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2024 年上海市普通高中学业水平等级考试物理试题（网络回忆版）
一、综合题
物质性质
实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。
1．通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ）
A．10−15m B．10−12m C．10−9m D．10−6m
2．验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在
盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。
（1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是
A． B．
C． D．
（2）下列有助于减小实验误差的操作是
A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强
C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端
【答案】1．C 2． A C
【解析】1．通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为10−10m或10−9m。
故选C。
pV pV
2．（1）[1]实验过程中压强不变，根据 = =C
T t+273K
C C
可得V = T = (t+273K)可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关
p p
系，A正确，BCD错误。
故选A。
（2）[2]A．环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，A错误；
B．本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，B错误；
C．待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，C正确；
D．测量过程中保持水面高于活塞下端不能减少误差，D错误。
故选C。
汽车智能化我国的汽车智能化技术发展迅猛。各类车载雷达是汽车自主感知系统的重要组成部分。汽车在检测到事故风险后，
通过自主决策和自主控制及时采取措施，提高了安全性。
3．车载雷达系统可以发出激光和超声波信号，其中（ ）
A．仅激光是横波 B．激光与超声波都是横波
C．仅超声波是横波 D．激光与超声波都不是横波
4．一辆质量m=2.0×103kg的汽车，以v=36km h的速度在平直路面上匀速行驶，此过程中发动机功率P =6.0kW，
1
汽车受到的阻力大小为 N。当车载雷达探测到前方有障码物时，主动刹车系统立即撤去发动机驱动力，同时施
加制动力使车辆减速。在刚进入制动状态的瞬间，系统提供的制动功率P =48kW，此时汽车的制动力大小为 N，
2
加速度大小为 m/s2。（不计传动装置和热损耗造成的能量损失）
【答案】3．B 4． 600 4800 2.7
【解析】3．车载雷达系统发出的激光和超声波信号都是横波。
故选B。
4．[1]根据题意可知，汽车匀速行驶，则牵引力等于阻力，则与P =Fv= fv
1
其中P =6.0kW，v=36km h=10m s
1
解得 f =600N
P 48000
[2]根据题意，由P=Fv可得，汽车的制动力大小为F = 2 = N=4800N
制
v 10
f +F 600+4800
[3]根据牛顿第二定律可得，加速度大小为a= 制 = m/s2 =2.7m/s2
m 2000
神秘的光
光的行为曾令物理学家感到困惑。双缝干涉、光电效应等具有里程碑意义的实验。逐渐揭开了光的神秘面纱。人类
对光的认识不断深入，引发了具有深远意义的物理学革命。
5．在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器距离为L。
（1）实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。
Dd Dd DL DL
A． B． C． D．
NL
(N−1)L
Nd
(N−1)d
（2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比
A．增加 B．不变 C．减小
（3）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 （多选）
A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器
C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器
6．某紫外激光波长为λ，其单个光子能量为 。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截止频率为ν ，
0
则逸出光电子的最大初动能为 。（普朗克常量为h，真空中光速为c）
hc hc
【答案】5． B B AD 6． −hv
λ λ 0
D
【解析】5．[1]N 条暗条纹间距为D，说明条纹间距∆x=
N−1
L Dd
又∆x= λ，解得λ=
d
(N−1)L
故选B。
[2]加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变，B正确。故选B。
