上海市复旦大学附属中学2025-2026学年高二下学期期末物理试卷（等级考）

**基本信息** 以画框悬挂、长征十号火箭、光通讯等真实情境为载体，综合考查力学、热学、光学、原子物理知识，注重科学思维与探究能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |综合题|5道/100分|力学（受力分析、平衡）、热学（理想气体）、光学（衍射、全反射）、原子物理（能级跃迁、核反应）|情境具时代性，如长征十号火箭动压计算、水火箭科创实验；问题分层次，含选择（基础）、计算（能力）、论证（创新），体现模型建构与科学推理|

2025-2026学年上海市杨浦区复旦大学附属中学高二（下）期末物理试卷（等级考） 综合题：五道题，共100分。 （14分）一、如图所示，展厅需要一幅材质均匀的长方形带画画框，画框的质量为、长度为、宽度为、厚度可忽略，两个挂钉分别位于画框上边的两个顶点处，挂钉质量可忽略，重力加速度大小取。 如图所示，用一根轻质细绳连接两个挂钉，再挂在竖直墙壁的光滑挂钩上，将画框对称悬挂，整个画框处于紧贴墙壁的竖直平面内，墙壁与画框之间的动摩擦因数为。 ①墙壁与画框之间______。 A.不存在摩擦力 B.存在的静摩擦力 C.存在的静摩擦力 D.存在的滑动摩擦力 ②若轻质细绳能承受的最大拉力为，则细绳______。 A.最短要 B.最长要 C.最短要 D.最长要 ③若挂画悬挂一段时间后在竖直平面内发生了略微倾斜，则细绳上的张力______。 A.变大 B.变小 C.不变 为使整个画框能有一定的倾斜度，展厅做了如下操作：将画框下边放在粗糙的水平桌面上，画框与水平桌面之间的夹角为；两根长度均为的轻质细绳对称拉住画框挂钉后，系在竖直墙壁的同一点O处，细绳所在平面与画框垂直。静止后的画框三视图如图： ①多选画框下边与水平桌面之间的动摩擦因数可能为______。 A. B. C. D. ②每根细绳上的张力大小为______ N。保留三位有效数字 （17分）二、2026年，我国成功进行了长征十号运载火箭与载人飞船系统最大动压逃逸实验，向载人登月迈出了关键一步。本题将探讨火箭发射、箭体回收及登月探测过程中的相关物理学原理。 在火箭缩比模型的垂直飞行测试中，模型从离地某高度处竖直向上发射，其运动的速度-时间图像如图甲所示，图中各相邻数据点间的时间间隔相等。在下列哪个时间段内，火箭恰好回到了发射点所在的位置？______。 A. B. C. D. 宇航员成功登月后，在月球表面进行了一项抛体实验。将一小球从月球表面竖直向上抛出不计气体阻力，其位移-时间图像如图乙所示。由图像推算可知，月球表面的重力加速度大小为______，物体落到月球表面时的速度大小为______。 年2月，我国进行了长征十号运载火箭与载人飞船系统最大动压逃逸实验图丙，向载人登月迈出了关键的一步。已知重力加速度为g，忽略火箭发射过程中g的变化。 一级箭体分离后经过减速过程，最终竖直落到海面。一级箭体下落过程中，先关闭发动机，箭体由静止开始加速下落，然后打开发动机，箭体减速下落，最终在海面处速度减为0。已知一级箭体的质量为M，求箭体下落过程中空气阻力和发动机反推力对箭体做的总功W。 论证年2月，我国进行了长征十号运载火箭与载人飞船系统最大动压逃逸实验图丙，向载人登月迈出了关键的一步。已知重力加速度为g，忽略火箭发射过程中g的变化。 火箭发射过程中的动压是在火箭高速穿越大气层时，迎面气流对箭体单位面积产生的动态冲击力的大小，其表达式为，其中为空气的密度，v为火箭相对空气的速度。假设火箭从静止开始以平均加速度a竖直发射，地表空气密度为，单位高度空气密度减少量为。