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上海市2024物理等级考模拟卷8(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、物理学史与物理的思想方法（8分）
1. 了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．
以下符合事实的是（ ）（2分）
A. 伽利略通过“理想实验”得出“力不是维持物体运动的原因”
B. 牛顿建立了万有引力定律，并测出了万有引力常量
C. 奥斯特发现了电流的磁效应，使人们突破了对电与磁认识的局限性
D. 楞次发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善
1.【答案】AC
【解析】
【详解】A．伽利略通过“理想实验”得出“力不是维持物体运动的原因”，A正确；
B．牛顿建立了万有引力定律，是卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量，B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的内在联系，使人们突破了对电与磁认识
的局限性，C正确；
D．法拉第发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，D错误．
故选AC。
2. 用比值法定义物理量是物理学中一种重要的思想方法，下列物理量的表达式不属于用比
值法定义的是（ ）（2分）
A. 加速度 B. 功率 C. 速度 D. 电阻
2.【答案】A
【解析】
【详解】A．加速度 中，a随着F和m的变化而变化，不是采用比值定义法定义的，
故A符合题意；B．功率P与W和 无关，可知功率 用的是比值定义法，故B不符合题意；
C．由速度的定义知 是比值定义法，故C不符合题意；
D．电阻R由本身的性质决定，与U和I无关，电阻 采用的是比值定义法，故D不
符合题意。
故选A。
3. 关于牛顿经典力学与相对论，下列说法中正确的是（ ）(2分)
A. 相对论彻底否定了牛顿力学
B. 在相对论中，运动的钟比静止的钟慢
C. 牛顿力学能应用于接近光速运动的问题
D. 牛顿力学能应用于分子、原子和原子核等的微观领域
3.【答案】B
【解析】
【详解】A．相对论没有否定牛顿力学,是对牛顿力学的补充，故A错误；
B．在相对论中，运动的钟比静止的钟慢，故B正确；
CD．牛顿力学适用于宏观低速运动的物体，对微观高速运动的粒子不适用，故CD错误。
故选B。
4. 一个物体在恒力作用下做匀加速直线运动，其速度是否可以不断增大直至无穷大？你的
回答是______（选填“是”或“否”），理由是______。（2分）
4.【答案】 ①. 否 ②. 见解析
【解析】
【详解】[1][2]不可能，当他运动速度接近光速时，速度越快，物体质量越大，拉到最后，
m趋近于无限大，a小到忽略不计，无限趋于0，那么物体永远达不到光速，不可能不断增
大直至无穷大 。
二．光----2015年12月，中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破﹣可见光通
信的实时通率已经提高至50Gbps，相当于0.2s即可下载一部高清电影。（12分）
1．（多选）关于可见光，下列说法正确的是（ ）（2分）
A．可见光中的红光比紫光的频率低
B．可见光不能在真空中传播
C．可见光波长越长，越容易发生衍射
D．可见光能发生光的干涉和衍射现象，说明光是横波【解析】
【1题详解】
A.根据可见光中光的频率的排列顺序可知，可见光中的红光比紫光的频率低，故A正确；
B.可见光属于电磁波，能在真空中传播，故B错误；
C.可见光波长越长，越容易发生明显衍射，故C正确；
D.可见光能发生光的干涉和衍射现象，说明光具有波动性；偏振现象说明光是一种横波，
故D错误。
故选AC。
2．真空中一束波长为 6×10﹣7m的可见光，频率为 Hz，已知光在真空中的速度为
3×108m/s。该光进入水中后，其波长与真空中的相比变 （选填“长”或“短”）。
（4分）
【2题详解】
[1][2]由波长与频率的关系
该光进入水中后，波的频率不变，但传播速度变小，所以其波长与真空中的相比变短。
3．可见光通信是利用LED灯的光线实现上网的新型高速数据传输技术。如图所
示，ABCD是LED闪光灯的圆柱形封装玻璃体，其横截面的直径 AB＝d，厚
√3
度AD＝ d。LED灯（可视为点光源）固定在玻璃体 CD面的圆心O．玻