[3]移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝到光屏的
距离可以增大中央亮纹宽度。
故选AD。
c
6．[1]单个光子频率为ν=
λ
c
根据普朗克量子化思想，单个光子能量E =hν=h
0 λ
[2]所用光电材料的截止频率为ν，则逸出功为W =hν，根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子最大初动能
0 0 0
hc
为E =hν−W = −hv
km λ 0
引力场中的运动
包括太阳、地球在内的所有物体都会在其周围产生引力场。在不同尺度的空间，引力场中的物体运动具有不同的表
象。牛顿揭示了苹果下落和行星运动共同的物理机制。意味着天上的物理和地上的物理是一样的，物理规律的普适
性反映了一种简单的美。
7．如图，小球a通过轻质细线Ⅰ，Ⅱ悬挂，处于静止状态。线Ⅰ长l=0.5m，Ⅱ上端固定于离地H =2.1m的O点，与
竖直方向之间夹角θ=37°；线Ⅱ保持水平。O点正下方有一与a质量相等的小球b，静置于离地高度h=1.6m的支架
上。（取sin37°=0.6，cos37°=0.8，g =9.8m/s2）
（1）在线Ⅰ，Ⅱ的张力大小F ，F 和小球a所受重力大小G中，最大的是 。
Ⅰ Ⅱ
（2）烧断线Ⅱ，a运动到最低点时与b发生弹性碰撞。求：
①与b球碰撞前瞬间a球的速度大小v ；（计算）
a
②碰撞后瞬间b球的速度大小v ；（计算）
b
③b球的水平射程s。（计算）
8．图示虚线为某慧星绕日运行的椭圆形轨道，a、c为椭圆轨道长轴端点，b、d为椭圆轨道短轴端点。慧星沿图中
箭头方向运行。
（1）该彗星某时刻位于a点，经过四分之一周期该慧星位于轨道的
A．ab之间 B．b点 C．bc之间 D．c点
（2）已知太阳质量为M，引力常量为G。当慧日间距为r时，彗星速度大小为v 。求慧日间距为r 时的慧星速度大
1 1 2小v 。（计算）
2
2GM 2GM
【答案】7． F 1.4m/s 1.4m/s 0.8m 8． C v = v2+ −
Ⅰ 2 1 r r
2 1
G F
【解析】7．（1）[1]以小球a为对象，根据受力平衡可得F = = Ⅱ
Ⅰ cosθ sinθ
可知在线Ⅰ，Ⅱ的张力大小F ，F 和小球a所受重力大小G中，最大的是F 。
Ⅰ Ⅱ Ⅰ
1
（2）①[2]由动能定理可得mgl(1−cosθ)= mv2
2 a
可得v = 2gl(1−cosθ) = 2×9.8×0.5×(1−0.8)m/s=1.4m/s
a
②[3]由动量守恒定律和能量守恒可得mv =mv′ +mv
a a b
1 1 1
mv2 = mv′2+ mv2
2 a 2 a 2 b
联立解得v =1.4m/s
b
1
③[4]由平抛运动的规律有h= gt2，s=v t
2 b
2h 2×1.6
联立解得s=v =1.4× m=0.8m
b g 9.8
8．（1）[1]根据开普勒第二定律可知，某慧星绕日运行的椭圆形轨道上近日点a点速度最大，远日点c点速度最小，
根据对称性可知，从a点到c点所用时间为二分之一周期，且从a点到b点所用时间小于从b点到c点所用时间，
则该彗星某时刻位于a点，经过四分之一周期该慧星位于轨道的bc之间。
故选C。
GMm
（2）[2]引力势能的表达式为E =−
p r
1 GMm 1 GMm
彗星在运动过程中满足机械能守恒，则有 mv2− = mv2−
2 1 r 2 2 r
1 2
2GM 2GM
解得v = v2+ −
2 1 r r
2 1
氢的同位素
氢元素是宇宙中最简单的元素，有三种同位素。科学家利用电磁场操控并筛选这三种同位素，使其应用于核研究中。
9．原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。
（1）质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为
A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变
（2）1H核的质量为m ，2H核的质量为m ，它们通过核反应形成一个质量为m 的氮原子核
(3He )
，此过程释放的
1 1 1 2 3 2
能量为 。（真空中光速为c）
10．某回旋加速器的示意图如图所示。磁感应强度大小为B的匀强磁场仅分布于两个相同且正对的半圆形中空金属
盒D ，D 内，且与金属盒表面垂直。交变电源通过Ⅰ，Ⅱ分别与D ，D 相连，仅在D ，D 缝隙间的狭窄区域产生
1 2 1 2 1 2交变电场。初动能为零的带电粒子自缝隙中靠近D 的圆心O处经缝隙间的电场加速后，以垂直磁场的速度进入D 。
2 1
（1）粒子在D ，D 运动过程中，洛伦兹力对粒子做功为W，冲量为I，则 ；
1 2
A．W =0，I =0 B．W ≠0，I =0 C．W ≠0，I ≠0 D．W =0，I ≠0
（2）1H核和3H核自图中O处同时释放，Ⅰ，Ⅱ间电势差绝对值始终为U，电场方向做周期性变化，1H核在每次经
1 1 1
过缝隙间时均被加速（假设粒子通过缝隙的时间和粒子间相互作用可忽略）。1H核完成3次加速时的动能与此时3H
1 1
核的动能之比为 。
A．1:3 B．1:9 C．1:1 D．9:1 E．3:1
11．如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。电极间所加电压为U。由于两电极间距
d很小，可近似认为两电极半径均为r(rd)，且电极间的电场强度大小处处相等，方向沿径向垂直于电极。
