文档内容
【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（湖南卷专用）
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6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项
符合题目要求．
1．如图所示，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，在x>0，y>0的区域内存在某种介质，其折射率随y的变
化而变化。有两束激光a、b从同一位置射入该介质，传播路径如图，则下列说法正确的是（ ）
A．该介质折射率随y的增大而增大
B．a光的频率比b光的频率大
C．a光的光子能量大于b光的光子能量
D．a光的光子动量小于b光的光子动量
【答案】 D
【解析】A．介质的折射率随着y的变化而变化，由图知，y一定时，入射角小于折射角，可知此介质的折
射率随着y的增大而减小，故A错误；
B．由光线的偏折程度知介质对光a的折射率比对光b的折射率小，所以a光的频率比b光的频率小，故B
错误；
C．由于a光的频率比b光的频率小，所以a光的光子能量小于b光的光子能量，故C错误；
D．光子的动量为
由于a光的频率比b光的频率小，a光的光子动量小于b光的光子动量，故D正确。
故选D。
2．如图所示，一个宽 的“U”型绝缘导轨与水平面成37°倾角固定放置。导轨区域内存在竖直向
下的匀强磁场，磁感应强度 。一根质量为0.10kg的金属棒垂直放置在导轨上，棒上通有的电流。金属棒静止，棒与导轨之间的最大静摩擦力为2.0N， ，则（ ）
A．若增大电流，导轨对金属棒的支持力也增大
B．此时导轨对金属棒的支持力大小为0.8N
C．若增大磁感应强度，导轨对金属棒的摩擦力先变小后变大
D．此时导轨对金属棒的摩擦力大小为1.4N
【答案】 D
【解析】AB．对金属棒受力分析，如图所示，根据左手定则可知其所受安培力水平向右，大小为
导轨对金属棒的支持力大小为
若增大电流，则安培力增大，支持力减小，故AB错误；
CD．根据平衡条件可得导轨对金属棒的摩擦力大小为
<2.0N
若增大磁感应强度，则安培力增大，导轨对金属棒的摩擦力会变大，故C错误，D正确；
故选D。
3．在光滑水平地面上放一个质量为2kg的内侧带有光滑弧形凹槽的滑块 M，凹槽的底端切线水平，如图
所示。质量为1kg的小物块m 以 的水平速度从滑块 M 的底端沿槽上滑，恰好能到达滑块 M
的顶端。重力加速度取 不计空气阻力。在小物块 m 沿滑块 M 滑行的整个过程中，下列说法
正确的是（ ）
A．小物块 m 沿滑块 M 上滑的最大高度为0.3mB．小物块 m 沿滑块 M 上滑的最大高度为 0.6m
C．合力对滑块 M 的冲量大小为 8N·s
D．合力对滑块 M 的冲量大小为 16 N·s
【答案】 C
【解析】AB．当二者速度相等时，小物块m沿滑块M上滑的高度最大，设最大高度为h，系统水平方向
动量守恒，以v 的方向为正方向，有
0
根据机械能守恒可知
解得
h=1.2m
AB错误；
CD．设小物块m返回滑块M的底端时，小物块m与滑块M 的速度分别为v 、v ，系统水平方向动量守恒，
1 2
有
根据机械能守恒定律有
解得
根据动量定理，合力对滑块 M 的冲量大小为
C正确，D错误。
故选C。
4．在水平面上做匀减速直线运动的质点通过O、A、B三点的过程中，其位移随时间变化规律x-t图像如图
所示。则质点（ ）A．通过A点时的速度为
B．通过A点时的速度大于
C．从A点运动到B点，速度的变化量为
D．从A点运动到B点，速度的变化量为
【答案】 C
【解析】A．从O点运动到B点过程的平均速度为
中间时刻的瞬时速度等于平均速度，即
而A的是中间位置，显然不等于中间时刻的瞬时速度，故A错误；
