2024年高考海南卷物理真题

神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中（　　）

A．返回舱处于超重状态

B．返回舱处于失重状态

C．主伞的拉力不做功

D．重力对返回舱做负功

【答案与解析】

返回舱减速下降，加速度方向竖直向上，处于超重状态，A对；主伞拉力与位移方向相反做负功，C错；重力与位移同向做正功，D错。故选A。
人工核反应 $^{30}_{14}\mathrm{Si}+^{1}_{1}\mathrm{H}\rightarrow\mathrm{X}+^{30}_{15}\mathrm{P}$ 中的X是（　　）

A．中子

B．质子

C．电子

D． $\alpha$ 粒子

【答案与解析】

由质量数守恒：30+1=A+30，得A=1；电荷数守恒：14+1=Z+15，得Z=0，故X为中子。故选A。
在跨越河流表演中，一人骑车以 $25\mathrm{m/s}$ 的速度水平冲出平台，恰好跨过河流落在河对岸平台上，已知河流宽度 $25m$ ，不计空气阻力，取 $g=10\mathrm{m/s^{2}}$ ，则两平台的高度差h为（　　）

A． $0.5m$

B． $5m$

C． $10m$

D． $20m$

【答案与解析】

平抛水平方向匀速，t=25/25=1s；竖直方向h=½gt²=½×10×1²=5m。故选B。
一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（　　）

A． $\sqrt{2}$

B． $\sqrt{3}$

C． $\frac{2\sqrt{3}}{3}$

D．2

【答案与解析】

光线垂直OP射入不偏折，在PQ界面入射角等于正三角形内角60°，恰好全反射时临界角C=60°，由sinC=1/n得n=1/sin60°=2/√3=2√3/3。故选C。
商场自动感应门如图所示，人走进时两扇门从静止开始同时向左右平移，经 $4s$ 恰好完全打开，两扇门移动距离均为 $2m$ ，若门从静止开始以相同加速度大小先匀加速运动后匀减速运动，完全打开时速度恰好为0，则加速度的大小为（　　）

A． $1.25\mathrm{m/s^{2}}$

B． $1\mathrm{m/s^{2}}$

C． $0.5\mathrm{m/s^{2}}$

D． $0.25\mathrm{m/s}^2$

【答案与解析】

门先匀加速后匀减速，对称各占一半时间2s、一半位移1m；加速段s=½at²，1=½×a×2²，得a=0.5m/s²。故选C。
嫦娥六号进入环月圆轨道，周期为T，轨道高度与月球半径之比为k，引力常量为G，则月球的平均密度为（　　）

A． $\frac{3\pi(1+k)^3}{GT^2k^3}$

B． $\frac{3\pi}{GT^{2}}$

C． $\frac{\pi(1+k)}{3GT^{2}k}$

D． $\frac{3\pi}{GT^2}(1+k)^3$

【答案与解析】

轨道半径r=R(1+k)，由GMm/r²=m(2π/T)²r得M=4π²r³/(GT²)；月球密度ρ=M/(4πR³/3)=3πr³/(GT²R³)=3π(1+k)³/(GT²)。故选D。
用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为 $330\mathrm{cm^{3}}$ ，薄吸管底面积 $0.5\mathrm{cm^{2}}$ ，罐外吸管总长度为 $20\mathrm{cm}$ ，当温度为 $27^{\circ}\mathrm{C}$ 时，油柱离罐口 $10\mathrm{cm}$ ，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（　　）

A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏

B．该装置所测温度不高于 $31.5^{\circ}\mathrm{C}$

C．该装置所测温度不低于 $23.5^{\circ}\mathrm{C}$

D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大

【答案与解析】

气体等压，V∝T；27℃(300K)时V=V罐+S·10=330+0.5×10=335cm³；最大气体体积V_max=330+0.5×20=340cm³，对应T_max=300×340/335≈304.5K≈31.5℃，故所测温度不高于31.5℃。故选B。
利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关 $\mathrm{S}$ 接1时，用频率为 $v_{1}$ 的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为 $U_{1}$ ，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）

