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2024年高考押题预测卷—物理（北京卷02）（全解全析）
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这是一份2024年高考押题预测卷—物理（北京卷02）（全解全析），共18页。试卷主要包含了下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如
需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写
在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
一、单项选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光、，已知光的折射率小于光的折射率，下列光路图正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】光进入玻璃砖后从下表面折射出，空气中光线与法线的夹角要大于玻璃砖中光线与法线的夹角，可知A、B不符合题意，由于a光的折射率小于b的折射率，故光线从空气折射进玻璃砖中，a光的折射角大于b光的折射角，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
2．霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为
B．从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大
C．有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应
D．用的光子照射，氢原子可跃迁到的激发态
【答案】C
【解析】 A、由题意知，氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，辐射出的光子能量最大，光子最大能量为；用该光子照射逸出功为2.29eV的金属钠时，逸出光电子的最大初动能最大，为；故A错误；
B、氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射出的光子能量最小，故B错误；
C、若要使金属钠发生光电效应，则照射的光子能量要大于其逸出功2.29eV，大量氢原子从n=4的激发态跃迁到基态能放出6种频率的光子，其光子能量分别为12.75eV、2.55eV、0.66eV、12.09eV、1.89eV、10.2eV，其中能量为0.66eV、1.89eV的光子不能使金属钠发生光电效应，其他4种均可以，故C正确；
D、由于从n=4能级跃迁到n=5能级需要吸收的光子能量为
所以用0.54eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=5激发态，故D错误。
故答案为：C。
3．运球转身是运球中的一种基本方法，是篮球运动中重要进攻技术之一。拉球转身的动作是难点，如图甲所示为运动员拉球转身的一瞬间，由于篮球规则规定手掌不能上翻，我们将此过程理想化为如图乙所示的模型，薄长方体代表手掌，转身时球紧贴竖立的手掌，绕着转轴（中枢脚所在直线）做圆周运动，假设手掌和球之间的最大静摩擦因数为0.5，篮球质量为500g，球心到转轴的距离为45cm，g取10m/s2，则要顺利完成此转身动作，篮球和手至少要有多大的速度（ ）
A．1m/sB．2m/sC．3m/sD．4m/s
【答案】C
【解析】篮球刚好不脱落时，所受静摩擦力达到最大，竖直方向上，有f=mg；又f=μN
水平方向上，由牛顿第二定律有
代入数据解得v=3m/s，故ACD选项错误，C选项正确。
故答案为C
4．如图所示，建筑工地上常用打桩机把桩打入地下。电动机先把重锤吊起一定的高度，然后静止释放，重锤打在桩上，接着随桩一起向下运动直到停止。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．整个运动过程中，重锤所受合外力冲量为零
B．重锤随桩一起向下运动过程中，合外力冲量向下
C．整个运动过程中，重锤和桩组成的系统动量守恒
D．重锤与桩的撞击过程中，机械能守恒
【答案】A
【解析】A、整个运动过程，重锤初始动量为零，末动量为零，根据动量定理，重锤所受合外力冲量为零，故A正确；
B、重锤随桩一起向下运动过程，动量变化量方向向上，故合外力冲量向上，故B错误；
C、整个运动过程，重锤和桩组成的系统初始动量为零，末动量为零，但运动过程动量不为零，知系统在运动过程不满足动量守恒，故C错误；
D、重锤与桩的撞击过程会产生内能，所以撞击过程中机械能不守恒，故D错误。
故答案为：A。
5． 下表是某电动汽车的主要参数，下列说法正确的是（ ）
A．工作时，电动汽车的电动机将机械能转化成电池的化学能
B．标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能
C．标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为27%
D．标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为16kW
【答案】D
【解析】A.工作时，电池将化学能转化成电动汽车电动机的机械能和内能，A不符合题意；
B.标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能
但考虑到实际过程中电能不可能全部转化为机械能，所以所消耗电能大于，B不符合题意；
C.依题意，电池充满电时的电能可表示为
标准承载下，牵引力做功可表示为
该电池在使用时的能量转化效率为；C不符合题意；
D.标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为
D符合题意。
故答案为：D。
6．如图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（ ）
