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03
（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．小明利用手机传感器，测得电梯从静止开始运行的加速度－时间图像，如图所示。手机传感器中
加速度向上时为正值，下列说法正确的是（ ）
A．0.6s~0.8s电梯处于匀加速下降阶段
B．0.9s~1.2s电梯处于匀速上升阶段
C．0.9s~1.2s电梯处于匀加速上升阶段
D．1.7s~2.3s电梯处于静止阶段
【答案】C
【解析】A．0.6s~0.8s电梯加速度不断变化，不做匀加速运动，故A错误；
BC．0.9s~1.2s电梯加速度恒定且为正值，处于匀加速上升阶段，故B错误，C正确；
D．1.7s~2.3s电梯加速度为0，处于匀速运动阶段，故D错误。
故选C。
2.如图所示为某一时刻波源S、S在水槽中形成的水波，其中一条线表示波峰，另一条虚线表示波
1 2
谷，已知两列波的频率相同，振幅相同，则下列说法不正确的是（ ）A．这两列波的波长相同，在两波相遇的区域中会产生干涉
B．从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零
C．a、c、d三点的振动始终加强，b点的振动始终减弱
D．a、c、d三点位移始终最大，等于两列波的振幅之和
【答案】D
【解析】A．在同一介质中波速相同，因为两列波的频率相同，所以波长一定相同，在两波相遇的区
域会发生干涉，故A错误；
B．从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零，此时刻四点处于平衡位置，故B
错误；
CD．此刻a、c、d三点位移最大，等于两列波的振幅之和，在这些点两列波引起的振动总是相互加强
的，质点的振幅最大，但位移是时刻在变化，在b点是两列波波峰和波谷相遇点，两列波引起的振动总是
相互减弱的，质点的振幅最小，振动始终减弱，故C错误，D正确。
故选D。
3.2021年11月8日，神舟十三号载人航天飞船上的三名航天员经过6.5个小时的努力，顺利完成所有
舱外航天任务。王亚平就此成为中国历史上首位执行出舱任务的女宇航员，创造了太空探索新纪录。已知
空间站在离地高度约为400km的圆形轨道飞行，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．与同步卫星相比，空间站做圆周运动的加速度更大
B．与同步卫星相比，空间站做圆周运动的周期更长
C．只要查到空间站的运行周期即可计算出地球的平均密度
D．王亚平在空间站外面检修时若手中的工具不小心掉落，工具将会落向地面
【答案】A
【解析】A．根据 由于空间站轨道半径比同步卫星的小，因此加速度更大，A正确；
B．根据开普勒第三定律 ，由于空间站轨道半径比同步卫星的小，因此做圆周运动的周期更
短，B错误；C．根据 解得
只要知道空间站的运行周期，但若不知道地球半径，也无法算出地球的平均密度，C错误；
D．王亚平在空间站外面检修时若手中的工具不小心掉落，则工具就像空间站一样绕地球做匀速度圆
周运动，不会落向地面，D错误。
故选A。
4.如图所示，将附有一层肥皂液膜的圆形铁丝圈竖直放置在红色光源的右侧，人在与光源同侧的位置
观察液膜，下列说法正确的是（ ）
A．若将该装置放在地球表面上观察，可看到竖直直条纹
B．若将该装置放在空间站上观察，可看到水平直条纹
C．若该装置在地球表面观察到的水平直条纹的间距为 ，在月球表面观察到的水平直条纹的间
距为 ，则
D．若将红色光源换为蓝色光源，在地球表面观察到的水平直条纹的间距将增大
【答案】C
【解析】A．单色光在光程差相同的位置干涉连成的线会形成条纹，当肥皂液膜竖直放置时，单色光
垂直照射肥皂液膜，在前、后两面反射形成干涉条纹，若将该装置放在地球上观察，由于重力作用，在高
度相等的位置的光程差相同，故可看到水平直条纹，故A错误；
B．若将该装置放在空间站观察，由于处于完全失重状态，肥皂液膜厚度均匀，所以观察不到干涉条
纹，故B错误；
C．因为地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度，该装置在地球表面薄膜上下厚度相差更
大，该装置在地球表面观察到的水平条纹间距为 ，在月球表面观察到的水平直条纹间距为 ，则
，故C正确；D．若将光源换为蓝色光源，因为波长变短，所以在地球表面观察，可看到水平直条纹的间距将减
小，故D错误。
故选C。
5．老师采用图1所示的实验器材演示交变电流的产生，并联的两个发光二极管连接方式如图2所示，
二极管两端正向电压大于0.7V时才能发光，反向电压超过20V将损坏。匀速转动手柄，1min内二极管闪
烁100次。已知发电机中正方形线框的边长为10cm，匝数为1000，假设线圈所在处的磁场可视为匀强磁
