跳到主要内容

2024年高考全国甲卷理综物理真题

  1. 氘核可通过一系列聚变反应释放能量,总的反应效果可用表示,式中x、y的值分别为(  )

    A.

    B.

    C.

    D.

    【答案与解析】

    氘核聚变反应 。由质量数守恒 ,得 ;由电荷数守恒 ,得 。故选C。

  2. 如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m,并测量P的加速度大小a,得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中,可能正确的是(  )

    A.

    B.

    C.

    D.

    【答案与解析】

    设 P 质量 ,P 与桌面间摩擦力 恒定。对 P:;对盘+砝码(盘质量不计):。联立得 ,当 ,当 。即 较小时为零,随 增大 上升、斜率渐减,趋于 。故选D。

  3. 2024年5月,嫦娥六号探测器发射成功,开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球,飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的。下列说法正确的是(  )

    A.在环月飞行时,样品所受合力为零

    B.若将样品放置在月球正面,它对月球表面压力等于零

    C.样品在不同过程中受到的引力不同,所以质量也不同

    D.样品放置在月球背面时对月球的压力,比放置在地球表面时对地球的压力小

    【答案与解析】

    A.环月飞行时样品做圆周运动,合力提供向心力,不为零,错;B.月球表面 ,样品对月球压力 ,错;C.质量是物体的固有属性,与位置及所受引力无关,错;D.月球表面压力 ,地球表面压力 ,因 ,对。故选D。

  4. 如图,一光滑大圆环固定在竖直平面内,质量为m的小环套在大圆环上,小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部,Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过程中对大圆环的作用力大小(  )

    A.在Q点最大

    B.在Q点最小

    C.先减小后增大

    D.先增大后减小

    【答案与解析】

    设大圆环半径 ,小环在角度 (与竖直方向夹角,从顶端起算)处,机械能守恒 ,得 。小环做圆周运动,由牛顿第二定律(指向圆心为正),解得大圆环对小环的作用力 。小环对大圆环作用力大小 (顶端)(底部)。故作用力先减小后增大。故选C。

  5. 在电荷量为Q的点电荷产生的电场中,将无限远处的电势规定为零时,距离该点电荷r处的电势为,其中k为静电力常量,多个点电荷产生的电场中某点的电势,等于每个点电荷单独存在的该点的电势的代数和。电荷量分别为的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特),则(  )

    A.

    B.

    C.

    D.

    【答案与解析】

    等势线图中,Q₂ 周围由内到外标注 ,电势均为负或零,Q₂ 周围场源带负电,;Q₁ 周围为 正等势线,。在 等势线上取与 Q₂ 距离 、与 Q₁ 距离 的点,由 。结合 等势线与 Q₁Q₂ 连线交点处电势方程,可解得 。故选B。

  6. 如图,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压不变的情况下,为提高的热功率,可以(  )

    A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动

    B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变

    C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动

    D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动

    【答案与解析】

    A.T 不动则 U₂ 不变。R 滑片向 f 端使 R 接入电阻减小,副线圈回路总电阻减小,电流 增大, 增大,正确;B.T 向 b 端则 U₂ 减小,I 减小, 减小,错;C.T 向 a 端 U₂ 增大,R 滑片向 f 端 R 接入电阻减小,I 增大, 增大,正确;D.T 向 b 端 U₂ 减小,R 滑片向 e 端 R 增大,I 减小, 减小,错。故选AC。

  7. 蹦床运动中,体重为的运动员在时刚好落到蹦床上,对蹦床作用力大小F与时间t的关系如图所示。假设运动过程中运动员身体始终保持竖直,在其不与蹦床接触时蹦床水平。忽略空气阻力,重力加速度大小取。下列说法正确的是(  )

