2027届上海市复旦大学附属中学高三上学期一模物理试题

**基本信息** 以太空垃圾处理、动圈式扬声器等真实科技情境为载体，通过选择、计算、论证等多元题型，考查天体运动、电磁感应等核心知识，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| |----|-----------|----------|----------| |选择|约40分|天体运动（周期比）、电磁感应（电势差）、波动光学（增透膜折射率）|情境真实，如系留气球热力学分析| |计算|约40分|冲量后动能、增透膜最小厚度、金属板长度|能力梯度，从公式应用到综合推导| |论证/简答|约20分|电子与汞原子碰撞能量损失证明、电流下降原因解释|素养导向，体现科学推理与论证|

Sheet1 2027届复旦大学附属中学高考模拟测试（一）物理等级考双向细目表 题号 题目满分 考查形式 知识点 分值 能力水平 得分率 情景出处 情景一 1 3 单选题 开普勒第二定律 3 识记 2 3 单选题 开普勒第三定律 3 识记 3 3 单选题 高轨低速大周期 3 理解 4 5 计算题 动量定理 万有引力定律 速度的合成与分解 5 应用 情景二 1 3 单选题 交流电 电磁感应图像 3 应用 选修二课本P7正文与图片 2 4 多选题 受迫振动与阻尼振动 电磁感应 安培力 电磁波 4 理解 选修一课本P38正文 3 4 多选题 波形图 波的描述 干涉 多普勒效应 4 识记 情景三 1 4 多选题 晶体 3 识记 2 3 单选题 光的折射定律 3 识记 3 6 计算题 光的双缝干涉与薄膜干涉 6 理解 情景四 1 3 单选题 分子热运动的速率分布图像 3 理解 2 2 填空题 玻意耳定律 2 理解 3（1） 5 计算题 理想气体状态方程 5 理解 3（2） 7 简答题 热力学第一定律 7 应用 情景五 1 3 单选题 最值功率 3 应用 选修二课本P47问题与思考T4 2 4 填空题 物理素养 4 理解 3 4 填空题 静电场 感生电动势 2+2 理解 4（1） 3 单选题 带电粒子在电场中偏转 3 理解 4（2） 8 计算题 法拉第电磁感应定律 牛顿第二定律 带电粒子在电场中偏转 平抛运动 8 应用 情景六 1 6 论证题 动量守恒 能量守恒 6 理解 选修三课本P68大家谈 2 5 计算题 动量 动能定理 德布罗意波 5 理解 选修三练习册P38T3 3 2 填空题 光子能量 能量量子化 2 理解 选修三课本P78复习与巩固T7 4 6 计算题 带电粒子在磁场中做圆周运动 6 应用 5 4 简答题 能级量子化 原子跃迁 遏止电压 4 应用 $ 2027届复旦大学附属中学高三等级考模拟测试（一） 物理 试卷 （考试时间60分钟 满分100分 考号：____________） 考生注意： 1. 本试卷标有“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，未特别标注的选择性类试题，均只有1个正确选项 1. 在列式计算，逻辑推理以及简答，论证题的过程书写中，必须给出必要的文字说明，公式，演算和图示 1. 试卷共6页，答题纸共1页，请作答在答题纸上 1. 请自备科学计算器（卡西欧）并准确填写考号 1. 若无特殊说明，本卷所用重力加速度g大小均取10m/s2 一. 太空垃圾 （本大题共14分） 近年来，太空垃圾的增多对卫星与空间站构成重大潜在威胁。如图所示，一质量为m的太空碎片绕地球做半径为r的匀速圆周运动，为防止其撞击到围绕地球做匀速圆周运动的中国空间站，科学家计划在点使太空碎片受到一个与其速度方向垂直且背离地心向外的瞬时冲量作用、变轨到图中的椭圆轨道，最终进入大气层而烧毁，设地球质量为，引力常量为。 1．太空碎片在进入椭圆轨道运动的第一个周期内速度（ ） A．一直减小 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 2．