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04
（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. 中国载人航天工程办公室从2023年9月1日起至9月30日24时，面向社会公开征集新一代载人
飞船（图甲）、载人月面着陆器（图乙）的名称。根据计划，我国将在 2030年前实现中国人首次登陆月
球，开展月球科学考查及相关技术试验等。不考虑月球的自转，下列说法正确的是（ ）
A. 新一代载人飞船的发射速度必须大于11.2km/s
B. 新一代载人飞船赴月过程无须主动变速
C. 载人月面着陆器可在环月轨道上处于静止状态
D. 载人月面着陆器登月过程中需在近月点减速变轨
【答案】D
【解析】A．若飞船的发射速度大于11.2km/s，则会逃脱地球束缚，故A错误；
BD．飞船在飞向月球过程中需不断加速变轨，与着陆器登月过程相反，故D正确、B错误；
C．由于着陆器只受月球的万有引力（其他引力可不计），因此其不可能静止在环月轨道上，故 C错
误。
故选D。
2. 一列横波沿x轴的正方向传播，波速为0.5m/s，某时刻的波形如图所示，则（ ）A. 经过1s质点K运动到波谷
B. 经过2s质点K运动到L处
C. 经过2s质点K回到平衡位置
D. 经过3s质点K运动到波峰
【答案】C
【解析】A．波沿x轴 的正方向传播，根据平移法可知，此时，质点K向y轴正方向振动，根据图像可
知，波长为2.0m，所以周期 ，所以经过1s即 ，质点运动到波峰，故A错误；
BC．经过2s即半个周期，质点K运动到平衡位置，并不随波迁移，故B错误C正确；
D．经过3s即 质点K运动到波谷，故D错误。
故选C。
3. 物体 放置在粗糙的水平面上，若水平外力以恒定的功率 单独拉着物体 运动时，物体
的最大速度为 ；若水平外力仍以恒定的功率 拉着物体 和物体 共同运动时，如图所示，物体 和
物体 的最大速度为 。空气阻力不计，在物体 和 达到最大速度时作用在物体 上的拉力功率为（
）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】物体 受到的滑动摩擦力为
以恒定的功率 拉着物体 和物体 共同运动有在物体 和 达到最大速度时作用在物体 上的拉力功率为
故选C。
4. 某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的变化曲线如图所示，E、F、M、N
为曲线上的点，EF、MN段可视为两段直线，其方程分别为 和 。无人机及其载物
的总质量为2kg，取竖直向上为正方向。则（ ）
A. EF段无人机的速度大小为4m/s
B. FM段无人机的货物处于超重状态
C. FN段无人机和装载物总动量变化量大小为4kg∙m/s
D. MN段无人机机械能守恒
【答案】A
【解析】A．根据EF段方程
可知EF段无人机的速度大小为 故A正确；
B．根据 图像的切线斜率表示无人机的速度，可知FM段无人机先向上做减速运动，后向下做加速
运动，加速度方向一直向下，则无人机的货物处于失重状态，故B错误；
C．根据MN段方程 ，可知MN段无人机的速度为
则有
可知FN段无人机和装载物总动量变化量大小为12kg∙m/s，故C错误；D．MN段无人机向下做匀速直线运动，动能不变，重力势能减少，无人机的机械能不守恒，故D错
误。
故选AB。
5. 某同学利用图甲所示装置研究物块与长木板间摩擦力。水平向左拉长木板，传感器记录的F-t图
像如图乙所示。下列说法不正确的是（ ）
A. 物块与长木板先相对静止后相对运动
B. 根据图乙中数据可得出物块与木板间的最大静摩擦力
C. 根据图乙中数据可得出物块与木板间 的动摩擦因数
D. 5.0s到5.2s图像的波动是由于细线的弹性引起的
【答案】C
【解析】A．根据图乙可知，板块间开始是静摩擦力，后来是滑动摩擦力，所以，物块与长木板先相
对静止后相对运动，故A正确不符合题意；
B．根据图乙中数据可得出物块与木板间的最大静摩擦力约1.08N，故B正确不符合题意；
C．根据图乙可求得滑动摩擦力，但不知道正压力，无法计算动摩擦因数，故C错误符合题意；
D．5.0s到5.2s图像的波动是由于达到最大静摩擦力后，细线的弹性引起的，故D正确不符合题意；
故选C。
6. 外出研学中，小明同学观察到农民用手抛撒谷粒进行播种，他发现，如图（a）所示，某次抛出的
谷粒中有两颗的运动轨迹如图（b）所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛
出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v和v，其中v方向水平，v方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷
1 2 1 2
粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ）A. 谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度
