文档内容
【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（天津卷专用）
黄金卷07
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
第 I 卷（选择题）
一、单选题(每题5分，只有一个选项符合题意，共25分)
1．2020年11月27日，华龙一号核电5号机（如图）组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进
国家行列。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释放的核能，则下列说法正确的是（ ）
A．太阳辐射能量的主要来源也是重核裂变
B．铀核裂变的核反应方程之一为：
C．裂变反应为吸收核能的反应
D．锶90是铀235的裂变产物，其半衰期为28年，那么经过56年锶90就衰变没了
【答案】B
【详解】A．太阳内部发生聚变，故A错误；
B．典型的裂变方程为
故B正确；
C．裂变反应为释放核能的反应，故C错误；
D．经过56年锶90剩下原来的四分之一，故D错误。
故选B。
2．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表
明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后形成a、b两束单色光，下
列说法正确的是（ ）A．a光的折射率较大
B．在三棱镜中a光的速度较小
C．在三棱镜中a光的波长较长
D．a光的光子能量较大
【答案】C
【详解】A．光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，根据
故光线a的折射率较小，频率也较小，即
n＜n
故A错误；
B．根据
可知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，故B错误；
C．根据
可知在三棱镜中a光的波长较长，故C正确；
D． a光的频率较小，根据
E=hv
则a光的光子能量较小，故D错误。
故选C。
3．2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入
天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径
为r 的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为r 的圆轨道Ⅰ，运行周期为T，通过变轨操作后，沿椭圆轨
3 1 1
道Ⅱ运动到B点与天和核心舱对接。则下列说法正确的是（ ）A．神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运动时将不受重力的作用
B．神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ运行的周期为
C．神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期
D．正常运行时，神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上经过B点的加速度
【答案】B
【详解】A．神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运动时仍受重力作用，只是因为重力全部用来提供向心力而处于
完全失重状态，故A错误；
B．根据开普勒第三定律得
又
联立解得
故B正确；
C．根据
得可知神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期，故C错误；
D．根据
得
可知正常运行时，神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度等于在轨道Ⅲ上经过B点的加速度，故D
错误。
故选B。
4．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，原线圈接在电压有效值不变的交流电源上。灯泡L阻值不
变，R 是定值电阻，R 是滑动变阻器。闭合开关S、S，灯泡发光，下列判断正确的是（ ）
1 2 1 2
A．只向下移动滑片P，电阻R 两端的电压变小
2
B．只向下移动滑片P，灯泡L变亮
C．只断开开关S，电阻R 两端的电压变大
2 1
D．只断开开关S，变压器输入功率变大
2
【答案】A
【详解】AB．理想变压器的输出的电压由输入电压和电压比决定，输入电压不变，所以输出电压也不会变，
当滑动变阻器R的滑动头向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈中总电阻减小，副线圈中
总电流会变大，R 上的电压变大，所以灯L、R 上的电压变小，灯泡L变暗，故A正确，B错误；
1 2
C．只断开开关S，副线圈中总电阻变大，副线圈中的电流会变小，R 上的电压变小，故C错误；
