物理试题 2024.04
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核
对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2．选择题答案必须使用 2B 铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用 0.5mm
黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、
试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。每小题只有一个选项符合题目要
求。
1．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫做气团。气团直
径可达几千米，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略。可以用
气团理论解释高空气温很低的原因，是因为地面的气团上升到高空的过程中
A．剧烈收缩，外界对气团做功，导致气团温度降低
B．剧烈收缩，同时从周围吸收大量热量，导致气团温度降低
C．剧烈膨胀，同时大量对外放热，导致气团温度降低
D．剧烈膨胀，气团对外做功，内能大量减少，导致气团温度降低
2．如图甲所示，某同学将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂
直照射透镜与玻璃板，可以观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环。若该同学将下方
的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙所示，则观察到的条纹可能是
A B C D
3．2023 年诺贝尔物理学奖颁发给研究阿秒激光脉冲做出贡献的科学家。已知 1 阿秒为 10-18s，
光在真空中的速度为 3.0108m/s，某种光的波长为该光在真空中 2187.7 阿秒运动的距离，
若该光是由氢原子能级跃迁发出的，根据如图所示的氢原子能级图和表格中不同种光的
波长与能量的对应关系，可知此光来源于氢原子
A． n = 2 和 n =1能级之间的跃迁
B． n = 3和 能级之间的跃迁
C． 和 能级之间的跃迁
D． n = 4 和 n=3 能级之间的跃迁
4．某兴趣小组设计了一款金属探测仪，探测仪内部的线圈与电容器构成 LC 振荡电路，其
原理图如图所示。当探测仪检测到金属物体时，金属物体中的涡流会影响原来的电磁场，
探测仪检测到这个变化就会使蜂鸣器发出声响。已知某时刻，该振荡电路的电流方向由
a 流向 b，且电流强度正在增强。下列说法正确的是
A．该时刻电容器上极板带正电荷
B．该时刻线圈的自感电动势在增大
C．若线圈的自感系数增大，振荡电流的频率降低
D．探测仪靠近金属，并保持相对静止时，金属中不会产生感应电流
5．某学习小组利用如图甲所示的实验电路测量一节干电池的电动势和内阻，根据测得的数
据作出 UI 图线如图乙所示。下列说法正确的是
A．电池内阻的测量值为 3.50
B．外电路发生短路时的电流为 0.40A
C．电池电动势和内阻的测量值均偏小
D．电池电动势的测量值准确，内阻的测量值偏大
6．如图所示，微山湖某段堤坝倾角为 53，某同学站在水平坝面边缘处，以 3m/s 的水平速
度垂直水平坝面边缘扔出一个小石子，小石子恰好落入水中。已知小石子离开手时距水
平坝面高度为 1.0m，重力加速度 g=10m/s2，sin53=0.8，cos53=0.6，则水平坝面离水面
高度 H 为
A．3.2m B．4m C．4.8m D．5.0m
7．我国计划在 2030 年前实现载人登月，并探索建造月球科研试验站，开展系统、连续的月
球探测和相关技术试验验证。假设飞船到达月球前，先在距离月球表面高度等于月球半
径处绕月球做匀速圆周运动，周期为 T。已知月球质量分布均匀，月球半径为 R，引力
常量为 G，忽略月球自转。下列说法正确的是
16 2 R 3
A. 月球的质量为
GT 2
24
B. 月球的密度为
GT 2
C. 月球的第一宇宙速度为 8 2R
T
2
D. 月球表面的重力加速度为 16 R
T 2
3mv 2
8．如图所示，空间中存在水平向左的匀强电场，场强大小 E = 0 。两块间距为 4d 的足
32qd
够大平行金属板 P、Q 竖直放置于电场中，金属板与电场垂直，两板内侧均匀涂有荧光
物质。P 板上某处有一粒子源 O，可以向各个方向均匀发射质量为 m、电荷量为+q、速
度大小为 v0 的带电粒子，粒子撞击荧光物质会被吸收并使其发出荧光，不计粒子重力。
下列说法正确的是
A．带电粒子在电场中运动的最长时间为 8d
v0
B．初速度方向与竖直方向成 60角的粒子打在 P 板上最远处
2
C．P 板上的发光面积为 256d
9
2
D．Q 板上的发光面积为 64d
3
二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题有多个选项符合题目要求。
全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。
