做匀速直线运动（B 始终在水平导轨上并保持与导轨垂直），A 恰能静止在倾斜导轨上。

求：
(1)在A 上滑的过程中，电阻R 上产生的热量；
(2)B 做匀速运动速度的方向、大小；
(3)使B 做匀速运动的外力的功率。

【答案】 (1)202sin 12mv mgx Q θ-=；(2)212
3sin mgR B B L θυ=，方向向右；(3)2222216sin m g R P B L θ=
【详解】
(1)当A 上滑到最高点时，速度减为零，设电路中产生的总热为Q 总，由能量守恒
201sin 2
mv mgx Q θ=+总 由于B 与R 并联后与A 串联，设电阻R 上产生的热量为Q ，则
16
Q Q =总 解得
202sin 12
mv mgx Q θ-= (2)要使A 静止在倾斜导轨上，受到的安培力沿倾斜导轨向上，根据右手定则、左手定则，B 做匀速运动速度的方向向右。

设B 杆匀速运动的速度大小为v ，其中的感应电动势为E ，流过A 杆的电流为1I ，流过B 杆的电流为2I ，则
2E B Lv =
212
E I R R =+ 212I I =
11sin mg B I L θ=
解得
2
123sin mgR v B B L θ= (3)使B 做匀速运动的外力大小为F ，做功的功率为P ，则
22F B I L =
P Fv =
解得
22222
16sin m g R P B L θ=。