2025年上海市普通高中学业水平等级性考试物理试卷（网络回忆版）

光是从哪里来，又回到哪里去？浦济之光，你见过吗？光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。

【答案与解析】

本块为“光的本质与光源发光机理”主题背景导引，相关小题解答见后续题块。

1．以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样( )

【答案与解析】

双缝干涉条纹间距 $\Delta x=\frac{L\lambda}{d}$ 。红光波长比紫光长，同一装置下红光条纹间距大于紫光，且中央均为亮纹；A 图红光条纹宽、紫光条纹窄，符合该特征。故选A。

2．如图所示，自然光经过两个偏振片，呈现在光屏上，偏振片B绕圆心转动且周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（　　）

【答案与解析】

设偏振片 B 与固定偏振片透振方向夹角为 $\theta$ ，由马吕斯定律 $I=I_0\cos^2\theta$ 。B 以周期 $T$ 转动， $\theta=\frac{2\pi}{T}t$ 。光强最小在 $\cos^2\theta=0$ 时，即 $\theta=\frac{\pi}{2},\frac{3\pi}{2},\dots$ ，相邻两次最小的时间间隔为 $\frac{T}{2}=0.5T$ 。故选C。

3．物理王兴趣小组在做“测量玻璃的折射率”实验时，若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b；插入d时，应遮住＿＿＿＿，依据图中所标数据，可得出该玻璃的折射率为＿＿＿＿。

A． $2T$

B．T

C． $0.5T$

D． $0.25T$

【答案与解析】

插 d 时应遮住 a、b、c。由折射定律 $n=\frac{\sin i}{\sin r}$ ，图中入射角为 $\theta_1$ 、折射角为 $\theta_2$ ，故折射率为 $n=\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}$ 。
2025年被联合国宣布为国际量子科学与技术年，以致敬量子力学为科学技术领域带来巨大发展和深远影响。

【答案与解析】

本块为“国际量子科学与技术年”主题背景导引，相关小题解答见后续题块。

4．太阳内部发生的核聚变反应称为P-P循环，其核反应方程为 $4{}^{1}_{1}\mathrm{H}\rightarrow\mathrm{X}+2{}^{0}_{1}\mathrm{e}$ ，则X是（　　）5．（多选）部分金属的截止频率如下表所示。复色光频率为 $\nu=5.50\times10^{14}\mathrm{Hz}~6.50\times10^{14}\mathrm{Hz}$ ，用此光照射下面金属可发生光电效应的是( )

几种金属的截止频率
金属锌钙钠钾铷
频率 $/10^{14}\mathrm{Hz}$ 8.07 7.73 5.53 5.44 5.15

A. 锌 B. 钙 C. 钠 D. 钾 E. 铷

【答案与解析】

题 4：核反应满足质量数与电荷数守恒。 $4{}^1_1\mathrm H\rightarrow \mathrm X+2{}^0_1\mathrm e$ 中，质量数 $A=4$ ，电荷数 $Z=4-2=2$ ，故 X 为 ${}^4_2\mathrm{He}$ 。故选B。题 5：发生光电效应需入射光频率大于截止频率。复色光频率范围为 $5.50\times10^{14}\,\mathrm{Hz}\sim6.50\times10^{14}\,\mathrm{Hz}$ ，只有截止频率低于 $6.50\times10^{14}\,\mathrm{Hz}$ 的钠、钾、铷能产生光电效应。故选CDE。

6．氢原子的核外电子以半径r绕核做匀速圆周运动，若电子质量为m，则电子动量大小是＿＿＿＿。（元电荷为e，静电力常数为k）

【答案与解析】

库仑力提供向心力： $\frac{ke^2}{r^2}=\frac{mv^2}{r}$ ，得 $v=e\sqrt{\frac{k}{mr}}$ 。动量大小 $p=mv=e\sqrt{\frac{km}{r}}$ 。

