2024年全国统一高考物理试卷（全国甲卷）

氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用 $6_1^2\text{H}\to 2_2^4\text{He}+x_0^1\text{n}+y_1^1\text{p}+43.15\text{MeV}$表示，式中 $x$、 $y$的值分别为（　　）

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 $a-m$图像。重力加速度大小为 $g$。在下列 $a-m$图像中，可能正确的是（　　）

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 $\frac{1}{6}$。下列说法正确的是（　　）

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（　　）

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 $k\frac{Q}{r}$，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 $Q_1$和 $Q_2$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（　　）

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 $R_0$和 $R_1$、开关 $S$。 $S$处于闭合状态，在原线圈电压 $U_0$不变的情况下，为提高 $R_1$的热功率，可以（　　）

蹦床运动中，体重为 $60\mathit{kg}$的运动员在 $t=0$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 $10\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$。下列说法正确的是（　　）

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 $t=0$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（　　）

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 $9.8\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$。

（1）电梯静止时测力计示数如图所示，读数为_____ $\mathit{N}$（结果保留1位小数）；

（2）电梯上行时，一段时间内测力计的示数为 $4.5N$，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_____ $\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$（结果保留1位小数）。

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 $1\mathrm{mA}$）、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 $1\%$、 $5\%$、 $10\%$、 $15\%$、 $20\%$）。

（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 $1\mathrm{mA}$，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 $1\%$、 $5\%$、 $10\%$和 $15\%$的数据已标在图（b）中；氧气含量为 $20\%$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 $1\mathrm{mA}$，此时电压表的示数为 $1.50\mathrm{V}$，则此瓶气体的氧气含量为_____ $\%$（结果保留整数）。

为抢救病人，一辆救护车紧急出发，鸣着笛沿水平直路从 $t=0$时由静止开始做匀加速运动，加速度大小 $a=2\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$，在 $t_1=10\mathrm{s}$时停止加速开始做匀速运动，之后某时刻救护车停止鸣笛， $t_2=41\mathrm{s}$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 $v_0=340\mathrm{m}/\mathrm{s}$，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。

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。

（1）开关 $\mathrm{S}$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 $v_0$。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。

（2）当金属棒速度为 $v$时，断开开关 $\mathrm{S}$，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。

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 $t_a$、 $t_b$、 $t_c$、 $t_d$，且 $t_a<t_b<t_c=t_d$。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（　　）

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 $\overline{\mathit{bc}}=10\overline{\mathit{ab}}$，活塞的面积为 $1.0\times {10}^{-2}{\mathrm{m}}^2$。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 $1.0\times {10}^5\mathrm{Pa}$和 $300\mathrm{K}$。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 $200\mathrm{N}$并保持不变。

（1）求外力增加到 $200\mathrm{N}$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。

一列简谐横波沿 $x$轴传播，周期为 $2\mathrm{s}$， $t=0$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（　　）

一玻璃柱的折射率 $n=\sqrt{3}$，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 $\mathit{AB}$边平行的光线从圆弧入射。入射光线与 $\mathit{AB}$边的距离由小变大，距离为 $h$时，光线进入柱体后射到 $\mathit{BC}$边恰好发生全反射。求此时 $h$与 $R$的比值。