推导火箭发射过程中动压q随高度h的变化规律，并在图丁中定性画出图像。 计算基于第题的条件，发射过程中动压越大越危险，若在载人飞船分离过程中，处于火箭前端的载人飞船系统需获得至少8g的竖直加速度。设载人飞船系统横截面直径为d，质量为m，请估算为使载人飞船安全分离，需提供至少多大的推力F。 （19分）三、在光通讯系统中，光信号通过光纤传输，并在终端通过光电探测器转化为电信号。相关光学器件的研制常需对光强空间分布进行精密检测。 测试某发光组件时，测得光强分布与水平坐标的关系如图1所示，该图对应______选填“单缝衍射”或“双缝干涉”现象；若在激光器和狭缝间放置偏振片，图2所示屏幕上的条纹间距将______选填“增大”、“减小”或“不变”。 如图3，一束通讯激光在光纤端面O点以入射角射入，恰好在内芯与外套交界面发生全反射。则内芯的折射率为______，其与外套的折射率相比更______选填“大”或“小”。 为精确标定探测器光电管的阴极材料K，利用大量处于能级的氢原子向低能级跃迁发出的光照射该阴极如图，测得光电流I与电压U的关系如图5所示。已知。该阴极材料的逸出功为______ eV；若要使该探测器恰好产生光电流，入射的紫外光波长不能超过______保留3位有效数字。 光接收器末端常使用特种树脂透镜。如图6，一半径为R的半球形透明树脂球心为O，顶点为A，AO垂直于底面。一束单色光平行于AO射向半球面的B点，经折射后在底面D点图中未画出恰好发生全反射。已知树脂的折射率为，真空中光速为c，则B点处入射角的正切值为______；该光束从 B点传播到D点所用的时间为______ s。 （21分）四、水火箭是深受同学们喜爱的趣味科创实验，涉及液体、固体材料以及气体热力学等多方面知识。某科创小组用容积为2L的可乐瓶制作水火箭。 如图所示，可乐瓶轻置于铁架台上。瓶内装入1L水后密封，初始气体压强为可视为理想气体。用打气筒每次打入、的空气，当瓶内气压达时橡胶塞脱落。 ①在打气筒打气过程中______。 A.由于打气筒内气体分子间斥力越来越大，所需力气也越大 B.打气筒内气体温度升高是因为摩擦生热 C.塑料瓶内气体分子间的作用力会变大 D.塑料瓶内气体分子的数密度变大 ②设打气过程中气体温度不变，至少打气______次，橡胶塞才会脱落。 ③观察可乐塑料瓶材质的细管，其液面弯曲程度小于细玻璃管，这说明玻璃固体分子对附着层内液体分子的吸引力______选填：大于、小于、等于塑料固体分子对附着层内液体分子的吸引力。 橡胶塞脱落后，水从水火箭尾部向下高速喷出，饮料瓶会快速上升， ①在此过程中，瓶内气体状态的变化可近似视为______。 A.等容过程 B.等压过程 C.绝热过程 D.等温过程 ②多选根据第①问，在此过程中______。 A.由于反冲，喷出的水对水火箭的冲量与水火箭对喷出的水的冲量相同 B.封闭气体的温度降低 C.封闭气体的内能全部转化为水的机械能 D.单位时间内可乐瓶内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将减少 为了更好的探究水火箭中封闭气体的热学规律，将其竖直固定。现缓慢充气后压强变为。微微打开喷水口阀门，缓慢喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体压强p随体积V的变化关系如图中实线所示。 ①气体在状态M与状态N的热力学温度之比为______。 ②在喷水过程中，外界对气体做功______ J。 论证基于第题的条件虚线为气体在绝热条件下的压强p与体积V的变化关系图线，则气体在图中沿实线从M到N的过程是______选填：吸热、放热，请说明理由。 