文档内容
【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（湖北卷专用）
黄金卷05
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮
擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得 4分，选对但不全的得2分，有选错的得0
分。
1．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用平面镜同样在光屏上得到了
明暗相间的条纹，该实验的基本装置如图所示。水平放置的平面镜 MN左上方有一点光源S，仅发出单一
频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为 P，下列说法
正确的是（ ）
A．光屏上，P点上下均有条纹
B．只将光屏右移，相邻亮条纹间距变宽
C．只将光源上移，相邻亮条纹间距变宽
D．只将光源的频率变大，相邻亮条纹间距变宽
【答案】 B
【解析】A．光源S直接照射到光屏上的光和通过平面镜反射的光在光屏上相遇，发生干涉，呈现干涉条
纹，因反射光不能照射到P点和P点下方，故在P点和P点下方没有干涉条纹，故A错误；
BCD．光源到屏的距离可以看作双缝到屏的距离L，光源S到S在平面镜中虚像的间距看作d，根据双缝干
涉的相邻条纹间距公式
可知只将光屏右移，L增大，相邻亮条纹间距变宽；只将光源上移，d增大，相邻亮条纹间距变窄，只将
光源的频率变大，波长减小，相邻亮条纹间距变窄，故B正确，CD错误。故选B。
2．2023年4月24日，国家航天局和中国科学院联合发布了我国首张火星全球影像图。它是天问一号环绕
器携带的中分辨率相机获取的14757幅影像数据进行处理后绘制而成的。综合考虑环绕器全球遥感探测和
火星车中继通信需求，工程研制团队为环绕器优化了轨道设计，确定了近火点约 265千米、远火点约1.07
万千米、周期约7.08小时的椭圆轨道方案，如图所示。若只考虑环绕器和火星之间的相互作用，引力常数
为G，下列说法正确的是（ ）
A．环绕器从Q到N阶段，速率逐渐变小
B．环绕器从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C．题目信息可以估测火星的质量
D．题目信息可以估测火星的第一宇宙速度
【答案】 C
【解析】A．环绕器从Q到N阶段，引力做正功，则速率逐渐变大，选项A错误；
B．环绕器从Q到N阶段，只有引力做功，机械能逐渐不变，选项B错误；
C．根据题中数据可知椭圆长轴的长度a，根据开普勒第三定律，相当于探测器绕半径为a的原轨道运动时
的周期也为T，则根据
可以估测火星的质量，选项C正确；
D．因火星的半径未知，则不能估测火星的第一宇宙速度，选项D错误。
故选C。
3．如图所示，电源电动势E=12V，内阻 ， ，直流电动机内阻 ，当闭合S和S ，断
1
开S 时，调节滑动变阻器R 为某值时，可使电源输出功率最大，闭合S，S ，断开S ，调节R 为某值时，
2 1 2 1 2
可使电源的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作（电动机额定输出功率 P=4.5W），则下列判断正
0
确的是（ ）A．电动机额定电流I=2A
B．电动机两端电压为
C．满足题意的R，R 值分别为 ，
1 2
D．满足题意的R，R 值分别为 ，
1 2
【答案】 D
【解析】AB．根据电路规律可知当 时电源的输出功率 最大，即此时有
同时有
解得
AB错误；
CD．根据前面分析可得
由闭合电路欧姆定律有
解得
C错误，D正确。
故选D。
4．如图所示，质量为 的均质细直杆AB竖直立于光滑水平面上，一根不可伸长的轻绳一端固定于 点，
另一端跨过光滑定滑轮连接质量为 的物体E，轻绳AD部分始终保持水平。另一弹性轻绳AC两端分别
固定于 点和地面上的 点。整个系统处于静止状态，此时AC绳与AB杆夹角 ，已知重力加速度
为 。则（ ）A．此时弹性绳AC中的拉力大小等于
B．此时地面对AB杆的支持力大小等于
C．将 点向左平移一小段距离，系统仍保持静止，则地面对AB杆的支持力大小不变
D．将 点向右平移一小段距离，系统仍保持静止，则弹性绳AC拉力大小增大
【答案】 D
【解析】A．对点A，水平方向受力平衡
解得
A错误；
B．对杆受力分析，如图
可得
B错误；
C．将C点向左平移一小段距离，系统仍保持静止，则 变大，由上述分析，地面对杆的支持力