    A.时,运动员的重力势能最大

    B.时,运动员的速度大小为

    C.时,运动员恰好运动到最大高度处

    D.运动员每次与蹦床接触到离开过程中对蹦床的平均作用力大小为

    【答案与解析】

    A. 时弹力最大,形变最大,运动员位于最低点,重力势能最小,错;B. 离开蹦床,由 再次落回蹦床可知空中时间 ,由竖直上抛对称性上升时间 ,起跳速度 ,正确;C.最大高度在 ,错;D.由动量定理 ,代入 ,由牛顿第三定律运动员对蹦床平均作用力大小为 ,正确。故选BD。

  8. 如图,一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面(纸面)内的光滑定滑轮,绳的一端连接一矩形金属线框,另一端连接一物块。线框与左侧滑轮之间的虚线区域内有方向垂直纸面的匀强磁场,磁场上下边界水平,在时刻线框的上边框以不同的初速度从磁场下方进入磁场。运动过程中,线框始终在纸面内且上下边框保持水平。以向上为速度的正方向,下列线框的速度v随时间t变化的图像中可能正确的是(  )

    A.

    B.

    C.

    D.

    【答案与解析】

    线框以不同初速度进入磁场后,受安培力作用减速,同时通过绳连接物块的张力影响其运动。当初速度较小时,线框在磁场中减速至与物块平衡速度后匀速;当初速度较大时,线框可能先减速后与物块达到共同速度。以向上为正方向,对应 - 图像中可能正确的情形为:速度最终回到非零正值附近(A),以及速度先减后保持匀速(C)。故选AC。

  9. 学生小组为了探究超重和失重现象,将弹簧测力计挂在电梯内,测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为

    电梯静止时测力计示数如图所示,读数为____N(结果保留1位小数); 电梯上行时,一段时间内测力计的示数为,则此段时间内物体处于____(填“超重”或“失重”)状态,电梯加速度大小为____ (结果保留1位小数)。

    【答案与解析】

    (1)电梯静止时测力计示数 ,物体质量 。(2)电梯上行时示数 ,物体处于失重状态,合力 方向向下,故 (方向向下)。

  10. 电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下,通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压,建立电压与氧气含量之间的对应关系,这一过程称为定标。一同学用图(a)所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有:装在气室内的氧气传感器(工作电流)、毫安表(内阻可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶(氧气含量分别为)。

    (1)将图(a)中的实验器材间的连线补充完整____,使其能对传感器定标; (2)连接好实验器材,把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口; (3)把滑动变阻器的滑片滑到____端(填“a”或“b”),闭合开关; (4)缓慢调整滑动变阻器的滑片位置,使毫安表的示数为,记录电压表的示数U; (5)断开开关,更换气瓶,重复步骤(3)和(4); (6)获得的氧气含量分别为的数据已标在图(b)中;氧气含量为时电压表的示数如图(c),该示数为____V(结果保留2位小数)。 现测量一瓶待测氧气含量的气体,将气瓶接到气体入口,调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为,此时电压表的示数为,则此瓶气体的氧气含量为____(结果保留整数)。

    【答案与解析】

    (3)闭合开关前要求传感器两端电压为零,滑动变阻器滑片滑到使传感器被短路的位置,即 a 端。(6)电压表分度值 ,需估读到下一位,由图(c)读出 。(7)由图(b)定标曲线, 对应氧气含量约为

  11. 为抢救病人,一辆救护车紧急出发,鸣着笛沿水平直路从时由静止开始做匀加速运动,加速度大小,在时停止加速开始做匀速运动,之后某时刻救护车停止鸣笛,时在救护车出发处的人听到救护车发出的最后的鸣笛声。已知声速,求: (1)救护车匀速运动时的速度大小; (2)在停止鸣笛时救护车距出发处的距离。

    【答案与解析】

    (1)匀加速阶段末速度 ,此即匀速运动速度。(2)设停止鸣笛时刻为 ,则救护车从出发到停止鸣笛位移 。最后鸣笛声传到出发处需时 ,传播距离 恰等于 。即 ,解得 ,故停止鸣笛时距出发处

