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物理高考模拟卷（一）
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II 卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、
学号填写在试卷上。
2．回答第I 卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II 卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共48 分）
一、选择题（共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每小题给出的四个选项中，第1-8 题只有一项符合题目
要求，第9-12 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．目前，中国已建成2MW 液态燃料钍基熔盐实验堆。该反应堆采用熔盐状态的钍-232 作为增殖燃料，在
热中子堆中把钍232 转化为另外一种核燃料铀233，然后把铀233 分离出来返回堆中循环使用。反应堆工
作原理如图所示，钍232（
）吸收一个中子后会变成钍233，钍233 不稳定，会经历β 衰变成为镁233
（
），
将再次经历β 衰变成为铀233（
），成为新的增殖铀燃料。下列说法正确的是
（ ）
A．
比
多2 个中子
B．钍233 的比结合能大于铀233 的比结合能
C．
变成
的核反应方程式为
D．铀233 的裂变方程可能为
【答案】C
【详解】A．
比
多2 个质子，少1 个中子，故A 错误；
B．钍233 到铀233 的过程会释放能量，故钍233 的比结合能小于铀233 的比结合能，故B 错误；
C．
变成
的核反应方程式为
故C 正确；
D．方程
不满足质量数守恒，故D 错误。
故选C。
2．热水瓶也叫保温瓶，是居家必备的保温用具。某次向热水瓶中注入一定量的热水，迅速盖好软木瓶塞，
如图所示，不一会发现瓶塞被顶了起来发出“噗”的声音又落下，且被顶起过程封闭在热水瓶内的气体与
外界无热传递。下列关于这一现象的说法正确的是（ ）
1
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A．瓶塞被顶起是瓶内气体分子间存在斥力作用的结果
B．瓶塞被顶起的过程瓶内的气体对外做功
C．瓶塞被顶起的过程封闭在热水瓶内气体的内能保持不变
D．若瓶塞未被二次顶起，则瓶内气体的压强一定小于大气压强
【答案】B
【详解】A．瓶塞被顶起是瓶内气体压强大于大气压强的原因，故A 错误；
B．瓶塞被顶起的过程瓶内的气体有一部分能量转化为塞子的机械能，即气体对外做功，故B 正确；
C．瓶塞被顶起的过程与外界无热传递，根据热力学第一定律
则封闭在热水瓶内气体的内能减
小，故C 错误；
D．若瓶塞未被二次顶起，则有
瓶内气体的压强一定大于大气压强，故D 错误；故选B。
3．如图所示，一质量为
的物块放在光滑的平台上，用一轻绳跨过光滑的定滑轮与质量为
的物块相连，
平台离地面足够高，当物块的质量发生改变时，绳子的拉力T 的大小也随之改变．已知重力加速度为g，
则质量为
的物块在平台上运动的过程中，下列图像中能正确反映绳的拉力T 随物块质量变化关系的是（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
2
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【详解】以
为对象，根据牛顿第二定律可得
以
为对象，根据牛顿第二定律可得
联立可得绳的拉力为
AD．当
不变，
增大时，T 增大，
时，
，故A 错误，D 正确；
BC．当
不变，
增大时，T 增大，
时，
，故BC 错误。
故选D。
4．利用如图所示的实验装置可以测定液体的折射率，将水平面上一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，
使在两玻璃表面之间形成一个倾角
很小的劈形空气薄膜（空气可视为真空，折射率为
），光从上
方入射后，从上往下看到干涉条纹，测得相邻亮条纹间距为
；保证倾角
不变，在两块平板玻璃之间
充满待测液体，然后用同种单色光垂直照射玻璃板，测得相邻亮条纹间距为
，则该液体的折射率为（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，
相邻亮条纹对应劈尖厚度差为
由几何关系有
则
又
则
，C 正确。
5．如图所示，质量为
的均质细绳端点与水平天花板连接，在绳子中央挂了一物体P，使得细绳中点的
切线方向和端点的切线方向与竖直方向的夹角分别为
，
，则物体P 的质量为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
3
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【详解】设细绳中点处的张力大小为
，细绳端点处的张力大小为
，则有
，
，
解得
