文档内容
【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（河北卷专用）
黄金卷02
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
第 I 卷（选择题）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目
要求。
1.日本要将130万吨福岛核电站的核污水排向大海的消息引起许多国家的强烈抗议。核污水中含有放
射性物质氚，发生β衰变的半衰期约为12.5年，极有可能影响人类安全。关于氚核的β衰变，下列说法
正确的是（ ）
A．衰变的方程为：
B．衰变辐射出的电子来自于氚原子的核外电子
C．衰变产生的新核的比结合能变小
D．随着全球变暖，海水升温，会加快氚核的衰变
【答案】A
【解析】A．衰变的方程为 A正确；
B．衰变辐射出的电子来自于中子转变为质子时释放出的电子，B错误；
C．衰变时放出核能，产生的新核的比结合能变大，C错误；
D．外部条件无法改变半衰期，D错误。
故选A。
2.如图所示，直径为 的圆碗，中央的深度为 。将碗注满水后，在碗底中央放置一颗黄豆，眼
睛在距离水面 的水平面上的位置1、2、3、4、5、6，观察碗中的黄豆。位置1在碗中央的正上方，
相邻位置相隔 。已知水的折射率为 ，可以看到黄豆的位置是（ ）A．仅有位置1、2、3
B．仅有位置1、2、3、4
C．仅有位置1、2、3、4、5
D．6个位置均可
【答案】B
【解析】光由水射向空气，临界角为C，满足
而光由黄豆射向碗的边沿
显然光没有发生全反射，由折射定律 ，解得 即
由几何关系，在水面上方 ，与位置2右侧距离 的范围内，均可观察到黄豆。
故选B。
3.xOy平面（纸面）由同种均匀介质组成，坐标原点O处的波源垂直平面振动，形成在平面内传播的
简谐横波，波源振动的周期为2s。某时刻观察到离波源最近的波谷、波峰如图所示，虚线代表波谷（向纸
面内振动位移最大），实线代表波峰，将平衡位置坐标为（1，1）的质点记为P。下列说法正确的是（
）
A．该波的波长为1m
B．该波的波速为0.25m/s
C．此时质点P的位移方向垂直纸面向外
D．此时质点P的速度方向垂直纸面向里
【答案】D
【解析】A．相邻波峰到波谷的距离为1m，故该波的波长为2m，A错误；B．该波的波速为 ，B错误；
CD．质点P与坐标原点的距离为 ，此时波谷与波峰之间的平衡位置距离坐标原点的距离为
1.5m，故质点P位于波谷和平衡位置之间，故位移方向垂直纸面向里，且向位移较大方向移动即质点P的
速度方向垂直纸面向里，C错误，D正确。
故选D。
4.如图所示是具有更高平台的消防车，伸缩臂能够在一定时间内使登高平台上升60m到达灭火位置，
此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为3m3/min，水离开炮口时的速率为20m/s，
g=10m/s2，则用于水炮工作的发动机输出功率为（ ）
A．1×104W B．4×104W C．4×105W D．2.4×106W
【答案】B
【解析】水炮发动机的作用是把水从地面运到水炮处，再由水炮发射出去，因此发动机做的功转化为
水发射时的动能和水增加的重力势能，所以其输出功率为
每秒钟射出的水量
代入可得
故选B。
5.粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用，简化如图所示：沿轴线分布O（为薄金属环）及
A、B、C、D、E5个金属圆筒（又称漂移管），相邻漂移管分别接在高压电源MN的两端，O接M端。质子飘
入（初速度为0）金属环O轴心沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆
筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子电量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，
则（ ）A．质子从圆筒E射出时的速度大小为
B．圆筒E的长度为T
C．MN所接电源是直流恒压电源
D．金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为
【答案】B
【解析】A．质子从O点沿轴线进入加速器，质子经5次加速，由动能定理可得
质子从圆筒E射出时的速度大小为 ，选项A错误；
B．质子在圆筒内做匀速运动，所以圆筒E的长度为 选项B正确；
D．同理可知，金属圆筒A的长度 ，金属圆筒B的长度
则金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为 ，选项D错误；
C．因由直线加速器加速质子，其运动方向不变，由题图可知，A的右边缘为负极时，则在下一个加速
