文档内容
【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（天津卷专用）
黄金卷03
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
第 I 卷（选择题）
一、单选题(每题5分，只有一个选项符合题意，共25分)
1．如图所示，PET-CT检查已广泛应用于健康体检和肿瘤诊断。PET的基本原理是：将放射性同位素
注入人体，参与人体的代谢过程， 在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为光子
被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，下列说法正确的是（ ）
A． 衰变的方程式为
B．一对正负电子湮灭后可能只生成一个光子
C．PET中所选的放射性同位素的半衰期应尽量大些
D．将放射性同位素 注入人体，其主要用途是参与人体的代谢
【答案】A
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可得 衰变的方程式为
A正确；
B．一对正负电子湮灭后生成两个光子，B错误；
C．PET所选的放射性同位素的半衰期应尽量小一些，否则无法通过探测器探测到，C错误；
D．将放射性同位素： 注入人体，在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光
子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，故其作用为示踪原子，D错误。故选A。
2．如图所示，倾角为θ的斜面体M置于粗糙的水平地面，物体m静止在斜面上。对m施加沿斜面向下的
力F使其匀速下滑，增大F使m加速下滑。m沿斜面匀速下滑和加速下滑时，斜面M始终保持静止。比较
m匀速下滑和加速下滑两个过程，下列说法正确的是（ ）
A．m在加速下滑时，m与M之间的摩擦力较大
B．m在匀速和加速下滑时，地面与M之间的摩擦力不变
C．m在匀速下滑时，m对M的压力较小
D．m在加速下滑时，地面对M的支持力较大
【答案】B
【详解】对m施加沿斜面向下的力F使其匀速下滑，对物体m分析可知
而增大沿斜面的拉力F使m加速下滑，物体m所受的滑动摩擦力和斜面支持力大小不变，由牛顿第三定律
可知，物体对斜面的摩擦力 和压力 大小方向均不变，则对斜面体而言，所有受力均不变，即地面与
M之间的摩擦力不变，地面对M的支持力也不变，故选B。
3．据报道，2023年1月3日，嫦娥四号登陆月背4周年，月球车在月球表面行驶总路程达到1455米，工况
正常，创造了多个举世瞩目的成绩。设定月球与地球的半径之比为p，月球与地球的质量之比为q，不考虑
月球和地球的自转以及月球和地球表面的空气阻力，给同一辆月球车提供相同的初动能，其分别在月球表
面和地球表面粗糙程度相同的平直路面上无动力滑行的路程之比为( )
q p2 p q
A. B. C. D.
p2 q q p
【答案】B
Mm
【解析】由题意不考虑地球的自转，则地球表面的物体mg=G
r2
M
则地球表面的重力加速度g=G
r2
由于月球与地球的半径之比为 p ，月球与地球的质量之比为 qg q
月=
g p2
由于月球车有相同的初动能，由动能定理可得−μmgs=0−E
k
则月球车在月球表面和地球表面粗糙程度相同的平直路面上无动力滑行的路程与表面重力加速度成反比
s g p2
月= =
s g q
地 月
故选B。
4．如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光刚好发生
全反射，b光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠，且 ，则可判断（ ）
A. 若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射
B. 用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，a光呈现的明暗相间的条纹要宽些
C. 用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移小
D. 用a、b单色光分别照射同一光电管阴极并都能发生光电效应时，如果光电管两端施加反向电压，用b
光照射时的遏制电压小
【答案】D