故选A。
6．“古有司南，今有北斗”，如图甲所示的北斗卫星导航系统入选“2022 全球十大工程成就”。组成北
斗卫星导航系统的卫星运行轨道半径r 越大，线速度v 越小，卫星运行状态视为匀速圆周运动，其v2-r 图
像如图乙所示，图中R 为地球半径，r0为北斗星座GEO 卫星的运行轨道半径，图中物理量单位均为国际单
位，引力常量为G，忽略地球自转，则（ ）
A．地球的质量为
B．地球的密度为
C．北斗星座GEO 卫星的加速度为
D．地球表面的重力加速度为
【答案】D
【详解】A．根据万有引力提供向心力，有
由上式并结合图像可解得
故A 错误；
B．地球的密度为
故B 错误；
C．根据牛顿第二定律有
解得
故C 错误；
D．根据在地球表面万有引力与重力的关系
解得地球表面的重力加速度为
故D 正确。故
选D。
7．如图所示，一理想变压器原线圈与
的交流电源连接，两副线圈分别接灯泡和电动
机，原线圈匝数
，连接电动机的副线圈匝数
，电流表示数为2A，标注有“110V 55W”的灯
泡正常发光，电动机线圈的总电阻为
，则下列说法中正确的是（ ）
4
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A．流过灯泡的交变电流的频率为60Hz
B．灯泡两端的电压峰值为110V
C．流过电动机的电流为55A
D．电动机的输出功率为336W
【答案】D
【详解】A．交流电源的频率
变压器不改变交流电的频率，故A 错误；
B．灯泡的额定电压为有效值，即110V，则灯泡两端的电压峰值为
，故B 错误；
CD．根据
可得
根据功率相等，则有
解得
电动机的输出功率为
故C 错误，D 正确。故选D。
8．在空间中存在两个振动情况完全一致的振源A 与B，两者从0 时刻起从平衡位置处开始振动，发出的简
谐波在空间中传播，已知立方体
中AB、BD、BB＇长度分别为
，观察到A＇
点在3 秒内的振动图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．两波源的起振方向为Z 轴正方向
B．D＇点为振动减弱点
C．在C＇D＇连线上有5 个振动加强点
D．两列机械波的波长为
【答案】C
【详解】A．由振动图像可知，在t=1s 时刻振动传到A＇点，此时该点的振动方向沿Z 轴负向，可知两波源
的起振方向为Z 轴负方向，选项A 错误；
BD．A 波源的振动经过1s 传到A＇，则波速为v=3m/s 周期T=1s 则波长为
因
，
则D＇点到波源A、B 的距离之差为
不是半波长的奇数倍，可知该点不是振动减弱点，选项BD 错误；
C．因D＇点到波源A、B 的距离之差为
在C＇D＇的中点到A、B 的距离之差为波长的0 倍，
可知在C＇D＇的中点到D＇点存在到两振源A、B 的距离之差为波长的1 倍和2 倍的点，都是振动加强点，
同理在C＇D＇的中点到C＇点也存在两个振动加强点，加上C＇D＇的中点，则在C＇D＇连线上有5 个
振动加强点，选项C 正确。故选C。
5
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9．在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中
的一种电子透镜由两个金属圆环M、N 组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作
时，两圆环的电势
，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等），O 为水
平虚线与竖直虚线的交点，a、b 两点关于O 点中心对称。现有一束电子经电场加速后，沿着平行于两金属
圆环轴线的方向进入金属圆环M。下列说法正确的是（ ）
A．a 点电势比b 点电势低
B．a 点场强与b 点场强相同
C．该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用
D．电子在穿越电子透镜的过程中电势能减少
【答案】BD
【详解】A．两圆环的电势
，则靠近N 环的电势较高，即a 点电势比b 点电势高，故A 错误；
B．根据对称性可知，a 点场强与b 点场强大小相等，方向相同，故B 正确；
C．根据电场线与等势线垂直可知，入射的电子受电场力指向中轴线，则该电子透镜对入射的电子束能起
到会聚作用，故C 错误；
D．根据
可知，电子在穿越电子透镜的过程中电势能减少，故D 正确。
故选BD。
10．一辆玩具赛车在水平直跑道上由静止开始恒功率启动，赛车速度的倒数
和加速度
的关系如图所示，
已知赛车在跑道上运动时受到的阻力大小恒为
，赛车从起点到终点所用的时间为
，赛车到达终点前
已达到最大速度，下列说法正确的是（ ）
A．赛车的最大速度为8m/s
B．赛车的功率为
C．赛车的质量为
D．跑道上起点到终点的距离为
6
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【答案】BD
【详解】A．根据题图可知,赛车的最大速度为10m/s，故A 错误；
BC．赛车做加速度不断减小的加速运动，有
，
解得
结合图像
解得
，
故B 正确，C 错误；
D．根据动能定理有
解得
故D 正确。故选BD。
