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【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（新七省专用）
黄金卷04
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，
每小题4分，第8~10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，有选错或不
答的得0分。
1．圆柱形弹簧的劲度系数k与弹簧处于原长时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明 ，其
中Y是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量，在国际单位制中，杨氏模量Y的单位可表示为
（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】根据表达式 ，得
而又因为
所以有
在国际单位制中质量的单位是kg，加速度的单位是m/s2；弹簧长度和伸长量的单位是m；横截面积的单位
是m2；所以Y的单位是 。
故选C
2．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入肿瘤细胞内的硼核（ ）吸收慢中子，转变成锂
核（ ）和 粒子，并释放出 光子。已知 光子的能量为 ，普朗克常量为 ，真空中的光速为 ，原
子核比结核能与质量数关系图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
1
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学科网（北京）股份有限公司A． 粒子为
B． 光子的波长为
C．硼核的结合能大于锂核的结合能
D．硼核的比结合能小于锂核的比结合能
【答案】C
【详解】A．由电荷数守恒和质量数守恒可得核反应方程为
可知 粒子 ，故A错误；
B． 光子的能量为
可得 光子的波长
故B错误；
D．由图可知，硼核的比结合能大于锂核的比结合能，故D错误；
2
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学科网（北京）股份有限公司C．硼核的比结合能大于锂核的比结合能，且硼核的核子数比锂核的核子数多，故硼核的结合能大于锂核
的结合能，故C正确。
故选C。
3．如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角为θ的直角三棱镜，对称放置在空
气中。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱
镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离
d=100.0mm，脉冲激光中包含频率不同的光1和2，它们在棱镜中的折射率分别为 和 。取
， ， ，则（ ）
A．光1和2通过相同的双缝干涉装置后1对应条纹间距更大
B．为使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，需θ>45°
C．减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差不变
D．若θ=37°则光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差约为14.4mm
【答案】D
【详解】A．由于
可知两束激光的频率关系为
根据
可知波长关系为
3
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学科网（北京）股份有限公司双缝干涉相邻条纹间距为
可得光1和2通过相同的双缝干涉装置后2对应条纹间距更大，A错误；
B．只要光1能从棱镜中射出，光2就一定能射出，设光1临界角为C，则
可得
因此要使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，根据几何关系可知
Θ<C=45°
B 错误；
C．减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差减小，C错误；
D．根据光的折射定律可知
，
在空气中的路程差
代入数据可得
D正确。
故选D。
4．质点a、b的振动图像分别如图中实线和虚线所示，下列说法正确的是（ ）
4
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学科网（北京）股份有限公司A．质点a、b振动的振幅均为40cm
B．质点a、b振动的频率之比为1：2
C．质点a、b振动的周期之比为2：1
D．质点a、b在0.2s内运动的路程之比为2：1
【答案】D
