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【赢在高考·黄金8 卷】备战2024 年高考物理模拟卷（全国卷专用）
黄金卷03
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
一、单项选择题（本题包含8 小题，每小题4 分，共32 分。在每小题给出的四个选项中，只
有一项是符合题目要求的）
1．在双缝干涉和单缝衍射实验中，下列说法正确的是（ ）
A. 在做杨氏双缝干涉实验时，若遮住双缝中的一条缝，在屏幕上就看不到明暗相间的条纹了
B. 在做杨氏双缝干涉实验时，若遮住双缝中的一条缝，在屏幕上仍可看到明暗相间且等间距的条纹
C. 在做单缝衍射实验时，若增加狭缝的个数，则衍射条纹的宽度将变宽，亮度将减弱
D. 在做单缝衍射实验时，若增加狭缝的个数，则衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加
【答案】D
【解析】AB．在做杨氏双缝干涉实验时，若遮住双缝中的一条缝，则能得到单缝衍射条纹，则屏上仍有明
暗相间但不等间距的条纹，选项AB 错误；
CD．在做单缝衍射实验时，若增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加，选项C 错误，D 正
确。
故选D。
2．如图所示，一个质量为m 的铁球处于静止状态，铁球与斜面的接触点为A,推力F 的作用线通过球心
O，假设斜面、墙壁均光滑，若让水平推力缓慢增大，在此过程中，下列说法正确的是()
A. 力F 与墙面对铁球的弹力之差变大
B. 铁球对斜面的压力缓慢增大
C. 铁球所受的合力缓慢增大
D. 斜面对铁球的支持力大小等于
【答案】D
【解析】对小球受力分析，受推力F、重力G、墙壁的支持力N、斜面的支持力N′，如图：
1
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根据共点力平衡条件，有：
x 方向：
F-N′sinθ-N=0
竖直方向：
N′cosθ=mg
解得：
；
N=F-mgtanθ；
A.故当F 增加时，墙壁对铁球的作用力不断变大，为N=F-mgtanθ；可知F 与墙面对铁球的弹力之差不变，
故A 错误；
BD.当F 增加时，斜面的支持力为
，保持不变，故球对斜面的压力也保持不变，故D 正确，B 错误；
C.铁球始终处于平衡状态，合外力始终等于0；故C 错误。
3．2022 年35 岁的梅西竭尽所能率领阿根廷队取得第二十二届世界杯足球赛冠军，如图是梅西在练习用头
颠球。假设足球从静止开始自由下落45cm，被头竖直顶起，离开头部后足球上升的最大高度仍为45cm，
足球与头部的接触时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，不计空气阻力，g=10m/s2，下列说法正确的是
（ ）
A. 头向上顶球的过程中，头对足球的冲量等于足球动量的变化量
B. 头向上顶球的过程中，足球的动量变化量大小为0
2
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C. 头向上顶球
过程中，头部对足球的平均作用力大小为28N
D. 从最高点下落至回到最高点的过程中，足球重力的冲量为零
【答案】C
【解析】A．根据动量定理，合力的冲量等于物体动量的变化量，所以头向上顶球的过程中，头对足球的
冲量和足球所受重力的冲量等于足球动量的变化量，故A 错误；
B．根据自由落体运动规律，有
解得
所以足球的动量变化量大小为
故B 错误；
C．头向上顶球的过程，根据动量定理有
解得
故C 正确；
D．根据题意足球下落、上升的时间相等，即
所以从最高点下落至回到最高点的过程中，足球重力的冲量为
方向竖直向下，故D 错误。
故选C。
4．无线充电技术的应用，让手机摆脱了充电线的牵制，手机使用者做到了“随用随拿，随放随充”。无
线充电器简化示意图如图所示，其主要部件为发射线圈和接收线圈，工作原理与理想变压器相同。已知某
款手机的无线快充充电器充电功率为17W，发射线圈与接收线圈的匝数比为10：1，CD 端的输出电流
3
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（A），则下列说法正确的是（ ）
A. 发射线圈中电流的周期为0.01 秒
B. 从AB 端向发射线圈输入的功率为1.7W
C. 发射线圈AB 端输入电流的有效值为0.4A
D. 发射线圈AB 端的电压为4.25V
【答案】C
【解析】发射线圈中电流的周期为
选项A 错误；
变压器输入功率与输出功率相等，则从AB 端向发射线圈输入的功率为17W，选项B 错误；
CD 端的输出电流有效值为
发射线圈AB 端输入电流的有效值为