B．从O点运动到A点过程的平均速度为
由于是匀减速直线运动
故B错误；
CD．设加速度大小为a；从O点运动到A点过程，有
从O点运动到B点过程，有
联立解得
从A点运动到B点，速度的变化量为
故C正确，D错误。故选C。
5．在水平向右的匀强电场中，质量为m的带正电小球以初速度v 竖直向上抛出，经过时间t末小球的速度
0
达到最小值v，则（ ）
A．小球在最高点的速度大小为
B．小球所受合外力的大小为
C．时间t内合力对小球做功为
D．时间t内合外力对小球的冲量大小为
【答案】 B
【解析】B．设重力与电场力的合力F与竖直方向的夹角为 ，将初速度正交分解为与F共线和垂直两个
方向，分速度分别为
，
垂直合力方向的分速度即最小速度，速度最小时
整理得
故B正确；
A．小球在竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
，
有运动学公式
，
联立得，最高点速度为
故A错误；
C．根据动能定理，时间t内合力对小球做功为故C错误；
D． 为重力冲量，小球受重力和电场力作用，则合外力对小球的冲量大小不等于 ，故D错误。
故选B。
6．中国在2030年之前将实现载人登月。假设质量为m的飞船到达月球时，在距离月面的高度等于月球半
径的 处先绕着月球表面做匀速圆周运动，其周期为 ，已知月球的自转周期为 ，月球的半径为R，引
力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．月球两极的重力加速度为
B．月球的第一宇宙速度为
C．当飞船停在月球赤道的水平面上时，受到的支持力为
D．当飞船停在月球纬度 的区域时，其自转向心加速度为
【答案】 C
【解析】A．飞船做匀速圆周运动时有
在月球两极表面时有
解得
故A错误；
B．设月球的第一宇宙速度为 ，则有
可得
故B错误；
C．当飞船停在月球赤道的水平面上，设水平面对其支持力为F，对飞船受力分析，由牛顿第二定律可得解得
故C正确；
D．当飞船停在月球纬度 的区域时，自转半径为
自转向心加速度为
解得
故D错误。
故选C。
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
7．分子势能与分子间距离的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．分子间距为r 时，分子间作用力为零
1
B．分子间距由r 逐渐增大时，分子力始终做负功
2
C．分子间距在r 到r 之间时，分子间作用力表现为引力
1 2
D．分子间距由r 增大到r 的过程中，分子间的引力和斥力都逐渐减小
1 2
【答案】 BD
【解析】A．根据分子间作用力做功与分子势能之间的关系可知，图像的斜率表示分子间的作用力。故当
分子间距为r 时，分子势能为零，分子间作用力不为零。故A错误；
1
B．分子间距由r 逐渐增大时，分子势能一直增大，故分子力始终做负功。故B正确；
2
C．分子间距由r 增大到r 过程，分子势能逐渐减小，分子力做正功，故分子间距在 r 到r 之间时，分子
1 2 1 2
间作用力表现为斥力。故C错误；
D．分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小，分子间距由r 增大到r 的过程中，分子间的引
1 2
力和斥力都逐渐减小。故D正确。
故选BD。
8．一列简谐波在 时的波形图如图甲所示，其中介质中的质点P的振动图像如图乙所示，由此可知（ ）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的传播速度为20m/s
C． 后的 内，质点Q运动的路程为195cm
D． 后再经过 ，质点P的位移是 cm
【答案】 BD
【解析】A．由图乙可知在 时，质点P由平衡位置沿y轴负方向运动，结合平移法可知，这列