7．一氢原子在从量子数为 $4$ 的激发态，跃迁到量子数为2的激发态的过程中（　　），(里伯德常量为R，真空中的光速为 $c)$ ；

A． $^{2}_{1}\mathrm{H}$

B． ${}^4_2\mathrm{He}$

C． ${}^{1}_{0}\mathrm{n}$

D． $^{0}_{-1}\mathrm{e}$

A．吸收一频率为 $R_C\left(\frac{1}{2}-\frac{1}{4}\right)$ 的光子

B．发射一频率为 $R_C\left(\frac{1}{2}-\frac{1}{4}\right)$ 的光子

C．吸收一频率为 $Rc\left(\frac{1}{2^{2}}-\frac{1}{4^{2}}\right)$ 的光子

D．发射一频率为 $Rc\left(\frac{1}{2^{2}}-\frac{1}{4^{2}}\right)$ 的光子

【答案与解析】

氢原子从 $n=4$ 跃迁到 $n=2$ ，能级降低，辐射光子，频率为 $\nu=Rc\left(\frac{1}{2^2}-\frac{1}{4^2}\right)$ 。故选D。
滑动变阻器是电路元件，它可以通过来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。在电路分析中，滑动变阻器既可以作为一个定值电阻，也可以作为一个变值电阻。滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。滑动变阻器的电阻丝绕在绝缘瓷筒上，电阻丝外面涂有绝缘漆。

【答案与解析】

本块为“滑动变阻器结构与作用”主题背景导引，相关小题解答见后续题块。

8．电学实验中，进行“测量电源电动势和内阻”实验时，记录数据，当电流表示数 $I_{1}=1\mathrm{A}$ 时，电压表示数为 $U_{1}=3\mathrm{V}$ ；当电流表示数为 $I_{2}=2\mathrm{A}$ ，电压表示数 $U_{3}=1.5\mathrm{V}$ ；则此电源电动势为＿＿＿＿V内阻为＿＿＿＿ $\Omega$ 。

【答案与解析】

由闭合电路欧姆定律 $U=E-Ir$ 。代入 $(I_1,U_1)=(1\,\mathrm A,3\,\mathrm V)$ 、 $(I_2,U_2)=(2\,\mathrm A,1.5\,\mathrm V)$ ，有 $3=E-r$ 、 $1.5=E-2r$ ，解得 $E=4.5\,\mathrm V$ ， $r=1.5\,\Omega$ 。

9．通过实验，某电阻两端的电压与通过它的电流关系如图所示，在实验过程中，电阻的横截面积和长度保持不变，依据图像分析：

（1）电阻阻值为R，其材料电阻率为 $\rho$ ，由图可知，随着电阻两端的电压增大，则( )

A.R增大， $\rho$ 增大 B.R减小， $\rho$ 减小

C.R增大， $\rho$ 不变 D.R减小， $\rho$ 不变

（2）当电阻两端电压为 $1.8\mathrm{V}$ 时，该电阻的功率为＿＿＿＿W。（3）根据 $I-U$ 图像，推测该实验电路为( )

A. B.

C. D.

【答案与解析】

（1）由 $I-U$ 图像， $R=\frac{U}{I}$ 。随电压增大，点与原点连线的斜率 $\frac{I}{U}$ 增大，故 $R$ 减小；电阻丝长度和横截面积不变，由 $R=\rho\frac{l}{S}$ 知电阻率 $\rho$ 也减小。故选B。（2）由图像读出 $U=1.8\,\mathrm V$ 时 $I\approx0.15\,\mathrm A$ ，功率 $P=UI=1.8\times0.15=0.27\,\mathrm W$ 。（3）该 $I-U$ 曲线要求电压能从接近零开始调节，且电流表采用外接法，符合分压式接法。故选C。
如图，一光滑圆轨道竖直固定放置，a为轨道最低点， b、d是与轨道圆心O等高的点，c为轨道最高点，e为弧 $ab$ 的中点。一小滑块以一定的水平初速度从a点出发，仅在重力和轨道对其弹力作用下沿圆轨道顺时针运动。