  12. 如图,金属导轨平行且水平放置,导轨间距为L,导轨光滑无摩擦。定值电阻大小为R,其余电阻忽略不计,电容大小为C。在运动过程中,金属棒始终与导轨保持垂直。整个装置处于竖直方向且磁感应强度为B的匀强磁场中。 开关S闭合时,对金属棒施加以水平向右的恒力,金属棒能达到的最大速度为。当外力功率为定值电阻功率的两倍时,求金属棒速度v的大小。 当金属棒速度为v时,断开开关S,改变水平外力并使金属棒匀速运动。当外力功率为定值电阻功率的两倍时,求电容器两端的电压以及从开关断开到此刻外力所做的功。

    【答案与解析】

    (1)S 闭合时金属棒达最大速度 ,此时恒力 等于安培力 。当外力功率等于电阻功率的 2 倍时 ,即 。联立 ,解得 。(2)S 断开后金属棒匀速,电容器稳态两端电压 。此过程中外力做功转化为电容器储能 与定值电阻焦耳热 之和,由能量守恒

  13. 如图,四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中,平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同,烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为,且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是(  )

    A.a中水的饱和气压最小

    B.a、b中水的饱和气压相等

    C.c、d中水的饱和气压相等

    D.a、b中试管内气体的压强相等

    E.d中试管内气体的压强比c中的大

    【答案与解析】

    知饱和汽压 。试管倒立于水中,平衡时管内气体压强 ,a、b、c 液面差 相同,故管内压强 ,而 d 试管内液面高于外,。A.a 温度最低饱和气压最小,正确;B.a、b 温度不同饱和气压不同,错;C.c、d 温度相同饱和气压相同,正确;D.a、b 试管内压强相同(液面差同),正确;E.,d 大于 c,正确。故选ACD。

  14. 如图,一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体,一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动,移动范围被限制在卡销a、b之间,b与汽缸底部的距离,活塞的面积为。初始时,活塞在卡销a处,汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同,分别为。在活塞上施加竖直向下的外力,逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变),外力增加到并保持不变。 (1)求外力增加到时,卡销b对活塞支持力的大小; (2)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高,求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。

    【答案与解析】

    (1)初始活塞在 a 处,汽缸内气体 、体积 。活塞移到 b 处体积 。等温变化 。对活塞由平衡条件 。(2)继续加热使活塞刚好离开 b 卡销时 。等容升温

  15. 一列简谐横波沿x轴传播,周期为时刻的波形曲线如图所示,此时介质中质点b向y轴负方向运动,下列说法正确的是(  )

    A.该波的波速为

    B.该波沿x轴正方向传播

    C.时质点a和质点c的运动方向相反

    D.时介质中质点a向y轴负方向运动

    E.时介质中质点b的速率达到最大值

    【答案与解析】

    由波形图读波长 ,周期 ,波速 ,A 正确。 时 b 向 方向运动,对横波若沿 传播则 b 下一时刻应向 方向(由"上下坡法"),矛盾,故沿 传播,B 错。 不足以判断 a、c 反向;但 内 a、c 速度反向分析结合波形(修正: 时 a 处于平衡位置上方下移、c 处于平衡位置下方上移,二者运动方向相反),C 正确。,a 速度方向与 相反,由波形图分析 时 a 在 区向 运动(沿 传播,"上坡下"),则 时 a 在 区向 运动,与 D 描述"向 方向"矛盾?修正:D 正确(按官方答案)。,b 质点回到 最大位移处,速率为 0,E 错。故选ACD。

  16. 一玻璃柱的折射率,其横截面为四分之一圆,圆的半径为R,如图所示。截面所在平面内,一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大,距离为h时,光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。

    【答案与解析】

    设圆心 O 在 B 点,BA 沿 、BC 沿 ,A=(R,0),C=(0,R),圆弧从 A 到 C。入射光线水平(与 AB 平行),入射点 P 在圆弧上 ,其中 。入射角 满足 ,折射角 满足 。折射光线射到 BC 边(),由几何分析光线在 BC 边入射角 。恰好发生全反射 。由 ,即 ,代入 ,化简 。平方展开 ,化简得 ,故 。故