选项C 正确；
发射线圈AB 端的电压为
选项D 错误。
故选C。
5．2022 年11 月30 日，神舟十五号载人飞船成功对接空间站天和核心舱，神舟十四号、十五号航天员乘
组首次“太空会师”。2023 年2 月10 日航天员穿着白色舱外航天服出舱，完成舱外作业，如图所示。已
知空间站绕地球飞行周期为
，轨道高度
，地球半径
，万有引力常量
。以下说法正确的是（ ）
4
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A. 由已知数据可估算出地球的质量约为
B. 飞船要与空间站对接，必须先飞到比空间站更高轨道然后加速
C. 宇航员出舱后，如果静止释放一个小球，小球将做自由落体运动
D. 舱外航天服采用白色，主要是白色能吸收更多的太阳能，以防出舱后宇航员太冷
【答案】A
【解析】A．根据题意，由万有引力提供向心力有
解得
代入数据解得
故A 正确；
B．飞船要与空间站对接，必须先飞到比空间站更低轨道然后加速做离心运动，完成对接，故B 错误；
C．宇航员出舱后，如果静止释放一个小球，万有引力提供向心力，做圆周运动，故C 错误；
D．舱外航天服设计成白色是为了反射射线，减少自身
热量丧失，故D 错误。
故选A。
6．空间中a、b、c、d 四点位于正四面体的四个顶点，m、n 两点分别ab 是和cd 的中点。在a、b 两点分别
固定等量正电荷，正四面体对电场分布没有影响。下列说法正确的是（ ）
5
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A. m、n 两点的电势相等
B. c、d 两点的电场强度相同
C. 带正电的试探电荷从c 点沿cm 移动到m 点，试探电荷的电势能减小
D. 带负电的试探电荷从c 点沿cd 移动到d 点，试探电荷的电势能先减少后增加
【答案】D
【解析】A．根据题意可知，等量同种电荷的等势面分布图，如图所示
由沿电场线方向，电势逐渐降低可知，离两个点电荷的距离越远电势越低，由于
点离两个点电荷的距离
大于
点离两个点电荷的距离，则有
故A 错误；
BD．c、d 两点离两个点电荷的距离相等，由对称性可知，c、d 两点电势相等，电场强度的大小相等，但
方向不同，由于
点离两个点电荷的距离小于c、d 两点离两个点电荷的距离，则有
由
可知，带负电的试探电荷从c 点沿cd 移动到d 点，试探电荷的电势能先减少后增加，故B 错误，
D 正确；
C．由于c 点离两个点电荷的距离大于
点离两个点电荷的距离，则有
6
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则带正电的试探电荷从c 点沿cm 移动到m 点，试探电荷的电势能增加，故C 错误。
故选D。
7．如图甲所示，倾角为
的斜面固定在水平地面上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜
面足够长，上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，则下列说法正确的是（
）
A. 木块上滑过程中，重力势能增加了
B. 木块受到的摩擦力大小为
C. 木块的重力大小为
D. 木块与斜面间的动摩擦因数为
【答案】B
【解析】A．由图乙可知，木块位移为x0时，动能为0，机械能为2E0，重力势能增加了2E0，故A 错误；
B．由图乙可知，克服摩擦做功损失的机械能为
木块受到的摩擦力大小为
故B 正确；
CD．由动能定理得
7
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解得
故CD 错误。
故选B。
8． 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像，下列说法正确
的是（ ）
A. 该金属的逸出功为0.5eV
B. 该金属的极限频率为5.50×1014Hz
C. 根据该图像能求出普朗克常量
D. 根据该图像能求出电子的电荷量
【答案】C
【解析】B．根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W，Ek-ν 图象的横轴的截距大小等于极限频率，由图知该金
属的极限频率为4.3×1014 Hz，故B 错误。
C．由Ek=hν-W，得知该图线的斜率表示普朗克常量h，则
故C 正确。
A．当Ek=hν-W=0 时，逸出功为
W=hν0=6.67×10-34×4.3×1014J=2.88×10-19J≈1.79eV
故A 错误。
D．根据该图像不能求出电子的电荷量，选项D 错误。
故选C。
二、多项选择题（本题包含4 小题,每小题4 分,共16 分。在每小题给出的四个选项中，至少
有两个选项正确。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错或不答的得0 分）