【答案与解析】

本块为“光滑竖直圆轨道上的小滑块”主题背景导引，相关小题解答见后续题块。

10．若物块从a点运动到c点所用时间为 $t_{0}$ ，则在 $\frac{1}{2}t_{0}$ 时，物块位于（　　）11．若质量为m的滑块从a点以水平速度 $v_{0}$ 出发，恰能运动到b点，且用时为t，则此过程中轨道对物块的弹力的冲量大小为（　　）（重力加速度为g ）12．已知物块质量 $m=0.5\mathrm{kg}$ ，以初速度 $v_{0}$ 可以完整运动一周。下图是物块的速度 $v$ 与物块和圆心连线转过的夹角 $\theta$ 的关系图像。

（1）求轨道半径R；（2）求 $\theta=60^{\circ}$ 时，物块克服重力做功的瞬时功率P。

A．ac之间

B．e点

C．eb之间

D．b点

E．bc之间

A． $mv_{0}$

B． $mgt$

C． $mv_0+mgt$

D． $m\sqrt{v_{0}^{2}+g^{2}t^{2}}$

【答案与解析】

题 10：从 a 到 c 为上升半周，重力使速度减小，上半程用时超过总时间的一半，因此 $\frac{t_0}{2}$ 时物块尚未到达 b 点，位于 e、b 之间。故选C。题 11：由动量定理，合外力冲量等于动量变化。a 点动量大小为 $mv_0$ 水平向右，b 点速度为零，则 $\vec I_N+\vec I_G=-mv_0\hat i$ 。重力冲量大小为 $mgt$ 、方向竖直向下，故轨道弹力冲量大小为 $I_N=m\sqrt{v_0^2+g^2t^2}$ 。故选D。题 12：（1）由机械能守恒， $\frac12mv_0^2=\frac12mv^2+mgR(1-\cos\theta)$ 。取最高点 $\theta=180^\circ$ ， $v_0=6.0\,\mathrm{m/s}$ ， $v\approx3.5\,\mathrm{m/s}$ ，代入得 $R\approx0.6\,\mathrm m$ 。（2） $\theta=60^\circ$ 时， $v=\sqrt{v_0^2-2gR(1-\cos60^\circ)}=\sqrt{30}\,\mathrm{m/s}$ 。克服重力做功的瞬时功率 $P=mgv\sin\theta=0.5\times10\times\sqrt{30}\times\sin60^\circ\approx24\,\mathrm W$ 。
图示特雷门琴是一种“不能碰的乐器”，它的两根天线与演奏者的双手构成两个电容器。弹奏者通过在空中移动双手来控制音调和音量。

【答案与解析】

本块为“特雷门琴与电容器”主题背景导引，相关小题解答见后续题块。

13．特雷门琴电路的一部分可看成图的 $LC$ 回路。将其电磁振荡视为自由振荡。

（1）若将手与水平天线构成的电容器近似看成平行板电容器，则当手与水平天线之间的距离减小时，它们构成的电容器的电容＿＿＿＿

A. 变大 B. 不变 C. 变小

（2）（多选）电容器放电完毕瞬间，以下各物理量中达到最大值的有( )。A．电场能 B．电流 C．磁场能 D．电压

【答案与解析】

（1）平行板电容器 $C=\frac{\varepsilon S}{4\pi kd}\propto\frac1d$ ，手与水平天线间距 $d$ 减小，电容变大。故选A。（2）电容器放电完毕时极板电荷为零，电压、电场能均为零；电流与磁场能达到最大。故选BC。

14．特雷门琴的电磁振荡通过扬声器转换为声波。扬声器的音圈绕在永磁体N上，其结构的剖面图和正视图分别如图（a）（b）所示。

（1） $\mathrm{A}_{4}$ 音的频率为 $440\mathrm{Hz}$ ， $25\mathrm{^{\circ}C}$ 时空气中的声速为 $347.6\mathrm{m/s}$ ，则 $25\mathrm{^{\circ}C}$ 时 $\mathrm{A}_{4}$ 音的声波在空气中的波长为＿＿＿＿m （2）当音圈中电流 $I$ 的方向如图（a）所示时，图（a）中音圈所受安培力的方向为( )

