物理竞赛国际试题及答案

物理竞赛国际试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共10题）1.一个物体做匀加速直线运动，初速度为\(v_0=2m/s\)，加速度为\(a=1m/s^{2}\)，则3秒末的速度是（）A.5m/sB.6m/sC.7m/sD.8m/s答案：A。根据\(v=v_0+at\)，\(v=2+1×3=5m/s\)。2.真空中两个点电荷\(Q_1\)和\(Q_2\)，相距\(r\)，它们之间的库仑力为\(F\)，若将\(Q_1\)的电荷量增大为原来的2倍，\(Q_2\)的电荷量增大为原来的3倍，间距变为\(2r\)，则它们之间的库仑力变为（）A.\(\frac{3}{2}F\)B.\(\frac{3}{4}F\)C.\(\frac{6}{4}F\)D.\(\frac{6}{2}F\)答案：A。根据库仑定律\(F=k\frac{Q_1Q_2}{r^{2}}\)，变化后\(F'=k\frac{(2Q_1)(3Q_2)}{(2r)^{2}}=\frac{3}{2}k\frac{Q_1Q_2}{r^{2}}=\frac{3}{2}F\)。3.一个质量为\(m\)的小球，在半径为\(R\)的光滑半圆形轨道顶端由静止开始下滑，当它滑到最低点时的速度大小为（）A.\(\sqrt{2gR}\)B.\(\sqrt{gR}\)C.\(2\sqrt{gR}\)D.\(\sqrt{4gR}\)答案：A。根据机械能守恒定律\(mgR=\frac{1}{2}mv^{2}\)，解得\(v=\sqrt{2gR}\)。4.一束光从空气射向折射率\(n=\sqrt{2}\)的某种玻璃的表面，如图所示。\(i\)代表入射角，则（）A.当\(i>45^{\circ}\)时会发生全反射现象B.无论入射角\(i\)是多大，折射角\(r\)都不会超过\(45^{\circ}\)C.当\(i>60^{\circ}\)时会发生全反射现象D.当\(i<30^{\circ}\)时，折射角\(r\)大于入射角\(i\)答案：B。根据折射定律\(n=\frac{\sini}{\sinr}\)，当\(i=90^{\circ}\)时，\(\sinr=\frac{\sini}{n}=\frac{1}{\sqrt{2}}\)，\(r=45^{\circ}\)，所以折射角\(r\)不会超过\(45^{\circ}\)。5.一个理想变压器，原线圈匝数\(n_1=1000\)匝，副线圈匝数\(n_2=200\)匝，当原线圈接在\(U_1=220V\)的交流电源上时，副线圈的输出电压\(U_2\)为（）A.44VB.22VC.11VD.55V答案：A。根据变压器电压关系\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，\(U_2=\frac{n_2}{n_1}U_1=\frac{200}{1000}×220=44V\)。6.一个质子和一个α粒子（氦核）垂直于磁场方向进入同一匀强磁场，它们的速度大小相同，则它们在磁场中运动的（）A.半径之比为\(1:2\)B.半径之比为\(2:1\)C.周期之比为\(1:2\)D.周期之比为\(2:1\)答案：A。根据\(r=\frac{mv}{qB}\)，质子电荷数\(q_1=1\)，质量\(m_1=m\)，α粒子电荷数\(q_2=2\)，质量\(m_2=4m\)，\(\frac{r_1}{r_2}=\frac{q_2}{q_1}=\frac{1}{2}\)；根据\(T=\frac{2\pim}{qB}\)，\(\frac{T_1}{T_2}=\frac{m_1q_2}{m_2q_1}=\frac{1}{2}\)。7.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，体积从\(V_1\)变为\(V_2\)，温度从\(T_1\)变为\(T_2\)，则（）A.\(\frac{T_2}{T_1}=\frac{V_2}{V_1}\)B.\(\frac{T_2}{T_1}=\frac{V_1}{V_2}\)C.\(T_2-T_1=\frac{V_2-V_1}{V_1}T_1\)D.\(T_2-T_1=\frac{V_1-V_2}{V_2}T_2\)答案：A。