若椭圆轨道的半长轴为，则太空碎片在圆轨道、椭圆轨道上运动的周期之比为（ ） A． B． C． D． 3．关于该太空垃圾的位置，下列说法正确的是（ ） A．可能位于空间站与地球的连线上，且轨道高度低于空间站 B．可能位于空间站与地球的连线上，且轨道高度高于空间站 C．不可能位于空间站与地球的连线上，且轨道高度一定高于空间站 D．不可能位于空间站与地球的连线上，且轨道高度可能等于空间站 4．求：该太空碎片受到冲量作用后瞬间的动能Ek． （计算题） 二. 动圈式扬声器 （本大题共11分） 动圈式扬声器的结构和线圈绕向如图（a）所示，图（b）为线圈所在区域磁场分布。将其用作话筒时，锥形纸盆的振动带动线圈运动，把声信号转化为电信号。规定向右为线圈位移的正方向，随时间的变化如图（c）所示。 1．a、b间电势差随变化的图像可能为（     ） A． B． C． D． 2．下列关于动圈式扬声器的使用，说法正确的是（ ）（多选题） A．纸盆的振动属于受迫振动，其周期与输入的电流有关 B．正常工作的扬声器某时刻断开电源后，纸盆继续振动的周期一定会减小 C．正常工作的扬声器只产生声波，不产生电磁波 D．若扬声器老化播放的音量变小，可以更换磁性更强的磁体解决 E．将a、b端接入接收器，对着纸盆说话，扬声器便可以作为话筒使用 3．扬声器发出一列简谐声波单独沿x正方向传播的波形图，则下列说法中正确的有（ ）（多选题） A．该声波的波长与振幅之比为2:5 B．一个质点在八分之一周期内经过的路程可能超过该声波振幅的八分之一 C．该声波遇到人声一定会产生干涉现象，且当人走近扬声器，干涉产生的波频率更大 D．已知声音在空气中传播的速度为340m/s，则该简谐声波的周期为 三、纳米增透膜 （本大题共17分） 为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜（如图甲所示）。纳米增透膜镀在照相机镜头表面，增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，某单色光垂直光学元件上单层镀膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为，光学元件的厚度为。 1．纳米晶体指纳米尺度上的晶体，以下描述正确的是（ 　）（多选题） A．晶体与非晶体间不可以相互转化 B．同种元素的原子可以组成不同的空间点阵 C．纳米单晶沿不同方向的物理性质相同 D．单晶体在熔化中分子势能减小 E．在照相机镜头表面的纳米增透膜不可能是单晶体 F．在照相机镜头表面的纳米增透膜一定是晶体 G．在照相机镜头表面的纳米增透膜越厚，增透效果越好 2．增透膜对该单色光的折射率为，光学元件对该单色光的折射率为，光在空气中的速度近似为，求该光穿过增透膜和光学元件的总时间为（ ） A． B． C． D． 3．为了增强绿光的透射强度，需要在镜头前镀上折射率的增透膜，假设利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距，双缝到屏的距离，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹中心间距。求：增透膜的最小厚度． （计算题） 四、系留气球 （本大题共17分） 如图a所示，系留气球是一种带有缆绳约束的浮空器，通常由球体、系留缆绳和系留设施组成。在通讯、遥测、侦察和预警等领域有着广泛的应用。图b为某一“系留气球”的简化模型图；主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔，主气囊内封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体），副气囊与大气连通。其中主气囊截面积为，长度为；副气囊截面积为S。轻质弹簧左端固定、右端与轻质活塞连接。当气球在地面达到平衡时，弹簧处于原长状态，且自由端恰好在主副气囊连接处。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢拉伸。