A．乙分子从a运动到c，分子间作用力一直增大
B．乙分子从a运动到d，分子间作用力先增大后减小再增大
C．乙分子从a运动到d，两分子间的分子势能先增大后减小
D．乙分子从a运动到d，在b点时两分子间的分子势能最小
【答案】B
【解析】A、根据图像可知，乙分子从a运动到c，受到的分子力表现为引力，分子间作用力先增大后减小，故A错误；
B、根据图像可知，乙分子从a运动到d，受到的分子力先表现为引力后表现为斥力，分子间作用力先增大后减小再增大，故B正确；
C、根据图像可知，乙分子从a运动到d，受到的分子力先表现为引力后表现为斥力，分子间的作用力先做正功后做负功，则两分子间的分子势能先减小后增大，故C错误；
D、结合上述可知，乙分子从a运动到c，分子势能一直减小，从c运动到d，分子势能一直增大，可知，在c点时两分子间的分子势能最小，故D错误。
故答案为：B。
7．一周期为T、向右传播的简谐横波在时恰好传到O点，波形如图所示。在时，a、b两点间的波形为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】由题图可知，其波长为0.4m，该波的波速为；t=7T时传播距离为
此时该波刚好传播至b点右侧0.1m处，故其ab间的波形如选项A所示。
故答案为：A。
8．下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，单色光在被检测厚玻璃板的上下表面反射后发生干涉
B．图乙中，声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小
C．图丙中，使摆球先摆动，则摆动后球的周期比球的周期大
D．图丁是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
【答案】B
【解析】Ａ、入射光经空气膜上下表面反射后发生干涉，并不是被检测厚玻璃板的上下表面反射后的光发生干涉，故A错误；
Ｂ、图乙中，声源远离观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率减小，故B正确；
Ｃ、图丙中，使摆球A先摆动，则摆动后B、C做受迫振动，周期相同，故C错误；
Ｄ、丁图是“泊松亮斑”，是光照射不透光的圆盘衍射形成的，不是小孔衍射，故D错误。
故答案为：Ｂ。
9． 2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站（离地面高度约为400km）天和核心舱后向端口。天舟七号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实（试）验装置等物资，并为神舟十七号航天员乘组送去龙年春节的“年货”。下列说法正确的是（ ）
A．为实现成功对接，天舟七号在与空间站同一轨道上需要加速靠近天和核心舱
B．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度大于7.9km/s
C．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行周期比同步卫星的周期大
D．天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，“年货”处于完全失重
【答案】D
【解析】A、为实现成功对接，需点火加速做离心运动从较低轨道进入较高的轨道，故A错误；
B、由万有引力提供向心力；得
可知空间站的轨道半径大于地球的半径，所以天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度小于7.9km/s，故B错误；
C、由万有引力提供向心力；得；可知空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，得空间站的周期小于地球同步卫星的周期，故C错误；
D、天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，因为万有引力充当做圆周运动的向心力，可知空间站内物体处于完全失重状态，故D正确。
故答案为：D。
10． 丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，揭开了人类研究电磁间关系的序幕。三根相互平行的通电长直导线a、b、c电流均为I，如图所示放在等腰直角三角形三个顶点上，每根通电直导线单独存在时，O点的磁感应强度都是B，则三根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小为（ ）
A．BB．3BC．BD．B
【答案】A
【解析】如图所示由安培定则，可知通电长直导线a和c在O点的磁感应强度的方向均垂直于ac斜向左下，大小为B。通电长直导线b在O点的磁感应强度的方向垂直于bO斜向右下，大小也也为B。
将两个相互垂直的磁感应强度B合成，得到它两个合磁感应强度，方向垂直于bc向下。再将另一个磁感应强度B与合成，如图所示
由余弦定理得；解得
故答案为：A。
11． 雾霾的一个重要来源就是工业烟尘。为了改善空气环境，某热电厂引进了一套静电除尘系统。它主要由机械过滤网，放电极和互相平行的集成板三部分构成。工作原理图可简化为右图所示。假设虚线为某带电烟尘颗粒（不计重力）在除尘装置中的运动轨迹，A、B是轨迹中的两点（ ）
A．该烟尘颗粒带正电
B．该烟尘颗粒在除尘装置中的运动是匀变速曲线运动
C．A点的场强小于B点的场强
D．该烟尘颗粒在A点的电势能大于它处于B点的电势能
【答案】D
【解析】A、观察发现，颗粒向正极板弯曲，说明颗粒带负电，故A错误；
B、电场线由正极指向负极，由图知，该电场不可能是匀强电场，电场力不可能不变，故加速度不可能不变，故不可能是匀变速曲线运动，故B错误；
C、电场线的越密集电场强度越大，故A点场强大于B点场强，故C错误；
D、沿电场线方向电势降低，故B点电势大于A点电势，故带负电的颗粒在A点的电势能更大，故D正确。
故答案为：D。