基于第题的条件请在图中定性画出另一条可以代表气体从状态M经历等温膨胀过程中的等温线，并在线上用箭头表示过程方向。 （29分）五、天文学家通过研究太阳光谱明确了太阳的元素组成，认识到太阳是一颗依靠内部氢聚变为氮的核反应来发光发热的等离子球。 太阳的高温内核可以产生包含一切波长的白光，这些白光经过太阳的低温外层大气时，会被其中的元素原子选择性吸收特定波长的光，最终形成太阳光谱。 ①如图可能为太阳光谱的是______。 ②太阳的外层大气中存在H、、He、等原子或离子，这些原子或离子的光谱不能用玻尔理论解释的是______。 A.H原子 B.离子 C.He原子 D.离子 ③多选图示为离子的能级分布示意图，已知普朗克常量，元电荷。处于基态的离子______。 A.能完全吸收频率为的光子后，跃迁至能级 B.能部分吸收频率为的光子后，跃迁至能级 C.跃迁至能级后，电子轨道半径增大、动能减小 D.不能吸收频率为的光子 太阳内部温度高、密度大，发生着氢聚变成氦的核反应。 ①聚变反应需要高温条件，又被称为热核反应，其原因是______。 ②核聚变时需对参与聚变的高温高密等离子体进行约束，太阳中的约束方式为______。 A.磁约束 B.惯性约束 C.激光约束 D.引力约束 太阳内部的核聚变称为循环，共分为三步，括号内为每一步反应释放的能量： 第一步□ 第二步 第三步 ①第一步产物中的“□”为______。 A. B. C. D. ②已知质子质量，中子质量，氘核平均结合能。由第二步反应可得，核的平均结合能为______ MeV；由循环的整个过程，每净消耗1g质子，循环释放的总能量为______ J。保留两位有效数字 答案和解析 一、【答案】    【解析】解：①对画框受力分析，水平方向不受力，所以画框与墙壁之间没有压力，则二者之间没有摩擦力，故A正确，BCD错误； 故选：A。 ②绳子越短拉力越大，当绳拉力时，对画框受力分析如图所示： 由平衡条件可知，代入数据可得，由几何关系可知，代入数据可得，即细绳最短要，故C正确，ABD错误； 故选：C。 ③由几何关系可知画框倾斜后，绳子夹角变小，则变小，由平衡条件可知绳拉力变小，故B正确，AC错误； 故选：B。 ①设两细绳对画框的合力为，对画框，由力矩平衡可知，代入数据可得， 对画框受力分析如图所示： 水平方向有，竖直方向有，则动摩擦因数需满足，代入数据可得，故CD正确，AB错误； 故选：CD。 ②设绳拉力为T，两细绳夹角为，由几何关系可知，由平行四边形法则可知，代入数据可得。 故答案为：①A；②C；③B；①CD；②。 ①对画框受力分析，根据摩擦力产生条件分析； ②绳拉力最大时对画框受力分析，根据平衡条件分析绳与竖直方向夹角，根据几何关系分析绳长； ③根据几何关系分析绳夹角的变化，然后分析绳拉力的变化。 ①根据力矩平衡分析绳拉力的合力，根据平衡条件分析画框与地面的压力，然后分析动摩擦因数； ②根据几何关系分析绳拉力的夹角，根据平行四边形法则分析绳拉力。 考查了受力分析和平衡条件的应用，熟练掌握正交分解和平行四边形法则等常用分析方法，根据力矩平衡分析绳拉力是解题关键。 二、【答案】C    空气阻力与发动机反推力对箭体做的总功为   为保障载人飞船安全分离所需提供的最小推力为  【解析】解：图像的面积表示位移，速度为正代表沿正方向运动，速度为负代表反向运动。火箭正向运动，总位移为正值，5s后火箭反向运动，当反向位移大小等于正向位移大小时火箭回到出发点。由图像规律可知，当t轴上下两部分图像面积相等时，火箭总位移为零、回到出发点，满足该条件的时刻处于区间内，故ABD错误，C正确。 