2024年高考北京卷物理真題（解析版）

2024年高考真題PAGEPAGE12024年普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試（北京卷）物理本試卷分第一部分和第二部分。滿分100分，考試時間90分鐘。第一部分本部分共14小題，每小題3分，共42分。在每小題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.已知釷234的半衰期是24天。1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（）A.0g B.0.25g C.0.5g D.0.75g〖答案〗B〖解析〗【詳析】半衰期1g釷234經(jīng)過48天后，剩余質(zhì)量故選B。2.一輛汽車以10m/s的速度勻速行駛，制動后做勻減速直線運動，經(jīng)2s停止，汽車的制動距離為（）A.5m B.10m C.20m D.30m〖答案〗B〖解析〗【詳析】速度公式汽車做末速度為零的勻減速直線運動，則有故選B。3.一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢上浮，將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，且氣體分子個數(shù)不變，外界大氣壓不變。在上浮過程中氣泡內(nèi)氣體（）A.內(nèi)能變大 B.壓強變大 C.體積不變 D.從水中吸熱〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．上浮過程氣泡內(nèi)氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，故A錯誤；B．氣泡內(nèi)氣體壓強p=p0＋ρ水gh，故上浮過程氣泡內(nèi)氣體的壓強減小，故B錯誤；C．由玻意耳定律pV=C知，氣體的體積變大，故C錯誤；D．上浮過程氣體體積變大，氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q＋W知，氣體從水中吸熱，故D正確。故選D。4.如圖所示，飛船與空間站對接后，在推力F作用下一起向前運動。飛船和空間站的質(zhì)量分別為m和M，則飛船和空間站之間的作用力大小為（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗【詳析】根據(jù)題意，對整體應(yīng)用牛頓第二定律有F=(M＋m)a對空間站分析有F′=Ma解兩式可得飛船和空間站之間的作用力故選A。5.如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓u隨時間t變化的圖像如圖乙所示，副線圈接規(guī)格為“6V，3W”的燈泡。若燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是（）A.原線圈兩端電壓的有效值為B.副線圈中電流的有效值為0.5AC.原、副線圈匝數(shù)之比為1∶4D.原線圈的輸入功率為12W〖答案〗B〖解析〗【詳析】A．由題圖知，原線圈電壓最大值為，則原線圈兩端電壓的有效值為故A錯誤；B．燈泡正常發(fā)光，由P=UI得，副線圈中電流有效值為故B正確；C．由理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可知故C錯誤；D．理想變壓器沒有能量損失，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，則原線圈的輸入功率P1=PL=3W故D錯誤。故選B。6.如圖所示，線圈M和線圈P繞在同一個鐵芯上，下列說法正確的是（）A.閉合開關(guān)瞬間，線圈M和線圈P相互吸引B.閉合開關(guān)，達到穩(wěn)定后，電流表的示數(shù)為0C.斷開開關(guān)瞬間，流過電流表的電流方向由a到bD.斷開開關(guān)瞬間，線圈P中感應(yīng)電流磁場方向向左〖答案〗B〖解析〗【詳析】A．閉合開關(guān)瞬間，線圈P中感應(yīng)電流的磁場與線圈M中電流的磁場方向相反，由楞次定律可知，二者相互排斥，故A錯誤；B．閉合開關(guān)，達到穩(wěn)定后，通過線圈P的磁通量保持不變，則感應(yīng)電流為零，電流表的示數(shù)為零，故B正確；CD．斷開開關(guān)瞬間，通過線圈P的磁場方向向右，磁通量減小，由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向向右，因此流過電流表的感應(yīng)電流方向由b到a，故CD錯誤。故選B。7.如圖所示，光滑水平軌道AB與豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道BC在B點平滑連接。一小物體將輕彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，物體脫離彈簧后進入半圓形軌道，恰好能夠到達最高點C。下列說法正確的是（）A.物體在C點所受合力為零B.物體在C點的速度為零C.物體在C點的向心加速度等于重力加速度D.物體在A點時彈簧的彈性勢能等于物體在C點的動能〖答案〗C〖解析〗【詳析】AB．物體恰好能到達最高點C，則物體在最高點只受重力，且重力全部用來提供向心力，設(shè)半圓軌道的半徑為r，由牛頓第二定律得解得物體在C點的速度AB錯誤；C．由牛頓第二定律得解得物體在C點的向心加速度C正確；D．由能量守恒定律知，物體在A點時彈簧的彈性勢能等于物體在C點時的動能和重力勢能之和，D錯誤。故選C。8.將小球豎直向上拋出，小球從拋出到落回原處的過程中，若所受空氣阻力大小與速度大小成正比，則下列說法正確的是（）A.上升和下落兩過程的時間相等B.上升和下落兩過程損失的機械能相等C.上升過程合力的沖量大于下落過程合力的沖量D.上升過程的加速度始終小于下落過程的加速度〖答案〗C〖解析〗【詳析】D．小球上升過程中受到向下的空氣阻力，下落過程中受到向上的空氣阻力，由牛頓第二定律可知上升過程所受合力（加速度）總大于下落過程所受合力（加速度），D錯誤；C．