变小，C错误；
D．将C点向右平移一小段距离，系统仍保持静止，则 变小，弹性绳AC拉力
增大，D正确。
故选D。
5．如图甲所示的陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，这被称为“魔力陀
螺”。它可简化为一质量为m的质点在固定竖直圆轨道外侧运动的模型，如图乙所示，在竖直平面内固定
的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点分别为轨道的最高点与最低点，C、D两点与圆心O等高，质点受到的圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为 ，不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g，若质点
能始终沿圆弧轨道外侧做完整的圆周运动，则（ ）
A．质点可能做匀速圆周运动
B．质点由A到B的过程中，轨道对质点的支持力逐渐增大
C．质点经过A点的最大速度为
D．质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力可能为0
【答案】 C
【解析】A．质点由A到B的过程中，强磁性引力方向与速度垂直，不做功，重力做正功，故质点由A到
B的过程中，质点速度逐渐增大，质点不可能做匀速圆周运动，故A错误；
B．质点由A到B的过程中，设质点的速度为 ，速度与水平向右方向的夹角为 ，根据牛顿第二定律有
可得轨道对质点的支持力为
质点由A到B的过程中， 逐渐增大，质点速度逐渐增大，轨道对质点的支持力逐渐减小，故B错误；
C．质点能始终沿圆弧轨道外侧做完整的圆周运动，质点经过B点不脱轨，根据牛顿第二定律有
当 时，质点经过B点的速度最大，为
根据机械能守恒可得
可得质点经过A点的最大速度为
故C正确；
D．假设质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力为0，根据牛顿第二定律有可得
根据机械能守恒可得
解得质点经过C点的最大速度为
可知假设不成立，质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力不可能为0，，故D错误。
故选C。
6．如图甲所示，在平面直角坐标系xOy内，A点坐标为（1.6m，0），B点坐标为（1.6m，1.2m），C点
坐标为（0，1.2m），O点和A点分别有振动情况相同的两个波源，t=0时刻开始振动，其振动图像如图乙
所示，已知波的传播速度为0.8m/s。下列说法正确的是（ ）
A．波长为0.8m
B．B点是振动减弱点
C．AC连线上（含A、C两点）有6个振动加强点
D．0~3s时间内，B质点振动的路程为64cm
【答案】 D
【解析】A．由图乙可知，振动周期
则波长
故A错误；
B．O、A两波源到B的波程差
所以B点是振动加强点，故B错误；
C．AC连线上（含A、C两点）共有满足 ， ， ， ，0， ， 的7个振动加强点，故C
错误；
D．两波源的波到达B点的时间分别为则在1.5~2.5s时间内，B质点振动的路程为
则在2.5~3s时间内，B质点振动的路程为
则0~3s时间内B质点振动的路程为
故D正确。
故选D。
7．如图甲所示，绝缘光滑水平面上有A、B、O三点，以O点为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标轴
x轴，A点坐标为-2m，B点坐标为2m，空间中存在水平电场，图乙、丙左侧图线为四分之一圆弧，右侧图
线为一条倾斜线段。现把一质量为m、电荷量为q的负点电荷，以初速度v 由A点向右射出，若负点电荷
0
可以沿直线到达B处，则下列说法正确的是（忽略负点电荷形成的电场）（ ）
A．若A、B两点间的电势变化如图乙，负点电荷到达B点时速度大于v
0
B．若A、B两点间的电势变化如图乙，负点电荷到达坐标为 和 处时，电场力的功率不相等
C．若A、B两点间的电场强度变化如图丙，负点电荷从A到B速度先增大再减小
D．若A、B两点间的电场强度变化如图丙，负点电荷到达坐标为 和 处处时，电场力相同
【答案】 B
【解析】A．由图乙可知AO段与BO段电势差相等，电场力做功大小相等，且AO段电场力对电荷做正功，
OB段电场力对电荷做负功，故负点电荷到达B点时速度等于v，选项A错误；
0
B．φ—x图像斜率的绝对值表示电场强度的大小，则由图乙可知O点运动到B点过程是匀强电场，该电场
强度的大小与图中虚线表示的电场强度大小相等，如图：