2 1
D．只断开开关S，副线圈电压不变，副线圈电流减小，因此副线圈的电功率减小，因为输入功率等于输
2
出功率，变压器输入功率变小，故D错误。
故选A。5．回旋加速器的工作原理示意图如图所示。 和 是中空的两个D形金属盒，分别与一高频交流电源两
极相接，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心A附近。两盒间的狭缝很小，
粒子在两盒间被电场加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，粒子在D形盒内做匀速圆周运
动，当其到达两盒间的缝隙时，其间的交变电场恰好使粒子被加速。下列说法正确的是（ ）
A．回旋加速器所接交变电压的频率等于带电粒子做匀速圆周运动频率的一半
B．若要增大带电粒子的最大动能，可通过增大交变电压峰值的方式实现
C．粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为
D．粒子每次经过两D形盒间的狭缝时，电场力对粒子做功一样多
【答案】D
【详解】A．要想使得粒子每次经过D型盒的缝隙时都能被电场加速，则回旋加速器所接交变电压的频率
等于带电粒子做匀速圆周运动频率，选项A错误；
B．带电粒子有最大动能时
则最大动能
则通过增大交变电压峰值的方式不能增大带电粒子的最大动能，选项B错误；
C．根据
以及可得
即粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为 ，选项C错误；
D．粒子每次经过两D形盒间的狭缝时，电场力对粒子做功一样多，均为qU，选项D正确。
故选D。
二、多选题(每题5分，有多个选项符合题意，选对每选全得3分，答错不得分，共15分)
6．一列简谐横波某时刻的波形图如图甲所示，由该时刻开始计时，质点a的振动图像如图乙所示。下列说
法正确的是（ ）
A．该波的波长为2cm
B．该波的波速为1m/s
C．波沿x轴正方向传播
D．经过1周期，质点a沿x轴运动了4cm
【答案】BC
【详解】A．根据图甲可知，该波的波长为4cm，A错误；
B．根据图乙可知该波的周期为 ，则该波的波速为
B正确；
C．根据图乙，由该时刻开始计时，质点a从平衡位置开始向上振动，再结合图甲可知波向x轴正方向传播，
C正确；
D．质点a只会在平衡位置附近上下振动，而不会沿着x轴运动，D错误。
故选BC。
7．真空中有一半径为r 的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势 分布如图，r表示该直线上
0
某点到球心的距离，r、r 分别是该直线上A、B两点离球心的距离。下列说法正确的是（ ）
1 2A．该球壳带负电
B．A点的电场强度小于B点的电场强度
C．若r－r=r－r，则
2 1 1 0
D．将一个正电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做正功
【答案】CD
【详解】A． 、 分别是该直线上 、 两点离球心的距离，由图可知 点的电势高于 点的电势，则说
明离球壳越远电势越低，所以电场线向外，球壳带正电，故A错误；
BC．由于图象斜率大小等于场强，从金属球壳到 再到 ，电场强度逐渐减小， 点的电场强度大于 点
的电场强度，若 ，根据 可知
即有
故B错误，C正确；
D．正电荷沿直线从 移到 的过程中，电场力方向由 指向 ，所以电场力做正功，故D正确；
故选CD。
8．如图所示，一定质量的理想气体从状态a（p、2V、T）依次经热力学过程a→b、b→c、c→a后又回
0 0 0
到状态，下列说法中正确的是（ ）A．b→c过程中，气体的内能不变
B．c→a过程中，气体一直吸收热量
C．气体在状态a的温度比在状态b的温度低
D．a→b→c→a过程中，外界对气体做的功等于图中∆abc面积pV 倍
0 0
【答案】BD
【详解】A.b→c过程中，体积不变，压强变小，温度降低，内能减小，故A错误。
B.c→a过程中，压强不变，体积变大，气体对外做功，温度也升高，内能增加，依据热力学第一定律可知，
气体要吸收热量，故B正确。
C.由 ，有 ，由于 ，所以
Ta=Tb
故C错误
D.图中面积微元 ，图中△abc的面积表示外界对气体做的功的1/pV
0 0
故D正确。
故选BD
第 II 卷（非选择题）
三、实验题(共2个题，共12分)
9．如图（1）为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）实验时有以下一些步骤，先后顺序是_________（填写字母标号）
A．点击“选择区域”，计算机自动计算出加速度值；
B．保持小车、配重片和发射器总质量不变，不断增加钩码的质量，重复实验。
C．点击“开始记录”并释放小车，当小车到达终点时，点击“停止记录”，得到v-t图像。
（2）若测得小车、配重片和发射器的总质量为360g，则跨过滑轮的细绳下悬挂的钩码质量范围最适合用