小球運動的整個過程中，空氣阻力做負功，由動能定理可知小球落回原處時的速度小于拋出時的速度，所以上升過程中小球動量變化的大小大于下落過程中動量變化的大小，由動量定理可知，上升過程合力的沖量大于下落過程合力的沖量，C正確；A．上升與下落經(jīng)過同一位置時的速度，上升時更大，所以上升過程中平均速度大于下落過程中的平均速度，所以上升過程所用時間小于下落過程所用時間，A錯誤；B．經(jīng)同一位置，上升過程中所受空氣阻力大于下落過程所受阻力，由功能關(guān)系可知，上升過程機械能損失大于下落過程機械能損失，B錯誤。故選C。9.圖甲為用手機和輕彈簧制作的一個振動裝置。手機加速度傳感器記錄了手機在豎直方向的振動情況，以向上為正方向，得到手機振動過程中加速度a隨時間t變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.時，彈簧彈力為0B.時，手機位于平衡位置上方C.從至，手機的動能增大D.a隨t變化的關(guān)系式為〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．由題圖乙知，時，手機加速度0，由牛頓第二定律得彈簧彈力大小為A錯誤；B．由題圖乙知，時，手機的加速度為正，則手機位于平衡位置下方，B錯誤；C．由題圖乙知，從至，手機的加速度增大，手機從平衡位置向最大位移處運動，速度減小，動能減小，C錯誤；D．由題圖乙知則角頻率則a隨t變化的關(guān)系式為D正確。故選D。10.水平傳送帶勻速運動，將一物體無初速度地放置在傳送帶上，最終物體隨傳送帶一起勻速運動。下列說法正確的是（）A.剛開始物體相對傳送帶向前運動B.物體勻速運動過程中，受到靜摩擦力C.物體加速運動過程中，摩擦力對物體做負功D.傳送帶運動速度越大，物體加速運動的時間越長〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．剛開始時，物體速度小于傳送帶速度，則物體相對傳送帶向后運動，A錯誤；B．勻速運動過程中，物體與傳送帶之間無相對運動趨勢，則物體不受摩擦力作用，B錯誤；C．物體加速，由動能定理可知，摩擦力對物體做正功，C錯誤；D．設(shè)物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)為μ，物體相對傳送帶運動時做勻加速運動時，物體速度小于傳送帶速度則一直加速，由可知，傳送帶速度越大，物體加速運動的時間越長，D正確。故選D。11.如圖所示，兩個等量異種點電荷分別位于M、N兩點，P、Q是MN連線上的兩點，且。下列說法正確的是（）A.P點電場強度比Q點電場強度大B.P點電勢與Q點電勢相等C.若兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，P點電場強度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍D.若兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，P、Q兩點間電勢差不變〖答案〗C〖解析〗【詳析】A．由等量異種點電荷的電場線分布特點知，P、Q兩點電場強度大小相等，A錯誤；B．由沿電場線方向電勢越來越低知，P點電勢高于Q點電勢，B錯誤；CD．由電場疊加得P點電場強度若僅兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，則P點電場強度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍，同理Q點電場強度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍，而PQ間距不變，根據(jù)定性分析可知P、Q兩點間電勢差變大，C正確，D錯誤。故選C。12.如圖所示為一個加速度計的原理圖?；瑝K可沿光滑桿移動，滑塊兩側(cè)與兩根相同的輕彈簧連接；固定在滑塊上的滑動片M下端與滑動變阻器R接觸良好，且不計摩擦；兩個電源的電動勢E相同，內(nèi)阻不計。兩彈簧處于原長時，M位于R的中點，理想電壓表的指針位于表盤中央。當P端電勢高于Q端時，指針位于表盤右側(cè)。將加速度計固定在水平運動的被測物體上，則下列說法正確的是（）A.若M位于R的中點右側(cè)，P端電勢低于Q端B.電壓表的示數(shù)隨物體加速度的增大而增大，但不成正比C.若電壓表指針位于表盤左側(cè)，則物體速度方向向右D.若電壓表指針位于表盤左側(cè)，則物體加速度方向向右〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．由題意可知，M位于R中點位置時與兩電源間的電勢相等，設(shè)R的中點電勢為零，則M位于R的中點右側(cè)，P端電勢高于Q端電勢，A錯誤；B．由歐姆定律及電阻定律可知，P端與Q端電勢差與指針偏離R中點的距離x成正比，B錯誤；C．已知電壓表指針位于表盤左側(cè)，只能確定加速度的方向，不能確定速度的方向，C錯誤；D．已知電壓表指針位于表盤左側(cè)，滑塊左側(cè)彈簧壓縮、右側(cè)彈簧伸長，滑塊所受合力向右，故物體加速度方向向右，D正確。故選D。13.產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學(xué)獎，阿秒（as）是時間單位，1as=1×10?18s，阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時間在阿秒量級的極短閃光，提供了阿秒量級的超快“光快門”，使探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程成為可能。設(shè)有一個持續(xù)時間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時間內(nèi)至少包含一個完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108m/s，普朗克常量h=6.6×10?34J?s，下列說法正確的是（）A.