A．向左 B．向右 C．径向向内 D．径向向外

（3）音圈中一匝线圈的周长 $2.0\mathrm{cm}$ ，若音圈所在处的径向磁场磁感应强度大小 $B=0.5\mathrm{T}$ ，音圈中的电流 $i=I_{0}\sin(2\pi ft)$ ，其中 $I_{0}=0.71\mathrm{A}$ ， $f=200\mathrm{Hz}$ ，则该电流的有效值为＿＿＿＿A；音圈中一匝线圈受到的安培力的最大值为＿＿＿＿N。

【答案与解析】

（1） $\lambda=\frac{v}{f}=\frac{347.6}{440}=0.79\,\mathrm m$ 。（2）由左手定则，音圈上、下两段导线所受安培力均沿轴向向右。故选B。（3）正弦电流有效值 $I=\frac{I_0}{\sqrt2}=\frac{0.71}{\sqrt2}\approx0.50\,\mathrm A$ 。一匝线圈所受安培力最大值 $F_{\max}=BI_0L=0.5\times0.71\times0.02\approx7.1\times10^{-3}\,\mathrm N$ 。

15．有一平行板电容器，按如下图接入电路中。

（1）减小两平行板间距d时，电容会＿＿＿＿（选填“变大”、“变小”、“不变”）。（2）已知电源电压为U，电容器电容为C，闭合开关，稳定时，电容器的电荷量为＿＿＿＿

【答案与解析】

（1） $C=\frac{\varepsilon S}{4\pi kd}$ ，减小板间距 $d$ ，电容变大。（2）闭合开关稳定后电容器两端电压为 $U$ ，电荷量 $Q=CU$ 。

16．有一质量为m，电荷量为q的正电荷从水平放置的平行板电容器左侧中央以速度 $v_{0}$ 水平射入，恰好从下极板最右边射出，已知板间距为d，两极板电压为U，求两极板的长度L（电荷的重力不计）。

【答案与解析】

板间电场 $E=\frac{U}{d}$ ，粒子竖直加速度 $a=\frac{qE}{m}=\frac{qU}{md}$ 。水平方向匀速运动， $t=\frac{L}{v_0}$ ；竖直位移 $\frac d2=\frac12at^2$ 。联立得 $\frac d2=\frac12\cdot\frac{qU}{md}\cdot\frac{L^2}{v_0^2}$ ，解得 $L=dv_0\sqrt{\frac{m}{qU}}$ 。

17．演奏特雷门琴时，一手控制音调，手与竖直天线间距离越小，琴发出的音调越高，另一手控制音量，手与水平天线间距越小，琴发出的音量越小。某特雷门琴输出的一列简谐声波如图中①所示，为使其输出一列波形图如②所示的简谐声波，应（　　）

A．一手靠近竖直天线，另一手远离水平天线

B．一手远离竖直天线，另一手远离水平天线

C．一手靠近竖直天线，另一手靠近水平天线

D．一手远离竖直天线，另一手靠近水平天线

【答案与解析】

波形②比①振幅小、周期短（频率高）。要使音调升高，手应靠近竖直天线；要使音量减小，手应靠近水平天线。故选C。
再生制动与气囊减震相辅相成，共同提升车辆性能。再生制动通过能量回收提升能源利用效率，制动系统优先使用再生制动，不足部分由机械制动补充。气囊减震提升了乘坐舒适性和安全性。

【答案与解析】

本块为“再生制动与气囊减震”主题背景导引，相关小题解答见后续题块。

18．一电动汽车采用笼式感应电机，再生制动时电动机转为发电机模式，如图（a）所示的笼式电机在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定轴 $OO^{\prime}$ 转动，磁场方向与各导体条垂直。当电机转到如图（b）所示位置时，感应电动势最大的导体条为

【答案与解析】

导体条绕轴转动，感应电动势大小取决于速度方向与磁场方向垂直的有效分量。磁场方向垂直于导体条，当导体条速度方向与磁场方向垂直时电动势最大；由图（b）可知 a1、a2 位置满足此条件。故选A。

