2024 全国甲卷 物理

氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用 $6 _ { 1 } ^ { 2 } \mathrm { H } { } 2 _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { H } \mathrm { e } + x _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } + y _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { p } + 4 3 . 1 5 \mathrm { M e V }$ 表示，式中x、y的值分别为（　　）

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$k { \frac { \mathcal { Q } } { r } }$ ，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 $\mathcal { Q }$ 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 $R _ { \parallel }$ 、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 $R _ { \parallel }$ 的热功率，可以（　　）

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 $9 . 8 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$ C

（1）电梯静止时测力计示数如图所示，读数为\_\_\_\_\_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）。

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 $t _ { \mathrm { 1 } } = 1 0 \mathrm { s }$ 时停止加速开始做匀速运动，之后某时刻救护车停止鸣笛， $t _ { 2 } = 4 1 \mathrm { s }$ 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 $\nu _ { \mathrm { 0 } } = 3 4 0 \mathrm { m / s }$ ，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 $\nu _ { 0 }$ 。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，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 $\overline { { b c } } = 1 0 \overline { { a b } }$ ，活塞的面积为 $1 . 0 \times 1 0 ^ { - 2 } \mathrm { m } ^ { 2 }$ 。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 $. 0 \times 1 0 ^ { 5 } \mathrm { P a }$ 和300K 。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200N并保持不变。

（1）求外力增加到200N时，卡销b对活塞支持力 大小；的

（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AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时 h与R的比值。