對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現(xiàn)象更明顯B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更多C.此阿秒光脈沖可以使能量為?13.6eV（?2.2×10?18J）的基態(tài)氫原子電離D.為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應(yīng)大于電子的運動周期〖答案〗C〖解析〗【詳析】A．此阿秒光脈沖的波長為λ=cT=30nm<550nm由障礙物尺寸與波長相差不多或比波長小時，衍射現(xiàn)象越明顯知，波長為550nm的可見光比此阿秒光脈沖的衍射現(xiàn)象更明顯，故A錯誤；B．由知，阿秒光脈沖的光子能量大，故總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更少，故B錯誤；C．阿秒光脈沖的光子能量最小值故此阿秒光脈沖可以使能量為?13.6eV（?2.2×10?18J）的基態(tài)氫原子電離，故C正確；D．為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應(yīng)小于電子的運動周期，故D錯誤。故選C。14.電荷量Q、電壓U、電流I和磁通量Φ是電磁學(xué)中重要的物理量，其中特定的兩個物理量之比可用來描述電容器、電阻、電感三種電磁學(xué)元件的屬性，如圖所示。類似地，上世紀七十年代有科學(xué)家預(yù)言Φ和Q之比可能也是一種電磁學(xué)元件的屬性，并將此元件命名為“憶阻器”，近年來實驗室已研制出了多種類型的“憶阻器”。由于“憶阻器”對電阻的記憶特性，其在信息存儲、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法錯誤的是（）A.QU的單位和ΦI的單位不同B.在國際單位制中，圖中所定義的M的單位是歐姆C.可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)D.根據(jù)圖中電感L的定義和法拉第電磁感應(yīng)定律可以推導(dǎo)出自感電動勢的表達式〖答案〗A〖解析〗【詳析】A．單位制、法拉第電磁感應(yīng)定律由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，則Φ的單位為V·s，由Q=It可知，Q的單位為A·s，則QU與ΦI的單位相同均為V·A·s，故A錯誤，符合題意；B．由題圖可知，從單位角度分析有故B正確，不符合題意；C．由知，可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)，故C正確，不符合題意；D．由電感的定義以及法拉第電磁感應(yīng)定律解得故D正確，不符合題意。故選A。第二部分本部分共6小題，共58分。15.某同學(xué)測量玻璃的折射率，作出了如圖所示的光路圖，測出了入射角i和折射角r，則此玻璃的折射率n=_____?！即鸢浮健冀馕觥健驹斘觥扛鶕?jù)折射定律有sini=nsinr解得16.用如圖1所示的實驗裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖2所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標記感應(yīng)電流的方向。關(guān)于本實驗，下列說法正確的是__________（填選項前的字母）。A．需要記錄感應(yīng)電流的大小B．通過觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向C．圖2中甲和乙表明，感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)〖答案〗BC〖解析〗【詳析】A．本實驗探究影響感應(yīng)電流方向的因素，故不需要記錄感應(yīng)電流的大小，故A錯誤；B．本實驗通過電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向，故B正確；C．由題圖2甲和乙知，條形磁體插入N極和S極時，電流方向不同，故感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N還是S有關(guān)，故C正確。故選BC。17.某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表（可視為理想電壓表）和電阻箱測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖1所示。連接電路后，閉合開關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖2所示，可得：該電池的電動勢E=_____V，內(nèi)阻r=_____kΩ。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）〖答案〗①1.0②.3.3〖解析〗【詳析】[1][2]由閉合電路歐姆定律得，解得結(jié)合題圖2可得，18.如圖甲所示，讓兩個小球在斜槽末端碰撞來驗證動量守恒定律。（1）關(guān)于本實驗，下列做法正確的是_____（填選項前的字母）。A.實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平B.選用兩個半徑不同的小球進行實驗C.用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球（2）圖甲中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為m1的小球從斜槽上的S位置由靜止釋放，小球落到復(fù)寫紙上，重復(fù)多次。然后，把質(zhì)量為m2的被碰小球置于斜槽末端，再將質(zhì)量為m1的小球從S位置由靜止釋放，兩球相碰，重復(fù)多次。