B. 谷粒2在最高点的速度小于v
1
C. 两谷粒从O到P的运动时间相等
D. 谷粒2从O到P的平均速度大
【答案】B
【解析】A．抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，故谷粒1的加速度等于谷
粒2的加速度，故A错误；
B．谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速
度；从O点运动到P点，与谷粒1比较，水平位移相同，但谷粒2的运动时间较长，故谷粒2水平方向上
的速度较小，即最高点的速度小于v，故B正确；
1
C．谷粒2做斜向上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从O点运动到P点，在竖直方向上谷粒2做竖直上
抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同，故谷粒2运动时间较长，故C错误；
D．两谷粒从O点运动到P点的位移相同，但谷粒2的运动时间较长，则谷粒1的平均速度大于谷粒2
的平均速度，故D错误。
故选B。
7.如图所示，纸面内的菱形金属线框 以速度 平行于 方向匀速通过一有界的匀强磁场，磁
场的边界 、 相互平行，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。已知线框的电阻为 ，线框的边
长和磁场宽度均为 ， ， ，下列说法正确的是（ ）
A．A点离开磁场后线框内的感应电流沿顺时针方向B．线框内感应电动势的最大值为
C．此过程中穿过线框的磁通量的最大值为
D．线框穿过磁场的整个过程中回路的最大热功率为
【答案】C
【解析】A．线框的A点离开磁场后，穿过线框的磁通量垂直纸面向里先增大后减小，由楞次定律可知
线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A错误；
B．从B点进入磁场到D点进入磁场的过程中线框内的感应电动势最大，有 故B错误；
C．当线框到如图所示的位置时
穿过线框的磁通量最大，此时A点和C点到磁场边界MN和PQ的距离相等，所以穿过线框的磁通量的
最大值 故C正确；
D．回路中感应电动势最大时热功率最大，有 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.为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素。如图所示的是铒离子的能级
示意图，标识为 的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁：如果用光子能量约为 的激光把
处于基态能级 的铒离子激发到 能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级 ，从而使该能级积
聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态
跃迁，产生大量能量约为 的光子，于是输出的光便大大加强了。根据上述资料你认为下列说法正确的是（ ）
A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为
B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C．大量处在 能级的铒离子向下跃迁能产生4种频率的光子
D．上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为
【答案】AD
【解析】A．电子从轨道 跃迁到轨道 得能量 ，电子从轨道 跃迁到轨道
得能量 。则无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为
故A正确；
B．由 可得这种光纤传输只有频率为 的光信号衰减才能得到有效补偿，故B错误；
C．大量处在 能级的铒离子向下跃迁有以下几种情况 ， ，
因为 能级跃迁到 能级是无辐射跃迁，所以不会放出光子，故处在 能级的铒离子向下跃
迁能产生2种频率的光子，故C错误；
D．由 可得 带入数据可解得光纤中传输的光信号波长约为 ，故D正确。
故选AD。
9. 如图，竖直平面内有一半径为R=1m、内壁光滑的圆形轨道，轨道底端与水平面相切于点c，该圆
形轨道处于竖直向下的匀强电场中，场强 。在水平面上放着不带电的物块A和带正电的物块B，其中m=2kg、m=1kg，物块B所带电荷量 ，用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B
A B
间夹着一根被压缩的轻质弹簧P（两端未与A、B拴接）。d点左侧水平面粗糙但右侧光滑，物块A与d点
左侧水平面之间的动摩擦因数μ=0.5。现将细绳剪断，A脱离弹簧P一段时间后才滑到d点，最终在d点
左端L=1.225m处停止。A、B可看作质点，g=10m/s2，则（ ）
