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06
（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.大约50亿年后太阳将不能再维持目前的核聚变，开始引力坍缩使温度升高，直到它的核心热到引起
以下新的核聚变过程∶ ，则（ ）
A． 比 稳定
B． 的平均核子质量比 大
C． 的结合能比 大
D．此核聚变过程需要吸收能量
【答案】B
【解析】A．比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢
固，原子核越稳定。则 比 稳定，故A错误；
BCD．由图可知 的结合能比 大，轻核聚变释放能量，比结合能增大，有质量亏损，平均核子质量减小，故B正确，CD错误；
故选B。
2.门式刚架，如图所示，在B点受一水平力F=20kN，不计刚架自重。则下列说法正确的是（ ）
支座 A、D 的作用力。
A.支架对支座A的作用力大小为10KN
B.支架对支座D的作用力大小为10KN
C.支座A、D的约束力大小相等
D.支架对支座A的作用力的方向与水平方向成300
【答案】B
AD=8 m ¿ ¿
【解析】本题主要考查三力汇交原理，取刚架为研究对象： ，如图，
F F F
D A
由受力分析和力三角形定则可知： = = 则：
AD DC CA
F F
F =CA× =22.4kN ， F =DC× =10kN，所以，A选项错误，B选项正确，并且两力大小
A AD D AD
DC
不等，C选项错误；
θ=arctan =26°34'
，D选项错误。
AD
故选B正确。
3. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波， 时的波形如图甲所示， 处质点的振动图像如
图乙所示，则波速可能是（ ）A. 1m/s B. 2m/s C. 3m/s D. 4m/s
【答案】B
【解析】由图乙可知，波的周期为T=6s，质点在 时沿y轴正方向振动，波沿x轴正方向传播，
则 处质点可能处在 （n=0,1,2,3，⋯）
则有 （n=0,1,2,3，⋯）
解得 （n=0,1,2,3，⋯）
则波速为 （n=0,1,2,3，⋯）
则波速可能是：当n=0时
当n=1时 ，因此则波速可能是2m/s，ACD错误，B正确。
故选B。
4.如图所示，内部光滑的直角三角形管道竖直放置，在A点静止释放质点甲并使其沿AC路径下滑至C
点；在A点静止释放质点乙并使其沿ABC路径到达C点，其中质点乙在通过B点很小的一段圆弧后只改变
速度方向，不改变速度大小，而后进入BC轨道。若两质点所用时间相等，则θ应该满足什么条件？（
）1 1 3 3
A.sin θ＝ B.tan θ＝ C.sin θ＝ D.tan θ＝
2 3 4 4
【答案】D
【解析】设斜面长为L，则在A点静止释放质点甲并使其沿AC路径下滑至C点，
1 √ 2L
L＝ gsin θ×t 2 ，解得t＝ ，
2 1 1 gsinθ
在A点静止释放质点乙并使其沿ABC路径到达C点，
1 √2Lsinθ
在AB段Lsin θ＝ gt 2 ，解得t＝ ，
2 2 2 g
Lcosθ
在BC段t＝ √2Lsinθ，若两质点到达C点所用时间相等，
3 g
g
3
则t＝t＋t，解得tan θ＝ ，故D正确。
1 2 3 4
故选D。
5.若某人在地球表面以某一速度跳起，其重心可上升的高度为 0.5 m，那么他以同样的速度在水星表
面跳起，其重心可上升 1.3 m，而在火星表面同样可上升1.3 m。已知地球的半径为R，水星的半径约为
0.38R，火星的半径约为0.53R，可估算出（ ）
53
A.火星的质量为水星质量的 倍
38
B.火星与水星的密度相等
C.地球表面的重力加速度是水星表面重力加速度的√2.6倍
√53
D.火星的第一宇宙速度是水星第一宇宙速度的 倍
38
【答案】Dv2
【解析】根据g＝ ，因人以同样的速度在火星和水星上跳起的高度相等，可知g ＝g ，
火 水
2ℎ
Mm gR2 M 火 (R 火) 2 (53) 2
根据G ＝mg，可得M＝ ， ＝ ＝ ，选项A错误；
R2 G M R 38
水 水
M
3g ρ R 38
根据ρ＝4 ＝ ，可得 火 ＝ 水 ＝ ，选项B错误；
πR3 4πGR ρ R 53
3 水 火
v2 g ℎ 1.3
地 火