分別確定平均落點，記為M、N和P（P為m1單獨滑落時的平均落點）。a．圖乙為實驗的落點記錄，簡要說明如何確定平均落點_____；b．分別測出O點到平均落點的距離，記為OP、OM和ON。在誤差允許范圍內(nèi)，若關(guān)系式_____成立，即可驗證碰撞前后動量守恒。（3）受上述實驗的啟發(fā)，某同學(xué)設(shè)計了另一種驗證動量守恒定律的實驗方案。如圖丙所示，用兩根不可伸長的等長輕繩將兩個半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的O點和O′點，兩點間距等于小球的直徑。將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至A點由靜止釋放，在最低點B與靜止于C點的小球2發(fā)生正碰。碰后小球1向左反彈至最高點A′，小球2向右擺動至最高點D。測得小球1，2的質(zhì)量分別為m和M，弦長AB=l1、A′B=l2、CD=l3。推導(dǎo)說明，m、M、l1、l2、l3滿足_____關(guān)系即可驗證碰撞前后動量守恒?！即鸢浮剑?）AC（2）①.用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個落點圈住，這個圓的圓心位置代表平均落點②.m1OP=m1OM＋m2ON（3）ml1=?ml2＋Ml3〖解析〗【小問1詳析】A．實驗中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前，后速度成正比，需要確保小球做平拋運動，即實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平，故A正確；B．為使兩小球發(fā)生的碰撞為對心正碰，兩小球半徑需相同，故B錯誤；C．為使碰后入射小球與被碰小球同時飛出，需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球，故C正確。故選AC?！拘?詳析】[1]用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個落點圈住，這個圓的圓心位置代表平均落點。[2]碰撞前、后小球均做平拋運動，由可知，小球的運動時間相同，所以水平位移與平拋初速度成正比，所以若m1OP=m1OM＋m2ON即可驗證碰撞前后動量守恒。【小問3詳析】設(shè)輕繩長為L，小球從偏角θ處靜止擺下，擺到最低點時的速度為v，小球經(jīng)過圓弧對應(yīng)的弦長為l，則由動能定理有由數(shù)學(xué)知識可知聯(lián)立兩式解得若兩小球碰撞過程中動量守恒，則有mv1=?mv2＋Mv3又有，，整理可得ml1=?ml2＋Ml319.如圖所示，水平放置的排水管滿口排水，管口的橫截面積為S，管口離水池水面的高度為h，水在水池中的落點與管口的水平距離為d。假定水在空中做平拋運動，已知重力加速度為g，h遠大于管口內(nèi)徑。求：（1）水從管口到水面的運動時間t；（2）水從管口排出時的速度大小；（3）管口單位時間內(nèi)流出水的體積Q。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗【詳析】（1）水在空中做平拋運動，由平拋運動規(guī)律得，豎直方向解得水從管口到水面的運動時間（2）由平拋運動規(guī)律得，水平方向解得水從管口排出時的速度大?。?）管口單位時間內(nèi)流出水的體積20.如圖甲所示為某種“電磁槍”的原理圖。在豎直向下的勻強磁場中，兩根相距L的平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，左端接電容為C的電容器，一導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌電阻及導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦。已知磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m、接入電路的電阻為R。開關(guān)閉合前電容器的電荷量為Q。（1）求閉合開關(guān)瞬間通過導(dǎo)體棒的電流I；（2）求閉合開關(guān)瞬間導(dǎo)體棒的加速度大小a；（3）在圖乙中定性畫出閉合開關(guān)后導(dǎo)體棒的速度v隨時間t的變化圖線。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗【詳析】（1）開關(guān)閉合前電容器的電荷量為Q，則電容器兩極板間電壓開關(guān)閉合瞬間，通過導(dǎo)體棒電流解得閉合開關(guān)瞬間通過導(dǎo)體棒的電流為（2）開關(guān)閉合瞬間由牛頓第二定律有將電流I代入解得（3）由（2）中結(jié)論可知，隨著電容器放電，所帶電荷量不斷減少，所以導(dǎo)體棒的加速度不斷減小，其v-t圖線如圖所示21.科學(xué)家根據(jù)天文觀測提出宇宙膨脹模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物質(zhì)（星體等）在做彼此遠離運動，且質(zhì)量始終均勻分布，在宇宙中所有位置觀測的結(jié)果都一樣。以某一點O為觀測點，以質(zhì)量為m的小星體（記為P）為觀測對象。當前P到O點的距離為，宇宙的密度為。（1）求小星體P遠離到處時宇宙的密度ρ；（2）以O(shè)點為球心，以小星體P到O點的距離為半徑建立球面。P受到的萬有引力相當于球內(nèi)質(zhì)量集中于O點對P的引力。已知質(zhì)量為和、距離為R的兩個質(zhì)點間的引力勢能，G為引力常量。僅考慮萬有引力和P遠離O點的徑向運動。a．求小星體P從處遠離到。處的過程中動能的變化量；b．宇宙中各星體遠離觀測點的速率v滿足哈勃定律，其中r為星體到觀測點的距離，H為哈勃系數(shù)。H與時間t有關(guān)但與r無關(guān)，分析說明H隨t增大還是減小?！即鸢浮剑?）；（2）a．；b．