波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图甲可知这列波的波长为 ，由图乙可知周期为 ，则这列波的波速为
故B正确；
C．由于
可知
在3T内，Q运动的路程为
当 时，Q处于波峰位置，从波峰位置经过 运动的路程为
所以 后的 内，质点Q运动的路程为
故C错误；
D． 时P处于平衡位置，经过 ，即经过 ，质点P的位移是故D正确。
故选BD。
9．如图甲所示，质量为m的物块静止在竖直放置的轻弹簧上（不相连），弹簧下端固定，劲度系数为 k。
t＝0时刻，对物块施加一竖直向上的外力F，使物块由静止向上运动，当弹簧第一次恢复原长时，撤去外
力F。从0时刻到F撤去前，物块的加速度a随位移x的变化关系如图乙所示。重力加速度为g，忽略空气
阻力，则在物块上升过程（ ）
A．外力F为恒力
B．物块的最大加速度大小为2g
C．外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为
D．弹簧最大弹性势能
【答案】 ACD
【解析】A．物块静止在竖直放置的轻弹簧上时，弹簧的压缩量为
在物块上升阶段，当物块的位移为x时，由牛顿第二定律得
解得
由a-x图像可知 等于纵轴截距，则 为定值，所以F是恒力。故A正确；
B．当x=x 时，a=0，则有
0
则
由 可知，当 时，a最大，且最大值为故B错误；
D．弹簧最大弹性势能为
故D正确；
C．设外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为h。从开始到物块上升到最高点的过程，由功能关系可
得
解得
故C正确。
故选ACD。
10．如图所示，光滑绝缘水平桌面上放置一边长为L、质量为m、阻值为R的正方形导体框ABCD，四条
平行的水平虚线将空间分成五个区域，其中在虚线 12、虚线34间分别存在垂直水平桌面向上、向下的匀
强磁场，磁感应强度大小均为B。已知虚线12间（称区域Ⅰ）、虚线23间、虚线34间（称区域Ⅱ）的距
离分别为L、2L、L。开始时导体框的CD边与虚线1重合， 时刻给导体框一水平向右的瞬时冲量，最
终导体框的AB边与虚线4重合时，速度刚好减为零。下列说法正确的是（ ）
A．进入区域Ⅰ和离开区域Ⅱ时导体框中的电流方向相同
B．导体框从AB边刚离开区域Ⅰ到CD边刚进入区域Ⅱ所用的时间为
C．导体框CD边刚要离开区域Ⅱ时的加速度大小为
D．导体框经过区域Ⅰ和区域Ⅱ的过程中，产生的焦耳热之比为
【答案】 ABC
【解析】A. 由右手定则可知，导体框进入区域Ⅰ的过程，从上向下看导体框中产生的感应电流沿顺时针方
向，导体框离开区域Ⅱ的过程，从上向下看导体框中产生的感应电流也沿顺时针方向，故A正确；
B. 由法拉第电磁感应定律可得
由闭合电路欧姆定律得又
综合可得
设CD边刚进入区域Ⅰ时导体框的速度为 ，AB边刚离开区域Ⅰ时导体框的速度为 ，导体框在区域Ⅰ中
运动时由动量定理有
同理，导体框在区域Ⅱ中运动时由动量定理有
又
由以上解得
，
导体框从AB边刚离开区域Ⅰ到CD边刚进入区域Ⅱ的过程以
做匀速直线运动，位移为L，运动时间为
故B正确。
C. 设CD边刚离开区域Ⅱ时导体框的速度为 ，导体框从CD边刚进入区域Ⅱ到CD边刚离开区域Ⅱ的过
程，由动量定理有
该过程有
解得
导体框CD边刚要离开区域Ⅱ时，由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得又由牛顿第二定律可知导体框的加速度为
解得
故C正确；
D. 由能量守恒定律得，导体框经过区域Ⅰ产生的焦耳热为
导体框经过区域Ⅱ产生的焦耳热为
又
解得
故D错误。
故选ABC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分．