9．如图所示为一列沿 x 轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，该时刻质点 P、Q 偏离平衡
位置的位移均为 1cm，从该时刻开始计时，质点 P 比质点 Q 滞后 0.4s 回到平衡位置。
下列说法正确的是
A．该波沿 x 轴正方向传播
B．该波的传播速度大小为 1cm/s
C．质点 P 在波峰时，质点 Q 的位移一定为1cm
D．质点 P 在平衡位置时，质点 Q 的位移一定为 3cm
10．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 2:1。当开关 S1 闭合、S2 断开，输入端 ab
的电压为 U1 时，四个完全相同的灯泡均可正常发光；当开关 S1 断开、S2 闭合，输入端
ab 的电压为 U2 时，四个灯泡仍正常发光。下列说法正确的是
A．电压 U1 和 U2 相同
B．两次实验输入端电功率之比为 2:1
C．R1 和 R2 的阻值之比为 8:1
D．两次实验 R1 和 R2 的电功率相同
11．一电荷量分布均匀带电量为+Q 的圆环，其轴线上距离圆心 x 处产生的电场强度如图所
示。一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子，在圆心右侧紧靠圆心处由静止释放，仅在电
场力作用下沿轴线向右运动。下列说法正确的是
A．该粒子带负电
B．该粒子沿轴线运动过程中电势能逐渐减少
1.9qE
C．该粒子运动过程中最大加速度约为 0
m
3qE r
D．该粒子运动到 r 位置时速度大小约为 0
m
12．如图所示，足够长平行光滑金属导轨 MN、PQ 固定在水平面内，间距 d =1m ，导轨间
存在一个宽度 L =1m 的匀强磁场区域，磁感应强度大小为 1.0T，方向如图所示。一根
质量为 0.2kg，阻值为 0.5 的金属棒 a 以初速度 v0=8m/s 从左端开始沿导轨滑动，穿过
磁场区域后，与另一根质量为 0.4kg，阻值为 0.5 的静止在导轨上的金属棒 b 发生弹性
碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则
A．金属棒 a 第一次穿过磁场区域的过程中，回路中有逆时针方向的感应电流
B．金属棒 a 第一次穿过磁场区域的过程中，通过金属棒 a 的电荷量为 0.5C
C．金属棒 a 第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒 b 上产生的焦耳热为 2.75J
D．金属棒 a 最终停在距磁场左边界 0.2m 处
三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。
13．（6 分）如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板
上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面 aa 和 bb 。O
为直线 AO 与界面 aa 的交点。在直线 AO 上竖直地插上 P1、P2 两枚大头针。
甲 乙
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有 。
A．插上大头针 P3，使 P3 仅挡住 P2 的像
B．插上大头针 P3，使 P3 挡住 P1 和 P2 的像
C．插上大头针 P4，使 P4 仅挡住 P3
D．插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像
（2）过 P3、P4 作直线交界面 bb 于 O ，过 O 作垂直于界面 bb 的直线 NN ，连接 OO 。
测量图中角 和 的大小，则玻璃砖的折射率 n 。
（3）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa 和 的间距画得过宽，若其他操
作正确，则折射率的测量值 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
14．（8 分）为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下实验。
（1）小明同学用如图甲所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素，所用电流表指
针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏
转。
部分实验步骤如下：
．将条形磁铁按如图甲方式 N 极向下匀速插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。
根据螺线管中电流的方向，可判断出螺线管中的感应电流磁场的方向。
．经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁
铁的磁场方向 （填“相同”或“相反”）。
关于该实验，下列说法正确的是 。
A．必须保证磁铁匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转