H隨t增大而減小〖解析〗【詳析】（1）在宇宙中所有位置觀測的結(jié)果都一樣，則小星體P運動前后距離O點半徑為和的球內(nèi)質(zhì)量相同，即解得小星體P遠離到處時宇宙的密度（2）a．此球內(nèi)的質(zhì)量P從處遠離到處，由能量守恒定律得，動能的變化量b．由a知星體的速度隨增大而減小，星體到觀測點距離越大，運動時間t越長，由知，H減小，故H隨t增大而減小。22.我國“天宮”空間站采用霍爾推進器控制姿態(tài)和修正軌道。圖為某種霍爾推進器的放電室（兩個半徑接近的同軸圓筒間的區(qū)域）的示意圖。放電室的左、右兩端分別為陽極和陰極，間距為d。陰極發(fā)射電子，一部分電子進入放電室，另一部分未進入。穩(wěn)定運行時，可視為放電室內(nèi)有方向沿軸向向右的勻強電場和勻強磁場，電場強度和磁感應(yīng)強度大小分別為E和；還有方向沿半徑向外的徑向磁場，大小處處相等。放電室內(nèi)的大量電子可視為處于陽極附近，在垂直于軸線的平面繞軸線做半徑為R的勻速圓周運動（如截面圖所示），可與左端注入的氙原子碰撞并使其電離。每個氙離子的質(zhì)量為M、電荷量為，初速度近似為零。氙離子經(jīng)過電場加速，最終從放電室右端噴出，與陰極發(fā)射的未進入放電室的電子剛好完全中和。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為；對于氙離子，僅考慮電場的作用。（1）求氙離子在放電室內(nèi)運動的加速度大小a；（2）求徑向磁場的磁感應(yīng)強度大小；（3）設(shè)被電離的氙原子數(shù)和進入放電室的電子數(shù)之比為常數(shù)k，單位時間內(nèi)陰極發(fā)射的電子總數(shù)為n，求此霍爾推進器獲得的推力大小F?！即鸢浮剑?）；（2）；（3）〖解析〗【詳析】（1）對于氙離子，僅考慮電場的作用，則氙離子在放電室時只受電場力作用，由牛頓第二定律解得氙離子在放電室內(nèi)運動加速度大?。?）電子在陽極附近在垂直于軸線的平面繞軸線做半徑做勻速圓周運動，則軸線方向上所受電場力與徑向磁場給的洛侖茲力平衡，沿著軸線方向的勻強磁場給的洛侖茲力提供向心力，即，解得徑向磁場的磁感應(yīng)強度大小為（3）單位時間內(nèi)陰極發(fā)射的電子總數(shù)為n，被電離的氙原子數(shù)和進入放電室的電子數(shù)之比為常數(shù)k，設(shè)單位時間內(nèi)進入放電室的電子數(shù)為，則未進入的電子數(shù)為，設(shè)單位時間內(nèi)被電離的氙離子數(shù)為,則有已知氙離子數(shù)從放電室右端噴出后與未進入放電室的電子剛好完全中和，則有聯(lián)立可得單位時間內(nèi)被電離的氙離子數(shù)為氙離子經(jīng)電場加速，有時間內(nèi)氙離子所受到的作用力為，由動量定理有解得由牛頓第三定律可知，霍爾推進器獲得的推力大小則2024年普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試（北京卷）物理本試卷分第一部分和第二部分。滿分100分，考試時間90分鐘。第一部分本部分共14小題，每小題3分，共42分。在每小題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.已知釷234的半衰期是24天。1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（）A.0g B.0.25g C.0.5g D.0.75g〖答案〗B〖解析〗【詳析】半衰期1g釷234經(jīng)過48天后，剩余質(zhì)量故選B。2.一輛汽車以10m/s的速度勻速行駛，制動后做勻減速直線運動，經(jīng)2s停止，汽車的制動距離為（）A.5m B.10m C.20m D.30m〖答案〗B〖解析〗【詳析】速度公式汽車做末速度為零的勻減速直線運動，則有故選B。3.一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢上浮，將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，且氣體分子個數(shù)不變，外界大氣壓不變。在上浮過程中氣泡內(nèi)氣體（）A.內(nèi)能變大 B.壓強變大 C.體積不變 D.從水中吸熱〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．上浮過程氣泡內(nèi)氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，故A錯誤；B．氣泡內(nèi)氣體壓強p=p0＋ρ水gh，故上浮過程氣泡內(nèi)氣體的壓強減小，故B錯誤；C．由玻意耳定律pV=C知，氣體的體積變大，故C錯誤；D．上浮過程氣體體積變大，氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q＋W知，氣體從水中吸熱，故D正確。故選D。4.如圖所示，飛船與空間站對接后，在推力F作用下一起向前運動。飛船和空間站的質(zhì)量分別為m和M，則飛船和空間站之間的作用力大小為（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗【詳析】根據(jù)題意，對整體應(yīng)用牛頓第二定律有F=(M＋m)a對空間站分析有F′=Ma解兩式可得飛船和空間站之間的作用力故選A。5.如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓u隨時間t變化的圖像如圖乙所示，副線圈接規(guī)格為“6V，3W”的燈泡。若燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是（）A.原線圈兩端電壓的有效值為B.副線圈中電流的有效值為0.5AC.原、副線圈匝數(shù)之比為1∶4D.原線圈的輸入功率為12W〖答案〗B〖解析〗【詳析】A．由題圖知，原線圈電壓最大值為，則原線圈兩端電壓的有效值為故A錯誤；B．燈泡正常發(fā)光，由P=UI得，副線圈中電流有效值為故B正確；C．