时需B右边缘为负极，所以MN所接电源的极性应周期性变化，选项C错误。
故选B。
6．两位中学生在北半球沿东西方向站立，把一根电线长为 的长电线的两端连在一个灵敏电流表的
两个接线柱上，电线还连接一个负载电阻 形成一个闭合的回路，地球的地磁场在北半球的竖直分量向下
（未画出），大小为 ，在此过程中将摇动部分看为半径为 的半圆如图所示，俩同学以直径为轴匀速摇
动这条电线，转速为 ，电线、电流计及连接导线的电阻不计，电线的电阻率为 ，横截面积为 ，则（）
A．感应电动势的最大值为
B．这根电线的电阻为
C．假设开始时半圆与磁感线平行，则转动二分之一周期时负载电阻 上产生的热量为
D．假设开始时半圆与磁感线平行，则转动二分之一周期时通过负载电阻 上的电荷量为
【答案】B
【解析】A．摇动导线过程产生正弦式交变电流，导线转动的角速度 ，感应电动势的最大值为
，故 错误；
B．由电阻定律可知，导线电阻 ，故 正确；
C．导线转动过程产生正弦式交变电流，感应电动势的有效值为
交变电流的周期 ，由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流的有效值为
转动二分之一周期时负载电阻 上产生的热量为 联立解得 故C错误；
D．开始时半圆与磁感线平行，则转动二分之一周期过程穿过回路的磁通量的变化量 ，由法拉第电
磁感应定律可知，平均感应电动势为零，平均感应电流为零，则通过负载电阻 上的电荷量为零，故D错
误。故选B。
7.如图所示，将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O点，小球静止在M点，N为O点正下方一点，
ON间的距离等于橡皮筋原长，在N点固定一铁钉，铁钉位于橡皮筋右侧。现对小球施加拉力F，使小球沿
以MN为直径的圆弧缓慢向N运动，P为圆弧上的点，角PNM为60°。橡皮筋始终在弹性限度内，不计一切
摩擦，重力加速度为g，则（ ）
A．在P点橡皮筋弹力大小为
B．在P点时拉力F大小为
C．小球在M向N运动的过程中拉力F的方向始终跟橡皮筋垂直
D．小球在M向N运动的过程中拉力F先变大后变小
【答案】C
【解析】A．设圆的半径为R，则，ON为橡皮筋的原长，设劲度系数为k，开始时小球二力平衡有
可得 ，当小球到达P点时，由几何知识可得 ，则橡皮筋的弹力为
故A错误；
B．小球与N的连线与竖直方向夹角为 ，小球受力分析如下图此时橡皮筋的伸长量为 ，橡皮筋的弹力为
对小球，设此时拉力F与水平方向的夹角为 ，根据平衡条件可得在水平方向
在竖直方向
联立解得 故当 时 故B错误；
C．由B选项可知 ，根据几何知识可知拉力F的方向始终与橡皮筋的弹力方向垂直，即与橡皮筋
垂直，故C正确；
D．由B选项分析可知 ，小球在M向N运动的过程中， 逐渐增大，因此拉力F逐渐增大，
故D错误。
故选C。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8.“神十四”航天员进行约5.5小时的出舱活动并圆满完成既定任务后，安全返回空间站问天实验舱
如图甲所示。已知地球半径 ，地球表面重力加速度 ，在离地面高度 的轨道上，问
天实验舱绕地球做匀速圆周运动，所处的位置重力加速度为 。假设航天员在问天实验舱的桌面上放置如
图乙中的实验装置，不可伸缩的轻绳长为L，轻绳一端绑一个质量为m的小球，另一端绑在支架O点，在
离桌面最近的A点位置给小球一个垂直于OA的初速度v，小球沿乙图虚线轨迹做圆周运动，其中B为最高
点，下列说法正确的是（ ）A．
B．小球经过A点时，轻绳的张力大小为
C．小球从A点圆周运动到B点过程中，克服重力做功为
D．小球运动过程中，轻绳的拉力提供小球做圆周运动的向心力
【答案】AD
【解析】A．根据万有引力定律，在地球表面 ,在离地400km高空 可得
，A正确；BCD．以问天实验舱的桌面为参照物，由于在问天实验舱中处于完全
失重环境，重力效果消失，轻绳的拉力提供小球绕O点做匀速圆周运动的向心力，小球经过A点时，轻绳
的拉力大小为 ，BC错误，D正确。
故选AD。
9．如图所示，空间正方体的中心为O，正方体区域内存在匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的磁感线
跟x轴平行，磁场方向与x轴正方向一致，匀强电场的电场线跟z轴平行，电场方向与z轴正方向相反，
电场强度的大小为E。若撤去磁场，让正电荷以大小为 的初速度沿着 方向从左侧面射入电场，经过时
间t，电荷从正方体的右侧面离开正方体区域时，速度偏转角为 。若撤去电场，让同一正电荷也以大小
为 的初速度沿着 方向从左侧面射入磁场，当电荷从正方体的右侧面离开正方体区域时，速度偏转角也
为 ，下面说法正确的是（ ）A．匀强磁场的磁感应强度大小为
