2020-2021学年高考理综(物理)质量监测试题及答案解析

普通高中最新届高三质量监测（四）
理科综合能力测试
第Ⅰ卷
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。

在每小题给出的四个选项中，第14～18小题
只有一项符合题目要求，第19～21小题有多项符合题目要求。

全部选对的得6
分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

14．a 、b 两个质点相对于同一参考系在同一直线上运动的t x -图象如图所示。

关于质
点a 、b 的运动，下列说法正确的是
A ．质点a 比质点b 晚1 s 开始运动
B ．a 、b 两个质点运动的出发点相距5m
C ．在0～3 s 时间内，质点a 、b 的位移相同
D ．质点a 运动的速率比质点b 运动的速率大
15．如图所示，质量为m 的木块在水平恒力F 作用下静止在斜面体上，斜面体倾角为α，
质量为M ，静止在水平桌面上。

下列说法正确的是
A ．木块受到的摩擦力方向沿斜面向下
B ．木块对斜面体的压力大小是αcos mg
C ．桌面对斜面体的摩擦力大小是零
D ．桌面对斜面体的支持力大小是g m M )(+
16．如图所示，电路中三个电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为R 、2R 和4R 。

当开关S 1断
开，S 2闭合时，电源输出功率为P ；当开关S 1闭合，S 2断开时，电源输出功率也
为P ；则电源电动势和内阻分别为
A ．PR 3，R 4
B ．PR 3，R 2
C ．PR 9，R 4
D ．PR 9，R 2
17．2016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波的存在，引力波的发现将为人
类探索宇宙提供新视角，这是一个划时代的发现。

在如图所示的双星系统中，A 、
B 两个天体在相互之间的引力作用下绕AB 连线上的某一点O 做匀速圆周运动，已
知天体A 的质量约为太阳质量的25倍，天体B 的质量约为太阳质量的40倍，两
天体之间的距离L=2×102km ，太阳质量M=2×1030kg ，万有引力常量
G=6.67×10-11N ·m 2／kg 2。

若两天体在环绕过程中辐射出引力波的频率与两天体做
圆周运动的频率具有相同的数量级，则根据上述信息估算该引力波
频率的数量级是（可近似认为102≈π）
A ．108 Hz
B ．104 Hz
C ．106 Hz
D ．102 Hz
18．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。

它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。

上图为侧视图，下图为真空室的俯
视图。

电磁铁线圈电流的大小和方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。

设
图中所标示的方向为电流的正方向，若从上往下看，可使电子在真空室中沿逆时
针方向加速运动，电磁铁线圈中的电流应为下图中的哪个时间段
A ．T 410～
B ．T T 2
141～ C ．T T 4321～ D ．T T ～4
3 19．如图所示，A 、B 、C 、D 是真空中正四面体的四个顶点，所有棱长都为L ，现在C 、
D 两点分别固定电荷量都为Q 的正点电荷，另有两个完全相同的带负电的
检验电荷（重力可忽略不计）先后从A 、B 两点由静止释放，则下列说法
正确的是
A ．检验电荷在A 、
B 两点的加速度相同
B ．检验电荷都将经过CD 连线中点，且速度大小相等
C ．A 、B 两点的电势相同
D ．在任意时刻，两检验电荷的动能与电势能之和都相等
20．如图甲所示，用一根轻质细线一端系一可视为质点的小球，另一端固定在光滑圆
锥顶端，设绳长为L ，锥面与竖直方向夹角为θ，小球在水平面内做匀速圆周运
动的角速度为ω，线的张力为F ，F 随2ω变化的图象如图乙所示，根据图象可知
A ．图中F 0的值为θsin mg
B ．图中20ω的值为θ
cos L g C ．当00ωω<<时，小球与锥面间的作用力随角速度的增大而减小
D ．当0ωω>时，细线上的张力大小为θω2242sin L g m +
21．如图所示，传送带以v=10m/s 速度逆时针转动，两轮中心点AB 间水平距离为8m ，
可视为质点的滑块质量m=1kg ，以v 0=62m/s 的速度从光滑平台滑上传送带，滑
块与传送带间动摩擦因数6.0=μ(重力加速度g=10m/s 2
)。

