文档内容
上海市 2024 年等级考物理试卷模拟卷 4（解析）
考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。
3．答题前，务必在答题纸上填写姓名、学校、准考证号，并将核对后的条形码贴在指
定位置上。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。全部试题的作答必须
写在答题纸上与试卷题号对应的位置。
一、杭州亚运会·赛事篇
杭州第19届亚运会于近日举行，我国运动健儿发挥出色，再次排名亚洲第一。运动员立定
向斜上方抛投一个篮球，在考虑空气阻力的情况下：
（1）篮球在空中运动到图示位置时，所受合力F与速度v的方向关系可能为（ ）
A. B.
C. D.
（2）篮球从离手到进入篮框为止的过程中，其动能 随距地面的高度h的变化关系可能
为（ ）
A. B.
C. D.
（3）运动员射箭可等效如图所示。已知弓顶部的跨度为l，且弓的形状保持不变；设弦的
弹力满足胡克定律，弦的初始长度近似为原长l，劲度系数为k。质量为m的箭在弦的正中间，附加装置夹在弦上。发射箭时弦的长度为 ，则此时弦对箭的作用力大小为______。
（4）如图，一质量为 的运动员正在完成“单臂大回转”动作。当其转至最低点时，
手臂至少要承受________N的拉力。（不计空气阻力，g取 ）
（5）（多选）如图所示运动员以速度v在倾角为 的粗糙倾斜赛道上做匀速圆周运动。已
知运动员质量为m，圆周运动的半径为R，将他视为质点，则运动员（ ）
A. 合外力方向沿赛道面向下
B. 合外力大小为
C. 速度略高于 时，轮胎侧面会受到沿斜面向下的静摩擦力
D. 速度略低于 时，轮胎侧面会受到沿斜面向上的静摩擦力
（6）如图所示是滑板比赛中的一段画面：运动员从平台水平飞出后，经 时落到斜坡上，然后他弯曲双腿做缓冲，经 后其速度方向变为沿斜坡方向。已知斜坡倾角
，运动员质量 ，阻力忽略不计（g取 ， ，
）求：
①运动员刚落到斜坡时，垂直于斜坡方向的速度分量 ；
②斜坡对运动员垂直于斜坡方向的平均冲击力大小F。
【解析】
【小问1详解】
若考虑空气阻力，则空气阻力的方向与篮球运动方向相反，篮球还受重力，由平行四边形
法则可知，篮球所受合力的方向应在速度的反方向与重力方向夹角内。
故选B。
【小问2详解】
篮球离手后受重力和空气阻力作用，水平方向做减速运动，竖直方向在上升过程中最高点
速度减到零，由于重力大于空气阻力，下落过程加速运动，所以在最高点时动能最小，所
以动能先减小后增大。
故选A。
【小问3详解】
[1]弦的弹力满足胡克定律，发射瞬间弦的弹力为
由几何知识知，两侧弦和虚线构成一个正三角形，两侧弦之间的夹角为60°，则弦与箭的
夹角为30°，弦对箭的作用力为【小问4详解】
[1]根据题意可知，运动员完成“单臂大回转”动作时，恰好通过最高点的速度为 0，设半
径为 ，从最高点到最低点，由机械能守恒定律有
在最低点由牛顿第二定律有
代入数据联立解得
由牛顿第三定律可知，手臂至少要承受拉力为
【小问5详解】
AB．运动员在水平面做匀速圆周运动，运动员的合外力方向沿水平方向指向圆心，运动员
的合外力大小为
故A错误，B正确；
CD．当运动员和自行车为整体，受到的重力和赛道的支持力的合力提供向心力时，向心力
为
解得
若速度略高于 时，但小于 时，轮胎侧面会受到沿斜面向上的静摩擦
力，故C错误，D正确。故选BD。
【小问6详解】
为
①运动员做平抛运动，则刚落到斜坡时，竖直分速度
由平抛运动规律有
解得
则垂直于斜坡方向的速度分量
方向垂直斜坡向下。
（2）在垂直斜坡方向上，垂直斜坡向下为正方向，由动量定理有
解得
二、直线运动（共22分）
如图所示，大致地表示了伽利略探究自由落体运动的实验和思维过程，他成功的核心是把
包括数学推演在内的逻辑推理与实验检验有机结合。
（1）关于该过程（ ）
A．其中甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得出的结论B．其中丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得出的结论
C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显
D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显
（2）伽利略探究物体下落规律的过程是（ ）
A．猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论
B．问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论
C．问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论
D．猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论