2
璃体的折射率为√2，光在真空中的传播速度为c。则光在玻璃体中传播的速
度为 m/s；光线OA在AB面发生折射时的折射角为 。（6
分）
【3题详解】
[1][2]由公式
得
光在玻璃体中传播的速度为
由几何关系有光线OA在AB面入射角为i，有所以
设折射角为r，由折射定律有
得
三．自然界中存在各种形式的运动，各种运动都对应某种形式的能量，各种能量之间可以
相互转化。（20分）
1．如图所示，半径为R的半圆形凹槽放在光滑水平面上，凹槽内侧
光滑，其质量为M＝2m，A点是凹槽圆弧上的一点，与圆心等高，
现有一个可视为质点，质量为m的滑板小孩从距离A点高R处由
静止开始下落，恰好从A点沿圆弧的切线方向进入凹槽（忽略空
气阻力和小孩体内能量的转化），下列说法正确的是（ ）（3
分）
A．从滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩机械能守恒
B．从滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩和凹槽组成的系统动量守
C．滑板小孩运动到最低点的速度为2√gR
D．滑板小孩运动到最高点与静止下落位置等高
【1题详解】
A．滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩机械能有一部分转化为凹槽的动
能，故滑板小孩机械能不守恒，故A错误；
B．滑板小孩和凹槽组成的系统，在水平方向上动量守恒，竖直方向上合力不为零，动量
不守恒。故B错误‘
C．滑板小孩运动到最低点的过程中，设最低点小孩的速度为v，凹槽速度为v，规定向右
1 2
为正，系统水平方向动量守恒
系统能量守恒，则
代入数据解得故C错误；
D．滑板小孩运动到凹槽右侧与A点齐平的 点时，滑板小孩相对凹槽水平方向静止，根
据动量守恒可知凹槽水平速度也为0，根据能量守恒可知，滑板小孩可以运动到与开始下
落等高的位置，故D正确；
故选D。
2．如图所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定的
高度，则下面有关能量的转化的说法中正确的是（ ）（3
分）
A．子弹减少的机械能转变成沙箱和子弹增加的内能
B．子弹减少的机械能转变成了沙箱增加的机械能
C．子弹减少的动能等于沙箱增加的机械能
D．子弹减少的机械能转变成沙箱和子弹的内能以及沙箱增加的机械能
【2题详解】
从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中：
在子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统水平方向的动量守恒，但系统克服摩擦
力做功，系统的机械能减少，转化为内能；
子弹射入沙箱后二者合为一体，其后摆起一定高度的过程中二者组成的系统的机械能守恒，
动能转化为二者的重力势能。
所以整个的过程中子弹的动能一部分转化成了沙箱和子弹的内能，另一部分转化成了沙箱
和子弹的机械能。
故选D。
*3．某科幻电影中出现了一座在赤道上建造的垂直于水平面的“太空电梯”，如图所示，
若“太空电梯”成为可能，宇航员就可以乘坐电梯到达特定高度的
空间站。当“太空电梯”停在距地面高度为h处，地球的自转不能
忽略且地球可视为均质球体，则对“太空电梯”里的宇航员，下列说法正确的是 （3分）
A．当h=0时，宇航员绕地心运动的线速度大小约为
B．当 与地球同步卫星距地面高度相同时，宇航员处于完全失重状态
C．h越小，宇航员绕地心运动的向心加速度越大
D．h越大，宇航员绕地心运动的角速度越大，线速度越小
【3题详解】
A．h是“太空电梯”停在距地面高度，当h为零时宇航员还在地面，受万有引力和地面的
支持力，绕地球运动的线速度小于第一宇宙速度，故A错误；
B．因地球同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，同步卫星受到的万有引力全部提供
向心力，故当h与地球同步卫星距地面高度相同时，宇航员受到的万有引力也全部提供向
心力，则宇航员处于完全失重状态，故B正确；
C．根据向心加速度的计算公式可得
由此可知h越小，r越小，宇航员绕地心运动的向心加速度越小，故C错误；
D．“太空电梯”相对地面静止，“太空电梯”里的宇航员随地球自转的角速度相等，根
据线速度的计算公式可得
由此可知，h越大，r越大，宇航员绕地心运动的线速度越大，故D错误；
故选B。
*4．质量为m的人造地球卫星与月心的距离为r时，重力势能可表示为 ，其中
