2025年高中物理知识竞赛（省级赛区）试题

2025年高中物理知识竞赛（省级赛区）试题一、选择题（共5题，每题6分，共30分）题目1质量为m的小球以速度v水平抛出，不计空气阻力，小球在飞行过程中某时刻的速度方向与水平方向成θ角。求此时小球的速度大小和加速度大小。A.v,gB.v√2,gC.v/√2,gD.v,√2g题目2一个质量为m的物体在粗糙水平面上运动，动摩擦因数为μ，物体受到水平拉力F作用，求物体的加速度。A.F/mB.(F-μmg)/mC.F/(m+μmg)D.F/(m-μmg)题目3一个半径为R的均匀球体，质量为M，求球体表面的引力加速度。A.GM/R²B.GM/(2R²)C.GM/(R²/2)D.GM/4πR³ρR²题目4一个质量为m的物体从高度h自由落下，不计空气阻力，落地时的速度大小为多少？A.√(2gh)B.ghC.√(gh)D.2gh题目5一个电容为C的平行板电容器，两板间电压为U，求电容器储存的能量。A.CU²B.½CU²C.2CU²D.½CU二、填空题（共5题，每题6分，共30分）题目6一个质量为m的物体在光滑水平面上以速度v做匀速圆周运动，半径为r，物体所受的向心力大小为________。题目7一个长度为L的均匀直导线，质量为m，电荷量为q，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以速度v垂直于磁场方向运动，导线受到的洛伦兹力大小为________。题目8一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，体积从V₁膨胀到V₂，其压强p₁与p₂的关系满足________（用公式表示）。题目9波长为λ的单色光垂直照射到宽度为a的单缝上，光屏上产生衍射条纹，中央明纹的宽度为________（用λ、a及透镜焦距f表示）。题目10某放射性元素的半衰期为T，初始质量为m₀，经过时间t后剩余质量为________（用m₀、T、t表示）。三、实验题（共1题，15分）题目11用单摆测量重力加速度某实验小组利用单摆测量当地重力加速度，实验装置如图所示（示意图略）。（1）实验中需要测量的物理量有：摆线长度l、摆球直径d、n次全振动的时间t。则单摆的摆长L=（用l、d表示），周期T=（用t、n表示）。（4分）（2）根据单摆周期公式T=2π√(L/g)，推导重力加速度的表达式g=（用L、T表示）。（3分）（3）若实验中摆线长度测量值偏大，会导致重力加速度的计算值（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。（2分）（4）为减小实验误差，下列措施合理的有________（多选，6分）A.选择质量大、体积小的摆球B.摆角控制在5°以内C.测量摆长时忽略摆球半径D.多次测量取平均值四、计算题（共3题，共75分）题目12（20分）如图所示（示意图略），质量为M=2kg的木板静止在光滑水平面上，木板右端固定一轻质弹簧，弹簧左端与质量为m=1kg的物块A接触但不连接。现用水平力F=15N向右拉动木板，当弹簧压缩量x=0.1m时，物块A与木板相对静止。已知物块A与木板间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s²。求：（1）此时木板的加速度大小；（2）弹簧的劲度系数k。题目13（25分）如图所示（示意图略），半径为R的光滑半圆形轨道固定在竖直平面内，轨道最低点与水平地面相切于A点。质量为m的小球从轨道右侧最高点由静止释放，沿轨道下滑后进入水平地面，地面与小球间的动摩擦因数为μ。求：（1）小球到达轨道最低点时对轨道的压力大小；（2）小球在水平地面上滑行的最大距离s。题目14（30分）如图所示（示意图略），间距为L的平行金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端接有阻值为R的电阻，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m的金属棒ab垂直导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒从静止开始沿导轨下滑，最终达到稳定速度v。已知金属棒电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度为g。求：（1）金属棒达到稳定速度时，感应电动势的大小E；（2）金属棒的稳定速度v；（3）金属棒从静止到稳定速度过程中，电阻R产生的焦耳热Q（已知下滑距离为s）。五、综合应用题（共1题，30分）题目15“天宫一号”轨道衰减分析“天宫一号”目标飞行器在服役期间，因轨道上稀薄空气的阻力影响，轨道高度逐渐降低。假设其初始轨道为圆形，半径为r₁，线速度为v₁，经过一段时间后轨道半径变为r₂（r₂<r₁），且仍可视为圆形轨道。已知地球质量为M，引力常量为G。（1）推导“天宫一号”在半径为r的圆形轨道上运行时的线速度v与轨道半径r的关系；（2）比较轨道高度降低前后，“天宫一号”的动能Eₖ、重力势能Eₚ（以无穷远处为零势能面）及机械能E的变化情况（选填“增大”“减小”或“不变”）；（3）若“天宫一号”在轨道半径为r₁时的机械能为E₁，轨道半径为r₂时的机械能为E₂，求轨道衰减过程中克服空气阻力做的功W。六、选做题（共2题，每题15分，考生任选1题作答）题目16（电磁学应用）某电磁轨道炮的简化模型如图所示（示意图略），两平行导轨间距为d，导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m的弹丸（可视为导体）置于导轨间，与导轨接触良好，弹丸电阻为R，导轨电阻不计。电源电动势为E，内阻为r，电容器电容为C。开关S先接1对电容器充电至稳定状态，再接2使电容器放电驱动弹丸。（1）电容器充电稳定后，两极板间的电压U₀=；（2）放电瞬间，弹丸所受安培力的方向为（选填“水平向左”或“水平向右”）；（3）若电容器放电过程中释放的电荷量为Q，弹丸获得的最大速度为v，忽略放电时间内弹丸的位移，求系统能量转化的效率η（用Q、E、m、v表示）。题目17（热学应用）在化工生产中，离心分离器可快速分离液体中的微小颗粒。已知离心管绕竖直轴旋转的角速度为ω，管内液体中某颗粒的质量为m，到转轴的距离为r，颗粒与液体的密度分别为ρ₁、ρ₂（ρ₁>ρ₂）。（1）推导颗粒所受离心力与重力的比值k（用ω、r、g表示）；（2）若ω=300rad/s，r=0.1m