精品解析：2021届甘肃省白银市会宁县第四中学高三(上)第四次月考物理试题(解析版)

会宁四中2020-2021学年度第一学期高三级第四次月考
物理试卷
一、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1—4题只有一项符合题目要求，第5—8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。

1. 伽利略设计了著名的理想斜面实验。

伽利略开创研究方法，是进行科学探究的基本方法，也是认识自然规律的重要途经，该研究方法是（）
A. 实验和逻辑推理
B. 分析和论证
C. 学习和研究
D. 观察和实验
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】伽利略在进行斜面实验时，通过实验现象结合科学推论来得出结论，故采用的是实验和逻辑推理的方法。

故选A。

2. 两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0~0.4s时间内的v-t图像如图所示。

若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为（）
A. 1
3
和0.30s B. 3和0.30s C.
1
3
和0.28s D. 3和0.28s
【答案】A 【解析】 【分析】
【详解】由图，根据数学三角形相似法得
13 40.4
t ＝ 得到
t 1=0.3s
甲的加速度为
221010m/s m/s 0.33
v a t ∆-=
=∆甲＝ 乙的加速度为
2204m/s 10m/s 0.4
v a t ∆-=
==-∆乙 其大小为10m/s 2，则甲与乙的加速度大小之比为1
3。

故选A 。

【点睛】本题关键根据数学知识求解时间。

对于物理图像常常运用数学工具去理解、研究图像的物理意义。

3. 如图所示是两个等量异种点电荷，周围有1、2、3、4、5、6各点，其中1、2之间距离与2、3之间距离相等，2、5之间距离与2、6之间距离相等．两条虚线互相垂直且平分，那么关于各点电场强度和电势的叙述正确的是（ ）
A. 2点电场强度为零
B. 5、6两点电场强度相同
C. 4、5两点电势不相同
D. 1、3两点电势相同 【答案】B
【解析】 【分析】
【详解】A ．2点的电场强度是中轴线上的最小值，但不为零，A 错误；
B ．2、5之间距离与2、6之间距离相等，由场强的矢量合成得5、6两点电场强度相同，故B 正确；
C ．两个等量异种点电荷的中垂线是一条等势线，所以2、4、5、6的电势相等，故C 错误；
D ．顺着电场线的方向电势降低，则知1点的电势低于3点的电势，故D 错误； 故选B 。

4. 在图示的宽度范围内，用匀强电场可使以初速度v o 垂直射入电场的某种正离子偏转θ角，若改用垂直纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过磁场时偏转角度也为θ，则电场强度E 和磁感应强度B 的比值为（ ）
A. 1∶cos θ
B. v o ∶cos θ
C. tan θ∶1
D. v o ∶sin θ
【答案】B 【解析】 【分析】
【详解】设粒子的质量为m ，电荷量为q ，场区宽度为L ，粒子在电场中做类平抛运动，则有：
0L v t = ①
qE
a m
=
② 则
tan θat
v =
③ 由①②③得
20
tan θqEL
mv =
④ 粒子
磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示．
mv R qB
=
⑤ 由几何知识得
sin L
R
θ=
⑥ 由⑤⑥解得
sin qBL
mv θ=
⑦ 由④⑦式解得
0cos v E
B θ
= B 正确；ACD 错误。

故选B 。

5. 质量为m 的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为4
5
g ，在物体下落h 的过程中，下列说法中错误的是（ ）
A. 物体的动能增加了
4
5mgh B. 物体的机械能减少了4
5
mgh
C. 物体克服阻力所做的功为1
5
mgh
D. 物体的重力势能减少了mgh 【答案】B 【解析】 【分析】
【详解】A ．物体合力做正功为4
5m gh ，则物体的动能增量为45
mgh ，所以选项A 正确；
B ．物体下落过程中，受到阻力为15mg ，物体克服阻力所做的功15
mgh ，机械能减小量等于阻力所做的功，
故机械能减少1
5
mgh，故BC错误；
D．物体下落h高度，重力做功为mgh，则重力势能减小为mgh，故D错误．
【点睛】本题应明确重力势能变化是由重力做功引起，而动能变化是由合力做功导致，除重力以外的力做功等于机械能的变化．
6. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。

