文档内容
【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（福建卷专用）
黄金卷08
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
第 I 卷（选择题）
一、单选题
1．如图，用两根等长轻绳悬挂等高简易秋千。某次维修时将两绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点
不变。木板静止时， 表示木板所受绳子合力的大小， 表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后（
）
A． 变小， 变小 B． 变大， 变大
C． 不变， 变大 D． 不变， 变小
【答案】C
【详解】木板静止时两轻绳的拉力的合力大小等于木板的重力，有
=G
故 大小不变；
根据共点力的平衡条件可知
2 cosθ= G
将两轻绳各剪去一小段，轻绳与竖直方向夹角θ变大，故cosθ减小， 变大。
故选C。
2．最近，我国推出全球首款支持卫星通话的智能手机，该手机的卫星通信功能可以让我们在无信号环境
下，通过“天通一号”卫星与外界进行联系。“天通一号”卫星位于36000公里距离的地球同步轨道，单颗卫星可以覆盖地球 的面积，目前我国已发射有“天通一号”01、02、03卫星。关于该系列卫星，下列
说法正确的是（ ）
A．不同质量的“天通一号”卫星轨道半径不相等
B．它们的运行速度都小于7.9km/s
C．它们可以在北京的上空保持相对静止
D．它们距地面的高度约为地球半径的5倍，则其向心加速度约为地面上物体的重力加速度的
【答案】B
【详解】A．“天通一号”卫星位于36000公里距离的地球同步轨道，所以轨道半径都一样，与卫星质量
无关，A错误；
B．根据
可得地球卫星的环绕速度大小
可知第一宇宙速度7.9km/s是近地卫星的环绕速度，也是地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，
而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，从表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于
第一宇宙速度，B正确；
C．它们若在除赤道所在平面外的任意点实现了“同步”，那它们的运动轨道所在平面与受到地球的引力
就不在一个平面上，这是不可能的，所以同步卫星不可能经过北京的正上空，C错误；
D．根据万有引力提供向心力得
根据地球表面万有引力等于重力得由以上两等式得 ，所以它们的向心加速度约为地面上物体的重力加速度的 ，D错误。
故选B。
3．智能计数呼啦圈轻便美观，深受大众喜爱。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，
短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为0.5lg，绳长为
0.5m，悬挂点P到腰带中心点O的距离为0.2m。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重随短杆在水
平面内做匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为θ，运动过程中腰带可看作不动，重力加速度g取
10m/s2，sin37°=0.6。下列说法正确的是（ ）
A．匀速转动时，配重受到的合力不变
B．匀速转动时，腰带受到的合力不为零
C．当θ由53°缓慢减少到37°的过程中，配重机械能守恒
D．当θ稳定在37°时，配重的角速度为 rad/s
【答案】D
【详解】A．匀速转动时，配重做匀速圆周运动，重力与轻绳拉力的合力提供配重做匀速圆周运动的向心
力，可知合力大小不变，但方向在时刻发生变化，故A错误；
B．运动过程中腰带可看作静止，处于平衡状态，所以腰带受到的合力始终为零，故B错误；
C．由C中公式可知，当θ稳定在53°时，角速度大于θ稳定在37°时的角速度，配重圆周半径也增大，速
度增大，动能增大，同时高度上升，重力势能增大，所以机械能增大；由功能关系可知，θ由53°缓慢减小
到37°的过程中，绳子对配重做的功等于配重机械能的减少量，因此可知，绳子对配重做负功，配重机械
能不守恒。故C错误；