9．如图，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知某车
8
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间采用放射性同位素铱
作为放射源，其化学符号是
，原子序数是77，通过
衰变放出
射线，产
生新核X，半衰期为74 天，适合透照钢板厚度
，已知钢板厚度标准为
，下列说法正确
的是（ ）
A. 放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量守恒
B. 上述衰变方程为
C. 若有
铱
，经过148 天有
没有衰变
D. 若探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于
，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙
【答案】BD
【解析】放射性同位素发生衰变时，由于能量守恒，从而出现质量亏损，因此遵循质量数守恒而非质量守
恒，A 错误；上述衰变方程，根据电荷数守恒和质量数守恒可得
B 正确；
经过148 天恰好为两个半衰期，有
发生了衰变，因此只剩
没有衰变，C 错误；
若探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于
，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，D 正确。
故选BD。
10．如图所示，质量为m 的小环(可视为质点)套在固定的光滑竖直杆上，一足够长且不可伸长的轻绳一端
与小环相连，另一端跨过光滑的定滑轮与质量为M 的物块相连，已知M＝2m。与定滑轮等高的A 点和定
滑轮之间的距离为d＝3 m，定滑轮大小及质量可忽略。现将小环从A 点由静止释放，小环运动到C 点速度
为0，重力加速度取g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)( )
9
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A.A、C 间距离为4 m
B.小环最终静止在C 点
C.小环下落过程中减少的重力势能始终等于物块增加的机械能
D.当小环下滑至绳与杆的夹角为60°时，小环与物块的动能之比为2∶1
答案 AD
解析 小环运动到C 点时，由机械能守恒得mgLAC＝Mg(－d)，解得LAC＝4 m，故A 正确；假设小环最终静
止在C 点，则绳中的拉力大小等于2mg，在C 点对小环有FT＝＝mg≠2mg，所以假设不成立，小环不能静
止，故B 错误；由机械能守恒定律可知，小环下落过程中减少的重力势能转化为物块增加的机械能和小环
增加的动能，故C 错误；将小环的速度沿绳和垂直绳方向分解，沿绳方向的速度即为物块的速度vM＝
vmcos 60°，由Ek＝mv2可知，小环与物块的动能之比为2∶1，故D 正确。
11．如图所示，空闻有半径为R 的圆形匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面，在距圆心O 为
处有一粒子源，
时刻沿纸面内的任意方向上均匀发射出速度大小相同的大量带电粒子，粒子比荷
为k，粒子在磁场中运动的半径为
，则（ ）
A. 粒子在圆形磁场区域中运动的最短时问为
B. 粒子在圆形磁场区城中运动的最短时间为
10
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C.
时刻，出磁场与未出磁场的粒子数之比为
D.
时刻，出磁场与未出磁场的粒子数之比为
【答案】AD
【解析】
AB．如图1 所示，当粒子的轨迹以AB 为弦长时经历的时间最小，由几何关系得圆心角为
，故粒子在
圆形磁场区域中运动的最短时间为
故A 正确，B 错误；
CD．因粒子均匀分布于各个方向，故粒子数之比与角度成正比，如图2 所示，当
时，由几何关系知出磁场与未出磁场的粒子数之比为
，故C 错误，D 正确。
故选AD。
12．如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨间的距离L，导轨所在平面与水平面夹角为θ。空间存在磁
感应强度为B、方向垂直于导轨平面的匀强磁场。垂直导轨放置的一质量m 的金属棒ab 由一劲度系数为k
的轻弹簧连在导轨上端，金属棒由静止释放时弹簧处于原长，下滑x 时导体棒速度最大。已知金属棒运动
过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g，则下列选项正确
的是（ ）
A. 向下运动时通过金属棒ab 的电流方向从a 到b