由理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可知故C錯誤；D．理想變壓器沒有能量損失，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，則原線圈的輸入功率P1=PL=3W故D錯誤。故選B。6.如圖所示，線圈M和線圈P繞在同一個鐵芯上，下列說法正確的是（）A.閉合開關(guān)瞬間，線圈M和線圈P相互吸引B.閉合開關(guān)，達到穩(wěn)定后，電流表的示數(shù)為0C.斷開開關(guān)瞬間，流過電流表的電流方向由a到bD.斷開開關(guān)瞬間，線圈P中感應(yīng)電流磁場方向向左〖答案〗B〖解析〗【詳析】A．閉合開關(guān)瞬間，線圈P中感應(yīng)電流的磁場與線圈M中電流的磁場方向相反，由楞次定律可知，二者相互排斥，故A錯誤；B．閉合開關(guān)，達到穩(wěn)定后，通過線圈P的磁通量保持不變，則感應(yīng)電流為零，電流表的示數(shù)為零，故B正確；CD．斷開開關(guān)瞬間，通過線圈P的磁場方向向右，磁通量減小，由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向向右，因此流過電流表的感應(yīng)電流方向由b到a，故CD錯誤。故選B。7.如圖所示，光滑水平軌道AB與豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道BC在B點平滑連接。一小物體將輕彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，物體脫離彈簧后進入半圓形軌道，恰好能夠到達最高點C。下列說法正確的是（）A.物體在C點所受合力為零B.物體在C點的速度為零C.物體在C點的向心加速度等于重力加速度D.物體在A點時彈簧的彈性勢能等于物體在C點的動能〖答案〗C〖解析〗【詳析】AB．物體恰好能到達最高點C，則物體在最高點只受重力，且重力全部用來提供向心力，設(shè)半圓軌道的半徑為r，由牛頓第二定律得解得物體在C點的速度AB錯誤；C．由牛頓第二定律得解得物體在C點的向心加速度C正確；D．由能量守恒定律知，物體在A點時彈簧的彈性勢能等于物體在C點時的動能和重力勢能之和，D錯誤。故選C。8.將小球豎直向上拋出，小球從拋出到落回原處的過程中，若所受空氣阻力大小與速度大小成正比，則下列說法正確的是（）A.上升和下落兩過程的時間相等B.上升和下落兩過程損失的機械能相等C.上升過程合力的沖量大于下落過程合力的沖量D.上升過程的加速度始終小于下落過程的加速度〖答案〗C〖解析〗【詳析】D．小球上升過程中受到向下的空氣阻力，下落過程中受到向上的空氣阻力，由牛頓第二定律可知上升過程所受合力（加速度）總大于下落過程所受合力（加速度），D錯誤；C．小球運動的整個過程中，空氣阻力做負功，由動能定理可知小球落回原處時的速度小于拋出時的速度，所以上升過程中小球動量變化的大小大于下落過程中動量變化的大小，由動量定理可知，上升過程合力的沖量大于下落過程合力的沖量，C正確；A．上升與下落經(jīng)過同一位置時的速度，上升時更大，所以上升過程中平均速度大于下落過程中的平均速度，所以上升過程所用時間小于下落過程所用時間，A錯誤；B．經(jīng)同一位置，上升過程中所受空氣阻力大于下落過程所受阻力，由功能關(guān)系可知，上升過程機械能損失大于下落過程機械能損失，B錯誤。故選C。9.圖甲為用手機和輕彈簧制作的一個振動裝置。手機加速度傳感器記錄了手機在豎直方向的振動情況，以向上為正方向，得到手機振動過程中加速度a隨時間t變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.時，彈簧彈力為0B.時，手機位于平衡位置上方C.從至，手機的動能增大D.a隨t變化的關(guān)系式為〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．由題圖乙知，時，手機加速度0，由牛頓第二定律得彈簧彈力大小為A錯誤；B．由題圖乙知，時，手機的加速度為正，則手機位于平衡位置下方，B錯誤；C．由題圖乙知，從至，手機的加速度增大，手機從平衡位置向最大位移處運動，速度減小，動能減小，C錯誤；D．由題圖乙知則角頻率則a隨t變化的關(guān)系式為D正確。故選D。10.水平傳送帶勻速運動，將一物體無初速度地放置在傳送帶上，最終物體隨傳送帶一起勻速運動。下列說法正確的是（）A.剛開始物體相對傳送帶向前運動B.物體勻速運動過程中，受到靜摩擦力C.物體加速運動過程中，摩擦力對物體做負功D.傳送帶運動速度越大，物體加速運動的時間越長〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．剛開始時，物體速度小于傳送帶速度，則物體相對傳送帶向后運動，A錯誤；B．勻速運動過程中，物體與傳送帶之間無相對運動趨勢，則物體不受摩擦力作用，B錯誤；C．物體加速，由動能定理可知，摩擦力對物體做正功，C錯誤；D．設(shè)物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)為μ，物體相對傳送帶運動時做勻加速運動時，物體速度小于傳送帶速度則一直加速，由可知，傳送帶速度越大，物體加速運動的時間越長，D正確。故選D。11.如圖所示，兩個等量異種點電荷分別位于M、N兩點，P、Q是MN連線上的兩點，且。下列說法正確的是（）A.P點電場強度比Q點電場強度大B.P點電勢與Q點電勢相等C.若兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，P點電場強度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍D.若兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，P、Q兩點間電勢差不變〖答案〗C〖解析〗【詳析】A．由等量異種點電荷的電場線分布特點知，P、Q兩點電場強度大小相等，A錯誤；B．由沿電場線方向電勢越來越低知，P點電勢高于Q點電勢，B錯誤；CD．