当气球上升至目标高度时，活塞向右移动的距离为，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面大气压强、温度，弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。 1．如果加热球囊内空气。加热前、后气囊内空气分子热运动的速率分布曲线Ⅰ、Ⅱ可能为（ ） A． B． C． D． 2．若气球升空过程中氦气温度不变，目标高度处的大气压强P为_______ p0． 3．气球在目标高度处驻留期间，设该处大气压强不变。气球内外温度达到平衡时，弹簧伸长量为， （1）求：气球驻留处的大气温度． （计算题） （2）若理想气体内能满足，其中为已知常量。则气球从到达上述目标高度到内外温度达到平衡过程中，判断气体是吸热还是放热？并求出热量的大小． （简答题） 五、时变磁通直驱电源 （本大题共22分） 物理王小张同学利用电磁感应原理设计了一个装置，其不仅可以当做直流电源，还可作为磁压换能核心，将电磁能转化为影响粒子运动的电场能，完成演示实验，精准测量材料数据。如图(a)，在竖直平面内有一半径为R的圆形导线框，导线框内有垂直导线框向里的匀强磁场，采用外部设备使磁感应强度B随时间t均匀增大。导线框的右端小缺口通过导线连接水平放置的、正对的平行金属板a、b，两板间距为。一个质量为、电荷量大小为的带电小球P从左侧两板中央以初速度水平向右射入，P恰好沿直线飞出金属板，已知重力加速度为。如图(b)，将平行金属板换下接入电路c,d接口，可为电路供直流电。 1．已知圆形导线框的总电阻恒定为，在图(b)中，将线框装置接入cd端口作为电源，当开关K断开时，的功率为P1；K闭合时，的功率为P2。若两种情况下cd的输出功率相等，则（ ） A．P1＞P2，R2＜ B．P1＞P2，R2＞ C．P1＜P2，R2＜ D．P1＜P2，R2＞ 2．使用该装置供电相较于干电池的优点与缺点有：________________________________．（各写一条） 3．P一定带_______电（选填“正”或“负”），磁感应强度B随时间的变化率_________． 4．若磁感应强度B随时间的变化率变为，小球P恰好能从某一个水平极板的右侧边缘飞出。 （1）下列说法正确的是（ ） A．从上极板的点射出，射出时速度大于 B．从上极板的点射出，射出时速度小于 C．从下极板的点射出，射出时速度大于 D．从下极板的点射出，射出时速度小于 （2）求：该金属板材料长度L． （计算题） 六、弗兰克—赫兹装置 （本大题共23分） 物理王小张同学设计了如图甲所示的磁控弗兰克-赫兹装置，用于研究汞原子的能级结构。装置在真空玻璃管中充入稀薄汞蒸气，汞原子基态能量为，第一激发态能量为。阴极加热后发射初速度可忽略的电子，与栅极间施加可调加速电压，栅极与阳极间施加固定反向电压，电流表测量到达极的电流。电子质量，，普朗克常量取 。 1．证明一个运动的电子与一个静止的汞原子发生弹性正碰时，电子几乎不会因碰撞损失能量． （论证题） 2．当时，若不考虑与汞原子的碰撞及电子间的相互作用，求：电子的物质波波长． （计算题） 3．实验测得被电子撞击后的汞原子退激发（从第一激发态回到基态）时发出光子的波长为，已知，基于实验数据_________（选填“能”或“不能”）验证能级量子化． 现将装置抽成真空，如图乙所示，原点位于玻璃管的轴线上，若阴极加热后发射的电子初速度大小恒为，方向位于平面内，与轴正方向的夹角为，且（第一象限为正、第四象限为负）且电子数量随均匀分布，为增加碰撞概率在区域施加水平向右的匀强磁场，磁感应强度为，将管中电场视为匀强，电子在匀强电场与匀强磁场的共同作用下从阴极运动到栅极。已知玻璃管的直径为，长度大于，电子与玻璃管内壁碰撞后即被吸收。 4．求：能到达栅极G的电子比例． （计算题） 5．