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B. 金属棒运动过程中的最大速度为
C. 从释放金属棒到最后金属棒稳定的过程中，回路中通过电阻R 的电荷量为
D. 金属棒速度最大时弹簧的弹性势能为
【答案】BC
【解析】A．由右手定则可知，金属棒
向下运动时通过的电流方向从b 到a，故A 错误；
B．由题意可知，当金属棒所受合外力等于零时速度达到最大，则由平衡条件可得
其中
，
，
联立以上各式解得最大速度为
故B 正确；
C．金属棒稳定后速度为零，处于静止状态，则有
解得
回路中通过电阻R 的电荷量为
故C 正确；
D．金属棒速度最大时，由能量守恒有
解得
12
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故D 错误。
故选BC。
三、填空、实验探究题（本题包含2 个小题，共16 分。请按题目要求作答，并将答案填写在
答题纸上对应位置。）
13．（8 分）在“验证机械能守恒定律”的实验中。
（1）利用图1 所示装置进行实验，得到图2 所示的纸带，打点计时器频率为50Hz，每两个点取一个计数
点，已知重物的质量为300g。则纸带上的A 和F 两点，打点计时器先打是_________（填“A”或“F”）
点；当打点计时器打D 点时重物的速度为_________
。（保留三位有效数字）
（2）利用如图3 所示的装置验证机械能守恒，将弹簧秤固定在导轨的左侧，用细线连接弹簧秤钩子与小车，
向右拉伸弹簧，小车靠近打点计时器，接通打点计时器电源，静止释放小车，改变弹簧拉伸的长度进行多
次重复实验，（已知弹簧秤弹性势能
）。
①下列有关说法正确的是_________。
A．实验前不需要平衡摩擦力
B．小车先做匀加速运动，然后做匀速运动
C．小车的最终速度与弹簧的伸长量成正比
②利用图4 所示的量程为2.5N 和5N 的弹簧秤分别进行实验，且两弹簧秤均拉伸到读数为2N 处释放，则
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相同小车获得最终速度的大小_________（填“相同”或“不同”）。
【答案】 ①. A （2 分） ②. 2.46 （2 分） ③. C （2 分） ④. 不同（2 分）
【解析】（1）[1] 依题意，知重锤拖着纸带做匀加速直线运动，由纸带可看出从A 到F 点，相邻计数点间
的距离在均匀增大，则打点计时器先打A 点；
[2] 每两个点取一个计数点，则相邻计数点之间的时间间隔为
可得当打点计时器打D 点时重物的速度为
（2）①[3] A．由于本实验为验证机械能守恒，需要满足系统机械能守恒的条件，所以实验前需要平衡摩
擦力，否则无法验证，故A 错误；
B．由于开始时小车受到的合外力，即弹簧弹力是变力，而当弹簧恢复原长后，小车受到的合外力为零，
则小车先做变加速运动，然后做匀速运动，故B 错误；
C．若系统机械能守恒，则有
可得小车的最终速度
即
与弹簧的伸长量
成正比，故C 正确；
故选C。
②[4]由图4 可知两弹簧秤均拉伸到读数为2N 处释放，弹簧
形变量不同，弹簧的劲度系数也不同，则由
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可知相同小车获得最终速度的大小不同。
14．（8 分）随着智能手机的广泛使用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。某同学打算设计实验
测量某充电宝的电动势和内阻，可以选用的器材有：
A．电压表
（量程
，内阻为
）
B．电压表
（量程
，内阻约为
）；
C．电流表
（量程
，内阻约为
）；
D．滑动变阻器
；
E．定值电阻
（阻值为
）
F．某品牌充电宝（输出电压约为5 V，最大输出电流2 A，已知装输出正负极，在电路中以电源符号表
示）；
G．开关和导线若干。
（1）为了能准确地进行测量，实验中应选用的电压表是__________（填写器材前面的编号）。
（2）用所给的器材在如图甲所示的方框中画出实验原理图_________。
（3）该同学利用通过实检测得如表格所示的数据，并根据这些数据绘出了电源的路端电压随电流变化的
图像如图乙所示，根据图线可求出充电宝的电动势
__________V，充电宝的内阻
__________
。
（结果均保留三位有效数字）
15
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序号
1
2
3
4
5
电压表示数
2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
电流表示数
0.24
0.32
0.40
0.50
0.56
【答案】 ①.
（2 分） ②.
（2 分） ③. 5.00 （2 分） ④.