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．电荷在磁场与电场中运动的时间之比为
D．电荷在磁场与电场中运动的时间之比为
【答案】BC
【解析】AB．设正方体边长为L，当只有电场存在时
只有磁场时，轨迹如图所示
由几何关系可知 解得 A错误，B正确；
CD．粒子在电场中运动时间
在磁场中运动时间 ，所以 ，C正确，D错误。
故选BC。10. 如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上O点的转轴上（转轴处摩擦不计），另一端与一质量为
m、套在粗糙固定直杆A处的小球（可视为质点）相连，直杆与地面倾角为30°，C为最低点，
，B为 的中点，OB等于弹簧的原长。小球从A处以大小为 的加速度由静止开始下滑，
经过B处的速度为v，所用的时间为 ，再经过 运动到C处速度恰好为0，后又以大小为 的加速度由C
点开始向上滑行。重力加速度大小为g。弹簧处于原长时，弹性势能为零。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．弹簧具有的最大弹性势能
D．小球从A到C产生的内能为
【答案】BCD
【解析】A．小球从A到B的加速度大于从B到C的加速度，根据 则有 所以A错误；
B．根据牛顿第二定律，在A点有
C．在C点有 联立解得 所以B正确；
CD．设小球从A到B过程克服摩擦力做功为 ，A、B的高度差为h，
则有 从A到C过程有
联立解得
小球从A到C产生的内能等于重力势能的减小量 所以CD正确；故选BCD。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共15分。
11．某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。在竖直木板上铺有白纸，固定两个光
滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根
绳子的拉力F、F、F，回答下列问题。
1 2 3
（1）改变钩码个数，实验能完成的是( )
A．N= N = 2，N = 4
1 2 3
B．N= N = 3，N = 7
1 3 2
C．N = 3，N= 5，N = 6
1 2 3
D．N = 3，N = 5，N = 9
1 2 3
（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是( )
A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C．用量角器量出三段绳子之间的夹角
D．用天平测出钩码的质量
（3）在作图时，你认为图中 （选填“甲”或“乙”）是正确的。【答案】 C A 甲
【解析】（1）[1]要使结点O处于平衡状态，三根绳子的拉力F、F、F的合力应为零，在力之间有
1 2 3
夹角的情况下，应使其中一个力的大小处在另外两个力之差与之和的范围内。
故选C。
（2）[2]A．在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段
绳子的方向，A正确；BC．OA、OB、OC三段绳子的长度和三段绳子之间的夹角不必测量，BC错误；D．由
于每个钩码质量相同，三个力的大小可以用钩码重力的倍数来表示，故不需要测出钩码的质量，D错误。
故选A。
（3）[3]由于绳子OC段的拉力一定竖直向下，故F方向一定竖直向下，可知甲图正确。
3
故选甲。
12.某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：
A．电流表 （内阻 ，满偏电流 ）
B．电流表 （内阻约为 ，量程为 ）
C．定值电阻
D．滑动变阻器
E．干电池组
F．一个开关和导线若干
G．螺旋测微器，游标卡尺
（1）如图，用螺旋测微器测金属棒直径为________ ：如图用游标卡尺测金属棒长为________ ．
（2）用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“ ”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用
________挡（填“ ”或“ ”），换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图甲所示，则金
属棒阻值约为________ ．（3）根据提供的器材，为了尽可能精确测量金属棒的阻值，设计出电路图如图乙所示．若实验测得
电流表 示数为 ，电流表 示数为 ，则金属棒电阻的符号表达式为 ________（用 ， ， ，
表示）
【答案】 6.123##6.122##6.124 10.230 10.0