D．对配重，由牛顿第二定律有
解得
当θ稳定在37°时，解得故D正确。
故选D。
4．如图所示，游戏者享受着坐在喷泉上的快乐。若游戏者的质量 ，喷泉喷到人体的水柱横截
面积 ，支撑人的水柱高 ，水接触人体后做平抛运动。忽略空气阻力，水的密度
，重力加速度g取 ，则喷口处的水流速度为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】喷口处的水流速度为 ，与人体接触时水流速度为 ，设水流与人接触的很短时间 内，水的质
量
设这部分水受到的向下的冲击力大小为 ，竖直向上为正方向，由动量定理得
解得
又根据牛顿第三定律，游戏者对人的冲击力大小
对游戏者受力平衡得得
解得
由运动学公式
解得
故选C。
二、多选题
5．一列沿x轴传播的简谐横波在 时的波形图如图所示，此时刻后介质中质点Р回到平衡位置时间比
质点Q回到平衡位置早0.8s，已知 时P、Q两质点相对平衡位置位移相同，均为5cm，波的振幅为
10cm，周期为2.4s。下列说法正确的是（ ）
A．波的传播方向沿x轴正方向
B．波的传播速度为10m/s
C． 时质点Р做加速运动
D．P、Q两质点间的距离始终不变
【答案】AC
【详解】AC．质点Р回到平衡位置时间比质点Q回到平衡位置早0.8s，说明t=0时质点Р向下振动，做加
速运动，质点Q向上振动，根据传播方向与振动方向关系可得波沿x轴正方向传播，AC正确；
B．由波动图像可知波长 =12m，波速=5m/s
B错误；
D．P、Q两质点均做简谐运动，由于两质点的起振动时刻不同，只有当两质点位移相同时相距最近，其他
时刻两质点间距离不断变化，D错误。
故选AC。
6．如图甲，白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万
千瓦水轮发电机组。2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离
输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，如图乙，为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站
输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线
圈匝数分别为n、n，R 为输电线总电阻，R 为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻
1 2 1 2
（可视为可变电阻）。当可变电阻R减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为ΔU、ΔI，电压表
和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为
D．输电线路上损耗的功率为
【答案】BC
【详解】AB．设用户端理想变压器原副线圈两端电压分别为U、U，电流分别为I、I，则
1 2 1 2
根据理想变压器特点
UI=UI
1 1 2 2U：U=n：n
1 2 1 2
可得
对原线圈电路有
由上式可得
A错误，B正确；
C．由
结合
，
联立可得
C正确；
D．根据C中分析可知，虚线框所圈部分的等效电阻为R’，则R 上消耗功率为
1
D错误。
故选BC。
7．如图所示，等腰直角三角形ABC斜边中点O处固定一带正电的点电荷，一带负电的点电荷在外力F的
作用下，从B点沿圆弧匀速率运动到A点，在此运动过程中（ ）A．外力F对负点电荷先做负功后做正功
B．外力F对负点电荷始终不做功
C．负点电荷的电势能先减小后增大
D．负点电荷的电势能始终不变
【答案】AC
【详解】AB．带负电的点电荷从B点沿圆弧运动到A点，和固定在O点的带正电的点电荷的距离先减小
后增大，因为二者之间存在相互吸引的电场力，所以该电场力先做正功后做负功，根据动能定理，有
可知外力F对负点电荷先做负功后做正功。故A正确；B错误；
CD．根据
可知负点电荷的电势能先减小后增大。故C正确；D错误。
故选AC。
8．如图所示，水平面内固定放置两足够长的光滑平行金属导轨AB和CD，在导轨上有垂直导轨放置的完
全相同的直导体P和Q，质量均为m，有竖直方向的匀强磁场垂直穿过导轨平面。在直导体P上作用一与
导轨平行的水平恒力F，使P由静止开始运动，经一段时间t，P向右的位移大小为x，P和Q还没有达到