根据g＝ ，可得 ＝ ＝ ＝2.6，选项C错误；
2ℎ g
火
ℎ
地
0.5
根据m
v2
＝mg，可得v＝√gR，可得
v
火 ＝
√R
火＝
√53
，选项D正确。
R v R 38
水 水
故选D。
6.冬梦飞扬，冬奥梦圆。第二十四届冬季奥林匹克运动会在北京开幕。跳台滑雪是一项深受勇敢者喜
爱的滑雪运动。图甲为某跳台滑雪运动员从跳台a（长度可忽略不计）处沿水平方向飞出、经2 s在斜坡b
处着陆的示意图，图乙为运动员从a到b飞行时的动能E随飞行时间t变化的关系图像。不计空气阻力作
k
用，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法错误的是（ ）
A.斜坡的倾角为30°
B.运动员在a处的速度大小为10 m/s
C.运动员运动到b处时重力的瞬时功率为1.2×104 W
D.运动员在1 s末时离坡面的距离最大
【答案】A
1 1
【解析】从a到b，运动员做平抛运动，则下降的高度为h＝ gt2＝ ×10×22 m＝20 m，
2 2
重力做功为W＝mgh＝E－E 解得m＝60 kg，
kb ka
1
根据图像可得 mv 2 ＝3×103 J，解得v＝10 m/s，故B正确；
2 0 0
1
gt2
t＝2 s时，运动员落在斜坡上，斜坡的倾角满足tan α＝2 ＝1，解得α＝45°，故A错误；
v t
0
t＝2 s 时，运动员运动到b处时重力的瞬时功率为P＝mgv＝mg2t＝1.2×104 W，故C正确；
y
gt'
运动员离坡面距离最远时，速度方向与坡面平行，有tan α＝ ＝1，解得t'＝1 s，故D正确。
v
0故选A。
7.如图所示，半径为 的半球形碗，固定在可绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过半球形碗的
球心 的对称轴 重合。转台以角速度 匀速转动，此时碗内有两个相同的小物块 和 分别位于碗
壁不同高度处，随碗一同转动且相对碗壁静止。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 两物块受到的向心力大小相等
B. 两物块所受的摩擦力可能都为零
C. 在碗转动半圈的过程中，两物体所受重力的冲量大小相等
D. 在碗转动半圈的过程中，两物体所受合力的冲量大小相等
【答案】C
【解析】A．两物块做匀速圆周运动，角速度相等，运动半径不相等，根据 可知两物块向心
力不相等，故A错误；
B．物块A的摩擦力恰好为零时，重力和支持力提供向心力，则有
变化可得
同理可得物块B的摩擦力恰好为零时有
因为 与 不相等，所以以上两式无法同时成立，则两物块所受的摩擦力不可能都为零，故B错误；
C．在碗转动半圈的过程中，重力不变，则两物体所受重力的冲量都为mgt，故C正确；
D．在碗转动半圈的过程中，由合力提供向心力，两物体圆周运动线速度大小不同，则根据
，可知两物体所受合力的冲量大小不相等，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. 台球在运动和撞击过程中，运动情况较为复杂。在不考虑球的转动和摩擦的情况下，可认为台球
碰撞过程无机械能损失。如图所示，某次击球，球 撞击质量相等且静止的球 ，使球 直接进入中袋。
两球相碰时，球 的速度方向与两球心的连线成一定夹角。下列说法正确的是（ ）
A. 球 对球 做正功
B. 球 对球 的冲量与球 对球 的冲量大小相等，方向相反
C. 球 的速度变化量与球 的速度变化量方向不在同一直线上
D. 两球碰撞后，球 和球 的速度相互垂直
【答案】BD
【解析】A．球 撞击球 ，球 动能减小，根据动能定理可知，球 对球 做负功，故A错误；
B．球 对球 作的用力与球 对球 的作用力为一对作用力与反作用力，等大反向，由冲量公式
可知球 对球 的冲量与球 对球 的冲量大小相等，方向相反，故B正确；
C．根据动量定理可知，球 的速度变化量方向为 对球 的冲量方向，球 的速度变化量方向为球
对球 的冲量方向，则球 的速度变化量与球 的速度变化量方向在同一直线上，故C错误；
D．设球 碰撞前的速度为 ，与两球心连线的夹角为 ，将 沿球心连线方向与垂直连线方向分解，
可得 ，
两球碰撞时，作用力沿球心连线方向，由动量守恒可得
由能量守恒可得 且
解得 ，
故碰撞后球 仅有垂直球心连线速度 ，球 速度方向为沿球心连线方向，故两球碰撞后，球 和球 的速度相互垂直，故D正确。