【详解】A．由图可知质点a、b振动的振幅均为20cm，故A错误；
BC．质点a的周期为0.2s、质点b的周期为0.4s，则a、b振动的周期之比为1：2，频率之比为2：1，故
BC错误；
D．质点a在0.2s内的路程为80cm，质点a在0.2s内的路程为40cm，则运动的路程之比为2：1，故D正
确；
故选D。
5．一架可以垂直起降的无人机，从高处A点以竖直向上的初速度、竖直向下的加速度做匀变速直线运动，
该过程的数据经软件处理后，得出无人机的速度与位移满足关系式 ，其中速度 的单位为 、
位移 的单位为 ，取竖直向下为正方向。则下列说法正确的是（ ）
A．无人机的加速度为
B．无人机的初速度为
C．无人机上升的最高点与A点的距离为
D．无人机经过A点正上方 处的速度大小为
【答案】A
【详解】AB．根据题意，由位移与速度的关系可得
5
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学科网（北京）股份有限公司整理可得
结合无人机的速度与位移满足关系式可得
，
解得
，
若取竖直向下为正方向，则有
，
故B错误，A正确；
C．无人机上升的最高点与A点的距离为
故C错误；
D．根据题意可知，无人机经过A点正上方 处时，取向下为正方向有
解得
故D错误。
故选A。
6．如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域，其内部存在垂直纸面向里
的匀强磁场，它的OC边在x轴上且长为L。边长也为L的正方形导线框的一条边也在x轴上， 时刻，
该线框恰好位于图中所示位置，此后线框在外力F的作用下沿x轴正方向以恒定的速度v通过磁场区域。
规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则线框通过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i、穿过线
框平面的磁通量Ф、通过线框横截面的电荷量q、外力F随线框的位移x变化的图像中错误的是（图中曲
线是抛物线的一部分）（ ）
6
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学科网（北京）股份有限公司A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】A．线框前进 过程中，单边（右边框）切割磁感线，有
其中 为实际切割长度，随着导线框的移动而增大，与水平位移成正比，故感应电流增大。同理导线框前
进 过程中，也是单边（左边框）切割，其实际切割长度一直在增大，其感应电流随位移呈线性关系
增大，A正确；
B．当线框沿 轴正方向运动位移 时，穿过线框的磁通量最大，最大值
在这之前（ ），磁通量 关于位移的表达式为
在这之后（ ），磁通量 关于位移的表达式为
7
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学科网（北京）股份有限公司B错误；
C．通过线框横截面的电荷量
故通过线框横截面的电荷量与穿过线框的磁通量成正比关系，故C图像符合，C正确；
D．由左手定则判断可知，穿过磁场过程中线框受到的安培力一直向左，在 内，其大小
在 内，其大小
D正确。
选错误的，故选B。
7．实验中，将离子束从回旋加速器中引出可以采用磁屏蔽通道法。使用磁屏蔽通道法引出离子的原理如
图所示：离子从P点以速度v进入通道时，由于引出通道内的磁感应强度发生改变，离子运动轨迹半径增
大，可使离子引出加速器。已知回旋加速器D形盒的半径为R，圆心在O点，D形盒区域中磁场垂直纸面
向里，磁感应强度为 ，引出通道外侧末端 点到 点距离为 ， 与 的夹角为 ，离子带电为 ，
质量为 ，则（ ）
A．离子经过引出通道后的速度大于
B．引出通道内的磁感应强度大于
C．若离子恰能从引出通道的 点引出，引出通道中的磁感应强度
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学科网（北京）股份有限公司D．若引出通道中磁场为 时，该离子能引出加速器，则此时将任何一个带电离子放入该加速器中都能
将该离子引出
【答案】D
【详解】A．洛伦兹力不做功，离子经过引出通道后的速度等于v，故A错误；
B．根据洛伦兹力提供向心力得
解得
设离子在引出通道内的轨道半径为 ，同理可得
由于离子在引出通道内的轨道半径大于D型盒半径，可知引出通道内的磁感应强度小于D型盒内磁感应强
度B，故B错误；
C．若离子恰能从引出通道的Q点引出，设圆弧半径为 ，轨迹如图所示
则有
， ，
根据几何关系得
解得
由洛伦兹力提供向心力可得
9
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学科网（北京）股份有限公司解得
联立可得
故C错误；
D．由C中分析可知，离子能否离开加速器与粒子的电量和质量无关，若引出通道中磁场为 时，该离子