实验测得随变化的曲线如图丙所示，实验发现：当时电流显著下降，请结合能级量子化的观点解释电流下降的原因． （简答题） 第 1 页 共 2 页 2027届复旦大学附属中学高三等级考模拟测试（一） 物理试卷 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届复旦大学附属中学高考模拟测试（一）物理等级考参考答案及评分标准 参考答案： 一. 太空垃圾 （共14分） 1. C （3分） 2. D （3分） 3. C （3分） 4. 设太空碎片做匀速圆周运动的速度为，根据万有引力提供向心力有 （1分） 则碎片受到冲量前的初始动能为 （1分） 碎片在Q点受到瞬时冲量I作用，获得一个垂直于原速度方向的分速度，根据动量定理 （1分） 可得其大小为 由于冲量方向（背离地心向外，即径向）与原速度方向垂直， 根据矢量合成法则（勾股定理），作用后的合速度v的平方为 （1分） 则该太空碎片受到冲量作用后瞬间的动能为 （1分） 二. 动圈式扬声器 （共11分） 1. B （3分） 2. ADE （4分） 3. BD （4分） 三. 纳米增透膜 （共13分） 1. BE （4分） 2. A （3分） 3. 根据（1分）；解得：被测绿光的波长为 增透膜上、下两个表面的反射光因发生干涉而相互抵消，则光程差要等于半波长的奇数倍， 设绿光在增透膜中的波长为，则（1分） 又： （1分） 解得： （1分） 当时增透膜厚度最小（1分），代入数据解得：（1分） 四. 系留气球 （共17分） 1. A （3分） 2. （2分） 3. （1） 根据题意可知气球刚上升至目标高度时，弹簧伸长量为； 根据受力平衡可得： （1分） 气球内外温度达到平衡时，有： （1分） 解得： 根据理想气体状态方程可得： （1分） 由几何关系可得： （1分） 联立解得： （1分） （2） 气球从到达上述目标高度到内外温度达到平衡过程中，温度减小，气体内能减小，（1分） 气体体积减小，外界对气体做正功（1分），根据热力学第一定律可知，气体向外界放热；（1分） 则气体内能变化量为：（1分） 外界对气体做的功为：（1分） 根据：（1分） 解得气体放热大小为：（1分） 五. 时变磁通直驱电源 （共22分） 1. C （3分） 2. 优点：内阻稳定，输出电压可通过控制磁场变化率精确调节。（2分） 缺点：必须依赖外部持续变化的磁场才能工作，无法像化学电池那样独立储存电能。（2分） 3. 正 （2分） （2分） 4. （1） C （3分） （2） 根据法拉第电磁感应定律（1分） 将小题3中的表达式代入得（1分） 由（1分）得 因此带电小球所受的电场力为（1分），方向向上 根据牛顿第二定律（1分） 竖直方向有（1分） 联立解得：金属板的长度（2分） 六. 弗兰克—赫兹装置 （共23分） 1. 设汞原子的质量为M，碰撞前电子的速度为v，碰后瞬间电子和汞原子速度分别为v1、v2，（1分） 电子与汞原子发生弹性正碰时，由动量守恒定律得：mv=mv1+Mv2（1分） 由机械能守恒定律得：（1分） 联立解得：（1分） 又m<<M（1分），可得：（1分） 因此发生弹性正碰时电子几乎没有能量损失 2. 电子动能（2分） 波长（3分） 3. 能 （2分） 4. 磁场沿x轴正方向，电子速度分解为平行分量 垂直分量（1分） 垂直分量使电子在垂直x轴平面做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有（1分） 电子从原点（轴线处）出发，轨迹到x轴（玻璃管轴线）的最大距离为2r； 玻璃管半径（1分） 电子不被管壁吸收要求；（1分） 联立解得：；由数学知识解得：（1分） 则：（1分） 5. 根据能级量子化观点，汞原子只能吸收特定大小的能量实现能级跃迁。（1分） 当时，电子加速后获得的动能恰好等于汞原子基态到第一激发态的能级差，（1分） 电子与汞原子碰撞时会将几乎全部能量转移给汞原子，使汞原子跃迁，（1分） 电子剩余动能很小，无法克服栅极与阳极间的反向电压到达阳极， 因此到达阳极的电子数减少，电流显著下降。（1分） 学科网（北京）股份有限公司 $