滑块运动过程中，下列
说法正确的是
A ．滑块将从
B 端滑落
B ．滑块将返回光滑平台上，回到平台上的速度大小
为62m/s
C ．滑块向右运动过程中其机械能的减少量等于此过程
中滑块与传送带间摩擦产生的热量
D．滑块在传送带上的整个运动过程中，摩擦力对其做功为零
第Ⅱ卷
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。

第22题～第32题为必考题，每个小题
考生都必须做答。

第33题～第41题为选考题，考生根据要求做答。

（一）必考题（共129分）
22．（5分）
某同学用图甲所示的实验装置测量重力加速度。

将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，电源的频率为50Hz。

实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带，纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C，分别测量出这三个点到O点的距离，如图乙所示。

（1）重力加速度的测量值为g=m/s2（结果保留3位有效数字）。

（2）实验中该同学选择电火花计时器，而不选择电磁打点计时器，请从误差分析的角度说明选择电火花计时器的主要理由：。

23．（10分）
用下列器材测量电容器的电容：
一块多用电表，一台直流稳压电源，一个待测电容器（额定电压16V），定值电阻R1（阻值未知），定值电阻R2=150Ω，电流传感器、数据采集器和计算机，单刀双掷开关S，导线若干。

实验次数实验步骤
第1次
①用多用电表的“×10”挡测量电阻R1，指针偏转如图甲所示。

②将电阻R1等器材按图乙正确连接电路，将开关S掷向1端，电源向
电容器充电。

③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的i-t曲线如图丙中的实
线a所示。

第2次
④用电阻R2替换R1，重复上述实验步骤②③，测得电流随时间变化
的i-t曲线如图丁中的某条虚线所示。

说明：两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同。

请完成下列问题：
（1）由图甲可知，电阻R 1的测量值为Ω；
（2）第1次实验中，电阻R 1两端的最大电压U=V 。

利用计算机软件测得i-t 曲线
和两坐标轴所围的面积为42.3 mA ·s ，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电
容器的电容C=F ；
（3）第2次实验中，电流随时间变化的i-t 曲线应该是图丁中的虚线（选填“b ”、
“c ”、“d ”）。

请写出判断依据是。

24．（14分）
如图所示，在粗糙水平台阶上静止放置一质量m ＝0.5 kg 的小物块，它与水
平台阶表面间的动摩擦因数μ＝0.5，且与台阶边缘O 点的距离s=5m 。

在台阶右
侧固定了一个以O 点为圆心的圆弧形挡板，并以O 点为原点建立平面直角坐标
系。

现用F ＝5 N 的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水
平抛出并击中挡板(g ＝10 m/s 2)。

（1）若小物块恰能击中挡板的上边缘P 点，P 点的 坐标为（1.6 m ，0.8 m ），求其离开O 点时的速度大小；
（2）为使小物块击中挡板，求拉力F 作用距离的范围。

25．（18分）
如图所示，固定在水平面内的两根相互平行的光滑金属导轨M M '和N N '相距L ，
导轨足够长，导轨左端M 、N 间接一阻值为R 的电阻，一根金属
棒ab 垂直放置在两导轨上，金属棒和导轨的电阻均不计。

整个装
置置于竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 在水平力的作用下以速
度v 0向右做匀速直线运动。

t=0时，磁感应强度为B 0，此时金属
棒ab 与MN 间的距离为x 0。

（1）如果从t=0开始，为使金属棒ab 内不产生感应电流，
请通过分析和计算，推导磁感应强度B 随时间t 变化的关系式；
（2）如果从t=0开始，磁感应强度的大小随时间的变化规律为kt B B -=0，其中
k 为正的恒量，请通过分析和计算，推导在k
B t 00<<的时间内，金属棒ab 所受安培力
F的大小随时间t变化的关系式。

（二）选考题：共45分。

请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题作答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。

注意所做题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡区域指定位置答题。

如果多做，则每学科按所做的第一题记分。

33．［物理——选修3-3］（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2 个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．不可能使热量从低温物体传向高温物体
B．一定质量的理想气体，体积不变时分子每秒碰撞容器壁的次数随温度的降低而减少
C．组成物质的分子随着间距的减小，分子力在增大
D．晶体融化时吸收热量，分子平均动能不变
E．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
（2）（10分）有一个长L=64cm，粗细均匀、导热良好、一端封闭的细玻璃管竖直放置，管口朝上，管内用4cm高的水银柱封闭着长L1=50cm的理想气体，环境温度为27℃。