能引出加速器，则此时将任何一个带电离子放入该加速器中都能将该离子引出，故D正确。
故选D。
8．光电倍增管是检测微弱光信号的光电转换元件，具有极高的灵敏度和超快的时间响应。管内除光电阴
极和阳极外，两极间还放置多个倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。如图
所示，光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出
更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得
光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是（ ）
A．光电倍增管正常工作时，每个极板都发生了光电效应
B．光电倍增管中增值的能量来源于相邻两个倍增电极间的加速电场
C．图中四块极板的电势为
D．每个光电倍增管都适用于检测各种频率的光
【答案】BC
【详解】A．光电效应是当光子的频率大于极限频率时，物质内部的电子能够吸收光子的能量后逸出的现
10
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学科网（北京）股份有限公司象，而光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上被加速后的电子，撞击激发出更多的电子，这一点不符合
光电效应现象的特点，故不属于光电效应，故A错误；
B．电子在光电倍增管运动的过程中只有电场力做功，光电倍增管中增值的能量来源于相邻两倍增电极间
的加速电场，故B正确；
C．电子带负电，加速电场的电场方向与电子运动方向相反，所以图中四块极板的电势为 ，
故C正确；
D．只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应，从而逸出光电子，可知光电倍增管并不是适用于各
种频率的光，故D错误。
故选BC。
9．如图所示，半径 的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定于水平面上。4个相同的木板紧挨着圆弧轨
道末端静置，圆弧轨道末端与木板等高，每块木板的质量为 ，长 。它们与地面间的动摩擦
因数 ，木板与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在第一块木板左端放置一个质量为
的小铅块B，可视为质点，现让一个与B完全一样的铅块A从圆弧顶端由静止滑下，经圆弧底端后与B发
生弹性正碰，铅块与木板间的动摩擦因数 ， ，则（ ）
A．小物块A滑到曲面轨道下端时对轨道的压力大小为
B．铅块B刚滑至木板3时的速度为
C．铅块B运动 后与某一木板共速
D．铅块B与木板间相对滑动过程中系统所产生的总热量为
【答案】BC
【详解】A．小物块A滑到曲面轨道下端，根据动能定理有
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学科网（北京）股份有限公司小物块A滑到曲面轨道下端时，根据牛顿第二定律有
解得，轨道对小物块A的支持力为
则小物块A滑到曲面轨道下端时对轨道的压力大小为 ，故A错误；
B．小物块A与B发生弹性正碰，根据动量守恒有
根据机械能守恒有
解得，小物块A与B发生弹性正碰后A的速度为零，B的速度为
设铅块B刚滑至第n块木板，该木板开始滑动，铅块B对该木板的滑动摩擦力为
该木板及后面木板受到地面的最大静摩擦力为
要使木板滑动，则有
解得
即铅块B滑上第3块木板时，木板开始滑动，根据动能定理有
解得，铅块B刚滑至木板3时的速度为
故B正确；
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学科网（北京）股份有限公司C．根据牛顿第二定律有，铅块B在木板上滑动的加速度大小为
则铅块B在木板1和2上滑动的时间为
木板3、4一起滑动时的加速度为
假设铅块B能在木板3上滑动时与木板3共速，则有
解得
，
此过程中铅块B的位移为
木板3、4的位移为
铅块B相对于木板3、4的位移为
则假设成立，则铅块B经过运动到与木板共速的时间为
故C正确；
D．铅块B在木板上滑动到与木板共速的过程中，根据能量守恒有
解得，铅块B与木板间相对滑动过程中系统所产生的总热量为
故D错误。
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学科网（北京）股份有限公司故选BC。
10．游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就
会滑向盘边缘，其装置可以简化如图。若魔盘转速缓慢增大，则（ ）
A．在滑动之前，游客受到的支持力缓慢增大
B．在滑动之前，游客受到的摩擦力缓慢增大
C．在滑动之前，游客受到的作用力逐渐增大
D．质量较大的游客先发生滑动
【答案】BC
【详解】AB．设转盘斜面倾角为θ，对人受力分析如下
