2024年高考模擬物理試卷4（上海專用）（解析版）

上海市2024年等級考物理試卷模擬卷4

考生注意：

1.試卷滿分100分，考試時(shí)間60分鐘。

2.本考試分設(shè)試卷和答題紙。

3.答題前，務(wù)必在答題紙上填寫姓名、學(xué)校、準(zhǔn)考證號，并將核對后的條形碼貼在指定位

置上。作答必須涂或?qū)懺诖痤}紙上，在試卷上作答?律不得分。全部試題的作答必須寫在答

題紙上與試卷題號對應(yīng)的位置。

一、杭州亞運(yùn)會?賽事篇

杭州第19屆亞運(yùn)會于近日舉行，我國運(yùn)動健兒發(fā)揮出色，再次排名亞洲第一。運(yùn)動員立定

向斜上方拋投一個(gè)籃球，在考慮空氣阻力的情況下：

(1)籃球在空中運(yùn)動到圖示位置時(shí)，所受合力廠與速度，的方向關(guān)系可能為()

(2)籃球從離手到進(jìn)入籃框?yàn)橹沟倪^程中，其動能耳隨距地面的高度〃的變化關(guān)系可能為

(3)運(yùn)動員射箭可等效如圖所示。已知弓頂部的跨度為/,且弓的形狀保持不變；設(shè)弦的彈

力滿足胡克定律，弦的初始長度近似為原長/,勁度系數(shù)為鼠質(zhì)量為小的箭在弦的正中間，

附加裝置夾在弦上。發(fā)射箭時(shí)弦的長度為2/,則此時(shí)弦對窗的作用力大小為。

（4）如圖，--質(zhì)量為55kg的運(yùn)動員正在完成“單臂大回轉(zhuǎn)”動作。當(dāng)其轉(zhuǎn)至最低點(diǎn)時(shí)，手臂

至少要承受N的拉力。（不計(jì)空氣阻力，g取lOm/s?）

（5）（多選）如圖所小運(yùn)動員以速度u在傾角為少的粗糙傾斜賽道上做勻速I員I周運(yùn)動。已

知運(yùn)動員質(zhì)量為，〃，圓周運(yùn)動的半徑為上將他視為質(zhì)點(diǎn)，則運(yùn)動員（）

B.合外力大小為〃7二

R

C.速度略高于jRgsin。時(shí),輪胎側(cè)面會受到沿斜面向卜?的靜摩擦力

D,速度略低于tan。時(shí),輪胎側(cè)面會受到沿斜面向上的靜摩擦力

（6）如圖所示是滑板比賽中的一段畫面：運(yùn)動員從平臺水平飛出后，經(jīng)乙=0.6s時(shí)落到斜

坡上，然后他彎曲雙腿做緩沖，經(jīng)，2=0-5s后其速度方向變?yōu)檠匦逼路较颉Ｒ阎逼聝A角

a=37。,運(yùn)動員質(zhì)量-40kg，阻力忽略不計(jì)（g取10m/s2,sin37°?0.6,cos37°?0.8）

求：

①運(yùn)動員剛落到斜坡時(shí)，垂直于斜坡方向的速度分量y'；

②斜坡對運(yùn)動員垂直于斜坡方向的平均沖擊力大小產(chǎn)。

【解析】

【小問1詳解】

若考慮空氣阻力，則空氣阻力的方向與籃球運(yùn)動方向相反，籃球還受重力，由平行四邊形法

則可知，籃球所受合力的方向應(yīng)在速度的反方向與重力方向夾角內(nèi)。

故選B。

【小問2詳解】

籃球離手后受重力和空氣用力作用，水平方向做減速運(yùn)動，豎直方向在上升過程中最高點(diǎn)速

度減到零，由于重力大于空氣阻力，下落過程加速運(yùn)動，所以在最高點(diǎn)時(shí)動能最小，所以動

能先減小后增大。

故選Ao

【小問3詳解】

⑴弦的彈力滿足胡克定律，發(fā)射瞬間弦的彈力為

F=k(2l-l)=kl

由幾何知識知，兩側(cè)弦和虛線構(gòu)成一個(gè)正三角形，兩側(cè)弦之間的夾角為60。，則弦與徜的夾

角為30。，弦對箭的作用刀為

Fz=2Fcos30°=^/

【小問4詳解】

[1]根據(jù)題意可知，運(yùn)動員完成“單臂大回轉(zhuǎn)”動作時(shí)，恰好通過最高點(diǎn)的速度為0,設(shè)半徑為

「，從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律有

;ng-2r=—mv2

在最低點(diǎn)由牛頓第二定律有

v2

r-mg=m—

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得

解得尸=592N

二、直線運(yùn)動（共22分）

如圖所示，大致地表示了伽利略探究自由落體運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)和思維過程，他成功的核心是把