稳定状态，此时P和Q的瞬时速度分别是 和 ，瞬时加速度分别为 和 ，，这一过程直导体P上产生
的热量为E，两直导体始终与导轨接触良好，导轨电阻不计。则关于这一过程，下列关系式正确的是（
）
A． B．C． D．
【答案】AD
【详解】A．直导体P和Q所受安培力大小相等、方向相反，视为内力，则外力对系统的冲量等于系统动
量的变化量，即
A正确；
BC．外力对系统做功等于系统动能的增加量与热量之和，即
BC错误；
D．对直导体P和Q，分别由牛顿第二定律
，
得
D正确。
故选AD。
第II卷（非选择题）
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三、填空题
9．秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。在一次核反应中一个
中子轰击 U变成 Xe、 Sr和若干个未知粒子X，则X为_____（填“质子”“中子”或“电子”），
已知 U、 Xe、 Sr的比结合能分别为7.6MeV、8.4MeV、8.7MeV，则 Sr比 U更 （填“稳
定”或“不稳定”）， Xe的结合能_______（填“大于”“等于”或“小于”） U的结合能。
【答案】[1]中子（1分） [2]稳定（1分） [3]小于（1分）
【详解】[1]根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒知：该核反应方程为
U+ n→ Xe＋ Sr＋10 nX为中子；比结合能越大，原子核越难分离成单个核子，即原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，
由于 U的比结合能7.6MeV，小于 Sr的比结合能8.7MeV，所以 Sr更稳定；
[2] Xe的结合能为8.4MeV × 136 = 1142.4 MeV， U的结合能为7.6MeV × 235 = 1786 MeV， Xe的
结合能小于 U的结合能。
[3]因为Sr 比Xe的比结合能大，所以Sr比Xe更稳定。
10．由甲、乙两种不同颜色的光，垂直于直角三棱镜的AC边界面射入，照射到斜面上的D点，甲光恰好
发生全反射，乙光可以从D点折射出棱镜，如图所示。若甲、乙单色光在该棱镜中传播速度分别为kc和
1
kc（c为真空中的光速），则可以判断k k（选填“>”或“<”）；甲、乙两单色光在该介质中的
2 1 2
折射率之比为 （用k、k 表示）；在同一双缝干涉装置中，甲光形成的条纹间距 乙光
1 2
形成的条纹间距（选填“>”或“<”）。
【答案】[1]<（1分） [2]k∶k（1分） [3]<（1分）
2 1
【详解】[2]根据
可得
解得
[1]由图可知，甲单色光的临界角小于乙单色光的，根据
可知
联立，解得[3]同理，可得
根据
可知甲光形成的条纹间距小于乙光形成的条纹间距。
11．2022年，我国“深海勇士”号和“奋斗者”号载人潜水器共完成175个潜次，开辟了我国深潜科学研
究的新领域，现利用固定在潜水器体外的一个密闭气缸完成实验：如图，气缸内封闭一定质量的理想气体，
轻质导热活塞可自由移动，在潜水器缓慢下潜的过程中，海水温度逐渐降低。
则此过程中，气缸内气体的内能_______（选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”），活塞对气
体所做的功 （选填“大于”、“小于”或者“等于”）气体向外界放出的热量；单位时间内气体
分子撞击单位面积器壁的次数 （选填“增多”、“减少”或者“不变”）。
【答案】[1]减小（1分） [2]小于（1分） [3]增多（1分）
【详解】[1]由于此过程中，海水温度逐渐降低，气缸内气体的温度逐渐降低，气缸内气体的内能减小；
[2]在潜水器缓慢下潜的过程中，气体的压强逐渐增大，体积逐渐减小，则外界对气体做功
W>0
又因为海水温度降低，所以气体的温度也降低，内能减小
根据热力学第一定律
可知，则此过程中，活塞对气体所做的功小于气体向外界放出的热量；
[3]因为气体压强增大，且温度降低，则单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多。
四、实验题
12．（5分）某同学用如图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。