A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大

B．改用比 $v_{1}$ 更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为 $U_{1}$

C．其他条件不变，使开关接 $\mathrm{S}$ 接2，电流表示数仍为零

D．光电管阴极材料的截止频率 $v_{c}=v_{1}-\frac{eU_{1}}{h}$

【答案与解析】

S接1时遏止电压eU₁=hν₁−W₀，W₀=hν_c，故ν_c=ν₁−eU₁/h，D对；增大光强不改变遏止电压，A错；频率更大时遏止电压更大，B错；S接2时仍能发生光电效应，电流不为零，C错。故选D。
电动汽车充电站变压器输入电压为 $10\mathrm{kV}$ ，输出电压为 $220V$ ，每个充电桩输入电流 $16A$ ，设原副线圈匝数分别为 $n_{1}$ 、 $n_{2}$ ，输入正弦交流的频率为 $50\mathrm{Hz}$ ，则下列说法正确的是（　　）

A．交流电的周期为 $0.02s$

B．原副线圈匝数比 $n_{1}:n_{2}=11:500$

C．输出的最大电压为 $220V$

D．若10台充电桩同时使用，输入功率为 $35.2\mathrm{kW}$

【答案与解析】

f=50Hz，周期T=1/f=0.02s，A对；匝数比n₁:n₂=U₁:U₂=10000:220=500:11，B错（选项为11:500）；输出最大电压U_m=√2×220=220√2V，C错；10台时P=10×220×16=35200W=35.2kW，输入功率等于输出，D对。故选AD。
一歌手在湖边唱歌，歌声通过空气和水传到距其 $2\mathrm{km}$ 的湖对岸，空气中的声速为 $340\mathrm{m/s}$ ，水中声速为 $1450\mathrm{m/s}$ ，歌声可视为频率为 $400\mathrm{Hz}$ 的声波，则下列说法正确的是（　　）

A．在水中传播频率会改变

B．由空气和水传到湖对岸的时间差约为 $4.5s$

C．在空气中波长为 $0.85m$

D．在水中的波长为 $5m$

【答案与解析】

频率由波源决定，水中不变，A错；t空=2000/340≈5.88s，t水=2000/1450≈1.38s，Δt≈4.5s，B对；λ空=v空/f=340/400=0.85m，C对；λ水=v水/f=1450/400=3.625m，D错。故选BC。
一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（　　）

A．bc过程外界对气体做功

B．ca过程气体压强不变

C．ab过程气体放出热量

D．ca过程气体内能减小

【答案与解析】

bc延长线过O，p-V图中bc为等压线，体积减小，外界对气体做功，A对；ca过程压强减小，B错；ab垂直T轴为等温过程，内能不变、体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律气体放热，C对；ca过程温度升高，内能增大，D错。故选AC。
真空中有两个点电荷，电荷量均为−q（ $q \geq 0$ ），固定于相距为 $2r$ 的 $P_1$ 、 $P_2$ 两点，O是 $P_1P_2$ 连线的中点，M点在 $P_1P_2$ 连线的中垂线上，距离O点为r，N点在 $P_1P_2$ 连线上，距离O点为x（ $x << r$ ），已知静电力常量为k，则下列说法正确的是（　　）