（2 分）
【解析】（1）[1] 充电宝输出电压是5V，V2量程太大，可选用电压表
进行改装；
（2）[2]根据实验原理作出电路图如图
（3）[3]根据闭合电路的欧姆定律得
由图示图像可知，充电宝的电动势E=5.00V
内阻为
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四、计算题（本题包含3 小题，共36 分。解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式
和重要步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单
位。请将解答过程书写在答卷纸相应位置。）
15．（10 分）现代瓷器的烧制通常采用电热窑炉。如图是窑炉的简图，上方有一单向排气阀，当窑内气压
升高到2.4p0（p0为大气压强）时，排气阀才会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体
积为V0，压强为p0。
（1）求窑内温度为387℃时窑内气体的压强；
（2）求窑内温度为927℃时，排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。
【答案】（1）2.2p0；（2）
【解析】（1）假设窑内温度为387℃时，排气阀未开启，则气体升温过程中发生等容变化，根据查理定律
有
（2 分）
解得
（1 分）
则假设成立；
（2）根据题意可知窑内气体加热到较高温度后，气压维持在2.4p0，设窑内气体温度为927 ℃，压强为
2.4p0，体积为V2，根据理想气体状态方程有
（2 分）
解得
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（1 分）
排出气体的体积为
（1 分）
则排出气体质量与窑内原有气体质量的比值为
（2 分）
解得
（1 分）
16．（10 分）如图（a）所示，摩托车与小汽车前后停在同一平直的道路上等交通红灯。摩托车刚好在前
面的停车线处，小汽车与停车线相距L=10m 处。当红灯还有t0=0.5s 熄灭时，小汽车开始以a1=5m/s2的加速
度启动，当运动到停车线处即改做匀速运动；摩托车看到红灯熄灭后立即以a2=4m/s2的加速度启动做匀加
速运动。已知两车在运动过程中可视为质点，在运动时间t 内摩托车牵引力的功为W，
图像如图
（b）所示。求：
（1）两车在运动过程中的最小距离△x；
（2）摩托车运动的第2s 内牵引力的平均功率P。
【答案】（1）2.5m；（2）4500W
【解析】（1）小汽车做匀速运动时速度为
=10m/s（1 分）
小汽车加速运动的时间为
（1 分）
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设小汽车匀速运动时间t2两车速度相同，距离最近，有v1=a2（t1+t2-t0）（1 分）
（1 分）
解得 Δx=2.5m（1 分）
（2）设摩托车的牵引力大小为F，由W=Fx=
（1 分）
得
由图像可知
（1 分）
可得F=750N（1 分）
第2s 内摩托车的平均速度为v=a2t1.5=6m/s（1 分）
则P=Fv=4500W（1 分）
17．（16 分）如图(a)为一除尘装置的截面图，塑料平板M、N 的长度及它们间距离均为d。大量均匀分布
的带电尘埃以相同的速度v0进入两板间，速度方向与板平行，每颗尘埃的质量均为m，带电量均为-q。当
两板间同时存在垂直纸面向外的匀强磁场和垂直板向上的匀强电场时，尘埃恰好匀速穿过两板;若撤去板间
电场，并保持板间磁场不变，贴近N 板入射的尘埃将打在M 板右边缘，尘埃恰好全部被平板吸附，即除尘
效率为100%；若撤去两板间电场和磁场，建立如图(b)所示的平面直角坐标系xOy 轴垂直于板并紧靠板右
端，x 轴与两板中轴线共线，要把尘埃全部收集到位于P(2.5d，-2d)处的条状容器中，需在y 轴右侧加一垂
直于纸面向里的圆形匀强磁场区域。尘埃颗粒重力、颗粒间作用力及对板间电场磁场的影响均不计，求:
(1)两板间磁场磁感应强度B1的大小
(2)若撤去板间磁场，保持板间匀强电场不变，除尘效率为多少
(3)y 轴右侧所加圆形匀强磁场区域磁感应强度B2大小的取值范围
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【答案】(1)
；(2)
；(3)
【解析】(1)贴近N 极板射入的尘埃打在M 板右边缘的运动轨迹如图甲所示，
由几何知识可知，尘埃在磁场中的半径
（1 分）
尘埃在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
（1 分）
解得
（1 分）
(2)电场、磁场同时存在时，尘埃做匀速直线运动，由平衡条件得
（1 分）
撤去磁场以后粒子在电场力的作用下做平抛运动，假设距离N 极板
的粒子恰好离开电场，则在水平方向
（1 分）
在竖直方向
（1 分）
加速度
（1 分）
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解得
（1 分）
所以除尘效率
（1 分）
(3)设圆形磁场区域的半径为
，尘埃颗粒在圆形磁场中做圆周运动的半径为
，要把尘埃全部收集到位
于
处的条状容器中，就必须满足
（1 分）
另有
（1 分）
如图乙
当圆形磁场区域过
点且与M 板的延长线相切时，圆形磁场区域的半径
最小，磁感应强度
最大，则
有
（1 分）
解得
（1 分）
如图丙
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当圆形磁场区域过
点且与
轴在M 板的右端相切时，圆形磁场区域的半径
最大，磁感应强度
最小，
则有
（1 分）
解得
（1 分）
所以圆形磁场区域磁感应强度
的大小须满足的条件为
（1 分）
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