【解析】根据题意，由折射定律有
可知A．由公式 可知，由于
则 光的临界角大于 光的临界角，由于a光刚好发生全反射，则将b光沿a光的光路射向O点，b光不能
发生全反射，故A错误；
B．由于
则 光和 光的波长大小关系为
由 可得，用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时， 光呈现的明暗相间的条纹要宽
些，故B错误；
C．由于
用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移大，故C错误；
D．由于
则 光和 光的频率大小关系为
根据题意，由光电效应方程和动能定理有
由于 光的频率大于 光的频率，则用b光照射时的遏制电压小，故D正确。
故选D。5．某健身者挥舞健身绳锻炼臂力，图甲为挥舞后绳中一列沿x轴传播的简谐横波在 时刻的波形。
图乙为绳上质点M的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿 轴正方向传播
B. 波速大小为0.25m/s
C. 若Q点平衡位置坐标为3.5m，Q质点的振动方程为
D. 从 时计时，再经过 ，P点经过的路程为0.7m
【答案】C
【解析】A． 质点 后开始向y轴负方向运动，根据同侧法可知简谐波在向x轴负方向传播，故A
错误；
B．根据图甲可知道简谐横波的波长为
同时根据图乙可知周期
波速
故B错误；
的
C．若质点Q平衡位置坐标为 ，根据简谐横波在 时刻 波形图，可知此时Q的y轴位置
为其初始振动位置，可得振动方程为
故C正确；D． 时，质点 在最大位移处，再经过 即 ，P点经过的路程大于 ，故D错
误。
故选C。
二、多选题(每题5分，有多个选项符合题意，选对每选全得3分，答错不得分，共15分)
6．如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕 轴在水平方向的磁感应强度为B的
匀强磁场中以角速度 做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副
线圈接有固定电阻 和滑动变阻器R，所有电表均为理想交流电表，下列判断正确的是（ ）
A. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
B. 矩形线圈从图示位置转过 的时间内产生感应电动势的平均值为
C. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表 和 示数都变小
D. 当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表 示数不变， 的示数变大
【答案】CD
【解析】
A．因为线圈是从垂直中性面开始计时，所以矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
A错误；
B．矩形线圈从图示位置转过 的时间内产生感应电动势的平均值为B错误；
C．滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器阻值变大，根据欧姆定律，副线圈电流变小，根据电流与匝
数成反比，知原线圈电流减小，即电流表A 和A 示数都变小，C正确；
1 2
D．滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器连入电路电阻变大，原线圈电压U 不变，即V 不变，匝数比
1 1
不变，副线圈两端的电压不变，所以电压表V 的示数不变，副线圈电阻变大，电流变小，电阻 两端的
2
电压变小，变阻器两端的电压变大，即电压表V 的示数变大，D正确；
3
故选CD。
7．如图所示，a、b、c、d是矩形的四个顶点， ，空间中有平行于矩形所在平面的
匀强电场。已知a点的电势为 ，b点的电势为 ，d点电势为 。一质子从b点以初速度 射入该电
场，入射方向与 成 角，不计质子的重力，则下列判断正确的是（ ）
A．c点的电势为
B．电场强度大小为
C．质子可能运动到c点，所用时间为
D．质子可能运动到a点，到达a点时的电势能减少了
【答案】BD
【详解】A．质子从a点由静止释放，静电引力先对质子做正功，经过x轴后再对质子做负功，选项A错
误；
B．电子从a点沿直线移至c点过程，电势先降低后升高，则电子电势能先增大后减小，选项B正确；C．若从MN两点分别向ab做垂线交点为PQ，则当电子从a到P点时，两电荷对电子均做负功；从Q点