由于左侧图线为四分之一圆弧，将虚线平移至与圆弧相切，切点处的电场强度大小与右侧电场强度大小相
等，根据几何关系可知该切点的横坐标为 ，即当负点电荷分别处于 和 时，电场力大小相
等。
而负点电荷由A点运动到B点过程中，先做加速度减小的变加速运动，后做匀减速直线运动，作出 v-t图
如图所示根据A点到 和 到B点的位移相等，结合图像可知 处的速度大于 处的速度，所以电
场力的功率不相等，选项B正确；
C．由图丙可知从A到B电场方向向右不变，则负电荷一直受到向左的电场力，从A到B速度一直减小，
选项C错误；
D．由图丙可知负点电荷到达坐标为 和 处时，电场强度大小不同，电场力不同，选项D错误。
故选B。
8．如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压 与入射光的频率 的关系图像。仅根据该图像不能得
出的是（ ）
A．饱和光电流
B．该金属的逸出功
C．普朗克常量
D．该金属的截止频率
【答案】 ABC
【解析】根据光电效应方程可得
根据动能定理可得
联立可得
由于不知道电子的电荷量，故根据该图像不能得出的是：饱和光电流、该金属的逸出功和普朗克常量；图
像中横轴截距对应的频率等于该金属的截止频率。
故选ABC。9．电子设备之间在一定距离范围内可以通过蓝牙连接进行数据交换，已经配对过的两电子设备，当距离
小于某一值时，会自动连接；一旦超过该值时，蓝牙信号便会立即中断，无法正常通讯。某次实验中，分
别安装在甲、乙两小车上的两电子设备已通过蓝牙配对成功，其正常通讯的有效距离为 。两车运
动路线在同一条直线上（两车略微错开，不会相撞）。如图所示，甲车以 的初速度经过O点，向
右做加速度大小 的匀加速直线运动。同时乙车以初速度 向右经过O点左侧6m处，
并立即以 的加速度刹车。以此时刻为计时起点，忽略蓝牙信号连接延迟，下列说法正确的是
（ ）
A． 时信号第一次中断
B． 时信号第一次恢复
C．信号第二次中断时，甲在O右边55m处
D．从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为20m
【答案】 AD
【解析】A．因开始时，乙车速度较大，则在乙停止运动之前乙车可超过甲车，然后两车距离逐渐变大，
当蓝牙第一次中断时乙车超过了甲车，则第一次信号中断时满足
解得
t=4s
即 时信号第一次中断，选项A正确；
B．当第一次信号中断时，甲车的速度v =1.4m/s，乙车的速度v =4.4m/s，到信号第一次恢复时应该满足
11 21
解得
t=12s
2
但是乙车停止运动的时间
即经过12s时乙车已经停止，则信号第一次恢复的时刻应该小于16s，选项B错误；
C．乙车停止运动时，距离O点的距离为
信号第二次中断时，甲在乙的右侧10m位置，则此时甲车在O右边49m处，选项C错误；
D．信号第一次恢复的时甲距离O点的距离为从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为49m-29m=20m，选项D正确。
故选AD。
10．如图甲所示，两平行金属板与电路连接，电路中的电压与时间关系如图乙所示。图甲中板长 ，
板间距离 ，在金属板右侧有一足够大的匀强磁场区域，磁感应强度 ，方向垂直纸面
向里。磁场边界MN恰好与金属板边缘相接，MN与两板中线 垂直。现从O点连续发射速率均为
，比荷 的带正电的粒子流，粒子的重力忽略不计，粒子速度很大，通过电场区域
时电场可看成是恒定不变的，下列说法正确的是（ ）
A．不同时刻从电场射出的带电粒子，在MN上的入射点和出射点间的距离相等
B．不同时刻从电场射出的带电粒子，在MN上的入射点和出射点间的距离不相等
C．不同时刻从电场射出的带电粒子，离开电场时的最大速度为
D．不同时刻从电场射出的带电粒子，在磁场中运动的最长时间为
【答案】 AD
【解析】AB．粒子轨迹如下图
设粒子进入磁场时速度方向与 的夹角为 ，则速度大小
粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径
粒子从磁场中飞出的位置与进入磁场的位置之间的距离代入数据解得
s与 无关，即射出电场的任何一个带电粒子进入磁场的入射点与出射点间距离恒为定值。故 A正确，B
错误；
CD．设两板间电压为 时，带电粒子刚好从极板边缘射出电场，粒子轨迹如下图
故有
代入数据解得
在电压低于100V时，带电粒子才能从两板间射出，电压高于100V时，带电粒子打在极板上，不能从两板