水平方向和竖直方向分别有
解得
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学科网（北京）股份有限公司则随着魔盘转速缓慢增大，则人受到魔盘的支持力N缓慢减小，人受到魔盘的摩擦力f缓慢增大，故A错
误，B正确；
C．根据
可知，随转速增加人受到的合外力大小增大，故C正确；
D．由上分析可知在魔盘运动的规律与人的质量无关，故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共14分。
11．在“探究弹簧弹力大小与伸长量关系”的实验中，第一组同学设计了如图甲所示的实验装置。将弹簧
竖直悬挂在铁架台上，先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静
止时相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长的长度x，并将数据填在下面的表格中。
测量次序 1 2 3 4 5 6
弹簧弹力F/N 0 0.5 1.0 1.50 2.0 2.5
弹簧的总长度L/cm 13.00 15.05 17.10 19.00 21.00 23.00
弹簧伸长的长度x/cm 0 2.05 4.10 6.00 8.00 10.00
（1）在图乙的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x对应的数据点，请
把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出F—x图线 。
（2）根据（1）所得的F—x图线可知该弹簧的劲度系数为 N/m。
（3）另外一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，
得到弹簧弹力与弹簧长度之间关系的图像如图丙所示，下列表述正确的是 。
A．a的原长比b的短 B．a的原长比b的长
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学科网（北京）股份有限公司C．a的劲度系数比b的小 D．a的劲度系数比b的大
（4）第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂完成实验。他们得到的F—x图线
用虚线表示（实线为第一组同学实验所得）。如图所示的图线最符合实际的是 （填选项字母）。
A． B．
C． D．
【答案】 见解析 25 AC/CA C
【详解】（1）[1]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图像如图所示
（2）[2]根据胡克定律可知F—x图像的斜率代表劲度系数，则有
（3）[3]AB．在图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，b的原长大于a的原长，故A正确，B错误；
CD．斜率代表劲度系数，a的劲度系数大于b的劲度系数，故C正确，D错误。
故选AC。
（4）[4]弹簧竖直悬挂时，弹簧在自身重力作用下要伸长，即竖直悬挂时弹簧的原长比水平放置在桌面上
所测原长要长，两种情况下弹簧的劲度系数相同，两图像平行，由图示图线可知，故C正确，ABD错误。
故选C。
12．某实验小组要测量一节电池的电动势和内阻。
（1）先用多用电表的2.5 直流电压挡粗测该电池的电动势，将多用电表的红表笔与电池的
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学科网（北京）股份有限公司（填“正”或“负”）极相连，黑表笔与电池的另一极相连，多用电表的示数如图甲所示，则粗测的电池
电动势为 ；实验小组想利用多用电表的欧姆挡粗略测量电池的内阻，你认为 （填
“可行”或“不可行”）。
（2）要精确测量电池的电动势和内阻，小组成员设计了如图乙所示的电路， 为定值电阻， 为滑动变
阻器，两个直流电压表 、 均可视为理想电表。
①请根据图乙所示电路图，在图丙中用笔画线代替导线完成实物图连接 。
②实验中移动滑动变阻器的滑片，分别读出电压表 和 的多组数据 、 。利用测出的数据描绘出
图像如图丁所示，图中直线的斜率为 ，截距为 ，可得电池的电动势 ，内阻
。（用 、 、 表示）
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学科网（北京）股份有限公司【答案】 正 1.30 不可行
【详解】（1）[1]用多用电表粗测电池的电动势，根据多用电表的使用要求，电流从红表笔流入，从黑表
笔流出，故将多用电表的红表笔与电池的正极相连；
[2]用多用电表的 直流电压挡粗测该电池的电动势，故测量时该表盘的分度值为 ，读数为 ；
[3]由于多用电表的欧姆挡本身已经有电源，用多用电表的欧姆挡测电阻时，被测电阻应与其他电源断开，
所以不能测量电池的内阻。