12．如图甲所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻r＝4 Ω，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻R＝6 Ω。下列说法正确的是( )
A．线圈中产生的感应电动势均匀增大
B．a、b两点间电压为2 V
C．a、b两点间电压为1.2 V
D．a点电势比b点电势低1.2 V
【答案】C
【解析】 A.根据；结合乙图得；线圈中产生的感应电动势是恒定，故A不符合题意；
BC.根据闭合电路欧姆定律得；故B不符合题意，C符合题意；
D.根据楞次定律知，电流从a点流出，b点流入，所以a点的电势比b点电势高1.2v，故D不符合题意。
故答案为：C
13． 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，各电表均为理想交流电表。原线圈输入电压的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈输出电压的频率为5HzB．电压表的示数为22V
C．电阻R消耗的电功率为22WD．电流表的示数为1A
【答案】C
【解析】A.由乙图可知原线圈输入电压的周期为T=0.02s，变压器不改变交流电的周期和频率，所以副线圈输出电压的频率为；A不符合题意；
B.由图乙可知，原线圈输入电压的最大值；由理想变压器电压与匝数关系可得；得；电压表显示有效值，可知电压表的示数为
B不符合题意；
C.电阻R消耗的电功率为；C符合题意；
D.理想变压器输出功率和输出功率相等，所以有；；解得
D不符合题意。
故答案为：C。
14．一固定杆与水平方向夹角为 ，将一质量为m1的滑块套在杆上，通过轻绳悬挂一个质量为m2的小球，杆与滑块之间的动摩擦因数为μ=0.5．若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度a=10m/s2一起向上做匀减速直线运动，则此时小球的位置可能是下图中的哪一个（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【解析】把滑块和球看做一个整体受力分析，沿斜面和垂直斜面建立直角坐标系得，因速度方向向上，则沿斜面方向：（m1+m2）gsin 37°+f=（m1+m2）a
垂直斜面方向：FN=（m1+m2）gcs37°；
摩擦力：f=μFN
联立可解得：a=gsin37°+μgcs37°=10m/s2
设绳子与竖起方向夹角为β；
对小球有若绳子与竖起方向夹角为37°，gsin37°=6m/s2
现有：a= gsinβ＞gsin37°，则有β＞37°。
ABC.三个图形均与结论不相符，则ABC不符合题意；
D.该图与结论相符，D符合题意。
故答案为：D
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分。第一小题9分，第二小题9分）
15． 如图甲所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家、物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。实验时，该同学进行了如下步骤：
将质量均为的重物含挡光片、用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出上挡光片中心到光电门中心的竖直距离
在的下端挂上质量为的物块，让系统重物、以及物块中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间
测出挡光片的宽度，计算重物运动的速度大小
利用实验数据验证机械能守恒定律
（1）步骤中，计算重物的速度 用实验中字母表示。将重物与物块看成一个系统，则该系统在加速下落过程中其机械能 选填“增大”“可能增大”“减小”或“不变”。
（2）步骤中，如果系统重物、以及物块的机械能守恒，应满足的关系式为： 已知当地重力加速度大小为，用实验中字母表示。
（3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是____ 。
A．挂物块时不慎使具有向下的初速度
B．细绳、滑轮有一定的质量不能忽略不计
C．滑轮与细绳之间存在滑动摩擦力
D．计算重力势能时的取值比实际值小
【答案】（1）；减小；（2）；（3）A；D
【解析】（1）步骤c中，计算重物A的速度为；将重物B与物块C看成一个系统，则该系统在加速下落过程中，由于绳子拉力对该系统做负功，则该系统机械能减小。
（2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为
联立可得
（3）A、挂物块C时不慎使B具有向下的初速度，即A通过光电门时速度会变大，Δt会变小，由（2）中结论可知系统重力势能减少量会小于系统动能增加量，故A正确；
BC、细绳、滑轮有一定的质量不能忽略不计，滑轮与细绳之间存在滑动摩擦力，系统重力势能减少量等于重物A、B、物块C、细绳、滑轮组成的系统动能的增加量与滑轮与细绳之间产生滑动摩擦生成的热量之和，则系统重力势能减少量大于重物A、B、物块C动能的增加量，故BC错误；
D、计算重力势能时g的取值比实际值小，根据（2）中结论可知系统重力势能减少量会小于系统动能增加量，故D正确。
故答案为：AD。
16． 某同学要测量某电压表的内阻，可利用的实验器材有：
A．待测电压表（量程为，内阻不到）；
B．标准电压表（量程为，内阻约为）；
C．电源E（电动势为，内阻很小）；
D．滑动变阻器R（最大阻值为）；
E．定值电阻（阻值为）；
F．开关S，导线若干。
（1）当待测电压表的示数为时，标准电压表的示数为，改变滑动变阻器滑片位置，经过多次测量，得到多组的数值，以为纵坐标，为横坐标，画出的图像是斜率为3的直线，则待测电压表的内阻 。
（2）把待测电压表改装成量程为的电压表，需要 （填“串”或“并”）联一个阻值 的定值电阻。
（3）把改装后的电压表跟标准电压表进行校对，发现改装后的电压表示数总是比标准电压表示数大，说明在改装电压表时选用的定值电阻的阻值 （填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）1500（2）串；6000；（3）偏小