则卫星在各轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）
A. 卫星在轨道3上的速度大于第一宇宙速度
B. 卫星在轨道3上的P点的速度大于在轨道2上经过P点时的速度
C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D. 卫星在轨道2上运动的周期大于在轨道3上运动的周期
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】A．近地圆轨道1上做匀速圆周运动的卫星的速度为第一宇宙速度，由万有引力提供向心力可得卫星的线速度大小为
GM
v
r
由表达式可知卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上速率，即小于第一宇宙速度，故A错误；
B．从轨道2到轨道3，卫星在P点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力，所以在轨道2上P点的速度小于轨道3上P点的速度，故B正确；
C．根据万有引力提供向心力则有
2
mM
G
ma r ＝ 可得
2GM a r
=
所以卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度等于它在轨道2上经过Q 点的时的加速度，C 正确； D ．卫星在轨道2上运动的半长轴小于在轨道3上运动的半径，根据开普勒第三定律
3
2
r k T = 可得卫星在轨道2上运动的周期小于它在轨道3上运动的周期，故D 错误； 故选BC 。

7. 如图所示，平行板电容器与电动势为E 的电源连接，上极板A 接地，一带负电油滴固定于电容器中的P 点，现将平行板电容器的下极板B 竖直向下移动一小段距离，则（ ）
A. 带电油滴所受电场力变小
B. P 点的电势将升高
C. 带电油滴的电势能增大
D. 电容器的电容减小，极板带电量增大 【答案】AB 【解析】 【分析】
【详解】A ．下极板竖直向下移动，d 增大，由于电容器两板间电压不变，根据
U E d
=
可得，金属板间场强减小，则油滴所受的电场力减小，故A 正确；
B ．板间场强E 减小，而P 点与上极板间的距离不变，则由公式U Ed =可知，P 点与上级板间电势差将减小，而P 点的电势低于上级板的电势，则知P 点的电势将升高，故B 正确；
C ．由于油滴带负电，P 点的电势升高，则油滴的电势能将减小，故C 错误；
D ．根据电容的定义式
4S
C kd
επ=
可知，由于d 增大，则电容C 减小，电容器与电源保持相连U 不变，根据
Q CU =
可知，Q 减小，故D 错误。

故选AB 。

8. 如图甲所示，在竖直方向的磁场中，水平放置一个单匝金属环形线圈，线圈所围面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω，磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示，规定竖直向上为磁场的正方形，从上往下看顺时针方向为线圈中感应电流i 的正方向，则
A .
2.5s 时i 改变方向 B. 0.5s 的方向为正方向 C. 第3s 内i 的大小为0.04A D. 第1s 内线圈的发热功率最大 【答案】BC 【解析】 【分析】
【详解】A .2.5s 时，B -t 线的斜率没变，则感应电流的方向不变，选项A 错误；
B .0.5s 时，磁通量向上增加，根据楞次定律可知，感应电流方向从上往下看为顺时针方向，即方向为正方向，选项B 正确；
C .第3s 内：
0.40.1V 0.04V 1
B E N
S t ∆==⨯=∆ 则i 的大小为
0.04A 0.04A 1
E i R =
== 选项C 正确；
D .第1s 内B -t 线的斜率小于从2-3s 内的斜率，可知第1s 内的磁通量变化率小于从2-3s 内的磁通量变化率，则第1s 内的感应电动势小于从2-3s 内的感应电动势，则线圈在2-3s 内的发热功率最大，选项D 错误； 故选BC 。

二、非选择题：共62分。

第9—12题为必考题，每个试题考生都必须作答。

第13—16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题
9. 某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如图的实验装置．
（1）实验时首先要做的步骤是______________，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶总的重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_______________．
（2）在（1）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量1m ．往沙桶中装入适量的细砂，用天平称出此时沙和沙桶的总质量2m ．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L 和这两点的速度大小分别为()1212v v v v <、，则本实验最终要验证的数学表达式为_________（用1212m m L v v 、、、、表示）．
【答案】 (1). 平衡摩擦力 (2). 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 (3).
2
2212111122
m gL m v m v =
- 【解析】
试题分析：实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力，对滑块受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量等于摩擦力；同时重物加速下降，处于失重状态，故拉力小于重力，可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论；实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，求出合力的功和动能的增加量即可．
（1）本实验中需要使得小车受到的拉力近似等于沙桶和沙的重力，所以首先做的是要平衡摩擦力；对整体
分析可知()212m g m m a =+，对小车受力分析可知1T m a =，联立解得
122
212
1
1m m g m g
T m m m m =
=++，只有当
12m m >>时，2T m g =，即沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量；
（2）重力做功2m gL ，小车增加的动能为2212111122k E m v m v ∆=
-，需要验证22212111122
m gL m v m v =-． 10. 某实验小组的同学想通过实验测定一根合金棒的电阻率，他们用螺旋测微器测量这根合金棒直径时的刻度位置如图甲所示，用米尺测出其长度l =120.00cm ，合金棒的电阻大约20Ω，他们用伏安法测出合金棒的电阻R ，然后根据电阻定律计算出该材料的电阻率，为此取来两节新的干电池（内阻可忽略）、电键、若干导线及下列器材：
A ．电压表（量程3V ，内阻约为1kΩ）
B ．电流表（量程150mA ，内阻约为4Ω）
C ．电流表（量程0.6A ，内阻0.05Ω）
D ．滑动变阻器（阻值0～30Ω） F ．滑动变阻器（阻值0～10kΩ）
(1)从图甲中读出这根合金棒的直径d =________mm ；
(2)要求较为准确地测出其阻值，电流表应选_________，滑动变阻器应选__________（填序号）； (3)某同学从节能考虑设计电路，将图乙中实物图连接好一部分，请你将剩余部分连接起来___； (4)正确实验并求得电阻R =24Ω，由以上数据确定该合金的电阻率ρ=___________Ωm ⋅（保留两位有效数字）。