用一根细线系住钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上，直径为d的钢球静止于A点，将光电门固定在A的正下方。钢球底部竖直地粘住一片宽度为x的遮光条。
（1）用天平测出钢球质量，用刻度尺测出摆线长度。
（2）将钢球拉至不同位置由静止释放，读出钢球经过A点时力传感器的读数F及光电门的遮光时间t，算
出钢球速度的平方值，具体数据如下表所示：
1 2 3 4 5
F/N 0.124 0.143 0.162 0.181 0.200
2.0 4.0 5.8 8.0 10.1
画出 的关系图像如图乙所示：
（3）由图像可知，钢球的重力为 N（结果保留3位小数）。
（4）若图像的斜率为k，钢球质量为m，重力加速度为g，则F与 的关系式为 （用所给物理量
的符号表示）。
（5）某同学通过进一步学习知道了向心力的公式，发现实验中使用公式 求得钢球经过A点的向心力
比测量得到的向心力大，你认为产生误差的主要原因是 。
A．钢球运动过程中受到空气阻力的影响
B．钢球经过光电门的时间过长C．光电门测出的是遮光条通过时的速度，大于钢球球心通过最低点的速度
D．钢球释放的初始位置细绳与竖直方向夹角大于10°
【答案】[1] （2分） [2] （2分） [3]C（1分）
【详解】（3）[1]根据牛顿第二定律
可得
由图像的截距可知，钢球的重力为
（4）[2]若图像的斜率为k，小球质量为m，重力加速度为g，则F与v2的关系式为
（5）[3]根据向心力的计算公式
可知，若 偏大，则可能原因是小钢球的速度测量偏大，故产生误差的主要原因是光电门测出的是遮光条
通过时的速度，大于钢球球心通过最低点的速度，故ABD错误，C正确。
故选C。
13．心脏除颤器通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使
心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。现用图甲所示电路观察心脏除颤器中电容器的
充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变
化。图甲直流电源电动势 、内阻不计，充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连，电源向电
容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的 曲线如
图乙所示。（1）在电容器充电与放电过程中，通过电阻 的电流方向 （选填“相同”或“相反”）。
（2）图像阴影为 曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积 （选填
“>”、“<”或“=”）。
（3）已知 ，则该电容器的电容值为 F。（保留两位有效数字）
（4）由甲、乙两图可判断阻值 （选填“>”或“<”）。
【答案】[1]相反（2分） [2]=（2分） [3] （2分） [4]<（1分）
【详解】（1）[1]由图甲可知，电容器充电时，通过电阻 的电流方向向左，放电时通过 的电流方向向
右，故在电容器充电与放电过程中，通过电阻 的电流方向相反。
（2）[2] 曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，充电和放电电荷量相等，所以乙图中阴影
部分的面积 。
（3）[3]由于电源内阻不计，可知电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容值为
（4）[4]由图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，则由闭合电路的欧姆定律
可知
五、解答题
14．（11分）如图所示，将一质量为0.2kg可视为质点的小球从离水平地面3.2m高的P点水平向右击出，
测得第一次落点A与P点的水平距离为2.4m。小球落地后反弹，反弹后离地的最大高度为1.8m，第一次
落点A与第二次落点B之间的距离为2.4m。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）小球被击出时的速度大小；
（2）小球第一次与地面接触过程中所受合外力的冲量大小。【答案】（1）3m/s；（2）