故选BD。
9．某粒子分析装置的核心结构如图所示。在空间三维直角坐标系O-xyz中，由6面荧光屏构成的长方
体容器OPMN-EFGH安装在坐标原点O处，OP边与x轴重合，长方体的长、宽、高分别为2a、a、2a，整个
空间存在方向沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在MNHG面的中心S处有一粒子源，可以在
平行于xOy的平面内向容器内各个方向均匀发射相同速率的带电粒子，已知带电粒子的比荷为 ，有
二分之一的粒子打在OPFE面上激发荧光屏发光，PMGF面刚好没有发光。粒子打在荧光屏上后即被吸收，
重力不计。下列说法正确的是（ ）
A．粒子源发射的粒子带负电，速率为v=2kBa
B．有六分之一的粒子打在MNHG面上激发荧光屏发光
C．有三分之一的粒子打在ONHE面上激发荧光屏发光
D．打到S的正对过OPFE面中心Sʹ点的粒子，所用的时间跟打在棱边HN上的粒子运动的时间相同
【答案】BCD
【解析】A．粒子源在平行于xOy的平面内向容器内各个方向均匀发射相同速率的带电粒子，磁场方向
沿z轴正方向，可知粒子只在平行于xOy的平面内运动。画出过S点、平行于xOy平面的面E'F'G'H'和运
动轨迹图，如图所示。由题意知，粒子射出后向速度方向的右侧偏转，利用左手定则可判断粒子带正电。由题意E'F'边上有
二分之一的粒子打入， 边上刚好没有粒子射入，最边缘粒子分别沿x轴的正方向和y轴的正方向射入
磁场，入射速度夹角为 范围，在E'点和F'点分别与E'F'和 边相切射出，根据几何关系可知，粒子
运动的轨迹半径为
由 代入数据解得 故A错误；
B．根据粒子的运动轨迹，可知打在 边上的粒子速度方向的最大入射角为 ，所以可知有六分之
一的粒子打在MN-HG面上，故B正确；
C．由图根据几何关系可知，打在 的粒子，从粒子源射出时的速度方向夹角为 ，所以有三分之
一的粒子打在ONHE面上，故C正确；
D．由图知，打到S的正对OPFE面中心 点的粒子，和打在棱边HN上即 点的粒子，它们的运动轨
迹所对应的弦长相等，所以圆心角相等，在磁场中运动的时间相等，故D正确。
故选BCD。
10.如图甲所示，劲度系数为k＝10 N/m 的轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端连接一个质量为M的木
板。开始时弹簧处于原长，木板静止在光滑的水平桌面上，一质量m＝1 kg的物块（可视为质点）从木板
左端以初速度2 m/s滑上木板，最终恰好停在木板的右端。图乙中A为物块的v－t图线；B为木板的v－t
图线且为正弦曲线。已知重力加速度g＝10 m/s2，根据图中所给信息可得（ ）
A.木板的长度为2 m
B.t＝1 s时，弹簧的弹性势能为1.5 J
C.t＝1 s时，木板受到物块的摩擦力与弹簧的弹力大小相等D.2 s内“物块和木板”系统的摩擦生热为2 J
【答案】AD
【解析】由于v－t图像与t轴围成的面积表示位移，通过图像可知，物块一直向右运动，可得位移 s
＝2 m，木板先向右后向左运动，总位移为0。因此，物块运动的位移即为木板长度，即2 m，A正确；
由于v－t图像的斜率表示加速度，可知物块减速运动的加速度为1 m/s2。而物块在仅受摩擦力的作用
下做匀减速运动，根据牛顿第二定律可知f＝ma＝1 N，由木板的v－t图像可知，t＝0.5 s时，木板的速
度最大，此时由于木板的v－t图像切线斜率为0，故木板的加速度为0。对木板进行受力分析可知，此时
弹簧弹力与摩擦力二力平衡，且弹簧伸长量的大小应为木板的位移x，则有kx＝f，解得x＝0.1 m，由正
弦图线的对称性可知，t＝1 s时，木板的速度为0，即位于简谐运动的振幅处，此时木板向右的位移为
1 1
2x。对0～1 s过程，对弹簧、木板、物块系统，根据能量守恒定律得 mv 2 ＝ mv 2 ＋f（s－2x）＋E，
2 0 2 1 A p
v +v 2+1
其中物块在1 s内的位移为s＝ 0 1t＝ ×1 m＝1.5 m，联立可得E＝0.2 J，B错误；
A 2 2 p
1 s时，木板的v－t图像切线斜率不为0，说明木板此时仍有加速度，故摩擦力与弹簧弹力并不相等，
C错误；
2 s内“物块和木板”系统的摩擦生热Q＝fΔs，而由图像可知，全过程物块与木板的相对路程即等于