A． $P_1P_2$ 中垂线上电场强度最大的点到O点的距离为 $\frac{\sqrt{3}}{3}r$

B． $P_1P_2$ 中垂线上电场强度的最大值为 $\frac{4\sqrt{3}kq}{9r^{2}}$

C．在M点放入一电子，从静止释放，电子的加速度一直减小

D．在N点放入一电子，从静止释放，电子的运动可视为简谐运动

【答案与解析】

两负电荷−q相距2r；中垂线上合场强E=2kq y/(r²+y²)^{3/2}，在y=r/√2时最大，E_max=4√3kq/(9r²)，B对；最大场强处到O的距离为r/√2，A错（选项为√3/(3r)）；M点(y=r>r/√2)释放电子，向上运动过程中场强减小，加速度一直减小，C对；N点在连线上(x<<r)，合力F≈−(4kq/r³)x，为指向O点的回复力，做简谐运动，D对。故选BCD。
两根足够长的导轨由上下段电阻不计、光滑的金属导轨组成，在M、N两点绝缘连接，M、N等高，间距 $L = 1m$ ，连接处平滑。导轨平面与水平面夹角为 $30^{\circ}$ ，导轨两端分别连接一个阻值 $R = 0.02\Omega$ 的电阻和 $C = 1F$ 的电容器，整个装置处于 $B = 0.2T$ 的垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，两根导体棒ab、cd分别放在MN两侧，质量分为 $m_1 = 0.8\mathrm{kg}$ ， $m_2 = 0.4\mathrm{kg}$ ，ab棒电阻为 $0.08\Omega$ ，cd棒的电阻不计，将ab由静止释放，同时cd从距离MN为 $x_0 = 4.32m$ 处在一个大小 $F = 4.64N$ ，方向沿导轨平面向上的力作用下由静止开始运动，两棒恰好在M、N处发生弹性碰撞，碰撞前瞬间撤去F，已知碰前瞬间ab的速度为 $4.5\mathrm{m/s}$ ， $g = 10\mathrm{m/s^2}$ （　　）

A．ab从释放到第一次碰撞前所用时间为 $1.44s$

B．ab从释放到第一次碰撞前，R上消耗的焦耳热为 $0.78J$

C．两棒第一次碰撞后瞬间，ab的速度大小为 $6.3\mathrm{m/s}$

D．两棒第一次碰撞后瞬间，cd的速度大小为 $8.4\mathrm{m/s}$

【答案与解析】

对cd与电容回路：I=CBL a_cd，F−BIL−m₂g sin30°=m₂a_cd，代入得a_cd=6m/s²，碰前v₂=a_cd t=7.2m/s，由x₀=½a_cd t²得t=1.2s，A错；对ab由动量定理m₁g sin30°·t−(B²L²/R总)x_ab=m₁v₁，代入t=1.2、v₁=4.5得x_ab=3m，总焦耳热Q=m₁g sin30°·x_ab−½m₁v₁²=3.9J，R(0.02Ω)上Q_R=Q·0.02/0.1=0.78J，B对；弹性碰撞取沿斜面向下为正：m₁v₁−m₂v₂=m₁v₁′+m₂v₂′，联立v₁=4.5、v₂=7.2得v₁′=−3.3m/s(大小3.3)，C错；v₂′=8.4m/s，D对。故选BD。
水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体，如图（a）所示，图（b）为俯视图，测得圆盘直径 $D = 42.02\mathrm{cm}$ ，圆柱体质量 $m = 30.0g$ ，圆盘绕过盘心O的竖直轴匀速转动，转动时小圆柱体相对圆盘静止。

为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况，某同学设计了如下实验步骤： $(1)$ 用秒表测圆盘转动10周所用的时间 $t = 62.8s$ ，则圆盘转动的角速度 $\omega$ = ＿＿＿＿ $\mathrm{rad/s}$ （ $\pi$ 取3.14） $(2)$ 用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径，某次测量的示数如图（c）所示，该读数d = ＿＿＿＿mm，多次测量后，得到平均值恰好与d相等。 $(3)$ 写出小圆柱体所需向心力表达式F = ＿＿＿＿（用D、m、 $\omega$ 、d表示），其大小为＿＿＿＿N（保留2位有效数字）

【答案与解析】

(1)ω=2π×10/62.8=1rad/s（π取3.14）。(2)游标卡尺读数d=1.6cm+2×0.1mm=16.2mm。(3)圆柱做圆周运动半径r=(D−d)/2，向心力F=mω²r=½mω²(D−d)；代入D=0.4202m、d=0.0162m、m=0.030kg、ω=1rad/s得F=0.030×1²×0.202=6.1×10⁻³N。
为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验：