故选：C。 从图像中可读出，小球竖直上抛的最大上升高度，上升至最高点所用时间。将上升过程逆向等效为初速度为0的匀加速直线运动，有，解得月球表面重力加速度。 竖直上抛运动具备上升、下落过程对称的特点，落地速度大小等于抛出初速度，可得小球落到月球表面时的速度大小。 一级箭体下落全程初速度与落地末速度均为零，全过程仅存在重力、空气阻力、发动机反推力做功，设空气阻力与发动机反推力对箭体做的总功为W。 根据动能定理有，可得。 火箭从静止开始做匀加速直线竖直运动，结合匀变速直线运动速度-位移公式可得 随发射高度升高，空气密度均匀减小，地表初始空气密度为，单位高度空气密度减少量为，因此高度h处对应的空气密度满足 将速度、密度表达式代入动压定义公式，可得。所得关系式为开口向下的一元二次函数，对应定性图像起点为坐标原点O，曲线先向上上升至峰值顶点，之后逐渐向下回落并与横轴相交，如图所示： 动压数值越大分离工况越危险，因此需取动压最大值计算临界推力。 对二次函数求顶点极值，可得最大动压。 载人飞船横截面直径为d，迎风受力横截面积，气流动压产生的向下冲击力为。 飞船分离时竖直加速度至少达到8g，以竖直向上为正方向，由牛顿第二定律有，可得为保障载人飞船安全分离所需提供的最小推力。 故答案为：。，8。空气阻力与发动机反推力对箭体做的总功为。 。为保障载人飞船安全分离所需提供的最小推力为。 依据图像面积代表位移、正负速度区分运动方向，正向面积与反向面积相等时物体回到出发点，判断返回时刻区间。 将月球竖直上抛上升过程逆向看成初速度为零匀加速直线运动，代入位移公式求出月球重力加速度，利用竖直上抛运动上升下落对称性算出落地速度。 对下落箭体全过程应用动能定理，初末动能均为0，整合重力、空气阻力、反推力做功，推导出阻力与推力总功。 结合匀变速速度-位移公式、高度线性衰减的空气密度公式，代入动压定义得到动压与高度的二次函数，分析函数图像为过原点、先升后降的抛物线。 对动压二次函数求顶点得到最大动压，结合飞船迎风截面积算出气流冲击力；由牛顿第二定律列临界加速度方程，整理得到最小安全推力。 本题考查图像位移规律、竖直上抛逆向思维与天体表面重力加速度求解、动能定理多力做功分析、匀变速直线运动、一次函数密度模型、二次函数极值与图像、动压冲击力、牛顿第二定律临界动力学计算，融合运动学、功能关系、流体冲击、牛顿运动定律的应用。 三、【答案】单缝衍射;不变 大      【解析】解：图1符合单缝衍射光强特征：中央条纹宽而亮，两边条纹窄且关于中央亮纹对称； 偏振片仅改变光的偏振方向，不改变光波长入、缝宽a、缝到屏距离L，衍射条纹间距不变。 射入，恰好在内芯与外套交界面发生全反射，可得，代入数据解得，光在内外芯界面发生全反射，说明光是从内芯射向外芯，因此内芯折射率大于外套折射率。 根据动能定理和光电效应方程有 代入数据解得遏止电压 故 能级向能级跃迁释放光子能量 逸出功； 极限波长满足保留3位有效数字。 设D点全反射临界角为C，，作出光路图如图所示，则，联立解得 该束光在材料中传播速度大小为，由几何关系有，该束光从B点射向D点所用的时间是 解得。 故答案为：单缝衍射，不变；；大于；，110；，。 根据衍射图样和干涉图样分析；根据干涉条纹间距公式分析； 根据折射率的定义分析；根据发生全反射的条件分析； 根据动能定理和光电效应方程分析计算；根据能级跃迁公式计算；根据波长和逸出功的关系计算； 根据几何关系结合折射率定义和临界角公式计算即可。 本题考查了对光的干涉、衍射、折射以及全反射的认识和理解，基础题，还考查了光电效应和能级跃迁的相关内容，涉及到的知识点比较多，但是难度不大。 