11. （7分）某同学用伏安法测电源的电动势和内阻，实验室提供的器材有：
A．待测电源（电动势约为6V，内阻约为1Ω）
B．电压表（量程为3V，内阻约为6kΩ）
C．电流表（量程为2A，内阻约为0.3Ω）
D．滑动变阻器（0~5Ω，3A）
E.电阻箱（最大阻值9999.9Ω）
F.开关和导线若干
（1）为完成实验，该同学需扩大电压表的量程。为测量电压表的内阻，他设计了图甲所示的电路图，该
同学按照图甲连接好电路，进行了如下几步操作：
①将滑动变阻器触头滑到最左端，把电阻箱的阻值调到零；
②闭合开关，缓慢调节滑动变阻器的触头，使电压表指针指到3.0V；③保持滑动变阻器触头不动，调节电阻箱的阻值，当电压表的示数为 1.5V时，电阻箱的读数为5970.0Ω，
则电压表的内阻为 Ω，该值 电压表内阻的真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
④保持电阻箱的阻值不变，使电阻箱和电压表串联，改装成新的电压表，改装后电压表的量程为
V。
（2）将④中改装后的电压表（表盘未换）与电流表连成如图乙所示的电路，测量电源的电动势和内阻，
调节滑动变阻器的触头，读出电压表示数U和电流表示数I，作出 图像如图丙所示， 则电源的电动
势为 V，内阻为 Ω（结果保留两位小数）。
【答案】 （1）③ 5970.0 ； 大于；④ 6 ；（2）5.90 ； 0.60
【解析】（1）③④图甲是采用半偏法测电压表内阻。调整电阻箱电阻时认为电阻箱和电压表串联部分电
压不变，故电压表内阻等于电阻箱电阻。电压表的测量值为5970.0Ω，实际上增大电阻箱阻值时，串联部
分电压增大。当电压表示数为1.5V时，电阻箱两端电压略大于1.5V，故测量值大于真实值。由于电压表
和电阻箱电阻相等，故改装后电压表量程为6V。
（2）由闭合电路欧姆定律知 图像与纵轴交点为电源电动势，电压表示数为2.95V。则改装后的电压
表读数为5.90V，即 ，电源内阻
12. （9分）阿特伍德机的示意图如图所示，物块A（左侧固定有挡光片）与物块B用轻绳连接后，跨放在
定滑轮上，某同学经过思考决定先利用该装置来验证机械能守恒定律。
（1）他先用螺旋测微器测得挡光片的宽度d，读数为 mm。然后用托盘天平测量物块A（含挡光
片）与物块B的质量分别为m 和m （已知当地的重力加速度大小为g）
A B
（2）他先用手让A和B两物体如图静止在空中，松手后B下降，A上升。A上升h高度时与光电门传感器
相连的数字计时器记录下挡光片过光电门的挡光时间 ，该同学只要验证表达式 成立，则证
明系统机械能守恒。（用（1）（2）中所给物理量符号表示）。
（3）做完上述实验后该同学想利用上述装置验证动量守恒定律。先利用黏性极好的橡皮泥（作为配重）
使物块A（含挡光片）与物块B的质量相等。
（4）接着该同学让粘上橡皮泥后的物块A（含挡光片）放在桌面上处于静止状态，物块B悬吊在空中静止，
之后将物块B从静止位置沿竖直方向提升H后由静止释放，一段时间后与光电门传感器相连的数字计时器
记录下挡光片挡光的时间为t，已知当地的重力加速度大小为g， 则轻绳绷紧前瞬间物块B的速度大小为 （用（4）中所给物理量符号表示）。
（5）实验中使物块A（含挡光片）粘上橡皮泥与物块B的质量相等的目的是轻绳绷紧后，粘上橡皮泥后
的物块A（含挡光片）与物块B一起做 （填“匀加速”、“匀速”或“匀减速”）运动。该同
学需要验证轻绳绷紧过程中动量守恒的表达式为 （用题中所给物理量符号表示）。
【答案】（1） 6.118~6.120 ；（2） ；（4） ；（5） 匀速；
【解析】（1）由图可知，螺旋测微器读数为
（2）设挡光片高度处为零势能面，AB间的竖直高度为 ，则起始AB组成的系统（含挡光片）机械能为
物块A（含挡光片）上升h高度时，速度为
动能为
故AB组成的系统（含挡光片）机械能为
若
即
成立，则证明系统机械能守恒
（4）由自由落体运动有