（3）乙同学为了测量自己的反应时间，进行了如下实验。如图所示，请甲同学用手捏住直
尺，自己用一只手在直尺“0刻度”位置处做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺，在看到乙
同学松开手让直尺下落时，自己立刻捏住直尺，再读出捏住直尺的刻度，即可算出自己的
反应时间。后期甲乙同学又合作设计了一种测量反应时间的“反应时间测量尺”。
①由实验原理可知，该同学捏住直尺处的刻度值越小，其反应时间越_________；（选填
“长”或“短”）；
②经过多次实验，该同学捏住处刻度值的平均值为19.60cm，取重力加速度 ，则该
同学的反应时间约为_________s（计算结果保留2位有效数字）；
③图中反应测量尺的标度合理的是_________（选填“A”或“B”）。
4. 利用如图所示的装置，某同学设计了DIS两种实验方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度。
方法（1）：挡光片固定在滑块中央，事先测定挡光片的宽度为L（很窄）。当滑块经过斜
面上的B点时，固定在B点的光电门（图中没有画出）测出挡光片经过B点的时间为 ，
则挡光片经过B点的速度为_________。若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比_________（填“偏大”、“相等”、“偏小”）。
方法（2）：将挡光片固定在滑块最右端（对齐），从斜面上静止释放，固定在B点的光电
门测出挡光片经过B点的时间为 ，更换不同的挡光片宽度L并测出对应的时间 。多次
实验，则每次释放滑块_________（“一定”或“不一定”）从同一位置静止释放，测量多组数
据后作出_________图像（对应物理量字母）为一条不过原点的直线，且该线的_________
即为滑块刚到达B点的速度。
5. 如图甲所示，汽车在高速公路上进收费站前以15m/s的速度行驶。如果过人工收费通道，
需要在收费站中心线处减速至0，停车20s缴费，再加速至15m/s行驶；如果过ETC（不停
车电子收费系统）通道，需要在中心线前方10m处减速至5m/s，匀速到达中心线后，再加
速至15m/s行驶，假设汽车加速和减速的加速度大小都为1m/s2。
的
（1）高速公路限速120km/h，如图乙所示高速公路上有激光测速仪向匀速行驶 汽车发射
一束激光，经反射后被接收装置接收。测速仪在时间 内分别发射两束激光，测距
分别为 ，已知测速仪高l＝6m，通过计算判断汽车是否超速？
（2）汽车过人工收费通道，从收费前减速开始，到收费后加速结束，总共通过的路程和所
需的时间是多少？
的
（3）如果过ETC通道，汽车通过（2）中路程所需要 时间是多少？比人工收费通道节约
多长时间？
【解析】
【详解】（1）[1] 因为物体下落得太快，伽利略无法测量物体自由下落的时间，为了使物
体运动速度变慢，伽利略转向探究物体在斜面上的运动问题。甲、乙、丙三个图都是实验
现象，采用斜面的目的是可以“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显。而之所以采用了不同的倾角的斜面，则是观察其规律性，形成外推的实验基础，而丁图是在此基础上经过合
理的外推得到的结论。故选AC 。
（2）[2] 伽利略在研究物体下落规律时，首先是遇到问题即对亚里士多德的观点提出疑问，
然后进行了猜想即落体是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动就是速度变化是均
匀的，接着进行了实验，伽利略对实验结果进行数学推理，然后进行合理的外推得出结论。
故选B。
（3）①[3] 由实验原理可知，该同学捏住直尺处的刻度值越小，尺子下落距离越小，则
其反应时间越短。
②[4]代入数据到公式
解得
③[5]根据初速度为零匀加速相同时间位移比满足1:3:5可知，相邻相等时间内位移越来越
大，故B更合理。
【解析】
【详解】方法（1）[1][2] 因为极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可知
光电计时器记录到挡光片经过B点的时间不可能很小，所以上述的瞬时速度v 实质是挡光
B
片通过B点的平均速度，滑块加速运动，所以大于滑块最右端到达B的速度。
方法（2）[3][4][5]根据匀加速运动速度时间关系
所以为了保证每次到达B点速度相同，每次释放滑块一定从同一位置静止释放，则测量多
组数据后作出 图像（对应物理量字母）为一条不过原点的直线，且该线的纵截距
即为滑块刚到达B点的速度。
【解析】【详解】（1）根据几何关系，汽车位移
解得
超速了。
（2）汽车通过人工收费通道首先做匀减速运动，根据速度—位移公式
解得
时间
汽车过人工收费通道，从收费前减速开始，到收费后加速结束，总共通过的路程
总时间
（3）选择ETC通道，先做匀减速直线运动，再做匀速直线运动，再做匀加速直线运动。
匀减速阶段：根据速度—位移公式
解得
根据速度—时间公式
解得
t=10s
2
