2025年高中物理知识竞赛试题

2025年高中物理知识竞赛试题一、选择题（每题6分，共30分。每题至少有一个正确选项，全部选对得6分，选对但不全得3分，错选或不答得0分）关于科里奥利力的描述，下列说法正确的是A.科里奥利力是真实存在的保守力，其方向与物体运动方向垂直B.在北半球，自南向北运动的物体将受到向右的科里奥利力C.地球赤道处的科里奥利力大小为零D.科里奥利力的计算公式为(\vec{F}_c=-2m\vec{\omega}\times\vec{v})，其中(\vec{\omega})为地球自转角速度矢量一定量的理想气体经历如图所示的循环过程（A→B→C→A），其中A→B为等温膨胀，B→C为等压压缩，C→A为等容升温。下列说法正确的是A.整个循环过程中气体的内能增量为零B.B→C过程中气体放出的热量大于外界对气体做的功C.C→A过程中气体分子的平均动能减小D.循环过程的熵变(\DeltaS>0)半径为R的均匀带电球体（电荷体密度为ρ）内部挖去一个半径为r的偏心小球体（球心距大球球心为d，且d<R-r），则挖去后空腔内任意一点的电场强度A.大小为(\frac{\rhod}{3\epsilon_0})，方向沿两球心连线指向大球球心B.大小为(\frac{\rhod}{3\epsilon_0})，方向沿两球心连线背离大球球心C.大小为(\frac{\rhor}{3\epsilon_0})，方向与两球心连线垂直D.为均匀电场，与空腔位置无关一质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于天花板，现给小球一水平初速度v₀，使其在竖直平面内做圆周运动。已知重力加速度为g，若小球在最高点时轻绳恰好不受力，则下列说法正确的是A.小球在最低点时的速度大小为(\sqrt{5gL})B.小球从最低点运动到最高点的过程中，重力的功率先增大后减小C.若仅将初速度增大为2v₀，则小球在最高点时绳的拉力为3mgD.若在悬点正下方L/2处固定一钉子，则小球可能做完整的圆周运动关于热力学第二定律与熵增原理，下列说法正确的是A.一切自发过程总是沿着熵减小的方向进行B.理想气体向真空自由膨胀时，熵变(\DeltaS=nR\ln\frac{V_2}{V_1})C.热量不可能从低温物体传到高温物体D.熵是系统无序程度的量度，孤立系统的熵永不减少二、填空题（每题10分，共40分）一火箭从地面静止出发，以相对自身的恒定喷气速度u（方向竖直向下）喷射燃料，已知火箭初始总质量为M₀，燃料耗尽时质量为m₀，忽略重力和空气阻力。根据变质量体系运动规律，火箭的最大速度v=________；若喷射过程中始终受重力作用且重力加速度g为常量，则火箭的最大速度v'=________（结果用M₀、m₀、u、g表示）。如图所示，一无限长直导线通有电流I，其旁放置一矩形线圈abcd（长为l，宽为a），线圈平面与导线共面，线圈ad边与导线相距为d。当线圈以速度v垂直于导线向右运动时，线圈中感应电动势的大小为________；若线圈绕ad边以角速度ω匀速转动（从初始共面位置转过θ角时），感应电动势的大小为________。一简谐横波沿x轴正方向传播，波速v=20m/s，t=0时刻的波形图如图所示。图中P点（x=1m）的振动方程为________；该波遇到宽度为0.5m的障碍物时，（选填“能”或“不能”）发生明显衍射现象；若在x=10m处放置一反射面（反射波无能量损失），则反射波的波动方程为。用单色光（波长λ=500nm）做双缝干涉实验，双缝间距d=0.2mm，光屏到双缝的距离D=1m。若在其中一缝后放置一厚度为e=6μm的透明薄片（折射率n=1.5），则干涉条纹将整体向________（选填“左”或“右”）移动，移动的条纹数为________；若将光屏向双缝移动0.5m，则相邻亮条纹间距变为________。三、实验题（15分）某同学用如图所示装置测量金属丝的电阻率ρ，实验步骤如下：（1）用螺旋测微器测量金属丝直径d，某次测量示数如图（a）所示，其读数为________mm；（2）用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的长度L=50.00cm；（3）采用伏安法测量金属丝电阻R，选用的器材有：电源（电动势E=3V，内阻r=1Ω）、电流表（量程0~0.6A，内阻Rₐ=0.5Ω）、电压表（量程0~3V，内阻Rᵥ=3kΩ）、滑动变阻器（0~20Ω）。为减小系统误差，电流表应采用________（选填“内接”或“外接”）法；（4）某次测量中，电压表示数为U=2.40V，电流表示数为I=0.40A，忽略电表内阻影响时，金属丝电阻R=________Ω；考虑电表内阻后，电阻的真实值R真=________Ω；（5）根据上述数据，金属丝电阻率ρ=________Ω·m（保留两位有效数字）。四、计算题（共65分）（15分）如图所示，质量为M=2kg的木板静止在光滑水平面上，木板上表面左端放置一质量为m=1kg的物块，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2。现给物块一水平向右的初速度v₀=6m/s，同时对木板施加一水平向右的恒力F=4N。已知木板足够长，重力加速度g=10m/s²，求：（1）物块与木板达到共同速度所需的时间t；（2）此过程中物块相对木板的位移s；（3）整个过程中系统产生的热量Q。（20分）如图所示，一内壁光滑的气缸竖直放置，缸内有一质量为m、横截面积为S的绝热活塞，活塞下方封闭一定质量的理想气体，上方与大气相通（大气压强p₀=1.0×10⁵Pa）。初始时活塞静止，封闭气体高度h₀=20cm，温度T₀=300K。现对气体缓慢加热，使活塞上升到h=30cm处，已知重力加速度g=10m/s²，m=1kg，S=10cm²。求：（1）加热过程中气体的压强变化；（2）气体的末态温度T；（3）此过程中气体内能的增量ΔU（已知气体的定容摩尔热容Cᵥ=20J/(mol·K)，摩尔数n=0.1mol）。（30分）如图所示，在xOy平面内，第一象限存在沿y轴正方向的匀强电场（场强E=2×10³V/m），第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场（磁感应强度B=0.5T）。一质量m=2×10⁻⁶kg、电荷量q=+1×10⁻⁸C的带电粒子从坐标原点O以初速度v₀=2×10³m/s沿x轴正方向射入电场。不计粒子重力，求：（1）粒子离开电场时的位置坐标和速度大小；（2）粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期；（3）粒子从进入磁场到第一次回到x轴所用的时间；（4）若仅将磁场方向改为垂直纸面向里，粒子运动轨迹将如何变化？（只需定性描述）五、附加题（20分，不计入总分，供学有余力的同学选做）如图所示，一质量为m的小球在光滑水平面上以速度v₀与一静止的质量为M的1/4光滑圆弧槽（半径为R）发生弹性碰撞，碰撞后小球沿圆弧槽上升。已知M=3m，重力加速度为g，求：（1）碰撞后瞬间小球和圆弧槽的速度大小；（2）小球能上升的最