11．如图为掠入射法测某液体折射率的原理图。折射率为
的少量待测液体处于折射率为
的直角棱镜斜
面上，发散光源的光线1、2、3 从
点射入直角棱镜，并经过两次折射后从棱镜的侧面
射出。对于入
射角接近直角（掠面入射）的光线3，以折射角
射入棱镜，然后从棱镜
面以折射角
射向空气。若光
线由一种介质（折射率为
进入另一种介质（折射率为
发生折射时，其入射角
与折射角
的关系为
。空气的折射率为1，下列关系式正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】AC
【详解】AB．从待测液体进入直角棱镜，满足
即
，A 项正确，B 项错误；
CD．从直角棱镜向空气射出，满足
，
，C 项正确，D 项错
误。故选AC。
12．如图，质量为
的U 形金属框
置于水平绝缘平台上，
和
边平行，和
边垂直，左端
接有阻值为
的电阻。一根电阻
、质量为
的光滑导体棒
置于金属框上，用水平
恒力F 向右拉动导体棒，运动过程中，装置始终处于竖直向下、磁感应强度
的匀强磁场中，
与
金属框始终保持良好接触，且与
边保持平行。
与
足够长，两平行导轨间距为
，整个金属框与水
平绝缘平台间的动摩擦因数
，滑动摩擦力可视为最大静摩擦力且金属框电阻可忽略，g 取
。
则以下说法正确的是（ ）
7
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A．若
，则导体棒运动的最大速度为4m/s
B．若
，则导体棒先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动
C．若
，当导体棒的速度为6m/s 时U 形金属框开始运动
D．若
，导体棒和U 形金属框最终将做加速度为
的匀加速直线运动
【答案】ACD
【详解】A．导体棒运动速度最大时，导体棒受力平衡，则
导体棒产生的感应电动势为
感应电流为
若
，则导体棒运动的最大速度为
故A 正确；
B．对导体棒，根据牛顿第二定律可得
可知随着速度的增大，导体棒受到安培力逐渐增大，
导体棒做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动，故B 错误；
C．若
，则导体棒运动的最大速度为
金属框开始运动时有
导体棒产生的感应电动势为
感应电流为
解得
故若
，当导体棒的
速度为6m/s 时U 形金属框开始运动，故C 正确；
D．若
，则导体棒运动的速度为
金属框开始运动，此时电路中的电动势为
电路中的电动势变大，电流变大，当金属框和导体棒的加速度相同时达到稳定状态，则
，假设导体
棒和U 形金属框一起做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
解得
导体
棒和U 形金属框最终将做加速度为
的匀加速直线运动，故D 正确。故选ACD。
第II 卷（非选择题 共52 分）
二、实验题（满分14 分）
13．利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。
8
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(1)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。
打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为 m/s2（结果保留3 位有效数字）。
(2)实验得到的理想a-F 图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、
③三种情况。下列说法正确的是（ ）
A．图线①的产生原因是摩擦力过大
B．图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大
C．图线③的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大
(3)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大，所以大胆创新，选用图丁所示器材进
行实验，测量小车质量M，所用交流电频率为50Hz，共5 个槽码，每个槽码的质量均为m=10g。实验步骤
如下：
i.安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着5 个槽码。调整轨道的倾角，用手
轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；
ii.保持轨道倾角不变，取下1 个槽码（即细线下端悬挂4 个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸
带上打的点迹测出加速度a；
iii.逐个减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii；
iv.以取下槽码的总个数n（1≤n≤5）的倒数
为横坐标，
为纵坐标，在坐标纸上作出
关系图线。