物块的位移s，因此系统摩擦生热为2 J，D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题：本题共2小题，共15分。
11.（6分）某同学用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材“探究两个互成角度的力的合成规
律”。实验时，先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上，另一端挂矿泉水瓶，如图甲所示；然后将两弹簧
一端分别固定在墙上的钉子A、B上，另一端均连接于结点O，在结点O挂矿泉水瓶，静止时用智能手机的
测角功能分别测出AO、BO与竖直方向的偏角α、β，如图乙所示。改变钉子B的位置，按照上述方法多
测几次。
（1）依据上述方案并根据力的平行四边形定则，画出力的合成图，必须的操作是 （选填
选项前的字母）。
A.实验中要使AO、BO长度相同
B.要测量弹簧的原长
C.要测量图甲、乙中弹簧的长度
D.实验中要使结点O的位置始终固定不变（2）根据实验原理及操作，在作图时，图中 （选填“丙”或“丁”）是正确的。
（3）某次实验中测得乙图中α＝30°，β＝45°，保持α偏角不变，将OB从乙图中位置沿顺时针
缓慢转到水平位置，则OA中弹簧的长度将 ，OB中弹簧的长度将 （选填“一直增大”
“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”）。
【答案】（1）BC （2）丙 （3）一直增大 先减小后增大
【解析】（1）实验中，甲图用来测量合力，乙图用来测量两个分力，根据胡克定律，力的大小与弹
簧伸长量成正比，力的大小可用弹簧伸长量来表示，因此必须测量弹簧的原长和伸长后的长度，但AO、BO
长度不必相同，A错误，B、C正确；实验中重物重力是定值，所以不必保证O点位置固定不变，D错误。
（2）实验中矿泉水瓶的重力方向始终竖直向下，所以x需要沿着竖直方向，故丙图是正确的。
1
（3）对O点受力分析，O点处于动态平衡中，O点受到矿泉水瓶的拉力等于矿泉水瓶的重力，其重力
大小方向不变，OA绳中拉力方向不变，根据平行四边形定则易得OA中弹力将一直变大，OB中弹力将先减
小后增大，如图所示。所以OA中弹簧的长度将一直增大，OB中弹簧的长度将先减小后增大。
12.（9分）某同学用如图所示电路，测绘标有“3.8V，0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的
图像。
（1）除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：
电流表：A（量程100mA，内阻约2 ）、A（量程0.6A，内阻0.3 ）；
1 2
电压表：V（量程5V，内阻约5k ）、V（量程15V，内阻约15k ）；
1 2
滑动变阻器：R（阻值范围0-10 ）、R（阻值范围0-2k ）；
1 2
电源：E（电动势为1.5V，内阻为0.2 ）、E（电动势为4V，内阻约为0.04 ）
1 2
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_______，电压表______，滑动变阻器__________，
电源_________。（填器材的符号）（2）根据实验数据，计算并描绘出R-U的图像如图所示。由图像可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻
为________；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为_____，灯泡实际消耗的电功率为_____W。
（3）根据R-U图像，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是下列图中
的__________。
A． B． C． D．
【答案】A V R E 1.5 11.5 0.78 A
2 1 1 2
【解析】（1）[1]根据小灯泡额定电流0.3A，选A
2
[2]根据小灯泡额定电压3.8V，选V
1
[3]根据电路图，滑动变阻器采用分压接法，选R
1
[4]根据小灯泡额定电压3.8V，选E
2
（2）[5]根据R-U图像，当U为零时，电阻为
[6]根据R-U图像，当U为3V时，电阻为