由電場疊加得P點電場強度若僅兩點電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍，則P點電場強度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍，同理Q點電場強度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍，而PQ間距不變，根據(jù)定性分析可知P、Q兩點間電勢差變大，C正確，D錯誤。故選C。12.如圖所示為一個加速度計的原理圖?；瑝K可沿光滑桿移動，滑塊兩側(cè)與兩根相同的輕彈簧連接；固定在滑塊上的滑動片M下端與滑動變阻器R接觸良好，且不計摩擦；兩個電源的電動勢E相同，內(nèi)阻不計。兩彈簧處于原長時，M位于R的中點，理想電壓表的指針位于表盤中央。當P端電勢高于Q端時，指針位于表盤右側(cè)。將加速度計固定在水平運動的被測物體上，則下列說法正確的是（）A.若M位于R的中點右側(cè)，P端電勢低于Q端B.電壓表的示數(shù)隨物體加速度的增大而增大，但不成正比C.若電壓表指針位于表盤左側(cè)，則物體速度方向向右D.若電壓表指針位于表盤左側(cè)，則物體加速度方向向右〖答案〗D〖解析〗【詳析】A．由題意可知，M位于R中點位置時與兩電源間的電勢相等，設(shè)R的中點電勢為零，則M位于R的中點右側(cè)，P端電勢高于Q端電勢，A錯誤；B．由歐姆定律及電阻定律可知，P端與Q端電勢差與指針偏離R中點的距離x成正比，B錯誤；C．已知電壓表指針位于表盤左側(cè)，只能確定加速度的方向，不能確定速度的方向，C錯誤；D．已知電壓表指針位于表盤左側(cè)，滑塊左側(cè)彈簧壓縮、右側(cè)彈簧伸長，滑塊所受合力向右，故物體加速度方向向右，D正確。故選D。13.產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學(xué)獎，阿秒（as）是時間單位，1as=1×10?18s，阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時間在阿秒量級的極短閃光，提供了阿秒量級的超快“光快門”，使探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程成為可能。設(shè)有一個持續(xù)時間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時間內(nèi)至少包含一個完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108m/s，普朗克常量h=6.6×10?34J?s，下列說法正確的是（）A.對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現(xiàn)象更明顯B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更多C.此阿秒光脈沖可以使能量為?13.6eV（?2.2×10?18J）的基態(tài)氫原子電離D.為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應(yīng)大于電子的運動周期〖答案〗C〖解析〗【詳析】A．此阿秒光脈沖的波長為λ=cT=30nm<550nm由障礙物尺寸與波長相差不多或比波長小時，衍射現(xiàn)象越明顯知，波長為550nm的可見光比此阿秒光脈沖的衍射現(xiàn)象更明顯，故A錯誤；B．由知，阿秒光脈沖的光子能量大，故總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更少，故B錯誤；C．阿秒光脈沖的光子能量最小值故此阿秒光脈沖可以使能量為?13.6eV（?2.2×10?18J）的基態(tài)氫原子電離，故C正確；D．為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應(yīng)小于電子的運動周期，故D錯誤。故選C。14.電荷量Q、電壓U、電流I和磁通量Φ是電磁學(xué)中重要的物理量，其中特定的兩個物理量之比可用來描述電容器、電阻、電感三種電磁學(xué)元件的屬性，如圖所示。類似地，上世紀七十年代有科學(xué)家預(yù)言Φ和Q之比可能也是一種電磁學(xué)元件的屬性，并將此元件命名為“憶阻器”，近年來實驗室已研制出了多種類型的“憶阻器”。由于“憶阻器”對電阻的記憶特性，其在信息存儲、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法錯誤的是（）A.QU的單位和ΦI的單位不同B.在國際單位制中，圖中所定義的M的單位是歐姆C.可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)D.根據(jù)圖中電感L的定義和法拉第電磁感應(yīng)定律可以推導(dǎo)出自感電動勢的表達式〖答案〗A〖解析〗【詳析】A．單位制、法拉第電磁感應(yīng)定律由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，則Φ的單位為V·s，由Q=It可知，Q的單位為A·s，則QU與ΦI的單位相同均為V·A·s，故A錯誤，符合題意；B．由題圖可知，從單位角度分析有故B正確，不符合題意；C．由知，可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)，故C正確，不符合題意；D．由電感的定義以及法拉第電磁感應(yīng)定律解得故D正確，不符合題意。故選A。第二部分本部分共6小題，共58分。15.某同學(xué)測量玻璃的折射率，作出了如圖所示的光路圖，測出了入射角i和折射角r，則此玻璃的折射率n=_____。〖答案〗〖解析〗【詳析】根據(jù)折射定律有sini=nsinr解得16.用如圖1所示的實驗裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖2所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標記感應(yīng)電流的方向。