已知重力加速度大小g=9.80m/s2，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空：
①写出
随
变化的关系式 （用M，m，g，a，n 表示）；
②测得
关系图线的斜率为2.5s2/m，则小车质量M= kg。
【答案】(1)2.86(2)B(3)
0.195
【详解】（1）根据题意，相邻两计数点间的时间间隔为
小车的加速度大小为
9
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（2）A．随着力F 增大，重物的质量将不再远小于小车的质量，图线弯曲，故A 错误；
BC．若平衡摩擦力时长木板的倾角过大，当F 为零时，加速度不为零，即a-F 图线与纵轴有交点，若平衡
摩擦力不足或者没有平衡摩擦力，图线与横轴出现交点，故B 正确，C 错误。故选B。
（3）[1]当小车匀速时有
减小n 个槽码，对小车和槽码分别有
，
则
即
[2]由以上分析可得
所以
14．中国新能源汽车技术持续创新，市场渗透率快速提升，产销量居全球第一，2023 年汽车整车出口491
万辆，同比增长57.9%，有望首次跃居全球第一。某学生实验小组尝试测量某新能源汽车上蓄电池的电动
势和内阻，通过查找相关资料，设计以下两个方案。
方案一：用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图甲所示实验电路
方案二：用电压表、电阻箱、待测电池等器材组成如图乙所示实验电路
(1)方案一中，根据闭合电路欧姆定律，其实验原理关系式为
，其中U 的含义为路端电压，I 的含
义为 ；
(2)方案二中，作
图像处理实验数据时，
与
间的关系式为 ；
(3)某同学在做误差分析时发现，实验中测出的某些物理量的含义与原理中的并不相同，进而导致误差。若
在处理实验数据的图像上做适当修正，则可分析出测量结果的偏差情况。如图丙，是该同学采用方案一进
行实验得到的
图像，A 为图像上一点，现在通过适当移动A 点，可将A 移动到真正的
图像上，
具体操作：将A 点沿 （选填：“横轴正方向”或“横轴负方向”）移动适当距离。上述操作中
移动的距离代表的物理含义为 。
10
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【答案】(1)通过电源的电流(2)
(3) 横轴正方向 通过电压表的电流
【详解】（1）I 的含义为通过电源的电流。
（2）由闭合电路欧姆定律得
解得
（3）[1][2]由于电压表的分压作用，通过电源的电流比电流表测得的电流大，将A 移动到真正的
图像
上，具体操作：将A 点沿横轴正方向移动适当距离；移动的距离代表的物理含义为通过电压表的电流。
三、计算题（满分38 分）
15．热气球通过携带各种气象仪器上升到不同高度，测量大气的温度、湿度、气压、风速和风向等参数。
通过这些数据，气象学家能够更深入地了解大气的垂直结构和变化规律，从而提高天气预报的准确性。如
图所示，现有一热气球，球的下端有一小口，使球内外的空气可以流通，以保持球内外压强相等；球内有
温度调节器，以便调节球内空气的温度，使气球可以上升或下降。已知气球的总体积
（球壳体积忽略不
计），除球内空气外，气球和吊篮的总质量为
，地球表面大气温度
，密度
，如果把大气视为理想气
体且它的组成和温度几乎不随高度变化，重力加速度为
，热气球的体积不发生变化。当球内气体加热使
热气球恰能从地面飘起，求：
(1)热气球内剩余气体的质量
；
(2)热气球内温度
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）当球内气体加热使热气球恰能从地面飘起，根据受力平衡可得
又
联立解得热气球内剩余气体的质量为
（2）设球内气体加热前（温度为
）的质量为
，球内气体的摩尔数为
，单个气体分子的质量为
，
则有
设热气球内温度
时，球内气体的摩尔数为
，则有
根据理想气体状态方程
可得
解得
。
16．如图所示的竖直面内，平行板
、
与水平方向成
角固定放置，构成的
区域是边长为
的正方形，在此区域中制造一个恒定的风场。现让小球（视为质点）从与A 点的等高点P 以水平向左的
速度抛出，当小球从
的中点M 进入风场后，会受到恒定的风力，并沿直线运动到
的中点N。已知
风力的大小为F、方向与
垂直，重力加速度为g，
，
，忽略空气的阻力，求：
11
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（1）小球的质量以及小球在P 点的速度大小；
（2）小球在N 点时重力的瞬时功率。
【答案】（1）
，
；（2）
【详解】（1）小球从P 到M 过程做平抛运动，竖直方向分运动为自由落体运动，则有
小
球从P 到M 过程做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则有
解得
由于小球
从
的中点M 进入风场后，会受到恒定的风力，并沿直线运动到
的中点N，根据直线运动的条件，
重力与风力的合力方向沿MN，则有
解得
（2）根据上述可知，小球所受外力的合力方向沿MN，小球做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