G为引力常量，M为月球质量，若“嫦娥三号”在原来半径为R 的轨道上绕月球做匀速
1
圆周运动，由于受到及稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为
R，已知：月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，地球表面的重力加速度为g，
2 0
此过程中因摩擦而产生的热量为（ ）（4分）
A． B．
C． D．
【4题详解】
“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时，由月球的万有引力提供向心力，当轨道半径为R
1时，有
卫星的引力势能
轨道半径为R 时有
2
卫星的引力势能
设因摩擦而产生的热量为Q，根据能量守恒得：
由黄金代换式得
联立解得
故选B。
5．已知某横波的频率为1.0×105Hz，某时刻该波在某介质中沿x轴正方向传播的波动图像
A
如图所示，图中的质点 P位于y=− 处，则（ ）
2
（3分）
A．该波的传播速度为1.5×106m/s
B．质点P在半个周期内振动的路程为2AC．该时刻P点的加速度方向沿y轴负方向
1
D．该时刻后再经过
×10−3
s P点位于波谷
3
【5题详解】
A．由图可知波长 ，根据波速的计算公式
代入数据解得
v=1500m/s
故A错误；
B．质点P在半个周期内振动的路程为2A，故B正确；
C．该时刻P点的位移为负，加速度方向沿y轴正方向，故C错误；
D．根据数学方法可知P点的横坐标为 ，该波在某介质中沿x轴正方向传播，
则经历
P点位于波谷，故D错误；
故选B。
*6．假设某太空飞船的长度为L ＝90m，一站在地面上的观察者观察到该太空飞船相对自
0
己沿太空飞船长度方向以速度v＝0.8c从正上方飞过。地面上的观察者测量的太空飞船
飞过该观察者的时间为 秒，太空飞船上的人测量的太空飞船飞过观察者的时间
为 秒。（4分）
【6题详解】
[1]地面上的观察者测得船身的长度为
通过观察者的时间间隔为
s
[2]太空飞船上的人测得飞船船身通过观察者的时间间隔为s
电荷在电磁场中的运动及能量转化
四、无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制
装置操控的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。（26分）
1. 一架无人机某次飞行的轨迹如图所示，轨迹abcde是在竖直平面内一条光滑曲线，若此
次飞行中飞机的速率近似保持不变，b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，则下列说
法正确的是（ ）（2分）
A. 飞机在b点所受合外力沿水平向右
B. 飞机在b点受到的升力大于在c点受到的升力
C. 从b点到d点的飞行中，飞机的水平速度大小不变
D. 从b点到d点的飞行中，飞机一直处于超重状态
1.【答案】B
【解析】
【详解】A．曲线运动的合外力指向曲线的凹侧一方，故A错误；
B．飞机在b点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，此时可
以近似看为升力与重力的差值提供向心力，近似为
在c点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，根据三角形定则
可知
b点受到的升力大于在c点受到的升力，故B正确；
C．b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，两点只有水平方向上的速度，竖直方向上速
度为0，且此次飞行中飞机的速率近似保持不变，则从b点到d点的飞行中，竖直方向上的速度与水平方向上的速度的合速度大小等于b点和d点的速度大小，则此过程中水平速度
大小一定在改变，故C错误；
D．从b点到d点的飞行中，合外力方向会发生变化，故从b点到d点的过程中，先超重，
再失重，故D错误。
故选B。
2. 2014年8月19日，一架客机在起飞不久后遭遇鸟击，导致两个发动机中的一个无法正
常工作，下列关于小鸟和飞机相撞时的说法正确的是（2分）
A. 小鸟对飞机的作用力比飞机对小鸟的作用力大
B. 飞机对小鸟的作用力比小鸟对飞机的作用力大
C. 小鸟对飞机的作用力与飞机对小鸟的作用力一样大
D. 主动撞击的一方产生的作用力大
2.【答案】C
【解析】
【详解】小鸟撞飞机的力与飞机撞小鸟的力是一对相互作用力，二者大小相等，故ABD错
误，C正确。
故选C.