（2）①[4]依据图乙所示电路图，将实物进行连线，如图所示
②[5][6]由闭合电路欧姆定律得
干路电流
联立解得
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学科网（北京）股份有限公司结合图丁可知当 时
联立解得
三、计算题：本题共3小题，共40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．如图所示，两根光滑金属导轨 和 固定在倾角为 的绝缘斜面上，导轨关于中轴线 对称，
导轨 部分单位长度的电阻为 ，整个空间存在着方向垂直于斜面向下、磁感应强度大小为 的匀强磁
场。一质量为 、阻值不计的导体棒在沿斜面向上的力 的作用下以一定的速度 从 点开始匀速下滑。
已知导体棒始终垂直于 且与导轨接触良好， ， ，导轨 和 的电阻均不计，
且均与 平行，求导体棒从 点运动至 位置的过程中，回路中产生的焦耳热。
【答案】
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学科网（北京）股份有限公司【详解】设导体棒从 点运动任意一小段位移大小为 ，则导体棒接入回路的长度
接入回路的电阻
感应电动势
感应电流
联立解得
故导体棒从 点运动至 位置的过程中，感应电流并不随时间变化，安培力 会随位移均匀增大，
平均作用力
克服安培力做的功
则回路中产生的焦耳热
14．2021年5月15日7时18分，我国火星探测器“天问一号”的着陆巡视器（其中巡视器就是“祝融
号”火星车）成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，这标志着我国是继美国、前苏联之后第三个成
功进行火星探测的国家，展示了中国在航天技术领域的强大实力，为中国乃至国际航天事业迈出了历史性
的一大步。 “天问一号”的着陆巡视器从进入火星大气层到成功着陆经历了气动减速段、伞系减速段、
动力减速段、悬停避障与缓速下降段，其过程大致如图所示。已知火星质量为 （约为地球质
量的0.11倍）、半径为 （约为地球半径的0.53倍），“天问一号”的着陆巡视器质量为 ，地
球表面重力加速度为 。
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学科网（北京）股份有限公司试根据图示数据计算说明下列问题：
（1）着陆巡视器在动力减速段做的是否为竖直方向的匀减速直线运动？
（2）设着陆巡视器在伞系减速段做的是竖直方向的匀减速直线运动，试求火星大气对着陆巡视器的平均
阻力。（结果保留1位有效数字）
【答案】（1）不是；（2）
【详解】（1）设动力减速阶段着陆巡视器初速度为 ，末速度为 ，若此过程为匀减速直线运动，则有
代入数据得
所以此过程不是匀减速直线运动。
（2）着陆巡视器在地球表面时，有
着陆巡视器在火星表面时，有
由题意得，有
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设竖直向下为正方向，伞系减速过程着陆巡视器初速度为 ，时间 ，其质量 ，此过程加
速度
解得
设火星大气对着陆巡视器的平均阻力为f
由牛顿第二定律知
解得
15．如图所示，斜面倾角 ，物块A光滑，物块B粗糙，B质量为A质量的2倍。物块B恰好静止在
距离斜面顶端为 的位置（此时B所受摩擦力为最大静摩擦力），斜面上距B为 处有一弹
性挡板，现将光滑物块A从斜面顶端由静止释放。已知物块A与物块B均可视为质点，所有碰撞均可视为
弹性碰撞，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度 ，求：
（1）物块A与物块B第一次碰撞后两物体的速度大小；
（2）两物块从第一次碰撞到第二次碰撞所经历的时间和这两次碰撞点之间的距离。
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学科网（北京）股份有限公司【答案】（1） ， ；（2） ，
【详解】（1）根据题意，设物块A与物块B第一次碰撞前物块A的速度为 ，由动能定理有
解得
物块A和物块B发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有
解得
（2）碰撞前，物块B恰好静止斜面上，则有
碰撞后，物块B沿斜面匀速下滑，下滑到底端的时间为
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学科网（北京）股份有限公司与弹性挡板碰撞之后，沿斜面向上做匀减速直线运动，加速度大小为
减速到停止的时间为
向上运动的距离为
假设物块A在物块B停止后发生第二次碰撞，设两物块从第一次碰撞到第二次碰撞所经历的时间为 ，则
有
其中
解得
（舍去）
假设成立，则两物块从第一次碰撞到第二次碰撞所经历的时间为
两次碰撞点之间的距离
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