（1）电极间电场强度大小为 ；
（2）由1H核、2H核和3H核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下
1 1 1
能沿圆弧路径从选择器出射。
①出射的粒子具有相同的 ；
A．速度 B．动能 C．动量 D．比荷
②对上述①中的选择做出解释。（论证）
U
【答案】9． C (m +m −m )c2 10． D E 11． B 电场力作为向心力
1 2 3 d
v2
qE=m ，q、E、r相同，则由上式可知mv2也相同，即动能E 相同
k
r
【解析】9．[1]质量较小的原子核结合成质量较大原子核的反应称为核聚变，C正确。
故选C。
[2]根据质能方程可知，此过程释放的能量为E=Δmc2 =(m +m −m )c2
1 2 3
10．[1]由于粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力不做功，即W =0，洛伦兹力的冲量I ≠0，D正确。
故选D。[2]根据题意可知，1H核与3H核的电荷量之比为1:1，，1H核与3H核的质量之比为1:3，根据带点粒子在磁场中运动
1 1 1 1
2πm
的周期T =
qB
可知，1H核与3H核的周期之比为1:3，1H核完成3次加速后，实际在磁场中转了2个半圈，时间为一个完整周期，
1 1 1
1
则此时3H核在磁场中转了 圈，只加速了1次。根据动能定理可知，对1H核有3qU =E −0
1 3 1 k1
对3H核有qU =E −0，解得动能之比为3:1，E正确。
1 k2
故选E。
U
11．[1]根据题意可知，电极间可视为匀强电场，因此电场强度大小为E=
d
mv2
[2][3]根据题意可知，电场力提供向心力，则qE=
r
其中场强E、半径r相同，三种原子核电荷量q相同，则三种原子的mv2相同，即动能相同，B正确。
故选B。
自行车发电照明系统
某自行车所装车灯发电机如图（a）所示，其结构见图（b）。绕有线圈的匚形铁芯开口处装有磁铁。车轮转动时带
动与其接触的摩擦轮转动。摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中磁通量发生变化。线圈两端c、d
作为发电机输出端。通过导线与标有“12V，6W”的灯泡L 相连。当车轮匀速转动时，发电机榆出电压近似视为正弦
1
交流电。假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑。
12．在磁铁从图示位置匀速转过90°的过程中
（1）通过L 的电流方向（在图中用箭头标出）；
1
（2）L 中的电流
1
A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大
13．若发电机线圈电阻为2Ω，车轮以某一转速n转动时，L 恰能正常发光。将L 更换为标有“24V，6W”的灯泡L ，
1 1 2
当车轮转速仍为n时
（1）L 两端的电压
2
A．大于12V B．等于12V C．小于12V
（2）L 消耗的功率
2
A．大于6W B．等于6W C．小于6W
14．利用理想变压器将发电机输出电压变压后对标有“24V，6W”的灯泡供电，使灯泡正常发光，变压器原、副线圈
的匝数比n :n =1:2，该变压器原线圈两端的电压为 V。
1 2
15．在水平路面骑行时，假设骑车人对自行车做的功仅用于克服空气阻力和发电机阻力。已知空气阻力与车速成正
比，忽略发电机内阻。（1）在自行车匀加速行驶过程中，发电机输出电压u随时间t变化的关系可能为
A． B． C．
D．
（2）无风时自行车以某一速度匀速行驶，克服空气阻力的功率P =30W，车灯的功率为P =4W。为使车灯的功
f L
率增大到P′=6W，骑车人的功率P应为
L
【答案】12． A 13． A C 14．12 15． C
51W
【解析】12．（1）[1]根据题意，由楞次定律可知，通过L 的电流方向如图所示
1
（2）[2]看图可知，开始阶段，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，转动后，磁通量减小，磁通量的变
化率增大，当转过90°时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，可知，转动过程中L 中的电流逐渐增大。
1
故选A。
U2
13．（1）[1]由题意，由公式P = 可得，L 的电阻为
R 1
122
R = Ω=24Ω L 恰能正常发光，则感应电动势的有效值为
1 6 1
E=
U
1(R +r)=13V L 的电阻为R =
242
Ω=96Ω
R 1 2 2 6
1
ER
车轮转速仍为n时，感应电动势的有效值不变，则L 两端的电压U = 2 ≈12.7V>12V
2 2 R +r
2
故选A。U2
（2）[2]L 消耗的功率P = 2 ≈1.68W<6W
2 2 R
2
故选C。
U n
14．由变压器电压与匝数关系有 1 = 1
U n
2 2
n
解得U = 1U =12V
1 n 2
2
15．（1）[1]在自行车匀加速行驶过程中，发电机的转速越来越大，则周期越来越小，感应电动势的最大值越来越大，
C正确。
故选C。
U2
（2）[2]根据题意，由P = 可得U′2:U2 =P′:P =1.5:1
L R L L
又有U ∝E∝ω∝v
所以v′2:v2 =U′2:U2 =1.5:1，又有P = fv=kv2，可得P′=1.5P =1.5×30W=45W
f f f
则P=P′+P′=(6+45)W=51W
f L