可得轻绳绷紧前瞬间物块B的速度大小为
（5）物块A（含挡光片）与物块B的质量相等时，轻绳绷紧后，物块A（含挡光片）与物块B整体的合
力为零，所以一起做匀速运动；
轻绳绷紧后，A过光电门的速度为
由动量守恒可得即
13. （10分）如图所示为某种测量液体折射率装置的俯视图，该实验装置外侧是边长为L的正方体，过正
方体中心O、垂直上下两面放置—衍射光栅，激光束垂直光栅平面打到 O点，未加入液体时，零级衍射光
束打在后壁上的 点，一级衍射光束打到a点；加入液体后，一级衍射光束打到 b点．已知 ，
，衍射光栅一级衍射光束满足 ，其中d为光栅常数，i为衍射角（衍射光束与原光束传播
方向的夹角）， 为光的波长，光在真空中的速度为c，求：
（1）液体对激光的折射率；
（2）加入液体后，光从发出到打到b点所需的时间。
【答案】 （1） ；（2）
【解析】（1）未加入液体前，一级衍射光束衍射角正弦值为
加入液体后，一级衍射光束衍射角的正弦值为
解得液体对激光的折射率为
（2）加入液体后，光从发出到打到b点通过的路程为
光在液体中的传播速度光从发出到打到b点所需时间
14. （14分）如图所示，质量为m的带孔物块A穿在竖直固定的细杆上，不可伸长的轻质柔软细绳一端连
接物块A，另一端跨过轻质定滑轮连接质量为 物块B，已知定滑轮到细杆的距离为L，细绳的总长度为
。现将系统从A与滑轮等高的位置由静止释放。已知重力加速度为g，忽略一切阻力，定滑轮大小不计，
两物块均可视为质点，求：
（1）从系统开始释放到A下落L过程中，物块B的重力势能增加量；
（2）物块A下落的最大距离d；
（3）当物块A下落 时，物块B的动能 。
【答案】 （1） ；（2） ；（3）
【解析】（1）设物块A下落L时，物块B上升的高度为h，物块B重力势能的增加量为 ，由几何关
系，有
可得
得
（2）对AB组成的系统，由机械能守恒定律，有
得
（3）设A下落 时，细绳与水平方向的夹角为 ，物块B上升的高度为 ，由几何关系，有，
由A物块和B物块在沿绳方向的速度相等，有
对AB组成的系统，由机械能守恒定律，有
，
得
15. （16分）为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计
了电场和磁场分布如图所示，在 平面（纸面）内，在 区间内存在平行 y轴的匀强电场，
。在 的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B， 。一未知粒
子从坐标原点与x正方向成 角射入，在坐标为（ ， ）的P点以速度 垂直磁场边界射入磁场，
并从（ ，0）射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力， 。求：
（1）该未知粒子的比荷 ；
（2）匀强电场电场强度E的大小及左边界 的值；
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子轨迹呈螺旋状并与
磁场左边界相切于点 （ ， ）（未画出）。求粒子由P点运动到Q点的时间 以及坐标 的值。
【答案】 （1） ；（2） ， ；（3） ，
【解析】（1）粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
又联立解得粒子的比荷为
（2）粒子的轨迹如图所示
粒子在电场中可逆向看成做类平抛运动，则有
联立解得匀强电场电场强度大小为
由几何关系可得
解得
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子在磁场的运动轨迹如图所示
由
可得即角速度为一定值，又可知粒子与磁场左边界相切时转过的弧度为 ，则有
取一小段时间 ，对粒子在 方向上列动量定理（如图）
两边同时对过程求和
可得
即
其中
则有
结合
可得
故有
