【高考真题】北京市2024年高考物理试题

试卷更新日期：2024-07-10 类型：高考真卷

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一、单选题。本部分共14小题，每小题3分，共42分．在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项．

1. 已知钍234的半衰期是24天.1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为（）

A、0g B、0.25g C、0.5g D、0.75g

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2. 一辆汽车以10m/s的速度匀速行驶，制动后做匀减速直线运动，经2s停止，汽车的制动距离为（）

A、5m B、10m C、20m D、30m

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3. 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变．在上浮过程中气泡内气体（）

A、内能变大 B、压强变大 C、体积不变 D、从水中吸热

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4. 如图所示，飞船与空间站对接后，在推力F作用下一起向前运动．飞船和空间站的质量分别为m和M，则飞船和空间站之间的作用力大小为（）

A、 $\frac{M}{M + m} F$ B、 $\frac{m}{M + m} F$ C、 $\frac{M}{m} F$ D、 $\frac{m}{M} F$

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5. 如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡．若灯泡正常发光，下列说法正确的是（）

A、原线圈两端电压的有效值为 $24 \sqrt{2} V$ B、副线圈中电流的有效值为0.5A C、原、副线圈匝数之比为1∶4 D、原线圈的输入功率为12W

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6. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（）

A、闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引 B、闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0 C、断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b D、断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左

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7. 如图所示，光滑水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆形轨道BC在B点平滑连接．一小物体将轻弹簧压缩至A点后由静止释放，物体脱离弹簧后进入半圆形轨道，恰好能够到达最高点C．下列说法正确的是（）

A、物体在C点所受合力为零 B、物体在C点的速度为零 C、物体在C点的向心加速度等于重力加速度 D、物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点的动能

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8. 将小球竖直向上抛出，小球从抛出到落回原处的过程中，若所受空气阻力大小与速度大小成正比，则下列说法正确的是（）

A、上升和下落两过程的时间相等 B、上升和下落两过程损失的机械能相等 C、上升过程合力的冲量大于下落过程合力的冲量 D、上升过程的加速度始终小于下落过程的加速度

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9. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置．手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示．下列说法正确的是（）

A、 $t = 0$ 时，弹簧弹力为0 B、 $1 = 6.2 s$ 时，手机位于平衡位置上方 C、从 $t = 0$ 至 $t = 0.2 s$ ，手机的动能增大 D、a随t变化的关系式为 $a = 4 s i n (2.5 π t) m / s^{2}$

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10. 水平传送带匀速运动，将一物体无初速度地放置在传送带上，最终物体随传送带一起匀速运动．下列说法正确的是（）

A、刚开始物体相对传送带向前运动 B、物体匀速运动过程中，受到静摩擦力 C、物体加速运动过程中，摩擦力对物体做负功 D、传送带运动速度越大，物体加速运动的时间越长

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11. 如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，且 $M P = Q N$ ．下列说法正确的是（）

A、P点电场强度比Q点电场强度大 B、P点电势与Q点电势相等 C、若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍 D、若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变

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12. 如图所示为一个加速度计的原理图．滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计．两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央．当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧．将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是（）

A、若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端 B、电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比 C、若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右 D、若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右

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13. 产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位， $1 a s = 1 \times 1 0^{- 18} s$ ，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能．设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期．取真空中光速 $c = 3.0 \times 1 0^{8} m / s$ ，普朗克常量 $h = 6.6 \times 1 0^{- 34} J \cdot s$ ，下列说法正确的是（）

A、对于0.1mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显 B、此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多 C、此阿秒光脉冲可以使能量为 $- 13.6 e V (- 2.2 \times 1 0^{- 18} J$ 的基态氢原子电离 D、为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期

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14. 电荷量Q、电压U、电流I和磁通量Φ是电磁学中重要的物理量，其中特定的两个物理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性，如图所示．类似地，上世纪七十年代有科学家预言Φ和Q之比可能也是一种电磁学元件的属性，并将此元件命名为“忆阻器”，近年来实验室已研制出了多种类型的“忆阻器”．由于“忆阻器”对电阻的记忆特性，其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应用前景．下列说法错误的是（）

A、QU的单位和ΦI的单位不同 B、在国际单位制中，图中所定义的M的单位是欧姆 C、可以用 $\frac{I}{U}$ 来描述物体的导电性质 D、根据图中电感L的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式 $E = L \frac{Δ I}{Δ M}$

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二、综合题。本部分共6小题，共58分．

15.

