2025年高中物理知识竞赛封神之战试题（一）

2025年高中物理知识竞赛封神之战试题（一）一、选择题（共15题，每题4分，共60分。每题只有一个正确答案）力学综合一轻质弹簧两端连接质量分别为m和2m的物块A、B，静止于光滑水平面上。现对B施加水平向右的瞬时冲量I，系统运动过程中弹簧的最大弹性势能为（）A.I²/(6m)B.I²/(3m)C.I²/(2m)D.I²/m电磁学应用半径为R的金属圆环处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直环面。若圆环以角速度ω绕直径匀速转动，环中产生的感应电动势最大值为（）A.0.5πBR²ωB.πBR²ωC.2πBR²ωD.4πBR²ω热学现象一定质量的理想气体经历等压膨胀后，温度从300K升高到600K，下列说法正确的是（）A.分子平均动能增大为原来的2倍B.分子数密度增大为原来的2倍C.内能增量等于吸收的热量D.对外做功等于吸收的热量波动光学用波长为λ的单色光照射双缝干涉装置，若双缝间距为d，光屏到双缝距离为L，相邻明条纹间距为Δx。现将装置浸入折射率为n的透明液体中，则相邻明条纹间距变为（）A.Δx/nB.nΔxC.Δx/(nL)D.nLΔx近代物理氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射光子的能量为（已知基态能量E₁=-13.6eV）（）A.1.89eVB.2.55eVC.3.40eVD.10.2eV天体运动某行星绕恒星做椭圆运动，近日点距离为r₁，远日点距离为r₂。若行星在近日点的速率为v₁，则远日点速率v₂为（）A.v₁r₁/r₂B.v₁r₂/r₁C.v₁√(r₁/r₂)D.v₁√(r₂/r₁)力学平衡质量为m的均质杆AB长为L，A端用光滑铰链固定在竖直墙面上，B端用水平轻绳BC拉住，杆与墙面夹角为30°。绳BC的拉力大小为（）A.(√3/3)mgB.(√3/2)mgC.√3mgD.2√3mg/3电磁感应边长为L的正方形线框电阻为R，以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场区域，磁场磁感应强度为B。线框从进入到完全穿出磁场过程中产生的焦耳热为（）A.2B²L³v/RB.4B²L³v/RC.6B²L³v/RD.8B²L³v/R热力学定律一定质量的理想气体从状态(p₁,V₁,T₁)经等温膨胀到(p₂,V₂,T₁)，再经等容升压到(p₁,V₂,T₂)，则整个过程（）A.气体对外做功，内能增加B.气体吸收热量，内能不变C.外界对气体做功，内能减少D.气体放出热量，内能增加光学成像焦距为10cm的凸透镜前25cm处放置一物体，现将透镜沿主轴向物体移动5cm，像的变化情况是（）A.像变大，像距增大B.像变小，像距减小C.像先变大后变小D.像先变小后变大动量守恒质量为M的木块静止在光滑水平面上，一质量为m的子弹以速度v₀射入木块并留在其中。子弹射入过程中木块获得的动能为（）A.m²v₀²/(2(M+m))B.Mm²v₀²/(2(M+m)²)C.Mv₀²/2D.mv₀²/2电路分析如图所示电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，R₁=3Ω，R₂=2Ω，R₃=6Ω。则电阻R₂消耗的功率为（）A.4WB.8WC.12WD.16W机械振动单摆摆长为L，在重力加速度为g的星球表面做简谐运动。若将摆球质量增大为原来的2倍，振幅减小为原来的1/2，则周期变为（）A.2π√(L/g)B.π√(L/g)C.√2π√(L/g)D.周期不变电场性质电荷量为Q的正点电荷位于正方体中心，正方体边长为a。则通过正方体一个面的电通量为（）A.Q/(6ε₀)B.Q/(4πε₀a²)C.Q/(ε₀)D.0波动现象两列相干波在空间相遇，某点到两波源的路程差为半波长的奇数倍，则该点为（）A.振动加强点B.振动减弱点C.振幅最大点D.无法确定二、填空题（共8题，每题5分，共40分）力学基础质量为2kg的物体在水平拉力F=10N作用下，从静止开始沿动摩擦因数μ=0.2的水平面运动5m，此时物体的动能为______J（g=10m/s²）。电磁计算半径为0.1m的圆形线圈共100匝，通有0.5A电流，放在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈受到的磁力矩大小为______N·m。热学公式1mol理想气体在标准状态下（p₀=1atm，T₀=273K）的体积为______m³，若经历等压升温到373K，体积变为______m³（结果保留3位有效数字）。光学实验用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d=0.2mm，双缝到光屏距离L=1m，测得相邻亮条纹间距Δx=2.5mm，则入射光波长为______nm。