（Ⅰ）用图钉将白纸固定在水平木板上；（Ⅱ）如图（d）（e）所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力 $F_1$ 和 $F_2$ 的方向分别过 $P_1$ 和 $P_2$ 点，大小分别为 $F_1 = 3.60N$ 、 $F_2 = 2.90N$ ；拉力 $F_1$ 和 $F_2$ ，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记 $P_3$ 点，拉力的大小为 $F = 5.60N$ 请完成下列问题： $(1)$ 在图（e）中按照给定的标度画出 $F_1$ 、 $F_2$ 和F的图示，然后按平行四边形定则画出 $F_1$ 、 $F_2$ 的合力F'。＿＿＿＿ $(2)$ 比较F和F'，写出可能产生误差的两点原因＿＿＿＿

【答案与解析】

(1)按给定标度作出F₁=3.60N、F₂=2.90N的图示，以二者为邻边作平行四边形，其对角线即为合力F′；并作出F=5.60N的图示（F与F′应近似重合）。(2)可能误差：①弹簧测力计、细绳、橡皮条未与木板平行；②读数时未正视弹簧测力计刻度（或两力夹角过大、作图误差等）。
用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关 $\mathrm{S}_1$ 、开关 $\mathrm{S}_2$ 、导线若干

$(1)$ 闭合开关 $\mathrm{S}_2$ ，将 $\mathrm{S}_1$ 接1，电压表示数增大，最后稳定在 $12.3V$ 。在此过程中，电流表的示数＿＿＿＿（填选项标号） $(2)$ 先后断开开关 $\mathrm{S}_2$ 、 $\mathrm{S}_1$ ，将电流表更换成电流传感器，再将 $\mathrm{S}_1$ 接2，此时通过定值电阻R的电流方向＿＿＿＿（选填“ $a\to b$ ”或“ $b\rightarrow a$ ”），通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的 $I-t$ 图像，如图b， $t=2\mathrm{s}$ 时 $I=1.10\mathrm{mA}$ ，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出 $R=$ ＿＿＿＿ $\mathrm{k}\Omega$ （保留2位有效数字）。

A．一直稳定在某一数值

B．先增大，后逐渐减小为零

C．先增大，后稳定在某一非零数值

【答案与解析】

(1)闭合S₂、S₁接1时电容器充电，其两端电压由0升至12.3V，回路电流由最大逐渐衰减至零。故选B。(2)S₁接2放电，电容器上极板带正电，电流经定值电阻R由a流向b，故电流方向a→b。(3)t=2s时I=1.10mA，此时电容电压U₂=IR；0~2s放电量Q₁=C(12.3−U₂)，2s后至放完Q₂=CU₂；由Q₁:Q₂=8:7得(12.3−IR):IR=8:7，解得R≈5.2×10³Ω，即5.2kΩ。
虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻 $0~240\Omega$ 之间不稳定变化，可等效为电阻 $R_{C}$ ，已知MN两端电压 $U=220\mathrm{V}$ ，A与B的电阻 $R_{A}=R_{B}=24\mathrm{\Omega}$ ，求：（1）MN间电阻R的变化范围；（2）当 $R_{C}=240\mathrm{\Omega}$ ，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字）

【答案与解析】

(1)虚接电阻R_C串联在B支路，MN间等效电阻R=R_A∥(R_B+R_C)；R_C=0时R_min=24∥24=12Ω，R_C=240Ω时R_max=24∥(24+240)=24∥264=22Ω，故范围为12Ω≤R≤22Ω。(2)R_C=240Ω时，通过B的电流I=U/(R_B+R_C)=220/(24+240)=0.833A，B消耗功率P_B=I²R_B=0.833²×24≈16.7W。
某游乐项目装置简化如图，A为固定在地面上的光滑圆弧形滑梯，半径 $R=10\mathrm{m}$ ，滑梯顶点a与滑梯末端b的高度 $h=5\mathrm{m}$ ，静止在光滑水平面上的滑板B，紧靠滑梯的末端，并与其水平相切，滑板质量 $M=25\mathrm{kg}$ ，一质量为 $m=50\mathrm{kg}$ 的游客，从a点由静止开始下滑，在b点滑上滑板，当滑板右端运动到与其上表面等高平台的边缘时，游客恰好滑上平台，并在平台上滑行 $s=16\mathrm{m}$ 停下。游客视为质点，其与滑板及平台表面之间的动摩擦系数均为 $\mu=0.2$ ，忽略空气阻力，重力加速度 $g=10\mathrm{m/s^{2}}$ ，求：（1）游客滑到b点时对滑梯的压力的大小；（2）滑板的长度L