【解析】（1）[1]金属丝的直径为 （6.122 6.124均正确）；
[2] 游标卡尺测金属棒长度为
（2）[3]用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“ ”挡时发现指针偏转角度过大，即偏向0刻度线，
所以示数偏小，要增大示数则要倍率减小换成“ ”的倍率；
[3]电阻读数为
（3）[5]由电路连接及欧姆定律可求出金属棒的电阻为
四、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出
最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13.（11分）如图所示为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为S、质量为m、导热性能良好的
薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为m的活塞，稳定时正好封闭一段长度 的理想气柱。
活塞可通过轻绳连接以达到监测重物的目的，当所挂重物为某一质量时活塞将下降至位于离容器底 位
置的预警传感器处，此时系统可发出超重预警。已知初始时环境热力学温度为 ，大气压强为 ，重力加
速度为g，不计摩擦阻力。（1）求轻绳未连重物时封闭气体的压强；
（2）求刚好触发超重预警时所挂重物的质量 ；
（3）在（2）条件下，若外界温度缓慢降低为 ，求在刚好触发超重预警到外界温度缓慢降低为
的过程中外界对气体做的功。
【答案】（1） ；（2） ；（3）
【解析】（1）轻绳未连重物时，对活塞受力分析，由平衡条件得
解得，轻绳未连重物时封闭气体的压强为
（2）刚好触发超重预警时，有
由玻意耳定律
解得，刚好触发超重预警时所挂重物的质量为
（3）由盖—吕萨克定律得
其中
解得
则此过程外界对气体做的功为
解得，外界对气体做的功为
14.（12分）2021年5月15日，我国“天问一号”探测器经过伞降、动力减速、悬停避障、缓降等一
系列过程在火星乌托邦平原预定地点成功着陆，这种着陆方式具有可控、精确及选择性强等优势。相对于
我国这种先进着陆方式，2012年美国发射的“机遇号”火星探测器则采用了气囊式着陆，该着陆方式存在
着陆地点不可控、风险大等缺陷。图甲是“机遇号”火星探测器着陆时的画面，包裹着火星车的充气气囊
高速到达火星表面，经过多次弹跳，最终在火星表面静止。这种着陆方式在着陆前的部分运动过程可简化
为图乙所示，气囊在距火星表面H高处以某一初速度水平抛出，撞击火星表面后弹起，经过多次弹跳后最
终静止。假设气囊每次撞击火星表面前后水平方向速度不变，竖直方向速度大小衰减 。已知火星表面
重力加速度为 ，气囊总质量为m，空气阻力不计，求：
（1）气囊第一次撞击火星表面过程损失的机械能 ；
（2）气囊第一次撞击火星表面后连续两次弹跳前进的距离 之比。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）设气囊抛出的初速度大小为 ，第一次撞击火星表面前的速度大小为 ，弹起速度大
小为解得
（2）设从第1次撞击火星表面到第2次撞击经历的时间为 ，第2次撞击火星表面到第3次撞击经历
的时间为 ，有
解得
15．（16分）如图所示，在竖直的xoy平面内，在第二、三象限内存在场强大小 ，方向
沿x轴正方向的匀强电场，在第二象限存在方向垂直纸面向外、大小未知的匀强磁场 。在第一、四象限
存在方向垂直纸面向里、大小未知的匀强磁场 以及大小与方向都未知的匀强电场 。一质量为m，带电
量为q的小球M从y轴上的 位置无初速度释放，释放后小球M从第三象限进入第四象限做匀速
圆周运动，运动轨迹恰好与y轴相切。
（1）求匀强电场 大小与方向；
（2）求小球M第二次穿过x轴的位置与第三次穿过x轴的位置之间的距离；（3）若让另一质量为 带电量为q小球N从x负半轴上的B点（图中未标出）无初速度释放调整
大小，使小球N在一、四象限仍做匀速圆周运动。小球第二次穿过y轴后，进入第二象限做直线运动，且
恰好又回到B点。求该小球N的质量 ，以及第二象限中匀强磁场的磁感应强度 的大小。
【答案】（1） ，竖直向上；（2） ；（3） ，
【解析】(1)小球在第四象限做匀速圆周运动，有 得
小球释放后进入第三象限，故小球带正电，可得电场 方向竖直向上；
（2）小球在第三象限做匀加速直线运动，有
联立可得 ，
小球再次回到第三象限做类平抛运动，有水平方向
竖直方向
联立得
（3）从A点释放的小球M进入磁场，有假设B点离坐标原点的距离为x，对从B点释放的小球N，要回到B点，满足
小球N在第三象限做匀加速直线运动，有
从B点释放的小球N进入第三象限做匀速圆周运动，有
从B点释放的小球N进入第二象限做匀速直线运动，电场力和重力的合力与洛伦兹力等大反向，由几
何关系，得
联立可得