A. 物块B第一次滑至c点的速度大小为7m/s
B. 物块B在c点时具有的电势能最大
C. 物块B可以运动到圆轨道的最高点
D. 物块B离开轨道时的速度大小为 m/s
【答案】AD
【解析】A．剪断绳子后，物块 A、B 获得速度v、v，A 在d点左侧做匀减速直线运动，则有
A B
解得
A、B组成系统动量守恒，则有 解得 。故A正确；
B．B带正电，在B运动到电场中最高点过程，电场力对B做负功，电势能增大，物块B在电场中最高
点时具有的电势能最大，故B错误；
C．若物块B恰好能达最高点，则有 解得
假设B从上述临界状态返回至c点，则有 解得
由于 ，故B脱离弹簧后不能到达圆弧轨道最高点，故C错误；的
D．设B在离开轨道时 速度为 ，飞出点位置的半径与竖直方向夹角为 ，则在飞出点有
B从离开弹簧到运动至飞出点有
解得 ， ，故D正确。
故选AD。
10. “探究加速度与力的关系”的实验装置示意图如图所示。实验中平衡了各种阻力，如果砂桶
（含砂）的质量m不满足比小车质量M小得多的条件，那么，若保持M不变，将m增大为原来的2倍，不
计绳的质量和滑轮摩擦，在砂桶下落相同高度的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小车的加速度小于原来的2倍
B. 绳上的拉力小于原来的2倍
C. 砂桶机械能的减少量小于原来的2倍
D. 砂桶和小车组成的系统损失的机械能比原来多
【答案】ABC
【解析】AB．以小车为研究对象，根据牛顿第二定律可得
以砂桶（含砂）为对象，根据牛顿第二定律可得
联立可得
若M保持不变，将m增大为原来的2倍，则有
故AB错误；C．绳子拉力对砂桶做负功，砂桶机械能的减少量为
由于 可得
即砂桶机械能的减少量小于原来的2倍，故C正确；
D．砂桶和小车组成的系统损失的机械能等于小车克服摩擦力做的功，由于摩擦力大小保持不变，则
砂桶和小车组成的系统损失的机械能与原来相等，故D错误。
故选ABC。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题：本题共2小题，共15分。
11.（6分）某研究小组用如图所示装置探究等量同种电荷间库仑力与距离的关系。器材有：专用支架、
相同的导体小球A和B、刻度尺、丝线、米尺、天平、绝缘底座。
（1）下列能使A、B小球带等量同种电荷的方式是___________。
A．用与A、B相同的带电小球C，先接触A，再接触B
B．A、B小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A、B小球，再移走带电体
C．A、B小球接触后，用带电小球接触A、B，移除导体球，再分开A、B小球
（2）用天平测量小球的质量m，悬挂点到小球球心的距离l，将小球B固定在绝缘底座上，A球用丝
线悬挂在支架上，使小球带上等量同种电荷。某次实验中小球A静止位置和B固定位置如图所示，则A、B
小球之间的距离 ___________cm。
（3）本实验中 ，丝线与竖直方向夹角 很小， ，重力加速度 。本实验中若小球质量为10g， ，则库仑力 ___________N（结果保留两位有效数字）。
（4）缓慢移动绝缘底座，得到五组F、r数据，根据库仑定律，拟合的库仑力F与距离r的关系图像
可能正确的是___________；
A． B． C．
【答案】 C 2.20 2.2×10-3 C
【解析】（1）[1]A．用与A、B相同的带电小球C，先接触A，再接触B，两球将带上不等量的同种电
荷，选项A错误；
B．A、B小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A、B小球，再移走带电体，能使小球带等量异种
电荷，选项B错误；
C．A、B小球接触后，用带电小球接触A、B，移除导体球，再分开A、B小球，能使小球带等量同种电
荷，选项C正确；
故选C。
（2）[2]由图可知，A、B小球之间的距离r=2.20cm。
（3）[3]对小球受力分析可知，库仑力
带入数据解得
（4）[4]根据
可知 图像为过原点的直线，故选C。
12. （9分）小明做“用单摆测量重力加速度”的实验。
（1）如图甲所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球（下方吸附有小磁片），做成一
个单摆。图乙、丙分别画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为应选用图___________（选填
“乙”或“丙”）的悬挂方式。（2）使小球在竖直平面内做小角度摆动，打开手机的磁传感器软件。某次采集到的磁感应强度B的大
小随时间t变化的图像如图所示，则单摆的振动周期T=___________s（结果保留3位有效数字）；
（3）改变线长l，重复上述步骤，实验测得数据如下表所示（实验前已测得小球半径r），请根据表
中的数据，在方格纸上作出L-T2图像___________；
L=l+r/m
0.40 1.276 1.628
0.60 1.555 2.418
0.80 1.801 3.244
.