【解析】（1）根据实验电路图可得，两个支路电压相等
整理得；根据题意有；解得
（2）将小量程得电压表改装成大量程得电压表，需要给电压表串联一个较大阻值的电阻，而根据串联电路中电压比等于电阻之比可得；即；解得
（3）在对改装后的电压表进行校对时，标准电压表和改装后的电压表是并联连接的，改装后的电压表读数总是比标准电压表大，电压表内部实际是一个电流表，说明改装后的电压表通过的电流偏大，并联电路电流越大，电阻越小，改装后的电压表所串联的电阻阻值偏小。
三.计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17． （8分）如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图.绷紧的传送带始终保持3m/s的恒定速率运行，传送带的水平部分AB距水平地面的高度为h=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A端被传送到B端，且传送到B端时没有被及时取下，行李包从B端水平抛出，不计空气阻力，g取10m/s2
（1）若行李包从B端水平抛出的初速v＝3m/s，求它在空中运动的时间和飞出的水平距离；
（2）若行李包以v0＝1m/s的初速从A端向右滑行，包与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，要使它从B端飞出的水平距离等于(1)中所求的水平距离，求传送带的长度L应满足的条件。
【答案】（1）解：设行李包在空中运动的时间为t，飞出的水平距离为s，则；
根据
得
（2）解：设行李包质量为m，与传送带相对运动时的加速度为a，则滑动摩擦力
代入数值，得
要使行李包从B端飞出的水平距离等于（1）中所求水平距离，行李包从B端水平抛出的初速度应为v=3.0m/s时通过的距离为s0，则
代入数值得
故传送带的长度L应满足的条件为
18． （8分）如图所示，爆米花机是一种对谷物进行膨化加工的装置，主体为一导热良好的钢制罐体，罐体的容积为，两端分别焊接了支撑轴和摇柄。在（标准大气压）的气压，27℃的干燥环境下打开阀门向罐体内放入的谷物，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，谷物内部分水分汽化成高压水蒸气与罐内空气形成混合气体。当罐内混合气体温度为627℃、压强达时，打开阀门，因为外部压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。忽略谷物间隙气体的体积和在罐体内加热过程中谷物体积的变化。已知绝对零度为。求：
（1）从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强；
（2）打开阀门后的混合气体迅速膨胀对外做功使得谷物全部喷出，当混合气体温度为127℃，罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比。
【答案】（1）解：对原有空气，根据查理定律
其中，
联立可得
从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强为
（2）解：设罐体的体积为，对混合气体分析，由理想气体状态方程可得
其中
可得
则有罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比为
19．（12分）如图所示的装置为一种新型质谱仪的理论模型图，该装置由加速电场区、板间，直线运动区、板间和偏转区圆形磁场区域组成。其中平行板、间的加速电压为，平行板、间距为，其间匀强磁场的磁感应强度垂直于纸面向外，圆形匀强磁场区域的半径为，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。与圆形磁场具有相同圆心的圆形感光弧面左端开有小孔，该小孔与、板上的小孔在同一直线上。现有一原子的原子核由、板加速后，沿、板的中央直线到达圆形磁场区，经磁场偏转后通过打到感光弧面上的位置可以知道粒子的偏转角度，不计粒子重力。
（1）如果原子核的比荷为，求该原子核经加速电场加速后的速度大小；
（2）如果原子核的比荷为，求、板间的电势差；
（3）求比荷与粒子偏转角度之间的关系用的三角函数表示。
【答案】（1）解：该原子核在加速电场中加速，根据动能定理
得；
（2）解：该原子核在平行板、间做匀速直线运动，根据平衡条件
解得
根据电势差关系
（3）解：根据动能定理
解得
原子核在磁场中运动的轨迹如图所示
在圆形磁场区根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力；
由几何关系
其中，根据三角函数诱导公式
联立解得。
20． （12分）如图所示，e1f1g1和 e2f2g2是两根足够长且电阻不计的固定光滑平行金属轨道， 其中f1g1和 f2g2为轨道的水平部分， e1f1和 e2f2是倾角（θ=37°的倾斜部分。在f1f2右侧空间中存在磁感应强度大小 B=2T，方向竖直向上的匀强磁场，不计导体棒在轨道连接处的动能损失。将质量 m=1kg， 单位长度电阻值R0=10Ω/m的导体棒 ab于倾斜导轨上， 距离斜面轨道底端高度 h=5cm，另一完全相同的导体棒cd静止于水平导轨上，导轨间距均为L=8cm。t=0时，导体棒ab从静止释放，到两棒最终稳定运动过程中， ab、cd棒未发生碰撞， 且两导体棒始终与导轨保持垂直， g取10m/s2。求：
（1）ab 棒刚滑到斜面轨道底端时回路中产生的电流；
（2）两导体棒的最终速度大小；
（3）从开始计时到两棒最终稳定运动过程中， 通过回路的电荷量。
【答案】（1）解：ab棒从斜面轨道滑到底端，根据动能定理，有
切割产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律，有
其中
联立解得；；
（2）解：因为两导体棒所受的安培力始终大小相等、方向相反，所以将两棒组成的系统作为研究对象，由动量守恒得
解得
（3）解：从ab棒刚进入磁场到与cd棒共速，对ab导体棒，由动量定理得
即
代入数据解得
