物理竞赛决赛试题及答案

物理竞赛决赛试题及答案

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2m/s，加速度为1m/s²，经过5s后，它的速度是（）A.5m/sB.7m/sC.8m/sD.12m/s答案：B解析：根据\(v=v_0+at\)，\(v_0=2m/s\)，\(a=1m/s²\)，\(t=5s\)，则\(v=2+1×5=7m/s\)。2.下列物理量中，属于矢量的是（）A.路程B.时间C.速度D.质量答案：C3.真空中两个点电荷\(Q_1\)和\(Q_2\)，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，\(Q_2\)的电荷量不变，它们之间的距离变为原来的2倍，则库仑力变为（）A.\(\frac{F}{2}\)B.\(\frac{F}{4}\)C.\(F\)D.\(2F\)答案：A解析：根据库仑定律\(F=k\frac{Q_1Q_2}{r²}\)，\(Q_1'=2Q_1\)，\(r'=2r\)，则\(F'=k\frac{2Q_1Q_2}{(2r)²}=\frac{1}{2}k\frac{Q_1Q_2}{r²}=\frac{F}{2}\)。4.一个单摆的周期为\(T\)，若将摆长增大为原来的4倍，则周期变为（）A.\(2T\)B.\(4T\)C.\(\frac{T}{2}\)D.\(\frac{T}{4}\)答案：A解析：根据单摆周期公式\(T=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}\)，\(l'=4l\)，则\(T'=2\pi\sqrt{\frac{4l}{g}}=2\times2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}=2T\)。5.一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\(i>45°\)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\(45°\)C.当\(i=60°\)时，折射角\(r=30°\)D.当\(i>60°\)时，折射光线消失，只存在反射光线答案：B解析：光从光疏介质射向光密介质，不会发生全反射，A、D错误；根据\(n=\frac{\sini}{\sinr}\)，\(n=\sqrt{2}\)，则\(\sinr=\frac{\sini}{n}\)，当\(i=90°\)时，\(\sinr=\frac{1}{\sqrt{2}}\)，\(r=45°\)，所以折射角\(r\)不会超过\(45°\)，B正确；当\(i=60°\)时，\(\sinr=\frac{\sin60°}{\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{6}}{4}\neq\frac{1}{2}\)，C错误。6.关于电场强度\(E\)和电势\(U\)的关系，下列说法正确的是（）A.在电场中，电势高的地方电场强度一定大B.在电场中，电场强度为零的地方电势一定为零C.沿着电场线方向，电势逐渐降低，电场强度逐渐减小D.沿着电场线方向，电势逐渐降低，电场强度不一定减小答案：D7.一理想变压器原、副线圈匝数比为\(4:1\)，原线圈接入一电压\(u=220\sqrt{2}\sin100\pitV\)的交流电源，则副线圈两端的电压为（）A.\(55\sqrt{2}\sin100\pitV\)B.\(55V\)C.\(110\sqrt{2}\sin100\pitV\)D.\(110V\)答案：A解析：根据变压器电压关系\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，\(n_1:n_2=4:1\)，\(U_1=220V\)，则\(U_2=\frac{n_2}{n_1}U_1=\frac{1}{4}\times220=55V\)，副线圈电压\(u_2=55\sqrt{2}\sin100\pitV\)。8.一个质量为\(m\)的物体在光滑水平面上以速度\(v\)做匀速直线运动，突然受到一个与速度方向垂直、大小为\(F\)的恒力作用，此后物体（）A.做匀速圆周运动B.做变速圆周运动C.做匀变速曲线运动D.做变加速曲线运动答案：C解析：物体受到与速度方向垂直的恒力，加速度大小\(a=\frac{F}{m}\)恒定，方向与速度方向垂直，所以物体做匀变速曲线运动。9.下列关于原子核的说法正确的是（）A.原子核由质子和电子组成B.原子核的结合能越大，原子核越稳定C.放射性元素的半衰期与温度有关D.\(\alpha\)粒子散射实验表明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上答案：D10.一弹簧振子做简谐运动，当振子的位移为\(x\)时，振子的加速度为\(a\)，当振子的位移为\(-x\)时，振子的加速度为（）A.\(-a\)B.\(a\)C.\(\frac{a}{2}\)D.\(2a\)答案：B解析：根据简谐运动的加速度\(a=-\frac{k}{m}x\)，当位移为\(-x\)时，\(a'=-\frac{k}{m}(-x)=\frac{k}{m}x=a\)。二、多项选择题（每题2分，共10题）1.关于牛顿第二定律\(F=ma\)，下列说法正确的是（）A.物体的加速度与合外力成正比B.物体的加速度与质量成反比C.力的单位“牛顿”是根据牛顿第二定律定义的D.公式中的\(F\)指的是物体所受的某一个力答案：ABC解析：牛顿第二定律\(F=ma\)表明物体的加速度与合外力成正比，与质量成反比，力的单位“牛顿”是根据\(1N=1kg\times1m/s²\)定义的，公式中的\(F\)指的是合外力。2.下列关于机械能守恒定律的说法正确的是（）A.只有重力做功时，机械能守恒B.除重力外，其他力做功的代数和为零时，机械能守恒C.系统内只有动能和重力势能相互转化时，机械能守恒D.系统内只有弹性势能和重力势能相互转化时，机械能守恒答案：ABC3.关于电磁感应现象，下列说法正确的是（）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.穿过闭合电路的磁通量越大，感应电流就越大D.