物理竞赛试题及答案

物理竞赛试题及答案

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\(v_0=2m/s\)，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.关于摩擦力，下列说法正确的是（）A.摩擦力总是阻碍物体的运动B.静止的物体一定不受摩擦力C.摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反D.摩擦力的大小总是与正压力成正比答案：C。摩擦力方向与相对运动方向相反，不一定阻碍物体运动，静止物体可能受静摩擦力，只有滑动摩擦力大小与正压力成正比。3.一物体在水平面上做圆周运动，已知半径\(R=1m\)，线速度\(v=2m/s\)，则它的向心加速度大小为（）A.\(1m/s^{2}\)B.\(2m/s^{2}\)C.\(4m/s^{2}\)D.\(8m/s^{2}\)答案：C。根据\(a=\frac{v^{2}}{R}\)，\(a=\frac{2^{2}}{1}=4m/s^{2}\)。4.真空中两个点电荷\(q_1\)和\(q_2\)，相距\(r\)，它们之间的库仑力大小为\(F\)，若将距离变为\(2r\)，则库仑力大小变为（）A.\(\frac{F}{2}\)B.\(\frac{F}{4}\)C.\(2F\)D.\(4F\)答案：B。根据库仑定律\(F=k\frac{q_1q_2}{r^{2}}\)，距离变为\(2r\)时，\(F'=k\frac{q_1q_2}{(2r)^{2}}=\frac{F}{4}\)。5.一个质量为\(m\)的小球从高度\(h\)处自由下落，忽略空气阻力，则小球落地时的动能为（）A.\(mgh\)B.\(\frac{1}{2}mgh\)C.\(\frac{1}{4}mgh\)D.\(2mgh\)答案：A。根据动能定理\(W=\DeltaE_{k}\)，重力做功\(mgh\)，初动能为0，所以落地动能为\(mgh\)。6.一理想变压器原副线圈匝数比为\(1:2\)，原线圈接在\(220V\)交流电源上，副线圈两端电压为（）A.110VB.220VC.440VD.880V答案：C。根据\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，\(U_2=\frac{n_2}{n_1}U_1=2×220=440V\)。7.光在真空中的传播速度为\(c\)，某种介质的折射率为\(n=\sqrt{2}\)，则光在这种介质中的传播速度为（）A.\(\frac{c}{2}\)B.\(\frac{c}{\sqrt{2}}\)C.\(\sqrt{2}c\)D.\(2c\)答案：B。根据\(n=\frac{c}{v}\)，\(v=\frac{c}{n}=\frac{c}{\sqrt{2}}\)。8.一个质子和一个电子相距\(r\)，它们之间的电场力和万有引力大小之比约为（）（已知质子质量\(m_p\)，电子质量\(m_e\)，元电荷\(e\)，万有引力常量\(G\)）A.\(\frac{e^{2}}{Gm_pm_e}\)B.\(\frac{Gm_pm_e}{e^{2}}\)C.\(\frac{e^{2}}{Gm_p}\)D.\(\frac{Gm_p}{e^{2}}\)答案：A。电场力\(F_e=k\frac{e\timese}{r^{2}}\)，万有引力\(F_g=G\frac{m_pm_e}{r^{2}}\)，两者之比为\(\frac{F_e}{F_g}=\frac{e^{2}}{Gm_pm_e}\)。9.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：C。速度既有大小又有方向，是矢量，路程、时间、质量只有大小没有方向，是标量。10.一单摆的周期为\(T\)，如果将摆长增加为原来的\(4\)倍，那么单摆的周期变为（）A.\(2T\)B.\(\frac{T}{2}\)C.\(4T\)D.\(\frac{T}{4}\)答案：A。根据单摆周期公式\(T=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}\)，摆长\(l\)变为\(4l\)时，\(T'=2\pi\sqrt{\frac{4l}{g}}=2T\)。二、多项选择题（每题2分，共10题）1.以下关于机械能守恒的说法正确的是（）A.只有重力做功时，物体的机械能守恒B.除重力外其他力做功的代数和为0时，机械能守恒C.系统内只有弹力做功时，系统的机械能守恒D.系统内弹力和重力做功时，系统的机械能守恒答案：ABC。机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，或者除重力、弹力外其他力做功的代数和为0。2.关于电场强度和电势，下列说法正确的是（）A.电场强度为0的地方，电势一定为0B.电势为0的地方，电场强度不一定为0C.电场强度大的地方，电势一定高D.沿电场线方向电势逐渐降低答案：BD。电场强度为0的地方电势不一定为0，如等量同种电荷连线的中点；电势为0是人为规定的，电势为0处电场强度不一定为0；电场强度大小与电势高低没有必然联系；沿电场线方向电势降低。3.下列关于磁场的说法正确的是（）A.磁场是客观存在的一种特殊物质B.磁场的方向就是小磁针静止时\(N\)极所指的方向C.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的D.地磁场的\(N\)极在地理的北极附近答案：ABC。磁场是客观存在的特殊物质，磁场方向是小磁针静止时\(N\)极所指方向，磁体间相互作用通过磁场发生，地磁场的\(N\)极在地理的南极附近。4.对于理想气体，下列说法正确的是（）A.温度升高时，分子的平均动能增大B.压强增大时，分子的平均动能增大C.体积增大时，分子的平均动能增大D.分子间平均距离增大时，分子的平均动能不一定增大答案：AD。温度是分子平均动能的标志，温度升高分子平均动能增大；压强增大可能是体积减小等原因，不一定分子平均动能增大；体积增大与分子平均动能无必然联系；分子间平均距离增大时（如等温膨胀），分子平均动能不一定增大。5.