[7]由电功率公式得（3）[8]由电功率公式 可知，图像应为过原点，且开口向上的抛物线的一部分。故选A。
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）小明在使用运动吸管杯时发现了这样的现象：在热力学温度恒为300K的室内，向吸管杯
内注入开水并迅速盖上带有吸管的杯盖，吸管上端封闭、杯盖与杯体未拧紧，这时有大量气泡从吸管底溢
出，过了一会儿，吸管底端不再有气泡溢出，此时水与吸管内气体热力学温度均为367. 2K，测得杯体水
面与吸管顶端的高度差 ，吸管总长 。已知水面上方气体的压强始终与外界大气压强相同，
外界大气压强 ，吸管内气体可视为理想气体，重力加速度 ，水的密度
，求：
（1）吸管底端不再有气泡溢出时，吸管内气体的压强；
（2）从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）设吸管内气体压强为 ，则有
解得
（2）吸管中的气体初始状态为 ， ，
假设温度升高时，吸管中的气体没有溢出，而是膨胀成一个整体，该整体的状态为
， ， 则有逸出气体的体积为
则从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值
联立解得
14.（14分） 如图所示，在光滑水平地面上有一“ ”型长木板C，右端挡板P的左侧连接一轻质弹
簧，其劲度系数为 ，将滑块A放在长木板C的最左端，滑块B放在长木板上的适当位置处，A、B可视为
质点。设A与C之间的动摩擦因数为 ，B与C之间无摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、C的质量
均为 ，初始时，B、C静止，A以初速度 向右运动，且在A与B碰前瞬间，A的速度大小为C的3倍。
所有碰撞均为弹性碰撞。已知轻质弹簧的弹性势能为 ， 为弹簧的劲度系数， 为弹簧的形变量，
重力加速度取
（1）求A、B碰前瞬间，A、C的速度大小；
（2）若A、B碰后瞬间，A立即与C保持相对静止，求B的质量；
（3）在第（2）问的前提下，若要保证B压缩弹簧的过程中A、C仍相对静止，求弹簧的最大弹性势能
以及弹簧劲度系数 的取值范围。
【答案】（1） ， ；（2） ；（3） ，
【解析】（1）设A、B碰前瞬间，A的速度为 ，C的速度为 ，对A、C有动量守恒
由题意知
解得（2）设B的质量为 ，A、B碰后瞬间，A的速度为 ，B的速度为
对A、B碰撞过程动量守恒
机械能守恒
经分析可知
联立解得
（3）由前两问可知
设弹簧压缩至最短时 的压缩量为 ，此时A、B、C共速为
对A、B、C有机械能、动量守恒，有
其中
经分析：当弹簧压缩至最短时A、C不发生相对滑动即可，则有
解得
15.（16分）如图甲，abcd和a′b′c′d′为在同一水平面内的固定光滑平行金属导轨，ab段和
a′b′段间距为2L，cd段和c′d′段间距为L、整个导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，bcc′b′左侧
导轨间的磁感应强度大小为B，bcc′b′右侧导轨间的磁感应强度大小按图乙规律变化，图中t为已知量，
0 0
两根相同金属杆M、N分别垂直两侧导轨放置，N杆与cc′之间恰好围成一个边长为L的正方形，M杆中点
用一不可伸长绝缘细线通过轻质定滑轮与一重物相连，重物离地面的高度为L，细绳处于伸直状态且与M
杆垂直，t=0时刻释放重物，同时在N杆中点处施加一水平拉力，使两杆在0~t时间内均处于静止状态。
0
已知M、N杆和重物的质量都为m，不计导轨电阻，重力加速度为g。（1）求0~t时间内回路的感应电动势E；
0
（2）求0~t时间内，施加在N杆上的拉力F随时间t变化的函数关系式；
0
（3）从t时刻开始，保持拉力F不变，若重物下落的过程中，回路产生的总热量为Q，求重物落地时
0
N杆的速度大小v。
【答案】（1） ；（2） ；（3）
【解析】（1）0~t时间内回路的感应电动势为
0
根据图乙可知
解得
（2）根据图乙可知
令0~t时间内回路的感应为 ，对M有
0
对N有
解得
（3）根据上述，t时刻的拉力大小
0
t时刻之后，对M与重物整体进行分析有
0
t时刻之后，对N进行分析有
0解得
可知M、N的加速度大小相等，即M、N杆的速度在任意时刻大小均相等，则从t时刻开始到重物落地
0
的过程中有
解得