间射出。粒子刚好从极板边缘射出电场时，速度最大，设最大速度为 ，则有
解得
设此时出射方向与 之间的夹角为 ，则
故
当粒子从下板边缘飞出电场再进入磁场时，在磁场中运动时间最长，此时轨迹对应的圆心角为 ，对应
的运动时间为
故C错误，D正确。
故选AD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。11. （8分）五一期间，武汉市在长江两岸进行了“2023建设英雄城劳模风采主题灯光秀”，两江沿岸7座
桥体、2座山体、近千栋建设以光影为载体，致敬城市追梦的奋斗者与建设者。小武同学观看后对其中的
发光单元产生了兴趣，他查找相关资料，发现一个发光单元是由三个相同的发光二极管和一个定值电阻
串联而成（如图甲中虚线框内的结构），供电电压为12V，通过查找相关资料可知，每个发光二极管的工
作电压应在3~4V之间，允许流过的最大电流不超过30mA。为研究发光二极管的伏安特性并测量 的值，
小武同学设计了图甲的电路进行实验。图中电源电压恒为 12V，电压表的量程为0~2V、内阻为 ，电
流表量程为0~30mA、内阻很小可忽略。完成下列操作中的要求或填空：
（1）为完成实验并准确测量，定值电阻 应该选择( )
A ． B ． C ．
D．
（2）正确选择 后接通电源，将R的滑动触头从M端向N端滑动，记录多组电压表的示数U和电流表的
示数I，并在图乙中绘出了 图线。当R的滑动触头移动到最右端N时，电压表的示数为1.75V，电流
表的示数为25.0mA，不考虑电表内阻的影响，则 的阻值为 ；
（3）如果考虑电表内阻的影响，发光二极管D在通过某一电流时的实际功率 （选填“大于、
“小于”或“等于）由图乙得到的测量值；
（4）若将一个发光单元直接接到电动势为12V、内阻为 的电源两端，在发光单元中，一个发光二极
管的功率约为 mW。（计算结果保留2位有效数字）
【答案】（1） B ；（2） 60 ；（3）大于；（4） 54
【解析】（1）电压表的量程为0~2V、内阻为 ，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，电压
表需改装成大量程电压表，量程为4V，根据
解得
故选B。
（2）电压表的示数为1.75V，根据电压表改装可知发光二极管两端电压为3.5V，根据欧姆定律， 的阻
值为（3）根据电压表改装可知发光二极管两端电压为图乙测得电压值的两倍，故发光二极管 D在通过某一电
流时的实际功率大于由图乙得到的测量值；
（4）设电压表示数为 ，则
如图所示
其工作点（17mA，1.6V)，一个发光二极管的功率约为
12. （10分）如图1所示为某实验小组验证碰撞中动量守恒的实验装置。安装好实验装置后，在地上铺一
张记录纸，记下重垂线所指的位置O，先不放靶球，让入射球从斜槽上由静止滚下，并落在地面上，再将
靶球放在斜槽前端边缘位置，让入射球从斜槽上滚下，使它们碰撞，重复多次，分别测量三个落地点的平
均位置M、P、N离O点的距离分别为 、 、 。
（1）下列关于本实验中正确的说法是 （选填正确选项前面的字母）
A．入射球比靶球质量大或小均可，但两球的直径必须相同
B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放
C．安装轨道时斜槽的末端必须水平
D．本实验中由于斜槽轨道不光滑会造成误差，所造成的误差属于系统误差
（2）若入射小球和靶球的质量分别为 和 ，本实验中需要验证两球碰撞中动量守恒的表达式为
（用所测物理量的符号表示）；
（3）完成上述实验后，实验小组的成员对上述装置进行了改造，小红改造后的装置如图2所示。使入射球仍从斜槽上由静止滚下，重复实验步骤中的操作，使两球落在以斜槽末端为圆心的圆弧上，平均落点为
、 、 。测得圆心到 、 、 三点的连线与水平方向的夹角分别为 、 、 。则小红需要
验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的符号表示）；
（4）小青改造后的装置如图3所示。使入射球仍从斜槽上由静止滚下，重复实验步骤中的操作，使两球落
在以斜槽末端为最高点的斜面上，平均落点为 、 、 。测得 、 、 到斜槽末端距离分别为
、 、 ，则小青需要验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的符号表示）。
【答案】 （1）BC；（2） ；（3） ；
（4）
【解析】（1） A．碰撞后为防止入射球反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，故A错误；