（大气压强P0=76cmHg）
①若环境温度缓慢升高，当水银柱上表面与管口刚好相平时，求此时温度；
②若环境温度不变，将此玻璃管缓慢倒立，请通过计算判断水银能否流出。

34．［物理——选修3-4］（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2 个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．机械波和电磁波本质上相同，都能发生反射、折射、干涉和衍射现
B．人耳能听见的声波比超声波更容易发生明显衍射
C．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象
D．水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射
E．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高（2）（10分）一列简谐波沿直线传播，A、B、C是直线上的三点，如图所示。

某时刻波传到B点，A刚好位于波谷，已知波长大于3 m小于5 m，AB＝5 m，周期T＝
0.1 s，振幅A＝5 cm。

再经过0.5 s，C第一次到达波谷，求：
①A、C相距距离；
②A点从开始振动到此时为止运动的总路程。

35．［物理——选修3-5］（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．光子像其它粒子一样具有能量，但光子不具有动量
B．放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律
C．用频率为ν的光照射某金属研究光电效应，测得遏止电压为U c，则该金属的逸出功为νh-eU c
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于原子的核外电子
E．一群处于n=3能级的氢原子自发跃迁时能发出3种不同频率的光子
（2）（10分）如图所示，一质量m1=0.45kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上。

车顶右端放一质量m2=0.4kg的小物体，小物体可视为质点。

现有一质量m0=0.05kg的子弹以水平速度v0=100m/s射中小车左端，并留在车中，已知子弹与车相互作用时间
极短，小物体与车间的动摩擦因数为μ=0.5，最终小物体以5m/s的速度离开小车。

g
取10m/s2。

求：
①子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小；
②小车的长度。

理科综合物理参考答案及评分参考
二、选择题：本题共8小题，每小题6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。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

14．【试题答案】B
【命题立意】以运动图象为命题背景，考查学生的理解能力
【解 析】质点a 从x=5m 位置处以2.5m/s 的速度向坐标原点运动，质点b 在t=1s 时开始沿正方向运动，速度为5m/s ，在t=2s 时到达x=5m 位置处静止不动，所以B 选项正确。

15．【试题答案】D
【命题立意】以共点力的平衡为命题背景考查学生的推理能力
【解 析】对m 受力分析，摩擦力可能沿斜面向上也可能沿斜面向下，A 选项错误；木块对斜面的压力大小为ααcos sin mg F +，B 选项错误；以整体为研究对象，水平方向上桌面对斜面体的摩擦力大小F ，C 选项错误；竖直方向上，桌面对斜面体的支持力大小是g m M )(+，D 选项正确。

16．【试题答案】B
【命题立意】以恒定电流为命题背景，考查学生推理能力
【解 析】开关S 1断开，S 2闭合时，外电路为R R 43=，电源输出功率为
R r
R E R r R E P 4)4()(2323⋅+=+=,当开关S 1闭合，S 2断开时，外电路为R R =1电源输出功率也为R r R E R r R E P ⋅+=+=2121)()(
,联立解得PR E 3=,R r 2=, B 选项正确。

17．【试题答案】D
【命题立意】以科技前沿信息引力波为命题背景，考查学生的分析综合能力
【解析】A 、B 两天体构成双星系统，设转动频率为f ，圆周半径分别为A R 、B R ，
对A 天体有A 22A 2B A 4R f M L M M G π=，对B 天体有B 22B 2B A 4R f M L
M M G π=，其中L R R =+B A ,带入数值解得数量级为102Hz ，D 选项正确。

18. 【试题答案】C
【命题立意】以电磁感应为命题背景，考查学生推理能力
【解 析】俯视图中电子逆时针运动，所受洛伦兹力指向圆心，可以判断空间磁场方向垂直纸面向上，所以电流方向应为负方向。

欲使电子加速，变化的磁场所产生的感生电场应为顺时针方向，所以电流应增强，故C 选项正确。

19．【试题答案】BCD
【命题立意】以静电场为命题背景考查学生的理解能力和应用数学处理物理问题的能力
【解 析】A 、B 两点处场强大小相等，方向不同。

所以两检验电荷在两点处加速度
大小相等，方向不同，A 选项错误；释放后两检验电荷都将经过CD 连线中点，且电场力做功相等，所以速度大小相等，B 选项正确；A 、B 两点电势相同，C 选项正确；检验电荷在运动过程中只有电场力做功，动能和电势能相互转化，其总和守恒，D 选项正确。