包括數(shù)學(xué)推演在內(nèi)的邏輯推理與實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)有機(jī)結(jié)合。

（1）關(guān)于該過程（）

A.其中甲圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得出的結(jié)論

B.其中丁圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得出的結(jié)論

C.運(yùn)用甲圖的實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力的作用，使實(shí)聆現(xiàn)象更明顯

D.運(yùn)用丁圖的實(shí)驗(yàn)，可“放大”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯

（2）伽利略探究物體下落規(guī)律的過程是（）

A.猜想一問題一數(shù)學(xué)推理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一合理外推—得出結(jié)論

B.問題一猜想一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一數(shù)學(xué)推理一合理外推一得出結(jié)論

C.問題一猜想一數(shù)學(xué)推理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一合理外推一得出結(jié)論

D.猜相一問題一熨驗(yàn)驗(yàn)證一數(shù)學(xué)推理一合理外推一得出結(jié)論

（3）乙同學(xué)為了測量自己的反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。如圖所示，請甲同學(xué)用手捏住直

尺，自己用一只手在直尺“0刻度”位置處做捏住直尺的梏備，但手不碰到直尺，在看到乙同

學(xué)松開手讓直尺下落時(shí)，自己立刻捏住直尺，再讀出捏住直尺的刻度，即可算出自己的反應(yīng)

時(shí)間。后期甲乙同學(xué)又合作設(shè)計(jì)了一種測量反應(yīng)時(shí)間的“反應(yīng)時(shí)間測量尺”。

甲

單位:s單位:

4

0.4一O.

0.3O.

3

0.2-O.

6同學(xué)0.100.2

i

1

0刻度線?

0?

AB

①由實(shí)驗(yàn)原理可知，該同學(xué)捏住直尺處的刻度值越小，其反應(yīng)時(shí)間越________;（選填“長

或"短”）；

②經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)捏住處刻度值的平均值為19.60cm,取重力加速度9.8m/s2,則該

同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間約為s（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；

③圖中反應(yīng)測量尺的標(biāo)度合理的是_________（選填"A”或"B”）。

4.利用如圖所示的裝置，某同學(xué)設(shè)計(jì)了DIS兩種實(shí)驗(yàn)方法測定斜面上運(yùn)動滑塊的瞬時(shí)速度。

方法（1）：擋光片固定在滑塊中央，事先測定擋光片的寬度為L（很窄）。當(dāng)滑塊經(jīng)過斜

面上的8點(diǎn)時(shí)，固定在8點(diǎn)的光電門（圖中沒有畫出）測出擋光片經(jīng)過8點(diǎn)的時(shí)間為

則擋光片經(jīng)過8點(diǎn)的速度為°若滑塊不能視為質(zhì)點(diǎn)，則測得的速度與滑塊最右端

到達(dá)3的速度相比（填“偏大”、“相等”、“偏小。

方法（2）：將擋光片固定在滑塊最右端（對齊），從斜面上靜止釋放，固定在8點(diǎn)的光電

門測出擋光片經(jīng)過8點(diǎn)的時(shí)間為加，更換不同的擋光片寬度心并測出對應(yīng)的時(shí)間加。多次

實(shí)驗(yàn)，則每次釋放滑塊（"一定''或"不一?定”）從同一位置靜止釋放，測量多組數(shù)

據(jù)后作出________圖像〔對應(yīng)物理量字母）為一條不過原點(diǎn)的直線，且該線的

即為滑塊剛到達(dá)8點(diǎn)的速度。

5.如圖甲所示，汽車在高速公路上進(jìn)收費(fèi)站前以15m/s的速度行駛。如果過人工收費(fèi)通道，

需要在收費(fèi)站中心線處減速至0,停車20s繳費(fèi)，再加速至15m/s行駛；如果過ETC（不停

車電子收費(fèi)系統(tǒng)）通道，需要在中心線前方10m處減速至5m/s,勻速到達(dá)中心線后，再加

速至I5m/s行駛，假設(shè)汽車加速和減速的加速度大小都為lm/s2o

收費(fèi)站中心線

I

------10m-------a

I

I

勻速行駛區(qū)間【ETC通道

15m/s―?