近代物理α粒子（氦核）质量为6.64×10⁻²⁷kg，以1×10⁷m/s的速度轰击金箔，与金核发生弹性正碰后反向弹回，若金核质量为α粒子的50倍，则碰撞后金核的速度大小为______m/s。天体计算地球同步卫星轨道半径约为地球半径的6.6倍，其运行周期为______h，线速度大小为______km/s（地球半径R=6400km，结果保留2位有效数字）。电路动态如图所示滑动变阻器电路中，电源电动势E=6V，内阻不计，R₁=2Ω，R₂=4Ω，滑动变阻器最大阻值R=6Ω。当滑片从a端滑到b端过程中，电流表示数的变化范围是______A到______A。振动能量弹簧振子质量m=0.5kg，劲度系数k=50N/m，振幅A=0.2m。振子通过平衡位置时的速度大小为______m/s，在最大位移处的加速度大小为______m/s²。三、计算题（共4题，每题25分，共100分）力学综合题如图所示，质量M=4kg的木板静止在光滑水平面上，木板右端固定一轻质弹簧，弹簧原长l₀=0.5m，劲度系数k=100N/m。质量m=1kg的小物块以v₀=5m/s的速度从木板左端滑上，物块与木板间动摩擦因数μ=0.2，g=10m/s²。求：（1）物块与弹簧刚接触时的速度大小；（2）弹簧的最大压缩量；（3）整个过程中系统产生的热量。电磁学综合题半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从磁场边界A点以速度v沿切线方向射入，粒子运动轨迹恰好通过磁场圆心O。求：（1）粒子做圆周运动的半径r；（2）粒子在磁场中运动的时间t；（3）若要使粒子从A点射入后能从磁场边界的B点射出，且∠AOB=60°，粒子的入射速度应调整为多大？热学与力学综合题横截面积为S的气缸竖直放置，缸内有质量为m的活塞封闭一定质量理想气体，活塞与缸壁无摩擦且不漏气。初始状态气体温度T₁=300K，活塞距离缸底高度h₁=20cm。现对气体加热，活塞缓慢上升到h₂=30cm处，此时气体温度T₂=450K。已知大气压强p₀=1×10⁵Pa，g=10m/s²，S=10cm²。求：（1）活塞的质量m；（2）此过程中气体吸收的热量Q（已知气体内能U=CT，C=20J/K）；（3）若在活塞到达h₂时停止加热，同时在活塞上放置质量M=1kg的重物，求稳定后气体的温度T₃。光学与近代物理综合题用波长λ=500nm的单色光照射金属钠表面，产生光电效应，逸出光电子的最大初动能Eₖ=0.5eV。已知普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴J·s，电子电荷量e=1.6×10⁻¹⁹C，光速c=3×10⁸m/s。求：（1）金属钠的逸出功W₀；（2）若用该光照射焦距为10cm的凸透镜，在透镜后20cm处光屏上形成的光斑直径；（3）若将光电子垂直射入磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，光电子做圆周运动的半径。四、实验题（共2题，每题25分，共50分）力学实验某实验小组用如图所示装置验证机械能守恒定律。实验步骤如下：①将打点计时器固定在铁架台上，连接电源；②将纸带一端系在重锤上，另一端穿过打点计时器限位孔；③先接通电源，再释放重锤，打出一条纸带；④重复实验获得多条纸带。（1）实验中需要测量的物理量有：、；（2）若打点计时器电源频率为50Hz，选取纸带中连续的A、B、C三点，测得AB=1.20cm，BC=1.60cm，则重锤在B点的速度v₈=______m/s；（3）若重锤质量m=0.5kg，从A到B重力势能减少量ΔEₚ=______J，动能增加量ΔEₖ=J（g=9.8m/s²，结果保留3位有效数字）；（4）实验中产生误差的主要原因是。电学实验要测量一节干电池的电动势E和内阻r，实验室提供的器材有：电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）电流表A（量程0.6A，内阻约0.1Ω）滑动变阻器R（0~20Ω）开关S及导线若干（1）请在虚线框内画出实验电路图；（2）根据实验数据绘出U-I图像，如图所示，由图像可得E=______V，r=______Ω（结果保留2位有效数字）；（3）若考虑电压表分流作用，测量值E测______真实值E真，r测______真实值r真（选填“大于”“小于”或“等于”）；（4）若将滑动变阻器替换为电阻箱，改变电阻箱阻值R，记录对应的电流I，可通过图像法更精确测量电动势和内阻，应作______图像（选填“R-I”“R-1/I”“1/R-I”或“1/R-1/I”）。五、论述题（共1题，30分）题目：从经典力学到量子力学的范式转变要求：（1）简述牛顿力学的基本原理及其适用范围；（2）分析经典物理在解释黑体辐射、光电效应等现象时遇到的困难；（3）阐述量子力学的主要观点（至