20．【试题答案】BC
【命题立意】以圆周运动及图象为命题背景考查了学生推理能力、用图象解决物理问题的能力
【解 析】02=ω时，小球静止在锥面上，θcos 0mg F =，A 选项错误；设角速度为0ω时，小球刚好飞离锥面，有θωθsin tan 20L m mg =，解得θωcos 20L g =，B 选项正确；当0ωω<时，由重力mg 、支持力N 和拉力F 的合力提供小球做圆周运动的向心力，正交分解后竖直方向上有mg N F =+θθsin cos ，在沿半径方向上有θωθθsin cos sin 2L m N F =+，可以看出支持力N 随角速度的增大而减小，C 选项正确；当0ωω>时，小球飞离锥面，设绳与竖直方向的夹角为α，有
αωαsin sin 2L m F =，解得L m F 2ω=，D 选项错误。

21．【试题答案】BD
【命题立意】以传送带模型为命题背景考查学生的推理能力。

【解 析】滑块滑上传送带后受摩擦力作用，产生加速度为2m/s 6==g a μ，设减速
到静止移动距离为x ，由ax v 22=，解得m 6=x <8m ，故不能从B 端滑落，A 选项
错误；滑块返回平台时的速度大小与滑上传送带时的速度大小相等，B 选项正确；滑块向右滑动过程中机械能减小量等于克服摩擦力做的功滑块x f W =，系统摩擦
生成的热量为相对x f Q =，因为滑块x <相对x ，所以滑块机械能的减少量小于此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量，C 选项错误；滑块运动过程中由动能定理可知摩擦力对其做功为零，D 选项正确
三、必考题（本题共5小题，共47分）
22．【试题答案】（1）9.75 （3分） （2）电火花计时器对纸带受到的阻力小些（2分）
【命题立意】以测重力加速度的实验为命题背景考查学生的实验能力
【解 析】打点计时器的纸带问题，应用2gT x =∆求解可得2m/s 75.9=g ；选择电火花计时器的理由主要是减小摩擦，使纸带受到的阻力小些。

23. 【试题答案】（1）100Ω（2分）（2）9 V （2分），4.7×10-3 F （2分）
（3） c （2分）， 两次放电电量相等，图形与t 轴围成的面积相等，另由于R 2>R 1，开关掷向2瞬间放电电流较小。

（2分）
【命题立意】以电学实验为命题背景考查学生的实验能力
【解 析】欧姆表读数可知R 1=100Ω，由图可知最大电流09.0m =i A,根据1m m R i U = 计算得出最大电压为9V ，i-t 曲线和两坐标轴所围的面积表示电容器的带电量 3.42=Q mA ·s ，由公式U
Q C =可得3107.4-⨯=C F 。

第2次实验中，电流随时间变化的i-t 曲线应该是图丁中的虚线c ，根据R
U i m m =，因第2次实验的最大电流小些，故不是b ，根据m m CU Q =，因两条曲线分别与坐标轴所围成的面积相等，故不是d ，所以正确答案是c 。

24. 【试题答案】（14分）（1）4m/s （2）m 3.3m 5.2≤<x
【命题立意】以力与运动的关系为命题背景，考查学生的推理能力和分析综合
能力
【解 析】
（1）物块离开平台后做平抛运动
vt x =（2分）
22
1gt y =（2分） 带入数值解得：m/s 4=v （2分）
（2）设拉力作用下物块移动距离为
1x 物块恰能离开平台 有01=-mgs Fx μ（2分）
解得m 5.21=x （1分）
设拉力作用下物块移动距离为2x ,物块离开平台的末速度为m/s 4=v
222
1mv mgs Fx =-μ（2分） 解得m 3.32=x （1分）
所以拉力的作用距离范围为m 3.3m 5.2≤<x （2分）
25．（18分）
【试题答案】(1) t v x x B B 0000+= (2) )()()(000020t v x k v kt B R
L kt B F +---=安 【命题立意】以电磁感应为命题背景考查学生的分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力
【解 析】
（1）t =0时，磁通量L x B Φ00=（2分）
设t 时刻磁感应强度为B ，金属棒移动距离t v 0，
此时磁通量L t v x B Φ)(00t +=。