小球在M 点的速度
小球从M 到N 过程有
小球在N 点时重力的瞬
时功率
解得
。
17．如图为某同学设计的光电效应研究装置，A、B 为金属板，频率为
的单色光照射到板A 上发生光电效
应，经A、B 间的电场加速后，部分粒子从小孔a 进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域，圆形匀强磁场半
径为R，磁场区域的下方有一粒子选择及接收装置P。在磁场圆心O 的正下方，
与
垂直，接收板与
垂直。光电子经过电场加速后能从a 孔以不同的角度进入磁场，已知元电荷为e，电子的质量为m，
间的加速电压为
，只有速度方向垂直接收板的粒子才能通过粒子选择器，其它粒子被粒子选择器吸
收并立即导入大地，通过选择器的粒子最终打在接收板上，被接收板吸收并立即导入大地。重力忽略不计，
不考虑粒子之间的相互作用力，不考虑缓慢变化的磁场产生的电场，只考虑纸面内运动的电子，普朗克常
量为h。
12
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(1)磁感应强度
时，某光电子从A 板离开时的速度为0，求该电子经过a 进入磁场后做圆周运动的半径
；
(2)粒子从a 孔进入时速度与
角度范围
，求粒子接收器上接收到粒子的长度L；
(3)磁感应强度由
缓慢增大到
时，接收器上恰好不能再接收到粒子，求金属板A 的逸出功
；
(4)当
时，粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，求单位时间内接收板上接收到的粒子数
n。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】（1）光电子从A 板离开到a 进入磁场时，由动能定理可得
解得
光电子在
磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
。
（2）电子以不同的入射角进入磁场，其轨迹会形成一个扇形区域，如图所示，由于入射角度范围
，
因此可知该扇形的张角为60°。由几何关系可知，粒子在磁场中运动的轨道半径为
时，粒子射出磁场时
的速度方向竖直向下，在圆磁场边缘上两粒子射出磁场时所夹的圆弧所对的圆心角为60°，则接收器上接
收到粒子的长度是R。
（3）磁感应强度由
缓慢增大到
时，接收器上恰好不能再接收到粒子，说明初速度最大的粒子运动轨
道半径都比R 小，临界状态是速度最大的粒子轨道半径恰好为R
这意味着电子从A 板逸出时的最
13
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大动能是
光电效应方程可得
解得
。
（4）当
时，粒子射出磁场时的速度为
粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，单
位时间内接收板上接收到的粒子数n，对粒子由动量定理可得
解得
。
18．如图所示，物块
质量分别为
，用轻绳相连并用劲度系数
的轻质弹
簧系住挂在天花板上静止不动。B 正下方有一个半径为
的四分之一光滑固定圆弧轨道，其顶点
距离物块B 的高度
。某时刻
间的绳子被剪断，然后A 做周期
的简谐运动，B 下落并
从
点平滑地进入光滑固定圆弧轨道。当A 第二次到达平衡位置时，B 恰好运动到圆弧末端与质量为
的滑块C 相碰结合为滑块D。D 平滑的滑上与圆弧末端等高的传送带，传送带的水平长度为
、以
的速度顺时针转动，D 与传送带间的动摩擦因数
。传送带右端有一等高的固
定水平平台，平台上表面光滑，平台上静置着2024 个相距较近的质量为
的小球，D 能够平滑地
滑上平台，且D 与小球、小球与小球之间的碰撞均为弹性正碰（
、小球均可以看作质点，重力
加速度
，忽略空气阻力）。求：
(1)物块
做简谐运动的振幅；
(2)光滑固定圆轨道对物块B 的冲量大小；
(3)整个运动过程中D 与传送带之间因摩擦产生的热量。
【答案】(1)0.02m(2)
(3)
【详解】（1）初始状态下，伸长量为
剪断后，A 处于平衡位置时伸长量为
振幅
（2）物块B 做自由落体运动的时间
解得
，B 落入
的速度
根据动能定理
得B 在圆弧末端的速度
，B 在圆弧上的运动时间
取向下为
正方向，竖直方向
解得
水平方向
故冲量
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（3）根据动量守恒解得分析D 第一次滑过传送带有得则有物体D 滑上平台后与第一个小球发生弹性正碰，
撞前速度规定向右为正方向，有，解得之后小球依次与下一个小球发生弹性正碰，由于质量相等，速度交
换，而物体D 返回进入传送带，假设匀减速到速度为0，则不会向左滑出传送带，因此D 在传送带上反向
向右加速，以再次滑上平台，与第一个小球发生弹性正碰，之后的运动具有可类比性，物体D 在与小球第
一次碰后在传送带上运动过程中，运动时间相对位移得在此过程中产生的热量为同理可知，当物体D 与小
球发生第次碰撞，设碰前D 的速度大小为，碰后D 的速度大小为，则有，可得在传送带上产生热量所以。
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