根据理想气体状态方程\(\frac{pV}{T}=C\)（\(p\)不变），则\(\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}\)，即\(\frac{T_2}{T_1}=\frac{V_2}{V_1}\)。8.一物体做简谐运动，其振动方程为\(x=A\cos(\omegat+\varphi)\)，当\(t=0\)时，\(x=A\)，则\(\varphi\)等于（）A.0B.\(\frac{\pi}{2}\)C.\(\pi\)D.\(-\frac{\pi}{2}\)答案：A。当\(t=0\)时，\(x=A\cos\varphi=A\)，则\(\cos\varphi=1\)，\(\varphi=0\)。9.两个相同的金属小球，带电荷量之比为\(1:3\)，相距为\(r\)时相互作用力为\(F\)。若将它们接触后再放回原处，则它们的相互作用力变为（）A.\(\frac{4}{3}F\)B.\(\frac{1}{3}F\)C.\(\frac{2}{3}F\)D.\(\frac{3}{4}F\)答案：A。设两球电荷量分别为\(q\)和\(3q\)，\(F=k\frac{q×3q}{r^{2}}=\frac{3kq^{2}}{r^{2}}\)。接触后两球电荷量都变为\(2q\)，则\(F'=k\frac{(2q)(2q)}{r^{2}}=\frac{4kq^{2}}{r^{2}}\)，\(F'=\frac{4}{3}F\)。10.一个平行板电容器，极板面积为\(S\)，极板间距为\(d\)，中间充满相对介电常数为\(\varepsilon_r\)的电介质，其电容为（）A.\(\frac{\varepsilon_0S}{d}\)B.\(\frac{\varepsilon_0\varepsilon_rS}{d}\)C.\(\frac{\varepsilon_rS}{d}\)D.\(\frac{S}{d\varepsilon_0\varepsilon_r}\)答案：B。根据平行板电容器电容公式\(C=\frac{\varepsilon_0\varepsilon_rS}{d}\)。二、多项选择题（每题2分，共10题）1.关于机械波，下列说法正确的是（）A.机械波在传播过程中，介质中的质点随波迁移B.机械波的频率由波源决定，与介质无关C.机械波的波长、频率和波速满足\(v=\lambdaf\)D.机械波在传播过程中可以发生干涉和衍射现象答案：BCD。机械波传播过程中，介质质点在平衡位置附近振动，并不随波迁移；波的频率由波源决定，波长、频率和波速满足\(v=\lambdaf\)；机械波能发生干涉和衍射现象。2.下列关于电磁感应现象的说法正确的是（）A.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就一定有感应电流产生B.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化C.楞次定律可以用来判断感应电流的方向D.法拉第电磁感应定律可以用来计算感应电动势的大小答案：ABCD。根据电磁感应定律，穿过闭合电路磁通量变化时产生感应电流，感应电流磁场阻碍原磁通量变化，楞次定律判断电流方向，法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小。3.关于理想气体，下列说法正确的是（）A.理想气体分子间没有相互作用力B.理想气体的内能只与温度有关C.一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，温度一定升高D.一定质量的理想气体，在等温压缩过程中，压强一定增大答案：ABCD。理想气体分子间无作用力；内能\(E=\frac{i}{2}RT\)只与温度有关；根据理想气体状态方程\(\frac{pV}{T}=C\)，等压膨胀\(V\)增大则\(T\)升高，等温压缩\(V\)减小则\(p\)增大。4.下列关于光的现象的说法正确的是（）A.光的干涉现象说明光具有波动性B.光的衍射现象说明光具有粒子性C.光电效应现象说明光具有粒子性D.康普顿效应现象说明光具有粒子性答案：ACD。光的干涉和衍射说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。5.一个物体在水平面上做匀变速直线运动，下列关于它的加速度、速度、位移的说法正确的是（）A.加速度方向与速度方向相同，物体做加速运动B.