3. 如图是无人机绕拍摄主体飞行时，在水平面内做匀速圆周运动的示意图。已知无人机的
质量为m，轨道平面距拍摄对象高度为h，无人机与拍摄对象距离为r，飞行时线速度大小
为v，则无人机做匀速圆周运动时（ ）（3分）
A. 无人机所受空气作用力为mg B. 无人机所受向心力为
C. 无人机飞行时要消耗电能，所以无入机的机械能是增加的D. 无人机绕行一周的周期为
3.【答案】D
【解析】【详解】A．无人机做匀速圆周运动，重力方向竖直向下，所需向心力水平方向，则空气
对无人机的作用力斜向上方，大于重力，A错误；
B．无人机的向心力为
B错误；
C．水平方向的匀速圆周运动，机械能保持不变，C错误；
D．设r与水平夹角为 ，则
D正确。
故选D。
4. 无人机由地面竖直升空，到一定高度后悬停调整方向，如图所示，沿直线水平飞行一段
距离至目标地点正上方18m处悬停，再竖直降落到地面，抵达地面时速度恰为零。为避免
物资损坏，无人机在水平和竖直的飞行过程中，加速及减速的加速度大小均为 。已
知5kg的货箱所受空气阻力大小恒为1N，重力加速度 。则沿竖直方向加速上
升的过程中，无人机对货箱作用力 的大小为________N；沿水平方向加速运动的过程中，
无人机对货箱作用力 的大小为________N；若无人机的最大速度限制为l0m/s沿竖直方向
降落过程所用的最短时间 ________s。（6分）
4.【答案】 ①. 61 ②. ③. 6
【解析】【详解】[1]沿竖直方向加速上升的过程中，根据牛顿第二定律
得
[2]沿水平方向加速运动的过程中，根据牛顿第二定律
[3]由于
则无人机不能加速度到最大速度，根据
最短时间为
5. 如图甲是某型号无人机在水平地面沿直线加速滑行和离开地面以固定仰角沿直线匀速爬
升的示意图，无人机在滑行和爬升两个过程中：所受推力大小均为其重力的 倍，方向与
速度方向相同；所受升力大小与其速率的比值均为k，方向与速度方向垂直；所受空气阻
1
力大小与其速率的比值均为k，方向与速度方向相反。k、k 未知；已知重力加速度为g，
2 1 2
无人机质量为m，匀速爬升时的速率为v，仰角为θ，且sinθ= ，cosθ= 。
0
(1)求k，k 的值。（4分）
1 2
(2)若无人机受到地面的阻力等于压力的k 倍，无人机沿水平地面滑行时能做匀加速直线运
3
动，求k 的值。（4分）
3
(3)若无人机在水平地面由静止开始沿直线滑行，其加速度a与滑行距离s的关系如图乙所示，求s~2s 过程与0~s 过程的时间之比。（无人机在s~2s 这段滑行过程中的平均速度可
0 0 0 0 0
用该过程始末速度的算术平均值替代）(5分)
5.【答案】(1) ， ；(2) ；(3)
【解析】
【详解】(1)无人机以速度v 匀速爬升阶段，受力平衡，沿速度方向有
0
垂直速度方向有
联立得
为
(2)设无人机在地面滑行时速度 v，受到地面弹力为F ，受力分析可知竖直方向平衡
N
水平方向匀加速
得
无人机能做匀加速直线运动，a不变，方程中v的系数必须为零，即则有
(3)设无人机在0~s 过程经历时间为t，s 位置的速率为v；在s~2s 过程经历时间为t，2s
0 1 0 1 0 0 2 0
位置的无人机速率为v，0~s 过程以加速度a 匀加速运动，则
2 0 0
解得
则
依据图乙，0~s 过程无人机合外力为ma ；s~2s 过程无人机合外力ma随s均匀减小，一小
0 0 0 0
段位移 内合外力做功为ma ，此过程合外力做功可表示为 ，0~2s 过程应用动
0
能定理
解得