四、【答案】大于    10：  吸热   【解析】解：①AC、根据理想气体的分子间作用力可忽略不计，随着打气筒打气，密闭部分气体的压强变大，所需力气变大，可知AC错误； B、打气筒打气过程，外界对气体做功，气体内能变大，温度升高，主要不是由于摩擦生热，故B错误； D、密闭部分的体积不变，向内打气过程，气体分子总数变大，分子数密度变大，故D正确； 故选：D； ②由题意可知该过程为等温过程，根据理想气体的状态方程，可知若需要打气n次，则满足：，解得； ③根据玻璃、塑料管内的液面特点，可知弯曲程度更大的，对应的吸引力更大，即玻璃比塑料对液体分子的吸引力更大； ①根据水高速喷出，饮料瓶快速上升，可知该过程时间极短，来不及热传递，可看作绝热过程，故ABD错误，C正确； 故选：C； ②A、冲量为矢量，可知水对水火箭和水火箭对水的冲量方向相反，故A错误； B、封闭理想气体的内能只与气体温度有关，绝热过程，气体对外做功，由热力学第一定律，可知气体温度降低，故B正确； C、根据水和饮料瓶的运动情况，可知气体的内能转化为水的机械能和饮料瓶的机械能，故C错误； D、根据封闭气体的体积变大，可知数密度变小，结合温度降低，可知分子运动的平均速率降低，单位时间内可乐瓶内壁单位面积受到气体分子的撞击次数变小，故D正确； 故选：BD； ①根据理想气体状态方程，可得：，解得M、N的热力学温度为10：9； ②由外界压强不变，结合气体体积变化，可得到外界对气体体积的做功； 由可知M状态的温度比N状态的温度高，M状态的内能比N大； 由图可知从M到N气体体积变大，外界对气体做负功，由热力学第一定律，可知从M到N，气体从外界吸热； 从M到为绝热膨胀过程，无吸放热，外界对气体做负功，由热力学第一定律，可知从M到内能减小，温度降低； 等温膨胀过程的内能不变，温度不变，可知等温线对应的末状态温度比状态的温度高，结合理想气体状态方程，可知体积相同时，等温线对应的压强比绝热线的压强大，为双曲线，如图： 故答案为：①D；②8；③大于；①C；②BD；①10：9；②80；吸热； ①根据理想气体的分子间作用力可忽略不计，可分析分子间作用力的情况；打气筒打气过程，根据做功情况，可知其内能变化情况，分析温度升高的原因；由体积、分子总数的变化情况，可知分子数密度变化； ②根据理想气体的状态方程，可分析需要打气几次； ③根据玻璃、塑料管内的液面特点，可比较两种材质对液体分子的吸引力大小； ①根据水和饮料瓶的运动情况，即可知该过程的参数变化特点； ②根据冲量的矢量特点，可比较水对水火箭和水火箭对水的冲量；根据内能变化与气体温度的关系，可分析气体温度变化特点；根据水和饮料瓶的运动情况，可分析能量转化特点；根据气体体积变化，可分析数密度变化，结合温度变化，可分析单位时间内可乐瓶内壁单位面积受到气体分子的撞击次数变化情况； ①根据理想气体状态方程，可比较M、N的热力学温度； ②由外界压强不变，结合气体体积变化，可得到外界对气体体积的做功； 根据图可知M、N两个状态的温度高低，比较两个状态的内能大小，结合做功情况，即可分析从M到N的吸放热情况； 根据绝热膨胀过程，可知等温膨胀过程的内能变化特点，结合理想气体状态方程，可比较两种过程的压强相对大小，分析等温膨胀过程的图线。 本题考查热力学定律与理想气体状态方程的综合应用，在分析各参数变化时，注意判断气体的质量是否一定。 五、【答案】  聚变反应需要极高的温度，使等离子体中的原子核获得足够大的动能，从而克服巨大的库仑斥力靠近到强相互作用力能发挥作用的极小距离，因此被称为热核反应    【解析】解：①太阳光谱是高温内核发出的连续白光经过低温外层大气时，被特定元素吸收了特定波长的光而形成的吸收光谱，其特征是在连续光谱背景上出现暗线，图C符合吸收光谱特征，故ABD错误，C正确。 