场，下列判断正确的是（ ）
A．线框的转速为100r/s
B．线框的电动势有效值可能是20V
C．磁感应强度B不会超过0.4T
D．若转速减半，1min内闪烁次数将变为50次
【答案】C
【解析】A．正弦式交变电流一个周期内电流方向改变2次，所以1min内有50个周期，线框的转速为
50r/min，故A错误；
B．若线框的电动势有效值是20V，则最大值为 ，二极管将被击穿，故B错误；
C．由最大值E=nBSω=nBS×2πf=1000×B×0.12×2×3.14× V＜20V解得B＜0.4T，故C正确；
m
D．若转速减半，交流电的最大值减半，如果这时的最大值小于0．7V，二极管将不会闪烁，1min内闪
烁次数将变为0次，故D错误。
故选C。
6.美国物理学家密立根于20世纪初进行了多次试验，比准确地测定了电子的电荷量，其实验原理图可
简化为如图所示模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板A、B与电压为 的恒定电源
两极相连，板的间距为 、油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平
行板间。现有一质量为 的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷 ，重力加速度 ，则（ ）A．油滴带正电
B．油滴中电子的数目为
C．油滴从小孔运动到金属板B过程中，电势能减少
D．若将金属板A向上缓慢移动一小段距离，油滴将加速下降
【答案】D
【解析】A．带电油滴在极板间匀速下落，可知带电油滴受到电场力方向竖直向上，与电场方向相
反，故油滴带负电，A错误；
B．带电油滴在极板间匀速下落，根据受力平衡可得 ，解得油滴的电荷量为
可知 等于油滴的电荷量，并不等于油滴中电子的数目，B错误；
C．油滴从小孔运动到金属板B过程中，电场力做功为
可知电场力做负功，电势能增加 ，C错误；
D．根据 ，若将金属板A向上缓慢移动一小段距离，极板间的距离 增大，极板间的电压 不
变，则极板间的电场强度减小，油滴受到的电场力减小，故油滴受到的合力竖直向下，油滴将加速下降，
D正确。
故选D。
7.随着工作压力的增大以及生活水平的提高，越来越多的人选择在假期出行旅游放松身上放置一与地
板成θ角的木板，木板上静置一木块。某段时间内，木块随车厢一起斜向上做加速度为a的匀加速运动。
已知缆绳与水平方向夹角也为θ。若木板与车厢底板夹角缓慢增大稍许，木块、木板与车厢始终保持相对
静止，则关于木块对木板的压力 和木块对木板的摩擦 ，下列说法正确的是（ ）A． 减小， 减小 B． 增大， 增大
C． 减小， 增大 D． 增大， 减小
【答案】C
【解析】木块受力如图甲，支持力与静摩擦合力斜向右上，与重力的合力沿缆绳斜向右上。因为木块
质量和加速度均不变，故三个力的合力不变，又木块重力不变，则支持力与静摩擦合力不变。木板与底板
夹角缓慢增大稍许，如图乙， 减小， 增大。
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. 一定质量的理想气体，状态变化依次经历从Ⅰ→Ⅱ，再从Ⅱ→Ⅲ的过程，其压强p和温度T的关系
如图所示，根据 图像，下列说法正确的是（ ）
A. 状态Ⅰ的体积小于状态Ⅲ的体积 B. 状态Ⅰ的内能大于状态Ⅲ的内能
C. 从Ⅰ→Ⅱ过程，气体从外界吸热 D. 从Ⅱ→Ⅲ过程，气体的分子数密度增大【答案】AC
【解析】AD．由理想气体的状态方程 ，可得 ，即 图线上的点与坐标原点连线
的斜率与体积成反比，由题图可知，气体从状态Ⅰ到状态Ⅱ体积不变，做等容变化，Ⅰ到Ⅱ图线的斜率大
于OⅢ连线的斜率，则有
可知状态Ⅰ的体积小于状态Ⅲ的体积；可知从Ⅱ→Ⅲ过程，气体的分子数密度减小，A正确，D错误；
B．由题图可知 ，可知状态Ⅰ的内能小于状态Ⅲ的内能，B错误；
C．理想气体从Ⅰ→Ⅱ过程，温度升高，内能增大，即 ，从状态Ⅰ到状态Ⅱ气体做等容变化，
则 ，由热力学第一定律 ，可知 ，气体从外界吸热，C正确。
故选AC。
9.钍基盐熔堆是第四代核反应堆之一，其中一种核反应为 ，用 分别表示
、 核的质量，反应中释放的核能为 ，c为真空中的光速。该核反应中（ ）
A． 的中子数为91
B． 粒子的质量为
C． 的比结合能比 的小
D． 静止在匀强磁场中， 粒子速度若垂直于磁场，则 和 粒子在磁场中做匀速圆周运动
的半径之比为1∶91
【答案】BD
【解析】A． 的中子数为 233-91=142, A错误；
B．根据核反应规律和能量守恒知
得 粒子的质量为 , B正确；C．根据比结合能曲线可知， 的比结合能比 的大，C错误；
D．在磁场中匀速圆周运动 得
衰变过程满足动量守恒，即 和 粒子动量等大反向，则在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为与
电量成反比，为1:91，D正确。
故选BD。
10.如图所示，一倾角为 的光滑斜面固定在水平面上，斜面的底端固定一垂直斜面的挡板，上
端固定一定滑轮O。劲度系数为 的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为 的物块Q连接。一
跨过定滑轮O的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上质量为m的物块P连接。初
始时物块P在水平外力F作用下静止在直杆的A点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角
也为 。去掉水平外力F，物块P由静止运动到B点时轻绳与直杆间的夹角 。已知滑轮到水平直杆
的垂直距离为d，重力加速度大小为g，弹簧轴线、物块Q与定滑轮之间的轻绳与斜面平行，不计滑轮大小
及摩擦， ， 。则下列说法正确的是（ ）
A．物块P在A点时弹簧的伸长量为
B．物块P从A点运动到B点时，物块Q的势能减少量等于P、Q两物块增加的总动能
C．物块P从A点运动到B点的过程中，轻绳拉力对物块P做的功为
D．物块P运动到B点时，物块Q的速度为
【答案】BD
【解析】A．对物块P在A点时进行受力分析，其恰好与直杆没有相互作用，所以绳子拉力竖直向上的
分力与其重力大小相等，有 所以绳子拉力 对物块Q进行受力分析，沿斜面方向上
解得此时弹簧弹力为 由胡克定律可得弹簧此时的伸长量为 故A错误；
B．物块P到B点时，由几何可得物块Q沿斜面向下滑了 所以弹簧此时压缩量
为 ，所以此时弹簧的弹性势能与物块P在A点时的相同，物块P从A点运动到B点的过程中，弹簧弹力
做功为零，所以由能量守恒定律，物块Q重力势能减少量之和等于P、Q两物块增加的总动能，故B正确；
D．物块P到B点时，P、Q速度满足 物块P从A点运动到B点的过程中，由能量守恒
定律 联立解得 ； 故D正确；
C．对物块P由动能定理从A运动到B的过程中，绳子拉力做功 故C错误。故选
BD。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题：本题共2小题，共15分。
11.某同学在实验室探究影响单摆周期的因素。
（1）该同学组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁
夹将橡皮夹紧，如图甲所示，这样做的目的是 ；（填字母代号）
A．保证摆动过程中摆长不变
B．可使周期测量得更加准确
C．便于调节摆长
D．保证摆球在同一竖直平面内摆动
（2）该同学组装好单摆后，在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺测得悬点到摆球的最低端的长
度 ，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图乙所示，则该摆球的直径为 ，单摆摆长
为 ；（3）如图所示的振动图像真实地描述了摆长约为 的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中坐标
原点表示计时开始，A、B、C图反映了30次全振动的图像．已知 ， ，这四种操作
过程符合实验要求且误差最小的是 。（填字母代号）
【答案】 AC/CA 10.00 0.9850 A
【解析】（1）[1]在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮
夹紧，这是为了防止运动过程中摆长发生变化；如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时，这样做方便
调节摆长，故AC正确。
（2）[2][3]游标卡尺示数
单摆摆长
（3）[4]当摆角小于等于 时，我们认为小球做单摆运动，所以振幅约为
当小球摆到最低点时开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做30~50次全振动，求其平均值，所以A图符合实验要求且误差最小。
12.如图甲，是某型号的电子秤，工作原理简化为如图乙：电阻不计的轻质金属弹簧与绝缘轻质托盘
相连、滑动变阻器的滑片与弹簧上端连接，理想电压表的示数表示物体的质量，当托盘没放物体时，滑片
恰好置于变阻器的最上端，量程 ，变阻器总电阻 、总长度 ，电源输出电压恒为
，定值电阻 ，弹簧劲度系数 ，重力加速度取 。不计摩擦和其它
阻力，请回答下列问题：（所有计算结果保留一位小数）
（1）滑动变阻器的滑片恰好置于最下端时，电压表的示数为__________V；
（2）电压表的示数U与物体质量m之间的关系式 _________（V），电压表改装的电子秤刻度是