1.00 2.010 4040
1.20 2.208 4.875（4）测得当地的重力加速度g=___________（结果保留3位有效数字）；
（5）有同学认为，根据公式 ，小明在实验中未考虑小磁片对摆长的影响，L的测量值小
于真实值，所以实验测得的重力加速度g偏小。请判断该观点是否正确，简要说明理由___________。
【答案 ①. 丙 ②. 1.36s（1.32~1.40s均可③
. ④. 9.71（9.47~9.78均可） ⑤. 不正确。设
摆球的重心下移△L，根据单摆周期公式 ，有 ， 所以
，与 无关。
（或：不正确。小磁片只影响图像在L轴上的截距，不影响图像的斜率，故不影响从图像中测得的g
的大小。）
【解析】（1）[1]图乙的方法中当单摆摆动时摆长会发生变化，则图丙的悬挂方式较好；（2）[2]小球经过最低点时磁感应强度最大，相邻两次磁场最强的时间间隔为半个周期，由图可知单
摆的周期约为1.36s；
（3）[3]根据表格中数据描点连线如图
（4）[4]根据 可得
则图线斜率为 则
（5）[5]重力加速度根据图像的斜率可求，由（4）的分析可知，小磁片不影响重力加速度的测量值，
所以这个同学的观点是不正确的。
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.（9分）094型战略核潜艇（如图甲）是目前我国服役中最先进的核动力潜艇，是中国拥有三位一
体核战略的保障，也是国之利器。如果游轮上处于O点的人刚好看到潜艇在其正前方的水下缓慢通过，将
人和潜艇均视为质点，如图乙所示，此时人到水面的高度 ，潜艇的水下深度 。水的折射
率为 ， ， ，求此时潜艇与人的水平距离。【答案】
【解析】如图所示
根据折射定律可得
解得 即
由图中几何关系可得此时潜艇与人的水平距离为
14．（13分）如图所示为一种打积木的游戏装置，在水平地面的靶位上叠放着三块完全相同的硬质积
木A、B、C，其中积木B、C夹在固定的两光滑硬质薄板间，每块积木的质量均为m、长为L，各水平接触
面间的动摩擦因数均为 。一个可视为质点的钢球用不可伸长的轻绳挂于O点，钢球质量也为m，轻绳长
为R。游戏时，将钢球拉到与O等高的P点（保持绳绷直）由静止释放，钢球运动到最低点时轻绳恰好断
裂，随即钢球与积木A发生弹性碰撞（碰撞时间极短可忽略），之后积木A与B分离，积木A再滑行一段
距离后停止。重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）轻绳能承受的最大拉力；
（2）钢球与积木A碰后瞬间，积木A的速度大小
（3）钢球与积木A碰后，积木A的位移大小。【答案】（1）3mg；（2） ；（3）
【解析】
（1）设钢球达到最低点的速度为 ，从 点到最低点由动能定理有
由牛顿第二定律有
解得
（2）钢球与积木A碰撞过程满足动量守恒，取向右为正方向，设碰撞后钢球的速度为 、积木A的速
度为 ，根据动量守恒定律可得
根据机械能守恒定律可得
联立解得
（3）从碰撞后到A静止过程中，设滑块A的位移大小为 ，对滑块A由动能定理得
解得
15．（17分）电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目，创造了世界领先的关键技术，原理可用下述
模型说明。如图甲所示，虚线MN右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，边长L的正方形单匝金属线框abcd
放在光滑水平面上，电阻为R，质量为m，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界。t=0时起磁感应强度B随时
间t的变化规律是B=B+kt（k为大于零的常数）同时用一水平外力使线圈处于静止状态，空气阻力忽略不
0
计。
（1）求线框中的感应电流的大小和方向；
（2）写出所加水平外力随时间变化的表达式；（3）求0到t时间内通过导线截面的电荷量q；
0
（4）若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，并在线框上加一质量为M的负载物，如图乙所示，
当t=t时撤去外力释放线框，求刚撤去外力时线框的加速度大小。
0
【答案】（1） ，沿顺时针方向；（2） ；（3） ；（4）
【解析】
（1）线框中的感应电动势
感应电流
根据楞次定律可知感应电流沿顺时针方向。
（2）由于线圈静止，则所加的水平外力与安培力平衡，有
（3）0到 时间内的平均电动势
线框中的电流
通过的电量
求得
（4）n匝线框中 时刻产生的感应电动势线框的总电阻
线框中的电流
时刻线框受到的安培力
设线框的加速度为a，根据牛顿第二定律有
解得