關(guān)于本實驗，下列說法正確的是__________（填選項前的字母）。A．需要記錄感應(yīng)電流的大小B．通過觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向C．圖2中甲和乙表明，感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)〖答案〗BC〖解析〗【詳析】A．本實驗探究影響感應(yīng)電流方向的因素，故不需要記錄感應(yīng)電流的大小，故A錯誤；B．本實驗通過電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向，故B正確；C．由題圖2甲和乙知，條形磁體插入N極和S極時，電流方向不同，故感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N還是S有關(guān)，故C正確。故選BC。17.某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表（可視為理想電壓表）和電阻箱測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖1所示。連接電路后，閉合開關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖2所示，可得：該電池的電動勢E=_____V，內(nèi)阻r=_____kΩ。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）〖答案〗①1.0②.3.3〖解析〗【詳析】[1][2]由閉合電路歐姆定律得，解得結(jié)合題圖2可得，18.如圖甲所示，讓兩個小球在斜槽末端碰撞來驗證動量守恒定律。（1）關(guān)于本實驗，下列做法正確的是_____（填選項前的字母）。A.實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平B.選用兩個半徑不同的小球進行實驗C.用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球（2）圖甲中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為m1的小球從斜槽上的S位置由靜止釋放，小球落到復(fù)寫紙上，重復(fù)多次。然后，把質(zhì)量為m2的被碰小球置于斜槽末端，再將質(zhì)量為m1的小球從S位置由靜止釋放，兩球相碰，重復(fù)多次。分別確定平均落點，記為M、N和P（P為m1單獨滑落時的平均落點）。a．圖乙為實驗的落點記錄，簡要說明如何確定平均落點_____；b．分別測出O點到平均落點的距離，記為OP、OM和ON。在誤差允許范圍內(nèi)，若關(guān)系式_____成立，即可驗證碰撞前后動量守恒。（3）受上述實驗的啟發(fā)，某同學(xué)設(shè)計了另一種驗證動量守恒定律的實驗方案。如圖丙所示，用兩根不可伸長的等長輕繩將兩個半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的O點和O′點，兩點間距等于小球的直徑。將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至A點由靜止釋放，在最低點B與靜止于C點的小球2發(fā)生正碰。碰后小球1向左反彈至最高點A′，小球2向右擺動至最高點D。測得小球1，2的質(zhì)量分別為m和M，弦長AB=l1、A′B=l2、CD=l3。推導(dǎo)說明，m、M、l1、l2、l3滿足_____關(guān)系即可驗證碰撞前后動量守恒。〖答案〗（1）AC（2）①.用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個落點圈住，這個圓的圓心位置代表平均落點②.m1OP=m1OM＋m2ON（3）ml1=?ml2＋Ml3〖解析〗【小問1詳析】A．實驗中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前，后速度成正比，需要確保小球做平拋運動，即實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平，故A正確；B．為使兩小球發(fā)生的碰撞為對心正碰，兩小球半徑需相同，故B錯誤；C．為使碰后入射小球與被碰小球同時飛出，需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球，故C正確。故選AC?！拘?詳析】[1]用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個落點圈住，這個圓的圓心位置代表平均落點。[2]碰撞前、后小球均做平拋運動，由可知，小球的運動時間相同，所以水平位移與平拋初速度成正比，所以若m1OP=m1OM＋m2ON即可驗證碰撞前后動量守恒?！拘?詳析】設(shè)輕繩長為L，小球從偏角θ處靜止擺下，擺到最低點時的速度為v，小球經(jīng)過圓弧對應(yīng)的弦長為l，則由動能定理有由數(shù)學(xué)知識可知聯(lián)立兩式解得若兩小球碰撞過程中動量守恒，則有mv1=?mv2＋Mv3又有，，整理可得ml1=?ml2＋Ml319.如圖所示，水平放置的排水管滿口排水，管口的橫截面積為S，管口離水池水面的高度為h，水在水池中的落點與管口的水平距離為d。假定水在空中做平拋運動，已知重力加速度為g，h遠大于管口內(nèi)徑。求：（1）水從管口到水面的運動時間t；（2）水從管口排出時的速度大?。唬?）管口單位時間內(nèi)流出水的體積Q。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗【詳析】（1）水在空中做平拋運動，由平拋運動規(guī)律得，豎直方向解得水從管口到水面的運動時間（2）由平拋運動規(guī)律得，水平方向解得水從管口排出時的速度大?。?）管口單位時間內(nèi)流出水的體積20.如圖甲所示為某種“電