【答案】 (1). 0.698~0.700 (2). B (3). D (4). (5).
67.710-⨯
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]从图甲中读出这根合金棒的直径d=0.5mm+0.01mm×20.0=0.700mm，由于误差0.698~0.700mm 均可；
(2)[2]两节干电池电动势为3V，则电路中可能出现的最大电流为
3
A0.15A150mA
20
I===
[3]可知要较为准确地测出其阻值，电流表应选B，滑动变阻器应接成限流电路，则应选阻值相当的D；(3)[4]因电压表的内阻远大于待测电阻阻值，故要用电流表外接电路，电路连线如图
(4)[5]正确实验并求得电阻R=24Ω，根据
L
R
S
ρ
=，且2
1
π
4
S d
=解得
2
π
=
4
d R
L
ρ
带入数据解得该合金的电阻率
ρ=7.7×10－6Ω∙m
11. 如图所示为一滑梯的实物图，滑梯的斜面段长度L = 5.0 m，高度h = 3.0 m，为保证小朋友的安全，在水平面铺设安全地垫。

水平段与斜面段平滑连接，小朋友在连接处速度大小不变。

某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下，经斜面底端后水平滑行一段距离，停在水平地垫上。

已知小朋友质量为m = 20 kg，小朋友在斜面上受到的平均阻力f1 = 88 N，在水平段受到的平均阻力f2 = 100 N。

不计空气阻力，取重力加速度g = 10m/s2。

求：
（1）小朋友在斜面滑下的过程中克服摩擦力做的功；
（2）小朋友滑到斜面底端时的速度v的大小；
（3）为使小朋友不滑出水平地垫，地垫的长度x至少多长。

【答案】（1）440 J ；（2）4 m/s ；（3）1.6 m 【解析】 【分析】
【详解】（1）小朋友在斜面滑下的过程中克服摩擦力做的功为
f11885J =440J W f L ==⨯
（2）小朋友在斜面上运动的过程，由动能定理得
2
f1102
mgh W mv -=
- 代入数据解得
4m/s v =
（3）小朋友在水平地垫上运动的过程，由动能定理得
221
02
f x mv -=-
代入数据解得
1.6m x =
12. 如图所示，一个质量为m ，电荷量+q 的带电微粒（重力忽略不计）
，从静止开始经U 1电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，金属板长L ，两板间距d ，微粒射出偏转电场时的偏转角θ=30°，并接着进入一个方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。

求：
(1)两金属板间的电压U 2的大小；
(2)若该匀强磁场的宽度为D ，为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B 至少多大。

【答案】
(1)1
23U L
=；
(2)B =
【解析】 【分析】
【详解】(1)带电微粒经加速电场加速后速率为v 1，根据动能定理有
U 1q =
1
2
mv 12
1v 粒子经U 2电压偏转，有
tan 30at v =
L t v =
2
qU a dm
=
解得
2U =
(2)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，微粒恰好不从磁场右边射出时运动轨迹与右边边界相切，设做匀速圆周运动的轨道半径为R ，由几何关系知
R +R sin30°=D
由牛顿运动定律及运动学规律
2
v qv B m R
''= 又
'0
cos30
v v =
解得
B =
【名师点睛】本题属于带电粒子在组合场中的运动，在电场中做类平抛运动时通常将运动分解为平行于电
场方向与垂直于电场两个方向或借助于动能定理解决问题。