到b点，两电荷对电子均做正功；同理从b到c也是如此，则选项C错误；
D．在ac所在的垂直正方形的平面上，电场线均指向MN连线的中点，则质子从a点垂直正方形所在平面
以某一合适的速度释放，质子可以以MN连线的中点做匀速圆周运动，此时质子的电势能保持不变，选项
D正确。
故选BD。
8．某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环可视为由两个绝热过程和两个等容过程组成。
如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体( )
A.在a→b的过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
B.在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等
C.在b→c的过程中，单位时间内撞击气缸壁的分子数增多
D.在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量
【答案】AC
【解析】a→b是一个绝热过程，所以外界对其做的功全部用于增加内能，故A对；状态a和c的温度不
同，所以内能不等，故B错；b→c是个等容过程，体积不变，压强增大，单位时间内撞击气缸壁的分子数
增多，故C对；一次循环过程，内能不变，但a→b过程成做正功，b→c过程做负功，对气体做的总功为
负功，所以要吸收热量大于放出热量，才能保证内能不变，故D错。
第 II 卷（非选择题）三、实验题(共2个题，共12分)
9．某兴趣小组利用如图甲所示装置在暗室中进行“探究机械能守恒定律”的实验。具体操作：通过调节
螺丝夹子使漏斗中的水以间隔相同的时间T一滴滴的下落，再由大到小调节频闪仪发出白光的频率，直到
第一次看到一串仿佛不动的水滴（如图乙所示），读出水滴对应在竖直固定的荧光刻度米尺上的值x（即
将下落的水滴O的刻度值是0）。
（1）频闪仪发出白光的频率满足______的条件时，即可第一次看到一串仿佛不动的水滴。
（2）由频闪仪频率f和水滴的刻度值x可求出水滴的速度v，则水滴3的速度大小为______（用符号 、
、 … 和f表示）。
（3）绘出 图像是一条过原点的直线，若其斜率为______（在误差范围内），则说明水滴下落过程机
械能守恒。（当地的重力加速度为g）
【答案】（1） （2） （3）2g
【详解】（1）由于由大到小调节频闪仪发出白光的频率，直到第一次看到一串仿佛不动的水滴可知此时
频闪仪发出白光的频率等于液滴下落的频率，则有
（2）水滴做匀加速直线运动，某过程的平均速度等于该过程中间时刻的瞬时速度，则水滴3的速度大小为
（3）若机械能守恒，则有变形得
可知，绘出 图像是一条过原点的直线，在误差范围内若其斜率为2g，则说明水滴下落过程机械能守
恒。
10．简易多用电表的电路如图（a）所示。图中表头G的满偏电流为250μA，内阻为480Ω；E是电池，
R、R、R、R 和R 均为定值电阻，R 是可变电阻。虚线方框内为选择开关，A端和B端分别与两表笔相
1 2 3 4 5 6
连。该多用电表有5个挡位：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。
（1）根据题设条件，可得R+R=___________Ω；
1 2
（2）将选择开关与“3”相连，电表指针位置如图（b）所示，测得电阻R=___________Ω；
4
（3）为了更准确的测量电阻R，实验室提供下列器材：
4
待测电阻R；
4
电源E，电动势约为6.0V，内阻可忽略不计；
电压表V，量程为0~0.5V，内阻r=1000Ω；
1 1
电压表V，量程为0~6V，内阻r 约为10kΩ；
2 2
电流表A，量程为0~0.6A，内阻r 约为1Ω；
3
定值电阻R，R=60Ω；
0 0
滑动变阻器R，最大阻值为150Ω；
单刀单掷开关S一个，导线若干。
①测量要求：两只电表的示数都不小于其量程的 ，并能测量多组数据，则应选用下列的图________（填
字母序号）。A． B． C． D．
②若选择正确的电路进行实验，电表A、V、V 的示数分别用I、U、U 表示，则待测电阻R。的表达式
1 2 1 2
为R=___________（用字母表示）。
4
【答案】（1）160 （2）1100 （3）D
【详解】（1）挡1和挡2都是电流挡，分析可知，挡1的量程大，挡2的量程小，因此挡2量程为1mA，