匀速到达中心线正常行驶阶段
汽车通过（2）中路程所需要的时间是
比人工收费通道节约
三．近代物理（共19分）
1. α粒子散射①实验准备是（ ）；②实验现象是（ ）；③实验结论是（
）。
A．在充满氮气环境中；
B．用0.4μm金箔；
C．绝大多数α粒子散射角小于 ；
D．没有α粒子被反弹回来；
E．原子的中心有个很小的核；
F．测出电子的比荷
2. 瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析，发现这些谱线
的波长 满足 ，其中n取3、4、5、6，式中R叫作里德伯常量。
（1）玻尔受启发提出氢原子结构模型：氢原子处于基态时的能量值为 ，处于n能
级时的能量值为 ， 。若普朗克常量为h，真空中的光速为c，n与巴尔末公式中
n相等，则 _________。（用h、c、E 表示。）
1
（2）由玻尔理论可以推断满足巴耳末公式中除了4条可见光谱线外应该还有属于
_________（“红外线”或“紫外线”）频段的电磁波，属于_________（“发射”或“吸收”）光谱。
3. 以下核反应中：_________是发现中子的核反应方程，_________是目前核电站反应堆的
基本核反应方程，_________是β衰变方程。做中子衍射实验应该用的中子是B核反应前中
子还是B核反应后的中子，并说明理由：_________。
A． B．
C． D．
4. 如图甲所示，一验电器与锌板相连，在O处用的紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指
针保持一定偏角。现使验电器指针回到零，再用相同强度的黄光照射锌板，验电器指针无
偏转。
（1）甲图中锌板带_________电，指针带_________电（“正”、“负”、“无”）；若改用强度
更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针_________（填“有”或“无”）偏转。
（2）某同学设计了如图乙所示的电路，图中A和K为光电管的两极，K为阴极，A为阳
极。现接通电源，用光子能量为6.4eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻
器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的示数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的示数恰好
为零，读出此时电压表的示数为2.1V，则光电管阴极材料的逸出功为_________eV，该阴
极材料的截止频率为_________Hz。（普朗克常量 ，结果保留两位有
效数字）
（3）如图丙中U 为反向遏止电压，v为入射光频率，改变入射光频率（都大于该光电管的
c
截止频率）测得如图丙直线。若用逸出功更小的光电管作阴极材料，在图丙中画出可能的
图像______。【解析】
【详解】[1]由于因为金箔延展性强，α粒子轰击金箔的时候方便观察实验现象，即实验准
备是用0.4μm金箔；
[2]α粒子散射实验的实验现象是绝大多数α粒子散射角小于 ，极少数发生了大角度的偏
转，极个别发生了反弹；
[3]由于实验中极少数发生了大角度的偏转，极个别发生了反弹，可知α粒子散射实验的实
验结论是原子的中心有个很小的核，其集中了全部正电荷与几乎全部质量。
【解析】
【详解】（1）[1] 从n能级向2能级跃迁放出光的波长为
整理得
其中
，
解得
（2）[2][3]由玻尔理论可以推断满足巴耳末公式中除了4条可见光谱线外，当n取更大的
量子数时，光子能量更大，所以应该还有属于紫外线频段的电磁波，属于发射光谱。
【解析】
【详解】[1]D选项方程是是发现中子的核反应方程；
[2]目前核电站是利用铀核裂变，所以核电站反应堆的基本核反应方程是选项B的方程；[3]β衰变方程会放出电子流，所以选项C的方程是β衰变方程；
[4]衍射实验应该用的中子是B核反应后中子，因为中子衍射要用热中子流。
【解析】
【详解】（1）[1][2][3]在处用一紫外线灯照射锌板，锌板发生光电效应，光电子射出后，
锌板带正电，验电器与锌板连接，所以指针带正电，改用强度更大的红外线灯照射锌板，
可观察到验电器指针无偏转，因为红外线不能使锌板发生光电效应。
（2）[4][5] 当滑至某一位置时电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为2.1V，可
知，遏止电压
根据
解得电管阴极材料的逸出功为
该阴极材料的截止频率为
（3）[6]根据
整理得
所以用逸出功更小的光电管作阴极材料，图像斜率不变，相互平行，但纵截距不同，如下
四．阅读材料，回答下列小题问题。
亚洲运动会简称亚运会，是亚洲规模最大的综合性运动会，由亚洲奥林匹克理事会的成员
国轮流主办，每四年举办一届。2023年9月23日至10月8日，第19届亚运会在杭州如期举行并圆满落幕。2023年7月8日，在第42届亚奥理事会全体大会上，经亚奥理事会执委