（二）选考题：共45分。

请考生从2道物理题任选一题作答。

【物理——选修3-3】
13. 以下说法中错误的是（）
A. 系统在吸收热量时内能一定增加
B. 悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒，气温越高，运动越剧烈
C. 封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次
数加倍，气体的压强加倍
D. 用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．根据热力学第一定律
∆=+
U W Q
系统在吸收热量时，同时对外做功，则内能不一定增加，故A错误；
B．当温度越高时，分子运动越激烈，导致布朗运动的颗粒也激烈，故B正确；
C．由
pV
＝
C
T
当温度不变，体积减半，则气体压强p加倍，即单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，故C正确；
D．铁棒没有断，此时分子间同时存在引力与斥力，说明分子力体现为引力，故D错误；故选AD。

14. 一定质量理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程，T A=300K，气体从C→A的过
程中做功为100J，同时吸热250J，已知气体的内能与温度成正比．求：
（1）气体处于C状态时的温度T C；
（2）气体处于C状态时内能E C．
【答案】（1）T C=150K；（2）E C=150J．
【解析】
【分析】
【详解】(1)对A−C的过程是等压过程，对气体的状态参量进行分析有
状态A:P A=P，V A=2V，T A=300K
状态C:P C=P，V C=V，T C=?
根据盖吕萨克定律得：V A/T A=V C/T C
解得：T C=T A V C/V A=150K
(2)由气体的内能与温度成正比．
t A=300K，t C=150K
可知E A=2E C①．
又C到A过程，气体的体积增大，气体对外界做功，即有W=−100J
吸热250J，则有Q=250J
满足E C−100J+250J=E A②
联立求得E C=150J，E A=300J．
【物理——选修3-4】
15. 一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两
)
束分别从B、C射出，则下列说法正确的是(
A. a光的折射率小于b光的折射率
B. 在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C a、b两种单色光分别从B、C射出时折射角相等
D. a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较大
【答案】AC
【解析】
【分析】
根据光线在A 点的入射角和折射角的关系，即可分析折射率的大小关系；由c
v n
=
分析光在玻璃中传播速度的大小；根据光路的可逆性分析折射角的关系；根据折射率的大小，分析波长的大小，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，分析干涉条纹间距的关系．
【详解】由图知：在A 点两光的入射角相等，a 光的折射角大于b 光的折射角，由折射率公式sini
n sinr
=可知a 光的折射率小于b 光的折射率，由c
v n
=
分析可知在玻璃中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度，故A 正确，B 错误．由几何知识知两光束在B 、C 两点的入射角分别等于在A 点的折射角，根据光路可逆性原理可知在B 、C 的折射角等于在A 点的入射角，所以从B 、C 射出时折射角相等，故C 正确．a 光的折射率小于b 光的折射率，则a 光的波长大于b 光的波长，因为双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以a 、b 两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉条纹间距a 的较大，故D 错误．故选AC ．
【点睛】本题也可用假设法，由折射率不同，从而假设a 是紫光，b 是红光，则可根据红光与紫光的特性来确定出正确答案．关键要掌握折射率公式、知道波长、频率、光速等等物理量与折射率的关系． 16. 在某介质中波源A 、B 处在同一水平线上，它们相距20cm d =，0t =时二者开始上下振动，A 只振动了半个周期，B 连续振动，所形成的波的传播速度都为 1.0m/s v =，它们的振动图象分别如图甲、乙所示，求：
(i)两波源之间连线上距A 点1m 处的质点在0t =到22s t =内所经过的路程； (ii)在0t =到16s t =时间内从A 发出的半个波在前进的过程中所遇到的波峰的个数。

【答案】(i)128cm ；(ii)6个波峰 【解析】 【分析】
【详解】(i)距A 点1米处的质点在先经过左边的A 波路程为
124cm 8cm s =⨯=
B 波22秒传播的距离为
22m x vt ==
B 波的波长为
2m B vT λ==
B 波已经传播过距A 点1米处的质点
3m x ∆=
经过此点1.5个波长，故此点又振动的路程为
2620cm 120cm s =⨯=
距A 点1米处的质点，在t =0到t =22s 内所经过的路程
12128cm s s s =+=
(ii)16s 内两列波相对运动的长度为
212m A B l l l d vt d ∆=+-=-=
A 波宽度为
0.2m 2
2
A
A
T a v
λ=
== B 波波长为
2m B B vT λ==
则
6B
l
n λ∆=
=
可知A 波经过了6个波峰。