I

I

-）

I

15m/s—?；人工收費(fèi)通道

I

I

=1

甲

（1）高速公路限速120k門/h,如圖乙所示高速公路上有激光測速儀向勻速行駛汽車發(fā)射

一束激光，經(jīng)反肘后被接收裝置接收。測速儀化時(shí)間△/=0.歸內(nèi)分別發(fā)射兩束激光，則距

分別為再=10m,*=7.5m,已知測速儀高/=6m,通過計(jì)算判斷汽車是否超速？

（2）汽車過人工收費(fèi)通道，從收費(fèi)前減速開始，到收藥后加速結(jié)束，總共通過的路程和所

需的時(shí)間是多少？

（3）如果過ETC通道，汽車通過（2）中路程所需要時(shí)間是多少？比人工收費(fèi)通道節(jié)約

多長時(shí)間？

【解析】（1）［1］囚為物體下落得太快，伽利略無法測量物體自由下落的時(shí)間，為了使物

體運(yùn)動速度變慢，伽利略轉(zhuǎn)向探究物體在斜面上的運(yùn)動問題。甲、乙、丙三個(gè)圖都是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

象，采用斜面的目的是可以“沖淡”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。而之所以采用了不同的

傾角的斜面，則是觀察其規(guī)律性，形成外推的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，而丁圖是在此基礎(chǔ)上經(jīng)過合理的外

推得到的結(jié)論。故選AC

（2）［2|伽利略在研究物體下落規(guī)律時(shí)，首先是遇到問題即對亞里士多德的觀點(diǎn)提出疑問，

然后進(jìn)行了猜想即落體是一種最簡單的變速運(yùn)動，血最簡單的變速運(yùn)動就是速度變化是均勻

的，接著進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，伽利略對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)推理，然后進(jìn)行合理的外推得出結(jié)論。

故選B。

（3）①［3］由實(shí)驗(yàn)原理可知，該同學(xué)捏住直尺處的刻度值越小，尺子下落距離越小，則

〃=獷

其反應(yīng)時(shí)間越短。

②⑷代入數(shù)據(jù)到公式

力=渭

解得

/=0.20s

③［5］根據(jù)初速度為零勻加速相同時(shí)間位移比滿足1:3:5可知，相鄰相等時(shí)間內(nèi)位移越來越大,

故B更合理。

【解析】方法（1）因?yàn)闃O短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度，可知

L

光電計(jì)時(shí)器記錄到擋光片經(jīng)過4點(diǎn)的時(shí)間不可能很小，所以上述的瞬時(shí)速度1%實(shí)質(zhì)是擋光

片通過B點(diǎn)的平均速度，滑塊加速運(yùn)動，所以大于滑塊最右端到達(dá)B的速度。

方法（2）［力⑷⑶根據(jù)勻加速運(yùn)動速度時(shí)間關(guān)系

—=vw+a—

Ar2

所以為了保證每次到達(dá)B點(diǎn)速度相同，每次釋放滑塊一定從同一位置靜止釋放，則測量多

組數(shù)據(jù)后作出玄-加圖像(對應(yīng)物理量字母)為一條不過原點(diǎn)的直線，且該線的縱截距即

為滑塊剛到達(dá)8點(diǎn)的速度。

【解析】(1)根據(jù)幾何關(guān)系，汽車位移

x=Js；一q-Js；一尸=3.5m

解得

X

v'=—=35m/s=126km/h

△t

超速了。

(2)汽車通過人工收費(fèi)通道首先做勻減速運(yùn)動，根據(jù)速度一位移公式

0-VQ=-2ctxi

解得

X]=112.5m

時(shí)間

4=L15S

a

汽車過人工收費(fèi)通道，從收費(fèi)前減速開始，到收費(fèi)后加速結(jié)束，總共通過的路程

x=2Xj=225m

總時(shí)間7=2。+r0=50s

(3)選擇ETC通道，先做勻減速直線運(yùn)動，再做勻速直線運(yùn)動，再做勻加速直線運(yùn)動。勻

減速階段：根據(jù)速度一位移公式

2

v—=—2ax2

解得々=100m

根據(jù)速度一時(shí)間公式

1，一%一川2

解得

/2=10s

勻速到達(dá)中心線

%=—=2s

正常行駛階段

x-2X-Ar

（==2=1S

%

汽車通過（2）中路程所需要的時(shí)間是

，'=2J+G+0=23s

比人工收費(fèi)通道節(jié)約

Ar=/—/'=27s

三.近代物理（共19分）

La粒子散射①實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是（）；②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是（）；③實(shí)驗(yàn)結(jié)論是（）。

A.在充滿氮?dú)猸h(huán)境中；

B.用0.4|im金箔；

C.絕大多數(shù)a粒子散射角小于3;

D.沒有a粒子被反彈回來；

E.原子的中心有個(gè)很小的核；

F.測出電子的比荷

2.瑞士科學(xué)家巴耳末對當(dāng)時(shí)已知的氫原子在可見光區(qū)的四條譜線作了分析,發(fā)現(xiàn)這些譜線

的波長丸滿足;二其中〃取3、4、5、6,式中R叫作里德伯常量。

（1）玻爾受啟發(fā)提出氫原子結(jié)構(gòu)模型：氫原子處于基態(tài)時(shí)的能量值為&（＜0）,處于〃能

級時(shí)的能量值為線，E〃=與。若普朗克常量為近真空中的光速為c，〃與巴爾末公式中

n

〃相等，則/?=o（用爪c、Ei表示。）

（2）由玻爾理論可以推斷滿足巴耳末公式中除了4條可見光譜線外應(yīng)該還有屬于

（“紅外線”或“紫外線”）頻段的電磁波，屬于（“發(fā)射”或“吸收”）光譜。

3.以下核反應(yīng)中：是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，是目前核電站反應(yīng)堆的

基本核反應(yīng)方程，是0衰變方程。做中子衍射實(shí)驗(yàn)應(yīng)該用的中子是B核反應(yīng)前中

子還是B核反應(yīng)后的中子，并說明理由：o

A.B.置U+；nfX+：：Kr+31n

C.；：Na.；；Mg+；eD.:He+：Bef>c+；n

4.如圖甲所示，一驗(yàn)電器與鋅板相連，在O處用的紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗(yàn)電器指

針保持一定偏角?，F(xiàn)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏

轉(zhuǎn)。

（1）甲圖中鋅板帶電，指針帶電（“正”、“負(fù)"、“無”）；若改用強(qiáng)度

更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針（填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn)。

（2）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，圖中A和K為光電管的兩極，K為陰極，A為陽極。

現(xiàn)接通電源，用光子能量為6.4cV的光照射陰極K,電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑

片P緩慢向右滑動，電流計(jì)的示數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零,

讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.1V,則光電管陰極材料的逸出功為eV,該陰極材料的

截止頻率為Hz。（普朗克常量/7=6.63X1（T34J.S，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）如圖丙中“為反向遏止電壓，v為入射光頻率，改變?nèi)肷涔忸l率（都大于該光電管的

截止頻率）測得如圖丙直線。若用逸出功更小的光電管作陰極材料，在圖丙中畫出可能的圖

像。

【解析】[1]由于囚為金箔延展性強(qiáng)，（X粒子裝擊金箔的時(shí)候方便觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，即實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

是用0.4用。金箔；

[2曲粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是絕大多數(shù)a粒子散射角小于3，極少數(shù)發(fā)生了大角度的偏

轉(zhuǎn)，極個(gè)別發(fā)生了反彈；

⑶由于實(shí)驗(yàn)中極少數(shù)發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極個(gè)別發(fā)生了反彈，可知a粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)

驗(yàn)結(jié)論是原子的中心有個(gè)很小的核，其集中了全部正電荷與幾乎全部質(zhì)量。

【解析】（I）[I]從〃能級向2能級躍遷放出光的波長為紇一旦二牛

■2

整理得（=；=

heA\2-n-）

其中紇=8，七二轉(zhuǎn)

解得A二一3

he

（2）⑵⑶由玻爾理論可以推斷滿足巴耳末公式中除了4條可見光譜線外，當(dāng)n取更大的量

子數(shù)時(shí)，光子能量更大，所以應(yīng)該還有屬于紫外線頻段的電磁波，屬于發(fā)射光譜。

【解析】【1]D選項(xiàng)方程是是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；

⑵目前核電站是利用鈾核裂變，所以核電站反應(yīng)堆的基本核反應(yīng)方程是選項(xiàng)B的方程；

[3]p衰變方程會放出電子流，所以選項(xiàng)C的方程是p衰變方程；

[4]衍射實(shí)驗(yàn)應(yīng)該用的中子是B核反應(yīng)后中子，因?yàn)橹凶友苌湟脽嶂凶恿鳌?/p>

【解析】（1）在處用一紫外線燈照射鋅板，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，光電子射出后，鋅

板帶正電，驗(yàn)電器與鋅板連接，所以指針帶正電，改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀

察到驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)，因?yàn)榧t外線不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。