空车质量
800kg
电池能量
标准承载
200kg
标准承载下的最大续航
200km
所受阻力与汽车总重比值
0.08
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如
需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写
在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
一、单项选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光、，已知光的折射率小于光的折射率，下列光路图正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】光进入玻璃砖后从下表面折射出，空气中光线与法线的夹角要大于玻璃砖中光线与法线的夹角，可知A、B不符合题意，由于a光的折射率小于b的折射率，故光线从空气折射进玻璃砖中，a光的折射角大于b光的折射角，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
2．霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为
B．从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大
C．有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应
D．用的光子照射，氢原子可跃迁到的激发态
【答案】C
【解析】 A、由题意知，氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，辐射出的光子能量最大，光子最大能量为；用该光子照射逸出功为2.29eV的金属钠时，逸出光电子的最大初动能最大，为；故A错误；
B、氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射出的光子能量最小，故B错误；
C、若要使金属钠发生光电效应，则照射的光子能量要大于其逸出功2.29eV，大量氢原子从n=4的激发态跃迁到基态能放出6种频率的光子，其光子能量分别为12.75eV、2.55eV、0.66eV、12.09eV、1.89eV、10.2eV，其中能量为0.66eV、1.89eV的光子不能使金属钠发生光电效应，其他4种均可以，故C正确；
D、由于从n=4能级跃迁到n=5能级需要吸收的光子能量为
所以用0.54eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=5激发态，故D错误。
故答案为：C。
3．运球转身是运球中的一种基本方法，是篮球运动中重要进攻技术之一。拉球转身的动作是难点，如图甲所示为运动员拉球转身的一瞬间，由于篮球规则规定手掌不能上翻，我们将此过程理想化为如图乙所示的模型，薄长方体代表手掌，转身时球紧贴竖立的手掌，绕着转轴（中枢脚所在直线）做圆周运动，假设手掌和球之间的最大静摩擦因数为0.5，篮球质量为500g，球心到转轴的距离为45cm，g取10m/s2，则要顺利完成此转身动作，篮球和手至少要有多大的速度（ ）
A．1m/sB．2m/sC．3m/sD．4m/s
【答案】C
【解析】篮球刚好不脱落时，所受静摩擦力达到最大，竖直方向上，有f=mg；又f=μN
水平方向上，由牛顿第二定律有
代入数据解得v=3m/s，故ACD选项错误，C选项正确。
故答案为C
4．如图所示，建筑工地上常用打桩机把桩打入地下。电动机先把重锤吊起一定的高度，然后静止释放，重锤打在桩上，接着随桩一起向下运动直到停止。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．整个运动过程中，重锤所受合外力冲量为零
B．重锤随桩一起向下运动过程中，合外力冲量向下
C．整个运动过程中，重锤和桩组成的系统动量守恒
D．重锤与桩的撞击过程中，机械能守恒
【答案】A
【解析】A、整个运动过程，重锤初始动量为零，末动量为零，根据动量定理，重锤所受合外力冲量为零，故A正确；
B、重锤随桩一起向下运动过程，动量变化量方向向上，故合外力冲量向上，故B错误；
C、整个运动过程，重锤和桩组成的系统初始动量为零，末动量为零，但运动过程动量不为零，知系统在运动过程不满足动量守恒，故C错误；
D、重锤与桩的撞击过程会产生内能，所以撞击过程中机械能不守恒，故D错误。
故答案为：A。
5． 下表是某电动汽车的主要参数，下列说法正确的是（ ）
A．工作时，电动汽车的电动机将机械能转化成电池的化学能
B．标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能
C．标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为27%
D．标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为16kW
【答案】D
【解析】A.工作时，电池将化学能转化成电动汽车电动机的机械能和内能，A不符合题意；
B.标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能
但考虑到实际过程中电能不可能全部转化为机械能，所以所消耗电能大于，B不符合题意；
C.依题意，电池充满电时的电能可表示为
标准承载下，牵引力做功可表示为
该电池在使用时的能量转化效率为；C不符合题意；
D.标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为
D符合题意。
故答案为：D。
6．如图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（ ）
A．乙分子从a运动到c，分子间作用力一直增大
B．乙分子从a运动到d，分子间作用力先增大后减小再增大
C．乙分子从a运动到d，两分子间的分子势能先增大后减小
D．乙分子从a运动到d，在b点时两分子间的分子势能最小
【答案】B