19．一质量 $m=1500\mathrm{kg}$ 的电动汽车沿斜坡 $\theta=4.8^{\circ}$ 的斜坡匀减速下坡。从 $v_0=72\mathrm{km/h}$ 减速至 $v_{t}=18\mathrm{km/h}$ 用时 $t=5\mathrm{s}$ 。若这 $5s$ 内系统完全使用再生制动，且该车在行驶过程中受到的除制动力以外的其余阻力大小为 $f=500\mathrm{N}$ ，求这 $5s$ 内该车的位移大小x和再生制动提供的制动力大小 $F$ 。重力加速度 $g=10\mathrm{m/s^{2}}$ ， $\sin4.8^{\circ}=0.08$ ，

【答案与解析】

$v_0=72\,\mathrm{km/h}=20\,\mathrm{m/s}$ ， $v_t=18\,\mathrm{km/h}=5\,\mathrm{m/s}$ ， $t=5\,\mathrm s$ 。位移 $x=\frac{v_0+v_t}{2}t=\frac{20+5}{2}\times5=62.5\,\mathrm m$ 。加速度 $a=\frac{v_t-v_0}{t}=-3\,\mathrm{m/s^2}$ 。沿斜面向下为正，由 $mg\sin\theta-f-F=ma$ ，代入 $mg\sin\theta=1500\times10\times0.08=1200\,\mathrm N$ 、 $f=500\,\mathrm N$ 、 $ma=-4500\,\mathrm N$ ，解得 $F=5200\,\mathrm N$ 。

20．气囊减震技术中的气囊可简化为图示水平固定的气缸，质量为M，横截面积为S的光滑活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。开始时气缸内气体压强为 $p_0$ ，体积为 $V_0$ ，活塞静止于平衡位置O。外界大气压强恒为 $p_0$ ，以O为原点、水平向右为正方向，建立 $x$ 轴。

（1）若缸内气体经历等温过程，求活塞由平衡位置O右侧、位移为x时内外气体对活塞的压力的合力大小F。（计算）（2）若缸内气体经历等温过程，活塞由平衡位置O沿x轴正方向移动微小位移并由静止释放，证明活塞近似做简谐振动（论证）。与振子质量为m、弹簧进度系数为k的弹簧振子频率公式 $f_{\text{弹}}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}$ 类比，可知该活塞做简谐振动的频率振动频率 $f_{1}$ = 。【提示: 当 $|y|<<1\text{时},\frac{y}{y+1}\approx y$ 】（3）若气缸和活塞导热性均不佳，活塞移动微小位移并由静止释放，在短时间内活塞的运动仍可视为简谐运动。其频率为 $f_{2}$ 。 ①与等温情况下活塞近似做简谐运动的频率 $f_{1}$ 相比，。

A． $f_1>f_2 B$ ． $f_{1}=f_{2} C$ ． $f_{1}<f_{2}$

②对上述①的选择作出解释。（简单）

A． $a_{1}$ 和 $a_{2}$

B． $b_{1}$ 和 $b_{2}$

C． $c_1$ 和 $c_{2}$

D． $d_1$ 和 $d_2$

【答案与解析】

活塞在平衡位置右侧位移 $x$ 时，气体体积 $V=V_0-Sx$ 。等温过程有 $p_0V_0=pV$ ，内部压强 $p=\frac{p_0V_0}{V_0-Sx}\approx p_0\left(1+\frac{S}{V_0}x\right)$ 。内外气体对活塞的压力合力 $F=(p-p_0)S\approx\frac{p_0S^2}{V_0}x$ ，方向指向平衡位置 $O$ 。由（1）知 $F=-\frac{p_0S^2}{V_0}x$ ，满足简谐振动回复力特征 $F=-kx$ ，等效劲度系数 $k=\frac{p_0S^2}{V_0}$ ，故 $f_1=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{p_0S^2}{MV_0}}$ 。题面中关于 $f_2$ 的比较信息不完整，无法判断两者大小关系。

几种金属的截止频率
金属	锌	钙	钠	钾	铷
频率 $/10^{14}\mathrm{Hz}$	8.07	7.73	5.53	5.44	5.15