【答案与解析】

(1)游客从a到b机械能守恒：½mv²=mgh，v=√(2gh)=10m/s；在b点，N−mg=mv²/R，N=mg+mv²/R=50×10+50×100/10=1000N，由牛顿第三定律对滑梯压力为1000N。(2)设游客滑上平台时速度为v，在平台上由μg·s=½v²得v=√(2μgs)=√(2×0.2×10×16)=8m/s；游客在板上受摩擦μg减速、板受摩擦μg·m/M加速，a_人=2m/s²、a_板=4m/s²，游客达板右端时10−2t=8得t=1s，相对位移L=∫₀¹[(10−2t)−4t]dt=10−3=7m，故滑板长L=7m。
如图，在xOy坐标系中有三个区域，圆形区域Ⅰ分别与x轴和y轴相切于P点和S点。半圆形区域Ⅱ的半径是区域Ⅰ半径的2倍。区域Ⅰ、Ⅱ的圆心 $O_{1},O_{2}$ 连线与x轴平行，半圆与圆相切于Q点，QF垂直于x轴，半圆的直径MN所在的直线右侧为区域Ⅲ。区域Ⅰ、Ⅱ分别有磁感应强度大小为B、 $\frac{B}{2}$ 的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向外。区域Ⅰ下方有一粒子源和加速电场组成的发射器，可将质量为m、电荷量为q的粒子由电场加速到 $v_{0}$ 。改变发射器的位置，使带电粒子在OF范围内都沿着y轴正方向以相同的速度 $v_{0}$ 沿纸面射入区域Ⅰ。已知某粒子从P点射入区域Ⅰ，并从Q点射入区域Ⅱ（不计粒子的重力和粒子之间的影响）（1）求加速电场两板间的电压U和区域Ⅰ的半径R；（2）在能射入区域Ⅲ的粒子中，某粒子在区域Ⅱ中运动的时间最短，求该粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的总时间t；（3）在区域Ⅲ加入匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，电场强度的大小 $E=Bv_{0}$ ，方向沿x轴正方向。此后，粒子源中某粒子经区域Ⅰ、Ⅱ射入区域Ⅲ，进入区域Ⅲ时速度方向与y轴负方向的夹角成 $74^{\circ}$ 角。当粒子动能最大时，求粒子的速度大小及所在的位置到y轴的距离 $(\sin37^{\circ}=\frac{3}{5},\sin53^{\circ}=\frac{4}{5})$ 。

【答案与解析】

(1)加速电场：qU=½mv₀²，U=mv₀²/(2q)；入区域Ⅰ做圆周运动，洛伦兹力提供向心力Bqv₀=mv₀²/R，得R=mv₀/(Bq)。(2)区域Ⅰ中轨迹半径等于磁场区半径，粒子会聚后射入区域Ⅱ；在区域Ⅱ中偏转角度最小（对应弦最短）时运动时间最短，此时两区域中轨迹对应圆心角均为60°；周期T₁=2πm/(Bq)、T₂=2πm/[(B/2)q]=4πm/(Bq)，总时间t=(60°/360°)T₁+(60°/360°)T₂=πm/(Bq)。(3)区域Ⅲ中E=Bv₀沿+x、B沿−z，配速取漂移速度v_d=v₀沿+y使qE+qv_d×B=0；进入Ⅲ时速度大小为v₀，分解为v_d=v₀(+y)与圆周分量v₂=1.6v₀；当v₂与v_d同向时动能最大，v_max=v₀+1.6v₀=2.6v₀（即13v₀/5）；此时粒子到y轴距离x=4R+1.8×(1.6R)=6.88R=172mv₀/(25qB)（其中R=mv₀/(Bq)）。