（2分）
不产生感应电流，则必满足t ΦΦ=（2分） 解得：t
v x x B B 0000+=（2分） （2）设t 时刻电动势为E ， 则t B L
t v x Lv kt B E ∆∆+--=)()(0000， （3分） 其中k t
B =∆∆（1分） 电流为I ,R
E I =（2分） 安培力为
F ，BIL F =（2分） 联立解得：)()()(000020t v x k v kt B R
L kt B F +---=（2分） 33．［物理——选修3-3］（15分）
（1）【试题答案】（5分）BDE
【命题立意】以热学基本概念为命题背景考查学生的理解能力
【解 析】热量不能自发地从低温物体传向高温物体，A 选项错误；一定质量的理想气体，体积不变时分子每秒碰撞容器壁的次数随温度的降低而减少，B 选项正确；分子间的作用力是引力和斥力共同作用结果，间距减小，分子力不一定增大，选项C 错误；晶体融化时吸收热量但温度不变，所以分子平均动能不变，选项D 正确。

为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，E 选项正确。

（2）【试题答案】（10分）①360K ；②不能
【命题立意】以理想气体状态方程为命题背景考查学生的分析综合能力
【解 析】①设玻璃管的横截面积为S ， 气体经历等压变化，由1212
V V T T =（2分）
初状态：S L V 11=，K 3001=T （1分）
末状态： S h L V )(2-=（1分）
解得：K 3602=T （1分）
②设玻璃管足够长，倒立之后液面底部到玻璃管底部的距离为
x 气体经历等温变化，由1122PV P V =（2分）
初状态：10P P h =+，11L S V =（1分）
末状态：20P P h -=，2
()x h S V -=（1分） 解得： cm 6.59=x < 64cm ，故不能流出 （1分）
34．［物理——选修3-4］（15分）
（1）【试题答案】（5分）BCE
【命题立意】以机械波和几何光学为命题背景考查学生的理解能力
【解 析】机械波和电磁波的本质是不同的，A 选项错误；人耳听到的声波比超声波的波长更长，所以更容易发生衍射，B 选项正确；沙漠蜃景和海市蜃景都是光的全反射现象，C 选项正确；水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从水中射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D 选项错误；根据光的折射现象，水中的鱼看到岸边的物体比物体所处的实际位置高，E 选项正确。

（2）【试题答案】（10分）24m ；125cm
【命题立意】以机械波为命题背景考查学生的分析综合能力
【解 析】若波源的起振方向向上，由题可知，AB 间距为
λ47（1分） 所以m 7
20=λ< 3m 不符合题意； （1分） 若波源的起振方向向下，由题可知，AB 间距为λ4
5（1分） 解得m 4=λ（1分）
再经过0.5s ，C 第一次到达波谷，所以该波从B 传到C 需经历T 4
34， BC 的距离为 m 194
34=λ（1分） 所以AC 间距AB+BC=5m+19m=24m （1分） 当C 点第一次到达波谷时A 点振动T 4
16，一个周期内质点运动的距离为4个振幅，所以运动的路程为cm 12525==A S （4分）
35．［物理——选修3-5］（15分）
（1）【试题答案】（5分）BCE
【命题立意】以光的本性和原子物理的相关知识为命题背景考查学生的理解能力
【解 析】光子具有能量，也具有动量，A 选项错误；放射性元素的半衰期是针
对大量原子核的统计规律，B 选项正确；由光电效应方程0k m W h E -=ν，遏止电压c U ，有km c E eU =，联立解得该金属的逸出功为c eU h -ν，C 选项正确；β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，D 选项错误；一群处于n =3能级的氢原子自发跃迁时能发出3种不同频率的光子，E 选项正确。

（2）【试题答案】（10分）①m/s Kg 5.4⋅②m 5.5
【命题立意】以动量、能量守恒为命题背景考查学生的分析综合能力
【解 析】设向右为正方向
① 对子弹和小车，由动量守恒定律
11000)(v m m v m +=（2分）
对小车，由动量定理
11v m I =（2分）
解得：110m/s v =
m/s Kg 5.4⋅=I （1分）
② 对整体，由动量守恒定律
31022110)()(v m m v m v m m ++=+（2分）
设车长为L ，由能量守恒定律
gL m v m m v m v m m 223102222110)(2
121)(21μ+++=+（2分） 解得： m 5.5=L （1分）
注：计算题用其他方法得到正确结果，可按步骤酌情给分。