依题意在s~2s 过程无人机平均速度大小为
0 0
无人机在两个过程经历时间之比为五．体育强国（17分）
体育强国是新时期我国体育工作改革和发展的目标与任务，我国要力争实现体育大国向体
育强国的转变。2019年9月2日，国务院办公厅印发《体育强国建设纲要》，其中提出，
到2035年，经常参加体育锻炼人数比例达到45%以上，人均体育场地面积达到2.5平方米，
《国民体质测定标准》合格以上的人数比例超过92%。体育运动在提高人民身体素质和健
康水平、促进人的全面发展等方面有着不可替代的作用。
的
1. 百米赛跑 冠军，与其他参赛队员相比，其整个赛跑过程中一定最大的物理盘是（
）（2分）
A. 位移 B. 加速度 C. 平均速度 D. 速度变
化量
【1题详解】
的
A．百米赛跑 位移相同，故A错误；
BD．百米赛跑参赛队员的加速度、速度变化量均无法判断，故BD错误；
C．百米赛跑的位移相同，冠军所用的时间最短，平均速度最大，故C正确。
故选C。
2. 运动员站立在水平地面上时，两腿夹角的角平分线与地面垂直。下列说法正确的是（
）（3分）
A. 两条腿分开的角度越大，运动员对地面的压力越小
B. 运动员对地面的压力不变，与两条腿间的角度无关
C. 两条腿分开的角度越小，运动员越费力
D. 两条腿分开的角度越大，运动员受到的合力越大
【2题详解】
ABD．根据牛顿第三定律可知运动员对地面的压力与地面对人的支持力大小相等，支持力
与重力为一对平衡力，所以运动员对地面的压力与重力大小相等，与两条腿间的角度无关
故AD错误，B正确；
C．设两腿对身体作用力为F，F与竖直方向夹角为 ，根据平衡条件可知两条腿分开的角度越小，F越小，运动员越省力，故C错误。
故选B。
3. 如图所示，学生练习用头颠球。某一次足球静止自由下落80cm，被重新顶起，离开头
部后竖直上升的最大高度仍为80cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为
0.4kg，重力加速度g取10 ，不计空气阻力下列说法正确的是（ ）（3分）
A. 头部对足球的平均作用力为足球重力的10倍
B. 足球下落到与头部刚接触时动量大小为3.2kg·m/s
C. 足球与头部作用过程中动量变化量大小为3.2kg·m/s
D. 足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为3.2N·s
【3题详解】
A．足球下落和头顶接触时的速度大小为
由题意可知返回时的速度大小也为 ，根据动量定理有
解得
故A错误；
B．足球下落到与头部刚接触时动量大小为
故B错误；
C．足球与头部作用过程中动量变化量大小为故C正确；
D．足球从最高点下落至重新回到最高点的过程的时间为
重力的冲量大小为
故D正确。
故选CD。
4. 一个篮球运动员练习投篮，某人站在旁边观察球在空中的运动发现篮球从离开运动员的
手到运动到最高点，篮球的高度上升2m，篮球在最高点的速度为2m/s，已知篮球的质量
是0.6kg，g取10 ，根据观察结果估算运动员投篮时对篮球做的功为___________J，假
设观察者的观察结果是准确的，分析估算值是偏大还是偏小？___________，理由是
___________。（9分）
【4题详解】
[1]篮球离开手时竖直方向速度为
蓝球上升到最高点时具有水平速度，篮球离开手时的速度为
根据动能定理可知运动员投篮时对篮球做的功为
[2][3]篮球向上运动过程受到空气阻力，对篮球做负功，所以估算值运动员投篮时对篮球做
的功是偏小。