表决通过，中国哈尔滨市获得2025年哈尔滨亚洲冬季运动会举办权。如此体育盛事，也引
起了“全民运动、全民健身”的热潮。
1. 人立定跳远时，脚蹬地起跳前瞬间他的受力示意图是（ ）
A. B.
C. D.
2. 一个质量均匀的铅球静止在水平的角落里，如图所示，并与竖直的墙面相接触， A、B
两点是铅球与墙和地面的接触点，则下列说法正确的是（ ）
A. 两个物体相互接触，就一定能产生弹力
B. 铅球受到地面的支持力，是因为球发生了弹性形变而产生的
C. 铅球受三个力，分别是重力、地面的支持力和墙面的弹力
D. 铅球受二个力，重力、地面的支持力
3. 如图（a）所示的“滑板”是常见的娱乐休闲活动。在空旷的水平地面上，有一小孩从
静止开始，连续三次蹬地后，滑板沿直线继续滑行了24m后停下。某同学用v-t图像描述
了上述运动过程，如图（b）所示。求：
（1）滑板减速滑行过程中的最大速率；
（2）小孩蹬地时滑板加速度的大小。【解析】
【1题详解】
运动员受到重力，方向竖直向下；弹力，方向竖直向上；地面给他的摩擦力，方向向前。
故选D。
【2题详解】
A．两个物体相互接触，若没有发生弹性形变，不能产生弹力，故A错误；
B．铅球受到地面的支持力，是因为地面发生了弹性形变而产生的，故B错误；
CD．铅球受两个力，分别是重力、地面的支持力，若受到墙面的弹力，则不能平衡，故C
错误，D正确。
故选D。
【3题详解】
（1）小孩滑行时水平方向只受摩擦力的作用，做匀减速直线运动，与初速度为零的匀加速
直线运动具有对称性，因此有
将
s=24m
2
=(12-4.8)s=7.2s
代入可解得
a≈0.93m/s2
2
根据
可解得
≈6.67m/s
（2）小孩加速过程中速度的增加量与滑行过程中速度的减少量相等，加速的时间共计t=0.8s+0.8s+0.8s=2.4s
1
减速的时间共计
t=1.2s+1.2s+7.2s=9.6s
2
根据
可解得
=3.72m/s2
五．重力测量
“重力测量”是指测定重力加速度的技术和方法，其成果在地球物理学、测绘学中有着重
要的作用。小明用图（a）所示的实验装置测量重力加速度g。其中轻质细线长为L，细线
一端挂在已调零的力传感器下，另一悬挂一直径为D的金属小球。悬点的正下方固定一光
电门，用于测量小球经过时的挡光时间。实验时将小球拉至不同高度由静止起开始摆动，
记下小球在最低点时力传感器的读数F和小球经过光电门的挡光时间t，建立合适坐标系处
理实验数据得到图（b）。
（1）图（b）中纵坐标 为绳子拉力F，横坐标可能为（ ）
A. t B. C. D.
（2）实验测得图像的斜率为k，纵轴截距为b，则 ________。（用题中字母L、D、
k、b表示）
（3）已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的引力为0。“科拉深井”以
的垂直深度，被誉为到达地球最深处的人造物。若将地球视为质量分布均匀、半径为
的球体。“科拉深井”井底的重力加速度为 ，地球表面重力加速度 ，则 ________（保留三位有效数字）。
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知，小球经过光电门的速度为
由牛顿第二定律有
整理可得
则图（b）中纵坐标为绳子拉力F，横坐标可能为 。
故选D。
【小问2详解】
实验测得图像的斜率为k，纵轴截距为b，则有
，
整理可得
【小问3详解】
根据万有引力等于重力有
又有
整理可得则