B．为保证碰撞的初速度相同，每次入射球必须从同一高度由静止释放，故B正确；
C．要保证碰撞后两个球做平抛运动，故斜槽轨道末端的切线必须水平，故C正确；
D．轨道是否光滑对实验的结果没有影响，不需要控制轨道光滑，故D错误。
故选BC。
（2） 小球做平抛运动的高度相同，则小球在空中运动时间相同；设小球在空中运动的时间为t，若满足动
量守恒定律有
整理得（3） 设圆弧半径为L，由几何关系可得
，
由平抛运动的规律得
，
联立可得
则做平抛运动的水平速度分别为
， ，
代入动量守恒的表达式
化简可得
（4）设斜面与水平面的夹角 ，由几何关系可得
，
由平抛运动的规律得
，
联立可得
则做平抛运动的水平速度分别为
， ，
代入动量守恒的表达式
化简可得
13. （9分）导热性能良好的汽缸内壁顶部有一固定卡环，卡环到汽缸底部高度为20 ，一个质量为1
的活塞将汽缸内气体封闭，汽缸内壁光滑，活塞与汽缸内壁气密性良好，静止时，活塞与卡环接触，已知
大气压强为 ，环境温度为300K，当环境温度降为280K时，卡环对活塞的压力刚好为零，重力加
速度取10 ，活塞的截面积为5 ，不计活塞的厚度，求：
（1）开始时，卡环对活塞的压力；（2）当环境温度为280K时，在活塞上放一个质量为2 的重物，当活塞重新稳定时，活塞离缸底的距离。
【答案】 （1） ；（2）
【解析】（1）设开始时缸内气体的压强为 ，当环境温度降为280K时，缸内气体的压强
气体发生等容变化，则
解得
开始时
解得
（2）在活塞上加上重物后，最后稳定时，缸内气体的压强
发生等温变化，则
解得
14. （15分）如图所示，有一倾角为 的光滑斜面，其底端与水平传送带左端通过一小段光滑的圆弧
在B点相切连接，传送带沿顺时针方向匀速运行的速度大小为 ，BC间距离为 。质量为
的滑块（视为质点），在大小为 的水平力作用下在斜面上高度为 处处于静止状态。现
将水平力F撤去，当滑块滑到传送带右端C点时，恰好与传送带速度相同。重力加速度取 。求：
（1）滑块的质量；
（2）滑块与传送带间的动摩擦因数 ；（3）如果将传送带调为逆时针匀速运行，速度大小调为 ，且上表面足够长，其他条件不变；仍把
滑块从原位置由静止释放，求滑块在传送带上往返1次和往返 次的过程中，传送带摩擦力分别对滑块的
冲量大小。
【答案】 （1） ；（2） ；（3） ，
【解析】（1）根据题意可知，滑块受重力，水平力和支持力处于平衡状态，如图所示
由平衡条件有
，
解得
解得滑块的质量
（2）设滑块在斜面上运动到B点时速度大小为v，由机械能守恒定律得
代入数据解得
则滑块在传送带上受到水平向右的摩擦力而做匀加速运动，根据动能定理
代入数据解得
（3）由（2）知滑块第一次滑到B点时速度大小为 ，由分析可知，滑块第一次冲上传送带后，先
向右做匀减速运动速度减为0，再向左做匀加速运动到速度等于2m/s，最后匀速运动返回斜面底端；这一
过程中，取水平向左为正方向，对物体由动量定理有解得
之后在斜面上，由机械能守恒定律可知，物体第二次滑倒斜面底端时速度大小为 ，接着第二次冲
上传送带做匀减速运动到0，再反向加速到B端时速度大小又为v'，然后再冲上斜面，再滑回B端，又第
0
三次冲上传送带，……这样一直运动下去。从第二次开始，每次往返传送带过程中，由动量定理得
解得
滑块往返 次，传送带摩擦力对滑块冲量大小
解得
15. （18分）将两根足够长金属导轨弯折成 后，平行放置形成如图所示的左右两平面，左右两侧平面与
水平面的夹角分别为 、 ，两导轨相距 ，导轨电阻不计。将两根质量均为 、
电阻均为 的金属棒ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，金属棒与导轨间的动摩擦因数均为
，整个装置处于方向垂直于右侧斜面的匀强磁场中，磁感应强度 。 时将两棒同时由静止
开始释放，ab棒受方向平行于右侧平面的外力F后，沿导轨向下做 匀加速直线运动， ，
求：
（1）F随时间变化的表达式；
（2）经过多长时间cd棒达到最大速度；
（3）cd棒最大速度的大小。
【答案】 （1） ；（2） ；（3）
【解析】（1）ab棒切割磁场产生感应电流
对ab棒进行受力分析，有ab棒做匀加速运动，有
联立解得
（2）当cd棒加速度为0时速度达到最大，对cd棒受力分析，有
联立前式解得
（3）设cd棒的最大速度为 ，从释放到 ，流过cd棒的电流平均值为 ，由动量定理得
cd棒达到最大速度时ab棒的速度为
由 可知，电流随时间均匀增大，平均电流为
代入解得