_________；A．1g～25g B．100g～200g C．180g～360g D．大于360g
（3）当小车总质量一定，改变钩码质量重复实验，释放小车的位置_________（填写“必须相同”或“可
以不同”）。实验中某小组获得如图（2）所示的图线，在进行“选择区域”操作记录小车加速度时，小
明认为选择AB段和AC段，获得的加速度基本相同。请发表你的观点，并说明理由：
____________________________。
【答案】 （1）CAB （2）A （3）可以不同 见解析
【详解】（1）依题意，本实验的顺序应为：点击“开始记录”并释放小车，当小车到达终点时，点击
“停止记录”，得到v-t图像；点击“选择区域”，计算机自动计算出加速度值；保持小车、配重片和发
射器总质量不变，不断增加钩码的质量，重复实验。
故应为CAB；
（2）本实验是把细绳下悬挂钩码的重力当成小车所受到的拉力，所以需要满足钩码的质量远远小于小车、
配重片和发射器的总质量，结合选项数据。
故选A。
（3）当小车总质量一定，改变钩码质量重复实验，释放小车的位置可以不同，只要小车不要从太过靠近
滑轮所在位置释放即可；
对。因为该区域内 图线是倾斜直线，在误差允许范围内取得的斜率相同，即加速度相同；
10．某同学“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路如图a所示，其中R 是阻值为4Ω的定值电阻，
0
滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。（1）定值电阻R 在实验中的作用是__________________________________________。
0
（2）测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图b所示，电源电动势E=___________V，内阻
r=___________Ω。
（3）滑动变阻器滑片从最左端M处向中点O移动的过程中，滑动变阻器R上消耗的功率变化情况是
___________。
（4）另一位同学用电流传感器、电阻箱、电源等器材设计了如图c所示的电路，通过改变电阻箱的阻值
R，得到不同的电流I，由实验数据做出 图线，若该图线的斜率为k，则电源电动势为___________。
【答案】 (1)保护电路 (2)2.9 3 (3)先增大后减小
【详解】(1)[1]为防止滑动变阻器接入电路的阻值为零导致电路电流太大损坏电源，要在电路中接入保护电
阻，因此图中R 的作用是是保护电源。
0(2)[2]根据图(a)所示电路图，由闭合电路的欧姆定律可知，电源电动势
则路端电压
由图示U−I图像可知，电源电动势
[3]图像斜率的绝对值
电源内阻
(3)[4]定值电阻R 与电源等效为电源，等效电源电动势
0
等效内阻
滑动变阻器最大阻值
当滑动变阻器滑片从最左端向最右端移动时，滑动变阻器的阻值从10Ω减小到零，外电路(滑动变阻器)的
阻值先小于等效电源内阻后大于等效电源内阻，当外电路阻值与等效电源内阻相等时电源输出功率即外电
路(滑动变阻器)功率最大，因此在滑动变阻器滑片从最左端逐渐向右移动的过程中，R上功率的变化情况
是先增大后减小。
四、解答题(11题14分，12题16分，13题18分，要求写出必要的解题依据和推导过程)
11．阳光明媚的中午，小明同学把一块长木板放在院子里，调整倾斜角度，使阳光刚好和木板垂直。在斜
面顶端固定一个弹射装置，把一个质量为0.1kg的小球水平弹射出来做平抛运动。调整初速度大小，使小
球刚好落在木板底端。然后使用手机连续拍照功能，拍出多张照片记录小球运动过程。通过分析照片，小
明得出：小球的飞行时间为0.4s；小球与其影子距离最大时，影子A距木板顶端和底端的距离之比约为
7∶9，如图所示。取g=10m/s2。
（1）求飞行过程中，重力对小球做的功；（2）简要说明，小球与影子距离最大时，刚好是飞行的中间时刻；
（3）估算木板长度。
【答案】（1） ；（2）见解析；（3）1.6m
【详解】（1）小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动位移时间公式，可得
根据功的公式，可得飞行过程中，重力对小球做的功为
（2）经过分析可知，当小球与影子距离最大时，此时小球的速度方向与斜面平行，即速度方向与水平方
向的夹角为 ，此时竖直方向的速度为
当小球落到斜面底端时，此时小球位移与水平方向的夹角为 ，此时速度方向与水平方向的夹角为 ，根
据位移夹角与速度夹角的关系可知
此时竖直方向的速度为
根据竖直方向的速度时间公式可得
则有
故小球与影子距离最大时，刚好是飞行的中间时刻
（3）如图所示建立直角坐标系由题意可知
则有
可得
又
y方向速度减为零需要的时间为
联立可得
可得
取 ，则木板的长度为12．电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其简化原理示意图如图丙所示。假设图中直
流电源电动势为E=45V（内阻不计），电容器的电容为C=22F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨
间距为l=1m，电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg，电阻为R=5Ω的金属棒MN，垂直放在两导轨间处
于静止状态，并与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场。
接通电路后MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。
求：
（1）直流电源的a端是正极还是负极？
（2）若用导线将1、2连接让直流电源供电，MN离开导轨时的最大速度的大小；
（3）若开关先接1，使电容器完全充电；然后将开关接至2，MN离开导轨时的最大速度的大小。
【答案】（1）负极；（2）22.5m/s；（3）22m/s
【详解】（1）由于电磁炮受到的安培力方向水平向右，电流由N流向M，所以直流电源的a端为负极；
（2）电磁炮向右加速，切割磁感线运动产生的感应电动势增大到等于直流电源的电动势时，回路中电流
为零，电磁炮速度达到最大。
由
E=Blvm
1
E=45V
可得最大速度
vm=22.5m/s
1
（3）电容器放电前所带的电荷量为
开关接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动势当电容器板间电压降到 时，电路中电流为零，电磁炮速度达到最大
电容器所带电荷量
设在电容器放电过程中MN中的平均电流为 ，MN受到的平均安培力
由动量定理
由于
联立解得
vm=22m/s
13.东方超环，俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速
到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将带电离子从
粒子束中剥离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，均匀分布的混合粒子束先以相同的速度通过加有
电压的两极板间，再进入偏转磁场Ⅱ中，中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；未被中性化的带电
粒子一部分打到下极板被吸收后不可再被利用，剩下的进入磁场Ⅱ后发生偏转，被吞噬板吞噬后可以再利
用。 已知粒子带正电、电荷量为q，质量为m，两极板间电压U可以调节，间距为d，极板长度为 ，
吞噬板长度为2d，极板间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度为B，带电粒子和中性粒子的
1
重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。
（1）当电压 U=0 时，恰好没有粒子进入磁场Ⅱ，求混合粒子束进入极板间的初速度v 等于多少？若要使
0
所有的粒子都进入磁场Ⅱ，则板间电压 U 为多少？
0
（2）若所加的电压在U~（1+k）U 内小幅波动，k>0 且k 1，此时带电粒子在极板间的运动可以近似看
0 0
成类平抛运动。则进入磁场Ⅱ的带电粒子数目占总带电粒子≪数目的比例至少多少？
（3）在（2）的条件下，若电压小幅波动是随时间线性变化的，规律如图乙所示，变化周期为T，偏转磁
场边界足够大。要求所有进入磁场Ⅱ的粒子最终全部被吞噬板吞噬，求偏转磁场Ⅱ的磁感应强度B 满足的
2
条件？已知粒子束单位时间有N个粒子进入两极板间，中性化的转化效率为50%，磁场Ⅱ磁感应强度B 取
2
最大情况下，取下极板右端点为坐标原点， 以向下为正方向建立x坐标，如甲图所示，求一个周期T内吞
噬板上不同位置处吞噬到的粒子数密度λ（单位长度的粒子数）。【答案】（1） ， ；（2） ；（3）见解析
【详解】（1）当电压 U=0 时，恰好没有粒子进入磁场Ⅱ，则从下极板边缘进入的粒子恰好打到上极板右
边缘，如图所示
根据几何关系有
解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动
解得
若要使所有的粒子都进入磁场Ⅱ，则粒子必定在极板间做匀速直线运动，则有解得
（2）对于恰好做类平抛到达下极板右边缘的粒子有
，
进入磁场Ⅱ的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例为
解得
（3）带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动，则粒子射出偏转电场时的速度偏转角的余弦值
为
粒子在偏转磁场中有
粒子在磁场中运动沿x轴正方向上移动的距离
解得
可见，此值与偏转电压无关，则射出的粒子能够全部被吞噬的条件是
解得
当偏转磁场的磁感应强度取最大值4B 时 ，吞噬板上时间T内接受到的最大数密度为
1由于电压与时间是线性关系，而在电磁场中的偏转距离和电压也是线性关系，所以数密度和x轴的关系也
是线性关系，当 时，有
当 时，有
当 时，有
当 时，有