【解析】A、根据图像可知，乙分子从a运动到c，受到的分子力表现为引力，分子间作用力先增大后减小，故A错误；
B、根据图像可知，乙分子从a运动到d，受到的分子力先表现为引力后表现为斥力，分子间作用力先增大后减小再增大，故B正确；
C、根据图像可知，乙分子从a运动到d，受到的分子力先表现为引力后表现为斥力，分子间的作用力先做正功后做负功，则两分子间的分子势能先减小后增大，故C错误；
D、结合上述可知，乙分子从a运动到c，分子势能一直减小，从c运动到d，分子势能一直增大，可知，在c点时两分子间的分子势能最小，故D错误。
故答案为：B。
7．一周期为T、向右传播的简谐横波在时恰好传到O点，波形如图所示。在时，a、b两点间的波形为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】由题图可知，其波长为0.4m，该波的波速为；t=7T时传播距离为
此时该波刚好传播至b点右侧0.1m处，故其ab间的波形如选项A所示。
故答案为：A。
8．下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，单色光在被检测厚玻璃板的上下表面反射后发生干涉
B．图乙中，声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小
C．图丙中，使摆球先摆动，则摆动后球的周期比球的周期大
D．图丁是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
【答案】B
【解析】Ａ、入射光经空气膜上下表面反射后发生干涉，并不是被检测厚玻璃板的上下表面反射后的光发生干涉，故A错误；
Ｂ、图乙中，声源远离观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率减小，故B正确；
Ｃ、图丙中，使摆球A先摆动，则摆动后B、C做受迫振动，周期相同，故C错误；
Ｄ、丁图是“泊松亮斑”，是光照射不透光的圆盘衍射形成的，不是小孔衍射，故D错误。
故答案为：Ｂ。
9． 2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站（离地面高度约为400km）天和核心舱后向端口。天舟七号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实（试）验装置等物资，并为神舟十七号航天员乘组送去龙年春节的“年货”。下列说法正确的是（ ）
A．为实现成功对接，天舟七号在与空间站同一轨道上需要加速靠近天和核心舱
B．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度大于7.9km/s
C．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行周期比同步卫星的周期大
D．天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，“年货”处于完全失重
【答案】D
【解析】A、为实现成功对接，需点火加速做离心运动从较低轨道进入较高的轨道，故A错误；
B、由万有引力提供向心力；得
可知空间站的轨道半径大于地球的半径，所以天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度小于7.9km/s，故B错误；
C、由万有引力提供向心力；得；可知空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，得空间站的周期小于地球同步卫星的周期，故C错误；
D、天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，因为万有引力充当做圆周运动的向心力，可知空间站内物体处于完全失重状态，故D正确。
故答案为：D。
10． 丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，揭开了人类研究电磁间关系的序幕。三根相互平行的通电长直导线a、b、c电流均为I，如图所示放在等腰直角三角形三个顶点上，每根通电直导线单独存在时，O点的磁感应强度都是B，则三根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小为（ ）
A．BB．3BC．BD．B
【答案】A
【解析】如图所示由安培定则，可知通电长直导线a和c在O点的磁感应强度的方向均垂直于ac斜向左下，大小为B。通电长直导线b在O点的磁感应强度的方向垂直于bO斜向右下，大小也也为B。
将两个相互垂直的磁感应强度B合成，得到它两个合磁感应强度，方向垂直于bc向下。再将另一个磁感应强度B与合成，如图所示
由余弦定理得；解得
故答案为：A。
11． 雾霾的一个重要来源就是工业烟尘。为了改善空气环境，某热电厂引进了一套静电除尘系统。它主要由机械过滤网，放电极和互相平行的集成板三部分构成。工作原理图可简化为右图所示。假设虚线为某带电烟尘颗粒（不计重力）在除尘装置中的运动轨迹，A、B是轨迹中的两点（ ）
A．该烟尘颗粒带正电
B．该烟尘颗粒在除尘装置中的运动是匀变速曲线运动
C．A点的场强小于B点的场强
D．该烟尘颗粒在A点的电势能大于它处于B点的电势能
【答案】D
【解析】A、观察发现，颗粒向正极板弯曲，说明颗粒带负电，故A错误；
B、电场线由正极指向负极，由图知，该电场不可能是匀强电场，电场力不可能不变，故加速度不可能不变，故不可能是匀变速曲线运动，故B错误；
C、电场线的越密集电场强度越大，故A点场强大于B点场强，故C错误；
D、沿电场线方向电势降低，故B点电势大于A点电势，故带负电的颗粒在A点的电势能更大，故D正确。
故答案为：D。
12．如图甲所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻r＝4 Ω，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻R＝6 Ω。下列说法正确的是( )
A．线圈中产生的感应电动势均匀增大
B．a、b两点间电压为2 V
C．a、b两点间电压为1.2 V
D．a点电势比b点电势低1.2 V
【答案】C
【解析】 A.根据；结合乙图得；线圈中产生的感应电动势是恒定，故A不符合题意；
BC.根据闭合电路欧姆定律得；故B不符合题意，C符合题意；
D.根据楞次定律知，电流从a点流出，b点流入，所以a点的电势比b点电势高1.2v，故D不符合题意。
故答案为：C
13． 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，各电表均为理想交流电表。原线圈输入电压的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈输出电压的频率为5HzB．电压表的示数为22V
C．电阻R消耗的电功率为22WD．电流表的示数为1A
【答案】C
【解析】A.由乙图可知原线圈输入电压的周期为T=0.02s，变压器不改变交流电的周期和频率，所以副线圈输出电压的频率为；A不符合题意；
B.由图乙可知，原线圈输入电压的最大值；由理想变压器电压与匝数关系可得；得；电压表显示有效值，可知电压表的示数为
B不符合题意；
C.电阻R消耗的电功率为；C符合题意；
D.理想变压器输出功率和输出功率相等，所以有；；解得
D不符合题意。
故答案为：C。
14．一固定杆与水平方向夹角为 ，将一质量为m1的滑块套在杆上，通过轻绳悬挂一个质量为m2的小球，杆与滑块之间的动摩擦因数为μ=0.5．若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度a=10m/s2一起向上做匀减速直线运动，则此时小球的位置可能是下图中的哪一个（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【解析】把滑块和球看做一个整体受力分析，沿斜面和垂直斜面建立直角坐标系得，因速度方向向上，则沿斜面方向：（m1+m2）gsin 37°+f=（m1+m2）a
垂直斜面方向：FN=（m1+m2）gcs37°；
摩擦力：f=μFN
联立可解得：a=gsin37°+μgcs37°=10m/s2
设绳子与竖起方向夹角为β；
对小球有若绳子与竖起方向夹角为37°，gsin37°=6m/s2
现有：a= gsinβ＞gsin37°，则有β＞37°。
ABC.三个图形均与结论不相符，则ABC不符合题意；
D.该图与结论相符，D符合题意。
故答案为：D
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分。第一小题9分，第二小题9分）
15． 如图甲所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家、物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。实验时，该同学进行了如下步骤：
将质量均为的重物含挡光片、用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出上挡光片中心到光电门中心的竖直距离
在的下端挂上质量为的物块，让系统重物、以及物块中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间
测出挡光片的宽度，计算重物运动的速度大小
利用实验数据验证机械能守恒定律
（1）步骤中，计算重物的速度 用实验中字母表示。将重物与物块看成一个系统，则该系统在加速下落过程中其机械能 选填“增大”“可能增大”“减小”或“不变”。
（2）步骤中，如果系统重物、以及物块的机械能守恒，应满足的关系式为： 已知当地重力加速度大小为，用实验中字母表示。
（3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是____ 。
A．挂物块时不慎使具有向下的初速度
B．细绳、滑轮有一定的质量不能忽略不计
C．滑轮与细绳之间存在滑动摩擦力
D．计算重力势能时的取值比实际值小
【答案】（1）；减小；（2）；（3）A；D
【解析】（1）步骤c中，计算重物A的速度为；将重物B与物块C看成一个系统，则该系统在加速下落过程中，由于绳子拉力对该系统做负功，则该系统机械能减小。
（2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为
联立可得
（3）A、挂物块C时不慎使B具有向下的初速度，即A通过光电门时速度会变大，Δt会变小，由（2）中结论可知系统重力势能减少量会小于系统动能增加量，故A正确；
BC、细绳、滑轮有一定的质量不能忽略不计，滑轮与细绳之间存在滑动摩擦力，系统重力势能减少量等于重物A、B、物块C、细绳、滑轮组成的系统动能的增加量与滑轮与细绳之间产生滑动摩擦生成的热量之和，则系统重力势能减少量大于重物A、B、物块C动能的增加量，故BC错误；
D、计算重力势能时g的取值比实际值小，根据（2）中结论可知系统重力势能减少量会小于系统动能增加量，故D正确。
故答案为：AD。
16． 某同学要测量某电压表的内阻，可利用的实验器材有：
A．待测电压表（量程为，内阻不到）；
B．标准电压表（量程为，内阻约为）；
C．电源E（电动势为，内阻很小）；
D．滑动变阻器R（最大阻值为）；
E．定值电阻（阻值为）；
F．开关S，导线若干。
（1）当待测电压表的示数为时，标准电压表的示数为，改变滑动变阻器滑片位置，经过多次测量，得到多组的数值，以为纵坐标，为横坐标，画出的图像是斜率为3的直线，则待测电压表的内阻 。
（2）把待测电压表改装成量程为的电压表，需要 （填“串”或“并”）联一个阻值 的定值电阻。
（3）把改装后的电压表跟标准电压表进行校对，发现改装后的电压表示数总是比标准电压表示数大，说明在改装电压表时选用的定值电阻的阻值 （填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）1500（2）串；6000；（3）偏小
【解析】（1）根据实验电路图可得，两个支路电压相等
整理得；根据题意有；解得
（2）将小量程得电压表改装成大量程得电压表，需要给电压表串联一个较大阻值的电阻，而根据串联电路中电压比等于电阻之比可得；即；解得