因此
（2）[2] 开关与“3”相连是欧姆×100Ω挡位，因此读数为1100Ω
（3）[3]由于电流表量程太大，接入电路后最大电流没有超过总量程的 ，而电压表V 内阻已知，因此将
1
电压表V 与定值电阻R 并联，改装成电流表接入电路满足条件；由于测量多组数据，滑动变阻器采用分
1 0
压式接法。故选D。
[4]根据欧姆定律
而
整理得
四、解答题(11题14分，12题16分，13题18分，要求写出必要的解题依据和推导过程)
11．图甲为跳台滑雪赛道的示意图，APBC是平滑连接的赛道，其中BC是倾角θ=30°的斜面赛道｡质量
m=60kg的运动员在一次练习时从高台A处水平跃出，落到P点后沿PB进入斜面赛道，A、P间的高度差H=80m､水平距离L=100m。运动员沿BC做匀减速直线运动时，位移和时间的比值 随时间t的变化关系
如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2.求∶
（1）运动员从A点跃出时的速度大小；（2）运动员沿BC运动时受到的阻力大小｡
【答案】（1）25m/s；（2）540N
【详解】(1)运动员从A到P做平抛运动，设初速度为v，则有
0
，
解得
(2)由 随时间t的变化关系可得
故运动员在B、C间运动的加速度大小
由牛顿第二定律可得
解得
12．物理气相沉积镀膜是芯片制作的关键环节之一，如图是该设备的平面结构简图。初速度不计的氩离子
经电压U 的电场加速后，从A点水平向右进入竖直向下的匀强电场E，恰好打到电场、磁场的竖直分界线
0
I最下方M点（未进入磁场）并被位于该处的金属靶材全部吸收，AM两点的水平距离为0.5m。靶材溅射
出的部分金属离子沿各个方向进入两匀强磁场区域，并沉积在固定基底上。基底与水平方向夹角为45°，
大小相等、方向相反（均垂直纸面）的两磁场B的分界线II过M点且与基底垂直。（已知：U=
0×103V，E= ×104V/m，B=1×10-2T，氩离子比荷 ，金属离子比荷 ，两种
离子均带正电，忽略重力及离子间相互作用力。）
(1)求氩离子进入电场的速度v，以及AM两点的高度差
0
(2)若金属离子进入磁场的速度大小均为1.0×104m/s，M点到基底的距离为 m，求在纸面内，基底上可
被金属离子打中而镀膜的区域长度。
【答案】(1) ； ；(2)
【详解】(1)氩离子在电场中加速：
根据动能定理
故
氩离子在电场中偏转：
代入数据得高度差(2)金属离子在磁场中运动：
金属离子沿着靶材和磁场边界入射，其圆心在 点正上方 处 ，金属离子沉积点为 ，分界线与基
底的交点为 。
，所以 恰好在基底上。
所以
（ 约等于 ，结果带根号或者计算出小数均得分。）
离子靠近 方向射出，则会落在 点的附近，范围不超出 点，左侧区域范围内粒子受到洛伦兹力偏向
右，根据对称性粒子能够到达 左侧的距离也为0.147或（ ），与右侧相同。故离子能够镀膜范围
的长度为
（考生写成小数 同样得分。）
13.我国新能源汽车产业高质量发展．某款纯电动汽车，驱动时电池给电动机供电，刹车时发电机工作回收
能量．假设此发电机原理可抽象为如图所示的模型：矩形线圈长宽分别为a和b，共n匝，整个线圈处于
匀强磁场中，可绕垂直于磁场的轴转动，磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为r．线圈外接电能回收装置，
现将回收装置理想化为一纯电阻，阻值为R．问：
（1） 时刻，发电机线圈平面处于中性面（虚线位置）， 时刻线圈恰好转过 角（实线位置）．求：时刻穿过线圈的磁通量 及 时间内通过电阻R的电量q；
（2）已知当汽车以的速度 匀速行驶时，单位行程内耗电为 ；当以的速度
匀速行驶时，单位行程内耗电为 ．电动机驱动匀速行驶时，单位时间内消耗的电
能 （单位为 ）与阻力功率P成线性关系 ，即（c、d为未知常数），汽车行驶时所受阻力
与速度大小成正比．求：
①以 的速度匀速行驶时，1分钟内消耗的电能；
②以多大速度匀速行驶时，单位行程内耗电 最低且最低值是多少．
【答案】（1） ， ；（2）① ；② ，500J/m
【详解】（1）线圈恰好绕转轴转 角的磁通量为
时间内磁通量的变化量为
时间内的平均电动势为
平均电流为
通过电阻的电量为（2）①1分钟内消耗的电能
②设汽车阻力为f，由题意知
单位时间内消耗的电能
由油耗关系得
即
将 两组数据代入得
则
时，即
时，耗电 最小且最低值是500J/m。