_________（选填“均匀”“不均匀”）的，该电子称的最大可测质量为_________ 。
【答案】 2 均匀 10
【解析】（1）[1] 滑动变阻器的滑片恰好置于最下端时，由欧姆定律可
（2）[2]由牛顿第二定律得
由欧姆定律可得
代入数据整理得电压表的示数U与物体质量m之间的关系式为
[3]电压表示数与物体的质量m成正比，电压表改装的电子秤刻度是均匀的；
[4]当 时，该电子秤测得最大质量
带入数据解得该电子称的最大可测质量为
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.（10分）某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为
、折射率 的均匀行星大气层射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面 如图所示 ，设此截面内，
一卫星探测器在半径为 的轨道上绕行星做匀速圆周运动。忽略行星表面对光的反射。求：
（1）从P点发出的光入射到大气外表面处时，发生全反射的临界角；
（2）大气外表面发光区域在截面上形成的弧长；
（3）卫星探测器运行时，只能在轨道某些部分观测到光，则这部分轨道弧长。
【答案】(1)30°；(2) ；(3)
【解析】(1)从P点发出的光入射到大气外表面处时，发生全反射的临界角满足
解得
(2)当P点发出的光线在大气外表面恰好发生全反射时，光路如图所示
由正弦定理可得解得
故从P点射出的光线在大气外表面恰好发生全反射时光线PB与OP延长线的夹角为45°，在大气外表
面发光区域对应的圆心角为
故发光区域在截面上形成的弧长为
(3)如图所示，临界光线从B点射向卫星轨道上的C点，在直角 中，由几何关系可得
解得
即轨道上能观测到光的部分对应的圆心角为60°，对应的轨道弧长为
14. （13分）如图所示，平面直角坐标系 位于竖直平面内，倾斜光滑直轨道 与y轴正方向夹
角为 ，轨道 与水平轨道 及半径为R的竖直光滑圆管之间均平滑连接，圆管对应的圆心角为
，其所在圆 分别与x轴和y轴相切于B点和C点。已知第二象限内有方向竖直向下、大小为
的匀强电场，第一象限内， 的区域内有水平向右的匀强电场，其中 区域内场强大小为 区域内场强大小为 。质量为m、电荷量为q的带正电小球（可
视为质点）从到O点距离为R的Q点由静止释放，经水平轨道 进入圆管内。小球与水平轨道 之间的
动摩擦因数为 ，其余摩擦不计，所有轨道均为绝缘轨道，轨道的直径远小于所在圆的直径，小球
所带电荷量不损失，进入和飞出管道时无能量损失，重力加速度为g。求：
（1）小球经过坐标原点O处时的速度大小；
（2）求小球在管道中速度最大时的位置坐标，并求出小球的最大速度；
（3）从开始运动到小球静止，小球在 段走过的总路程s为多少？
【答案】（1） ；（2） ， ；（3）
【解析】（1）带电小球从Q点到O 点，应用动能定理有
解得
（2）小球从O点到B点过程中，动能定理可知
解得
小球进入圆管之后，进入复合场中，将重力场和电场E合成为等效重力场，用g′表示该等效场的加
2
速度，如图所示：根据平行四边形法则可知等效重力
与竖直方向的夹角θ满足 则θ=60°
当小球运动到等效重力场与圆管相交点P时，速度最大。P点的位置为
则P点的位置坐标为 。
小球从B点到P点，根据动能定理可知
解得
（3）假设小球能够到达管口上端D点，设小球到达管口上端D点的速度为v，从B到到D根据动能定
1
理有 解得
说明小球不会从最高点飞出。最终小球将静止于OB段上的某点，系统的动能最终全部转化为摩擦生热，根据能量守恒有
解得
15.（15分）如图，水平轨道AB、CD分别与高为h=0.36m、倾角30的斜面轨道BC两端平滑连接。
质量m=1kg的小物块P静止在水平轨道AB上，质量大于m的小物块Q位于P的左侧。Q的初动能为
E4.5J，初速度方向向右；Q与P发生碰撞后，P沿斜面上滑距离0.5m后返回，在水平轨道上与Q再次发
k0
生碰撞。所有轨道均光滑，每次碰撞均为弹性碰撞，g取10m/s2。
（1）求Q的质量；
（2）求第2次碰撞后P沿斜面上滑到C点时的速度大小；
（3）为保证第2次碰撞能在水平轨道AB上发生，求初始时P离B的最小距离。
【答案】（1）5kg；（2） ；（3）
【解析】（1）设Q的质量为M，初速度大小为v ，第1次碰撞后瞬间P、Q的速度分别为v、v ，以
Q0 1 Q1
向右为正方向，有
联立上述方程，代入已知解得
（2）第2次碰撞前瞬间P的速度大小为v，方向向左，设碰撞后瞬间P、Q的速度分别为v、v，P
1 2 Q2
沿斜面上滑到C点时的速度大小为v，有
C联立上述方程，解得
（3）设初始时P离B 的距离为d，第1次碰撞后Q运动到斜面底端B所需时间为t，P运动到B所需时
间为t，P沿斜面运动时加速度大小为a，在斜面上运动所需的总时间为t，有
1 2
由题意有
联立上述各式并由题给条件解得