（3）在对改装后的电压表进行校对时，标准电压表和改装后的电压表是并联连接的，改装后的电压表读数总是比标准电压表大，电压表内部实际是一个电流表，说明改装后的电压表通过的电流偏大，并联电路电流越大，电阻越小，改装后的电压表所串联的电阻阻值偏小。
三.计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17． （8分）如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图.绷紧的传送带始终保持3m/s的恒定速率运行，传送带的水平部分AB距水平地面的高度为h=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A端被传送到B端，且传送到B端时没有被及时取下，行李包从B端水平抛出，不计空气阻力，g取10m/s2
（1）若行李包从B端水平抛出的初速v＝3m/s，求它在空中运动的时间和飞出的水平距离；
（2）若行李包以v0＝1m/s的初速从A端向右滑行，包与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，要使它从B端飞出的水平距离等于(1)中所求的水平距离，求传送带的长度L应满足的条件。
【答案】（1）解：设行李包在空中运动的时间为t，飞出的水平距离为s，则；
根据
得
（2）解：设行李包质量为m，与传送带相对运动时的加速度为a，则滑动摩擦力
代入数值，得
要使行李包从B端飞出的水平距离等于（1）中所求水平距离，行李包从B端水平抛出的初速度应为v=3.0m/s时通过的距离为s0，则
代入数值得
故传送带的长度L应满足的条件为
18． （8分）如图所示，爆米花机是一种对谷物进行膨化加工的装置，主体为一导热良好的钢制罐体，罐体的容积为，两端分别焊接了支撑轴和摇柄。在（标准大气压）的气压，27℃的干燥环境下打开阀门向罐体内放入的谷物，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，谷物内部分水分汽化成高压水蒸气与罐内空气形成混合气体。当罐内混合气体温度为627℃、压强达时，打开阀门，因为外部压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。忽略谷物间隙气体的体积和在罐体内加热过程中谷物体积的变化。已知绝对零度为。求：
（1）从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强；
（2）打开阀门后的混合气体迅速膨胀对外做功使得谷物全部喷出，当混合气体温度为127℃，罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比。
【答案】（1）解：对原有空气，根据查理定律
其中，
联立可得
从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强为
（2）解：设罐体的体积为，对混合气体分析，由理想气体状态方程可得
其中
可得
则有罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比为
19．（12分）如图所示的装置为一种新型质谱仪的理论模型图，该装置由加速电场区、板间，直线运动区、板间和偏转区圆形磁场区域组成。其中平行板、间的加速电压为，平行板、间距为，其间匀强磁场的磁感应强度垂直于纸面向外，圆形匀强磁场区域的半径为，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。与圆形磁场具有相同圆心的圆形感光弧面左端开有小孔，该小孔与、板上的小孔在同一直线上。现有一原子的原子核由、板加速后，沿、板的中央直线到达圆形磁场区，经磁场偏转后通过打到感光弧面上的位置可以知道粒子的偏转角度，不计粒子重力。
（1）如果原子核的比荷为，求该原子核经加速电场加速后的速度大小；
（2）如果原子核的比荷为，求、板间的电势差；
（3）求比荷与粒子偏转角度之间的关系用的三角函数表示。
【答案】（1）解：该原子核在加速电场中加速，根据动能定理
得；
（2）解：该原子核在平行板、间做匀速直线运动，根据平衡条件
解得
根据电势差关系
（3）解：根据动能定理
解得
原子核在磁场中运动的轨迹如图所示
在圆形磁场区根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力；
由几何关系
其中，根据三角函数诱导公式
联立解得。
20． （12分）如图所示，e1f1g1和 e2f2g2是两根足够长且电阻不计的固定光滑平行金属轨道， 其中f1g1和 f2g2为轨道的水平部分， e1f1和 e2f2是倾角（θ=37°的倾斜部分。在f1f2右侧空间中存在磁感应强度大小 B=2T，方向竖直向上的匀强磁场，不计导体棒在轨道连接处的动能损失。将质量 m=1kg， 单位长度电阻值R0=10Ω/m的导体棒 ab于倾斜导轨上， 距离斜面轨道底端高度 h=5cm，另一完全相同的导体棒cd静止于水平导轨上，导轨间距均为L=8cm。t=0时，导体棒ab从静止释放，到两棒最终稳定运动过程中， ab、cd棒未发生碰撞， 且两导体棒始终与导轨保持垂直， g取10m/s2。求：
（1）ab 棒刚滑到斜面轨道底端时回路中产生的电流；
（2）两导体棒的最终速度大小；
（3）从开始计时到两棒最终稳定运动过程中， 通过回路的电荷量。
【答案】（1）解：ab棒从斜面轨道滑到底端，根据动能定理，有
切割产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律，有
其中
联立解得；；
（2）解：因为两导体棒所受的安培力始终大小相等、方向相反，所以将两棒组成的系统作为研究对象，由动量守恒得
解得
（3）解：从ab棒刚进入磁场到与cd棒共速，对ab导体棒，由动量定理得
即
代入数据解得
空车质量
800kg
电池能量
标准承载
200kg
标准承载下的最大续航
200km
所受阻力与汽车总重比值
0.08
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