【详解】（1）设小球刚被击出时的速度大小为v，小球被击出到第一次落地前瞬间，根据平抛运动的规
0
律可得
（1分）
（1分）
解得
（1分）
（2）小球第一次落地前瞬间，在竖直方向的速度大小为
（1分）
设小球第一次落地被反弹后运动到最高点的时间为t，此过程中小球在竖直方向的分运动是匀减速直线运
2
动，则
（1分）
小球第一次被反弹后瞬间沿竖直方向的速度大小为
（1分）
规定竖直向上为正方向，则小球在竖直方向的合外力的冲量为
（1分）
设小球第一次被反弹后瞬间沿水平方向的速度大小为vx，则
（1分）
规定水平向右为正方向，则小球在水平方向的合外力的冲量为（1分）
小球第一次与地面碰撞过程中合外力的冲量大小为
（1分）
解得
（1分）
15．（12分）如图所示为某兴趣小组设计的一个利用磁场和电场控制带电粒子运动的装置模型。在xOy坐
标系x轴上A（ ，0）点有一正电粒子源，粒子源沿与y轴正方向逆时针旋转30°范围内的所有角度同时
发射荷质比为 ，速率为 的粒子。粒子发射后立即进入第二象限某区域的匀强磁场，磁场方向垂直于纸
面向外，在第一象限有一边界，边界下方存在竖直向上的一个匀强电场，所有粒子从y轴上B（0，
）、C（0，H）之间垂直于y轴进入第一象限的电场。要求所有粒子均可到达D（2H，2H）点，且粒子到
达D点前一旦离开电场不会再回到电场中，不计粒子重为和粒子间相互作用。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）匀强磁场的最小面积及所有粒子中从出发到D点的最长时间和最短时间之差；
（3）满足题意的电场强度最小值。
【答案】（1） ， ；（2） ， ；（3） ，
【详解】（1）根据题意可知所有粒子离开磁场时方向均垂直于y轴，可知所有粒子在磁场中逆向运动为磁
汇聚模型，如图所示由图中几何关系可知，粒子离开磁场时最高点与最低点的高度差为
（1分）
又
（1分）
联立解得粒子在磁场中的运动半径为
由洛伦兹力提供向心力可得
（1分）
解得匀强磁场的磁感应强度大小为
（1分）
（2）如图所示
图中阴影部分的面积为匀强磁场的最小面积，由图中几何关系可得
（1分）
解得
（1分）
由于 ，如图所示由图可知，粒子从A经过C到D所用时间最短，粒子从A经过B到D所用时间最长；由于粒子在第一象限
沿x轴方向做匀速直线运动，则所有粒子在第一象限到D的时间均相等，故所有粒子中从出发到D点的最
长时间和最短时间之差为
（1分）
其中
（1分）
联立解得
（1分）
（3）要求所有粒子均可到达D（2H，2H）点，则当图中经过C点粒子到D点整个过程均处于电场中做类
平抛运动时，对应的电场强度最小，则有
（1分）
， （1分）
联立解得最小电场强度为
（1分）
16．（16分）如图所示，P点左侧有一高 的平台与半径 的四分之一光滑圆弧底部相切，
平台表面粗糙，长度为1.0m。现让一物块A从圆弧左侧与圆心等高处静止释放，下滑至平台与另一置于平
台右侧边缘的物块B发生碰撞，碰后其中一个物块落在地面上的M点，另外一个物块落到N点，M点和N
点与平台右侧边缘的水平距离为分别为1.0m和2.0m，已知A、B两物块可视为质点，物块A与平台的动摩擦因数为0.2， 。求：
（1）碰撞前物块A的速度v的大小；
（2）落到M点和N点对应的平抛运动初速度大小 和 ；
（3）物块A和物块B的质量之比。
【答案】（1） ；（2） ， ；（3） 或 或
【详解】（1）物块A由静止释放到与物块B碰撞前过程中，由动能定理有
（3分）
解得
（1分）
（2）竖直方向上，由 （1分）
可得两物块做平抛运动的时间为
水平方向上有
， （2分）
解得
， （2分）
（3）如果物块A与物块B碰撞后均往前运动，则两者落点分别为 和 ，根据动量守恒定律有
（1分）
解得（1分）
碰撞前的动能为
碰撞后的动能为
则有
满足碰撞过程动能不增加原理，则答案合理；
如果物块A碰撞后反弹，后来落到 点，假设撞后瞬间物块A速率为 ，根据动能定理和动量守恒定律
有
（1分）
（1分）
解得
同理，对碰撞前后动能进行比较有
满足碰撞过程动能不增加原理，则答案合理；
如果物块A碰撞后反弹，后来落到 点，假设撞后瞬间物块A速率为 ，根据动能定理和动量守恒定律
有
（1分）
（1分）
解得同理，对碰撞前后动能进行比较有
满足碰撞过程动能不增加原理，则答案合理，综上所述物块A和物块B的质量之比为 或 或 。
（1分）