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，闭合电路中就一定有感应电流B.只要导体做切割磁感线运动，导体中就一定有感应电流C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比答案：ACD。穿过闭合电路的磁通量变化时闭合电路中有感应电流；导体做切割磁感线运动，如果电路不闭合，没有感应电流；楞次定律表明感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量变化；法拉第电磁感应定律\(E=n\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}\)，感应电动势大小与磁通量变化率成正比。6.以下关于波的说法正确的是（）A.波在传播过程中，介质中的质点随波迁移B.机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质C.波的频率由波源决定，与介质无关D.波的波长、频率和波速满足\(v=\lambdaf\)答案：BCD。波传播过程中介质质点在平衡位置附近振动，不随波迁移；机械波传播需要介质，电磁波传播不需要介质；波的频率由波源决定，波速由介质决定，\(v=\lambdaf\)。7.一个物体做斜抛运动，下列说法正确的是（）A.水平方向做匀速直线运动B.竖直方向做自由落体运动C.加速度不变D.运动轨迹是抛物线答案：ACD。斜抛运动水平方向不受力，做匀速直线运动；竖直方向做竖直上抛或竖直下抛运动，不是自由落体运动；加速度为重力加速度\(g\)不变；运动轨迹是抛物线。8.关于牛顿第二定律\(F=ma\)，下列说法正确的是（）A.加速度\(a\)与合力\(F\)同时产生、同时变化、同时消失B.力\(F\)是使物体产生加速度\(a\)的原因C.质量\(m\)与加速度\(a\)成反比D.加速度\(a\)的方向与力\(F\)的方向相同答案：ABD。根据牛顿第二定律，加速度与合力是瞬时对应关系，力是产生加速度的原因，加速度方向与力的方向相同，质量是物体的固有属性，不能说质量与加速度成反比。9.关于电容，下列说法正确的是（）A.电容是描述电容器储存电荷本领的物理量B.平行板电容器的电容与极板间距成反比C.平行板电容器的电容与极板面积成正比D.电容器充电后，两极板间的电压与电容成反比答案：ABC。电容描述电容器储存电荷本领，平行板电容器\(C=\frac{\epsilonS}{d}\)，电容与极板间距成反比，与极板面积成正比；根据\(Q=CU\)，充电后\(Q\)不变时，两极板间电压与电容成反比，但这里说的是在电荷量一定的情况下。10.以下关于热现象的说法正确的是（）A.晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点B.布朗运动反映了液体分子的无规则运动C.当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小D.一定质量的理想气体，温度升高时，压强一定增大答案：ABC。晶体有固定熔点，非晶体没有；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映液体分子无规则运动；分子间距离增大时，引力和斥力都减小；根据理想气体状态方程\(pV=nRT\)，一定质量理想气体温度升高时，压强不一定增大，还与体积有关。三、判断题（每题2分，共10题）1.加速度为0的物体，其速度一定为0。（×）2.摩擦力一定是阻力。（×）3.电场线是真实存在的曲线。（×）4.物体的温度越高，内能一定越大。（×）5.只要物体受力，就一定会发生形变。（×）6.电流周围一定存在磁场。（√）7.光的干涉现象说明光具有波动性。（√）8.卫星绕地球做圆周运动时，卫星的机械能守恒。（√）9.电容器的电容与所带电荷量有关。（×）10.质量相同的不同物体，升高相同的温度，吸收的热量一定相同。（×）四、简答题（每题5分，共4题）1.简述动能定理的内容，并写出表达式。答案：动能定理的内容为合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量。表达式为\(W=\DeltaE_{k}=E_{k2}-E_{k1}\)，其中\(W\)为合外力做的功，\(E_{k1}\)为初动能，\(E_{k2}\)为末动能。2.什么是全反射现象？发生全反射的条件是什么？答案：全反射现象是光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象。发生全反射的条件是：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角，临界角\(C=\arcsin\frac{n_2}{n_1}\)（\(n_1\)为光密介质折射率，\(n_2\)为光疏介质折射率）。3.简述牛顿第三定律的内容。答案：牛顿第三定律的内容为相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。4.说明安培力的大小和方向的判断方法。答案：安培力的大小\(F=BIL\sin\theta\)（\(B\)为磁场强度，\(I\)为电流强度，\(L\)为导线长度，\(\theta\)为电流方向与磁场方向的夹角）。安培力方向用左手定则判断：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向。五、讨论题（每题5分，共4题）1.讨论在超重和失重现象中，物体的重力是否发生变化？答案：在超重和失重现象中，物体的重力没有发生变化。超重是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体重力的现象，失重是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体重力的现象，这两种现象都是由于物体的加速度方向与重力方向的关系导致的，而重力本身由地球对物体的吸引产生，\(G=mg\)，在地球表面附近\(g\)不变，\(m\)不变，所以重力不变。2.讨论如何提高机械效率。答案：提高机械效率可以从减小额外功和增大有用功两方面入手。对于滑轮组等