B．将磁铁的 S 极向下插入螺线管时，灵敏电流计指针向右偏转
C．将磁铁的 S 极向下插入螺线管时，灵敏电流计指针向左偏转
D．将磁铁向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大
（2）小宁同学用如图乙所示的器材研究感应电流的方向。
在给出的实物图中，用笔划线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。
将线圈 A 插入线圈 B 中，闭合开关 S 瞬间，发现电流计指针向左偏转，则保持开关
闭合，将滑动变阻器的滑片向左匀速移动，则电流计指针 （填“向左偏转”、
“向右偏转”或“不偏转”）。
实验结束后，某同学在开关还没断开，A、B 两螺线管和铁芯也没分开放置的情况下，
直接用手去拆除某螺线管处的导线，突然被电击了一下，则该同学被电击是在拆除
（选填“A”或“B”）螺线管所在电路时发生的。
15．（8 分）我国自主研发的 094 型战略核潜艇，使我国核威慑力量更加有效，第二次核打
击能力得到巨大的提高，被称为“镇国神器”。一个体积为 V 的简易核潜艇模型如图所
5
示，当储水舱中的气体体积为 V0、压强为 p0 时，核潜艇总体积的 浸没在海水中。当
6
核潜艇用空气压缩泵缓慢排出储水舱上方的部分气体时，可以吸入一定量的海水，使核
潜艇恰好全部浸没在海水里并处于静止状态，此时，储水舱上方气体的压强为 p1。已
知海水的密度为 ，储水舱中的气体可视为理想气体，假设各深度处海水温度相同。求：
（1）进入储水舱的海水的体积 V ；
（2）储水舱剩余气体与原有气体的质量之比 k。
16．（8 分）遥控爬墙小车通过排出车身内部部分空气，和外界大气形成气压差，由于气压
差使车身内外产生的压力差恒为 F0=25N，方向垂直于接触面，使小车可吸附在墙壁、
天花板上。如图所示，某次小车从室内墙壁上的 A 点由静止出发，沿着竖直方向经 B
处一小段圆弧运动到水平天花板上的 C 点，然后从 C 点开始做匀速圆周运动。已知 AB
沿竖直方向且足够长，运动过程中小车受到的阻力 f 大小与车和墙壁间、天花板间的弹
力 FN 之间关系为 f=0.8FN，方向总与速度方向相反。小车质量 m=0.5kg，小车可视为质
点，忽略空气阻力，取 g=10m/ s2。
（1）若小车在 AB 段上的功率为 P=75W，求小车在 AB 段上最大速度的大小 vm；
（2）若小车在天花板上以 v=3m/s 的速率做匀速圆周运动，牵引力大小为 F=20N，取
= 3 ，求小车运动一周牵引力做的功。
17．（14 分）如图所示，足够长的固定斜面倾角为 =37，斜面上并排放置两个物块 A、B
（均可视为质点），在沿斜面向上的恒力 F（大小未知）作用下从静止开始沿斜面向上
运动，物块 A、B 接触但不粘连，F 作用时间 t 后撤去，此时物块 A、B 的速度大小为
v0。已知物块 A、B 的质量均为 m，物块 A、B 与斜面间的动摩擦因数分别为 A = 0.75 、
B = 0.25 ，物块 A、B 间每次碰撞时间极短（可忽略不计），且皆为弹性正碰，重力加
速度为 g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37=0.6，cos37=0.8。求：
（1）恒力 F 的大小；
（2）撤去 F 后，物块 B 沿斜面向上运动的速度减为零时物块 A、B 之间的距离 x；
（3）撤去 F 后，物块 A、B 第一次碰后瞬间物块 A 的速度大小 vA ；
（4）撤去 F 后，物块 A、B 从发生第一次碰撞到发生第二次碰撞前瞬间，系统损失的
机械能 E 。
18.（16 分）2023 年 4 月，中科院在世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置中，成功实现
了稳态长脉冲等离子体运行 403 秒，该装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形
容器。将该容器简化为如图甲所示的足够长的空心圆柱， OO 为空心圆柱的中心轴线，
其半径为 ( 2 +1)R0 ，内部以 为轴线、半径为 R0 的圆筒界面分成两部分磁场，左视
图如图乙所示，外环分布有垂直纸面向外磁感应强度为 B 的匀强磁场；内环分布有逆
时针的环形磁场，磁感应强度大小处处相等且大小也为 B。以 O 为原点建立三维直角
坐标系 O-xyz，其中 x 轴与空心圆柱的中心轴重合。在坐标为（0，0，R0）的 D 点放置
一发射装置，可发射电荷量为 q、质量为 m 的氚核，发射方向如图乙所示沿半径向外，
忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。
（1）若氚核运动时恰好不与容器相碰，求氚核发射的速度 v1 ；
3qBR
（2）若氚核发射速度 v = 0 ，求粒子第一次到达 xoy 所在平面的时间；
2 3m
3qBR
（3）若 氚核发射速度仍为 v = 0 ，氚核第三次与发射速度相同时恰好到达 E 点（图
2 3m
中未标出），求 E 点位置坐标；
（4）在第（3）问的条件下，求氚核由 D 点运动到 E 点的平均速度的大小。