(1)、某同学测量玻璃的折射率，作出了如图1所示的光路图，测出了入射角i和折射角r，则此玻璃的折射率 $n =$ ．

(2)、用如图2所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素．如图3所示，分别把条形磁体的N极或S极插入、拔出螺线管，观察并标记感应电流的方向．
关于本实验，下列说法正确的是____（填选项前的字母）．

A、需要记录感应电流的大小 B、通过观察电流表指针的偏转方向确定感应电流的方向 C、图3中甲和乙表明，感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关

(3)、某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池，并用数字电压表（可视为理想电压表）和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r，实验电路如图4所示．连接电路后，闭合开关S，多次调节电阻箱的阻值R，记录电压表的读数U，绘出图像，如图5所示，可得：该电池的电动势 $E =$ V，内阻 $r =$ kΩ．（结果保留两位有效数字）

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16. 如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律．

(1)、关于本实验，下列做法正确的是____（填选项前的字母）．

A、实验前，调节装置，使斜槽末端水平 B、选用两个半径不同的小球进行实验 C、用质量大的小球碰撞质量小的小球

(2)、图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为 $m_{1}$ 的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次．然后，把质量为 $m_{2}$ 的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为 $m_{1}$ 的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次．分别确定平均落点，记为M、N和P（P为 $m_{1}$ 单独滑落时的平均落点）．
a．图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点；
b．分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON．在误差允许范围内，若关系式成立，即可验证碰撞前后动量守恒．

(3)、受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案．如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和 $O^{'}$ 点，两点间距等于小球的直径．将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰．碰后小球1向左反弹至最高点 $A^{'}$ ，小球2向右摆动至最高点D．测得小球1，2的质量分别为m和M，弦长 $A B = l_{1}$ 、 $A^{'} B = l_{2} 、 C D = l_{3}$ ．
推导说明，m、M、 $l_{1}$ 、 $l_{2}$ 、 $l_{3}$ 满足什么关系即可验证碰撞前后动量守恒．

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17. 如图所示，水平放置的排水管满口排水，管口的横截面积为S，管口离水池水面的高度为h，水在水池中的落点与管口的水平距离为d．假定水在空中做平抛运动，已知重力加速度为g，h远大于管口内径．求：

(1)、水从管口到水面的运动时间t；

(2)、水从管口排出时的速度大小 $v_{0}$ ；

(3)、管口单位时间内流出水的体积Q．

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18. 如图甲所示为某种“电磁枪”的原理图．在竖直向下的匀强磁场中，两根相距L的平行长直金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦．已知磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R．开关闭合前电容器的电荷量为Q．

(1)、求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I；

(2)、求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a；

(3)、在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随时间t的变化图线．

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19. 科学家根据天文观测提出宇宙膨胀模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物质（星体等）在做彼此远离运动，且质量始终均匀分布，在宇宙中所有位置观测的结果都一样．以某一点O为观测点，以质量为m的小星体（记为P）为观测对象．当前P到O点的距离为 $r_{0}$ ，宇宙的密度为 $ρ_{0}$ ．

(1)、求小星体P远离到 $2 r_{0}$ 处时宇宙的密度ρ；

(2)、以O点为球心，以小星体P到O点的距离为半径建立球面．P受到的万有引力相当于球内质量集中于O点对P的引力．已知质量为 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ 、距离为R的两个质点间的引力势能 $E_{p} = - G \frac{m_{1} m_{2}}{R}$ ， G为引力常量．仅考虑万有引力和P远离O点的径向运动．
a．求小星体P从 $r_{0}$ 处远离到 $2 r_{0}$ 处的过程中动能的变化量 $Δ E_{k}$ ；
b．宇宙中各星体远离观测点的速率v满足哈勃定律 $v = H r$ ，其中r为星体到观测点的距离，H为哈勃系数．H与时间t有关但与r无关，分析说明H随t增大还是减小．

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20. 我国“天宫”空间站采用霍尔推进器控制姿态和修正轨道．图为某种霍尔推进器的放电室（两个半径接近的同轴圆筒间的区域）的示意图．放电室的左、右两端分别为阳极和阴极，间距为d．阴极发射电子，一部分电子进入放电室，另一部分未进入．
稳定运行时，可视为放电室内有方向沿轴向向右的匀强电场和匀强磁场，电场强度和磁感应强度大小分别为E和 $B_{1}$ ；还有方向沿半径向外的径向磁场，大小处处相等．放电室内的大量电子可视为处于阳极附近，在垂直于轴线的平面绕轴线做半径为R的匀速圆周运动（如截面图所示），可与左端注入的氙原子碰撞并使其电离．每个氙离子的质量为M、电荷量为 $+ e$ ，初速度近似为零．氙离子经过电场加速，最终从放电室右端喷出，与阴极发射的未进入放电室的电子刚好完全中和．
已知电子的质量为m、电荷量为 $- e$ ；对于氙离子，仅考虑电场的作用．

(1)、求氙离子在放电室内运动的加速度大小a；

(2)、求径向磁场的磁感应强度大小 $B_{2}$ ；

(3)、设被电离的氙原子数和进入放电室的电子数之比为常数k，单位时间内阴极发射的电子总数为n，求此霍尔推进器获得的推力大小F．

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