加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动C.加速度大小不变，方向改变，物体做匀变速运动D.位移大小总是随着时间的增加而增加答案：AB。加速度与速度同向加速，反向减速；加速度不变（包括大小和方向）才是匀变速运动；位移大小不一定随时间一直增加，如减速到反向运动时位移会减小。6.关于万有引力定律，下列说法正确的是（）A.万有引力定律是牛顿发现的B.万有引力定律适用于计算质点间的引力C.两物体间的万有引力大小与它们的质量乘积成正比，与它们的距离平方成反比D.万有引力常量\(G\)是由卡文迪许通过实验测量出来的答案：ABCD。万有引力定律由牛顿发现，适用于质点间引力计算，\(F=G\frac{m_1m_2}{r^{2}}\)，\(G\)由卡文迪许测出。7.以下关于电场和磁场的说法正确的是（）A.电场线和磁感线都是闭合曲线B.电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对放入其中的电荷没有力的作用C.静止的电荷在电场中受电场力，运动的电荷在磁场中受洛伦兹力D.电场强度和磁感应强度都是矢量答案：D。电场线不闭合，磁感线是闭合曲线；磁场对运动电荷有力作用；静止电荷在电场受力，运动电荷速度方向与磁场平行时不受洛伦兹力；电场强度和磁感应强度都是矢量。8.关于简谐运动，下列说法正确的是（）A.简谐运动的回复力与位移成正比，方向相反B.简谐运动的周期与振幅无关C.弹簧振子做简谐运动时，弹簧的弹性势能和振子的动能之和保持不变D.单摆做简谐运动时，摆球的重力势能和动能之和保持不变答案：ABC。简谐运动回复力\(F=-kx\)；周期\(T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\)与振幅无关；弹簧振子在简谐运动中机械能守恒，弹性势能和动能之和不变；单摆做简谐运动时，因有空气阻力等因素，摆球重力势能和动能之和不守恒。9.在热学中，下列关于热力学定律的说法正确的是（）A.第一定律表明做功和热传递在改变物体内能上是等效的B.第二定律表明热量不能自发地从低温物体传到高温物体C.第三定律表明绝对零度不能达到D.第一定律\(\DeltaU=Q+W\)中\(Q\)、\(W\)的正负号规定相同答案：ABC。第一定律\(\DeltaU=Q+W\)，\(Q\)表示吸热为正、放热为负，\(W\)表示外界对系统做功为正、系统对外做功为负，正负号规定不同；第一定律说明做功和热传递等效，第二定律说明热量传递方向性，第三定律说明绝对零度不可达。10.关于相对论，下列说法正确的是（）A.狭义相对论的两个基本假设是相对性原理和光速不变原理B.在相对论中，时间和空间都是相对的C.高速运动的物体，其长度会收缩，时间会变慢D.广义相对论认为引力是时空弯曲的表现答案：ABCD。狭义相对论基本假设是相对性原理和光速不变原理，相对论中时空相对，高速物体有尺缩钟慢效应，广义相对论认为引力是时空弯曲表现。三、判断题（每题2分，共10题）1.物体的加速度为零，其速度一定为零。（）答案：错误。加速度为零，物体可能做匀速直线运动，速度不为零。2.摩擦力一定是阻力。（）答案：错误。摩擦力可以是动力，如人走路时，地面给人的摩擦力是动力。3.电场强度为零的地方，电势一定为零。（）答案：错误。电场强度为零的地方，电势不一定为零，例如等量同种电荷连线的中点处，\(E=0\)，但电势不为零。4.布朗运动是液体分子的无规则运动。（）答案：错误。布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动。5.一定质量的理想气体，温度升高时，其内能一定增大。（）答案：正确。理想气体内能\(E=\frac{i}{2}RT\)，温度升高，内能增大。6.光的偏振现象说明光是纵波。（）答案：错误。光的偏振现象说明光是横波。7.一个物体的动量发生变化，其动能一定发生变化。（）答案：错误。动量\(p=mv\)，动能\(E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}\)，动量变化时，如速度方向变化，动能可能不变。8.放射性元素的半衰期与它所处的物理、化学环境有关。（）答案：错误。半衰期只与元素自身性质有关，与物理、化学环境无关。9.由\(R=\rho\frac{l}{S}\)可知，