（2）[4][5]當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.1V,可

知，遏止電壓U,=2.1V

根據(jù)eU,=/”一叱）

解得電管陰極材料的逸出功為叱）=4.3eV

15

該陰極材料的截止頻率為vt.=^-=1.0xl0Hz

h

（3）⑹根據(jù)"4=加一M

整理得-風(fēng)

ee

所以用逸出功更小的光電管作陰極材料，圖像斜率不變，相互平行，但縱截距不同，如下

必/v

v/Hz

四.閱讀材料，回答下列小題問題。

亞洲運(yùn)動會簡稱亞運(yùn)會，是亞洲規(guī)模最大的綜合性運(yùn)動會，由亞洲奧林匹克理事會的成員國

輪流主辦，每四年舉辦一屆。2023年9月23日至10月8日，第19屆亞運(yùn)會在杭州如期舉

行并圓滿落幕。2023年7月8日，在第42屆亞奧理事會全體大會上，經(jīng)亞奧理事會執(zhí)委表

決通過，中國哈爾濱市獲得2025年哈爾濱亞洲冬季運(yùn)動會舉辦權(quán)。如此體育盛事，也引起

了“全民運(yùn)動、全民健身”的熱潮。

1.人立定跳遠(yuǎn)時(shí)，腳蹬地起跳前瞬間他的受力示意圖是（）

2.一個(gè)質(zhì)量均勻的鉛球靜止在水平的角落里，如圖所示，并與豎直的墻面相接觸，A、B

兩點(diǎn)是鉛球與墻和地面的接觸點(diǎn)，則下列說法正確的是（）

A?O

B

A.兩個(gè)物體相互接觸，就一定能產(chǎn)生彈力

B.鉛球受到地面的支持力，是因?yàn)榍虬l(fā)生了彈性形變而產(chǎn)生的

C.鉛球受三個(gè)力，分別是重力、地面的支持力和墻面的彈力

D.鉛球受二個(gè)力，重力、地面的支持力

3.如圖（。）所示的“滑板”是常見的娛樂休閑活動。在空曠的水平地面上，有一小孩從靜止

開始，連續(xù)三次蹬地后，滑板沿直線繼續(xù)滑行了24m后停下。某同學(xué)用修圖像描述了上述

運(yùn)動過程，如圖（〃）所示。求：

（1）滑板減速滑行過程中的最大速率；

（2）小孩蹬地時(shí)滑板加速度的大小。

【解析】

【1題詳解】

運(yùn)動員受到重力，方向豎直向下；彈力，方向豎直向上；地面給他的摩擦力，方向向前。

故選D。

【2題詳解】

A.兩個(gè)物體相互接觸，若沒有發(fā)生彈性形變，不能產(chǎn)生彈力，故A錯(cuò)誤；

B.鉛球受到地面的支持力，是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了彈性形變而產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；

CD.鉛球受兩個(gè)力，分別是重力、地面的支持力，若受到墻面的彈力，則不能平衡，故C

錯(cuò)誤，D正確。

故選D。

【3題詳解】

（1）小孩滑行時(shí)水平方向只受摩擦力的作用，做勻減速直線運(yùn)動，與初速度為零的勻加速

直線運(yùn)動具有對稱性，因此有S2=3生（42）2

將

52=24m

Ar2=（12-4.8）s=7.2s

代入可解得GM）.93m/s2

根據(jù)還.加2

可解得%axH6.67m/s

（2）小孩加速過程中速度的增加量與滑行過程中速度的減少量相等，加速的時(shí)間共計(jì)

n=0.8s+0.8s+0.8s=2.4s

減速的時(shí)間共計(jì)/2=1.2s+1.2s+7.2s=9.6s

根據(jù)=a2t2

可解得％=3.72m/s2

五.重力測量

重力測量”是指測定重力加速度的技術(shù)和方法，其成果在地球物理學(xué)、測繪學(xué)中有著重要的

作用。小明用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量重力加速度/其中輕質(zhì)細(xì)線長為乙細(xì)線一端掛

在已調(diào)零的力傳感器下，另一懸拄一直徑為。的金屬小球“懸點(diǎn)的正下方固定一光電門，

用于測量小球經(jīng)過時(shí)的擋光時(shí)間。實(shí)驗(yàn)時(shí)將小球拉至不同高度由靜止起開始擺動，記下小球

在最低點(diǎn)時(shí)力傳感器的讀數(shù)尸和小球經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間建立合適坐標(biāo)系處理實(shí)驗(yàn)數(shù)

據(jù)得到圖（b）。

??O

（a）（b）

（1）圖（b）中縱坐標(biāo)