穿过闭合电路的磁通量变化越快，感应电流就越大答案：ABD解析：根据法拉第电磁感应定律，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，感应电流\(I=\frac{E}{R}=\frac{n\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}}{R}\)，所以穿过闭合电路的磁通量变化越快，感应电流就越大，而感应电流大小与磁通量大小无关。4.关于分子动理论，下列说法正确的是（）A.扩散现象表明分子在永不停息地做无规则运动B.温度越高，分子的平均动能越大C.分子间同时存在引力和斥力，且引力和斥力随分子间距离的增大而减小D.当分子间距离增大时，分子势能一定增大答案：ABC解析：扩散现象是分子无规则运动的宏观表现，温度是分子平均动能的标志，分子间同时存在引力和斥力，且随距离增大而减小，当分子间距离\(r>r_0\)时，分子间距离增大，分子势能增大，当\(r<r_0\)时，分子间距离增大，分子势能减小。5.下列关于光的波动性和粒子性的说法正确的是（）A.光的干涉、衍射现象表明光具有波动性B.光电效应现象表明光具有粒子性C.光既具有波动性又具有粒子性，二者是矛盾的D.光子的能量\(E=h\nu\)，其中\(h\)为普朗克常量，\(\nu\)为光的频率答案：ABD解析：光的干涉、衍射是波动性的表现，光电效应体现粒子性，光具有波粒二象性，二者并不矛盾，光子能量\(E=h\nu\)。6.关于理想气体状态方程\(pV=nRT\)，下列说法正确的是（）A.对于一定质量的理想气体，当温度不变时，压强与体积成反比B.对于一定质量的理想气体，当压强不变时，体积与温度成正比C.对于一定质量的理想气体，当体积不变时，压强与温度成正比D.该方程适用于任何气体答案：ABC解析：理想气体状态方程\(pV=nRT\)，对于一定质量的理想气体，\(n\)、\(R\)为常数，当\(T\)不变时，\(pV=C\)，压强与体积成反比；当\(p\)不变时，\(V=\frac{nR}{p}T\)，体积与温度成正比；当\(V\)不变时，\(p=\frac{nR}{V}T\)，压强与温度成正比，该方程适用于理想气体。7.关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（）A.安培力是洛伦兹力的宏观表现B.洛伦兹力对运动电荷不做功C.安培力的方向可以用左手定则判断D.洛伦兹力的方向可以用右手定则判断答案：ABC解析：安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力与电荷运动方向垂直，对运动电荷不做功，安培力方向用左手定则判断，洛伦兹力方向也用左手定则判断。8.一物体在水平面上做匀变速直线运动，初速度为\(v_0\)，末速度为\(v\)，运动时间为\(t\)，则（）A.平均速度\(\overline{v}=\frac{v_0+v}{2}\)B.中间时刻的速度\(v_{\frac{t}{2}}=\frac{v_0+v}{2}\)C.中间位置的速度\(v_{\frac{x}{2}}=\sqrt{\frac{v_0²+v²}{2}}\)D.位移\(x=\frac{(v_0+v)t}{2}\)答案：ABCD解析：对于匀变速直线运动，平均速度\(\overline{v}=\frac{v_0+v}{2}\)，中间时刻速度\(v_{\frac{t}{2}}=\frac{v_0+v}{2}\)，中间位置速度\(v_{\frac{x}{2}}=\sqrt{\frac{v_0²+v²}{2}}\)，位移\(x=\overline{v}t=\frac{(v_0+v)t}{2}\)。9.下列关于相对论的说法正确的是（）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.狭义相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关C.广义相对论认为引力场等效于加速系D.根据相对论，物体的质量会随速度的增大而减小答案：ABC解析：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，狭义相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，广义相对论认为引力场等效于加速系，根据相对论，物体的质量会随速度的增大而增大。10.关于热现象，下列说法正确的是（）A.布朗运动反映了液体分子的无规则运动B.温度是分子平均动能的标志C.一定质量的理想气体，压强不变时，温度升高，体积一定增大D.热量可以从低温物体传到高温物体，但需要外界做功答案：ABCD解析：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，温度是分子平均动能的标志，根据理想气体状态方程\(pV=nRT\)，\(p\)不变，\(T\)升高时\(V\)增大，热量可以在外界做功的情况下从低温物体传到高温物体。三、判断题（每题2分，共10题）1.物体受到的合外力为零时，物体一定处于静止状态。（×）解析：物体受到的合外力为零时，物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态。2.摩擦力总是阻碍物体的运动。（×）解析：摩擦力总是阻碍物体的相对运动，但不一定阻碍物体的运动，例如人走路时，地面的摩擦力是动力。3.重力势能的大小与参考平面的选取有关。（√）解析：重力势能\(E_p=mgh\)，\(h\)是相对于参考平面的高度，所以重力势能大小与参考平面选取有关。4.电荷在电场中某点的电势能与该点的电势成正比。（×）解析：电势能\(E_p=qU\)，电势能不仅与电势\(U\)有关，还与电荷量\(q\)有关。5.由\(B=\frac{F}{IL}\)可知，磁场中某点的磁感应强度\(B\)与通电导线所受的安培力\(F\)成正比，与电流\(I\)和导线长度\(L\)成反比。（×）解析：磁感应强度\(B\)是磁场本身的性质，与\(F\)、\(I\)、\(L\)无关。6.楞次定律表明感应电流的磁场总是与原磁场方向相反。（×）解析：楞次定律表明感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。7.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大。（×）解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。8.光的偏振现象表明光是横波。（√）解析：光的偏振是