故选：C。 ②玻尔理论仅适用于氢原子或核外只有一个电子的类氢离子。 He原子核外有两个电子，存在电子间的相互作用，不能用简单的玻尔理论解释，故ABD错误，C正确。 故选：C。 ③AB、处于基态的能量为，能级能量为。 跃迁至需吸收光子能量，对应频率，该频率的光子能被完全吸收，故A正确，B错误； C、跃迁至高能级后，电子轨道半径增大，电势能增大，动能减小，故C正确； D、频率为的光子能量约为，大于其电离能，能被吸收并使之电离，故D错误。 故选：AC。 ①聚变反应需要极高的温度，使等离子体中的原子核获得足够大的动能，从而克服巨大的库仑斥力靠近到强相互作用力能发挥作用的极小距离，因此被称为热核反应。 ②太阳质量巨大，依靠自身巨大的引力将高温高密度的等离子体紧紧束缚在核心区域以满足核聚变条件，这种方式属于引力约束，故ABC错误，D正确。 故选：D。 ①根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，该产物的质量数为，电荷数为，可知该粒子为正电子，故ACD错误，B正确。 故选：B。 ②由第二步反应可知，反应释放能量等于生成物与反应物的结合能之差，即，解得的总结合能为，其平均结合能为。 分析完整的循环可知，第三步反应需要2个，则前两步各需发生2次，整个循环相当于净消耗4个质子，释放总能量； 每消耗1个质子平均释放约，1g质子数为，则释放总能量。 答：①C。②C。③AC。 ①聚变反应需高温克服原子核间库仑斥力，使核靠近到强相互作用距离，答案为原子核间存在巨大库仑斥力，需高温使核获得足够动能克服斥力。②D。 ①B。②；。 ①太阳光谱是连续光谱经过低温大气层时特定波长被吸收形成的吸收光谱，需识别光谱图中暗线特征对应的图像。 ②玻尔理论仅适用于单电子体系，需判断所给原子或离子中哪些具有多个电子，存在电子间相互作用而无法用该理论解释。 ③分析基态离子跃迁至能级所需光子能量，通过能级差计算对应频率，比较光子频率与跃迁所需频率是否严格相等判断完全吸收或部分吸收；电子跃迁至高能级后轨道半径与动能变化需依据库仑力提供向心力分析；光子频率高于电离频率时能被吸收并导致电离。 ①聚变反应需要高温使原子核获得足够动能以克服库仑斥力，需从核力作用距离与初动能关系说明高温的必要性。 ②太阳内部等离子体约束依靠自身巨大质量产生的引力，需从约束方式分类中识别引力约束对应的选项。 ①根据核反应中质量数与电荷数守恒，计算未知粒子的质量数与电荷数，从而确定其种类。 ②由第二步反应释放能量及氘核平均结合能，通过结合能概念计算氦核的总结合能再求平均结合能；分析完整循环中净消耗质子数与总释放能量的关系，结合质子质量计算单位质量质子释放的能量，再换算为1g质子对应的总能量。 本题是一道综合性极强的物理题目，内容横跨原子物理与核物理两大核心领域，并巧妙地将太阳这一具体天体作为知识载体，实现了理论与实际应用的结合。题目不仅考查学生对原子光谱、玻尔理论、能级跃迁、核聚变原理、核反应方程及结合能计算等基础知识的掌握程度，更对学生的逻辑推理、信息提取和综合计算能力提出了较高要求。题目设计层次分明，从现象识别到理论辨析，再到定量计算，逐步深入，计算部分涉及能量单位的转换与宏观量的估算，对学生的细致与严谨性是一个很好的检验。整体而言，本题难度中等偏上，是一道能有效检验学生知识整合与应用能力的好题。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $