2026年全国高中物理知识竞赛试卷附答案（第三套）

2026年全国高中物理知识竞赛试卷附答案（第三套）一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）1.下列关于运动的描述，正确的是（）A.物体做直线运动时，位移大小一定等于路程B.速度为零的时刻，加速度一定为零C.加速度方向与速度变化量方向一定相同D.匀速圆周运动是匀变速曲线运动2.如图所示，固定在天花板上的轻弹簧下端挂一质量为m的物体，物体静止时弹簧伸长量为x₀，若用手将物体托住，使弹簧恢复原长，然后由静止释放，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.物体释放瞬间，加速度大小为gB.物体运动到最低点时，弹簧伸长量为2x₀C.物体运动过程中，机械能守恒D.物体做简谐运动，振幅为x₀3.关于电场强度和电势差，下列说法正确的是（）A.电场强度越大，电势差一定越大B.沿电场线方向，电势逐渐降低C.电场强度的方向就是电势降低最快的方向D.同一等势面上各点的电场强度一定相等4.如图所示，两根平行的通电直导线，通有大小相等、方向相反的电流，下列说法正确的是（）A.两根导线之间的磁场方向相同B.两根导线之间存在相互吸引力C.离导线越远，磁感应强度越小D.若改变其中一根导线的电流方向，两根导线之间变为相互吸引力5.关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（）A.简谐运动的回复力大小与位移大小成正比，方向相反B.受迫振动的频率由驱动力频率决定，与物体的固有频率无关C.机械波传播时，介质中的质点随波迁移D.波的干涉现象需要两个频率相同、振动方向相同的波源6.一定质量的理想气体，经历如图所示的状态变化过程（图略），从状态1到状态2，再到状态3，下列说法正确的是（）A.若状态1到状态2是等容变化，温度一定升高B.若状态2到状态3是等压变化，体积一定增大C.若状态1到状态3是等温变化，内能一定不变D.无论经过何种变化，气体的内能只与温度有关7.如图所示，带电粒子从静止开始经过加速电场加速后，进入偏转电场做类平抛运动，已知加速电场的电压为U₁，偏转电场的电压为U₂，板间距离为d，板长为L，下列说法正确的是（）A.粒子的比荷（q/m）越大，加速后的速度越大B.偏转电场的电压U₂越大，粒子的偏转位移越大C.偏转电场的板长L越长，粒子的偏转角越大D.粒子的偏转位移与加速电压U₁成正比8.关于动量守恒定律，下列说法正确的是（）A.系统不受外力作用时，动量一定守恒B.系统所受合外力为零时，机械能一定守恒C.动量守恒的系统，动能也一定守恒D.系统动量守恒时，各物体的动量一定不变二、填空题（本题共4小题，每小题8分，共32分。把答案填在题中的横线上）1.一个质量为m=1kg的物体，在水平拉力F=5N作用下，在粗糙水平面上做匀加速直线运动，加速度大小为a=3m/s²，g取10m/s²，则物体受到的摩擦力大小为______N，动摩擦因数为______；若拉力F增大到10N，物体的加速度大小为______m/s²。2.已知月球的质量为m，地球的质量为M，月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，万有引力常量为G，则月球绕地球运动的线速度大小为______，向心加速度大小为______，周期为______。3.平行板电容器的极板面积为S，两极板间的距离为d，电容为C=ε₀S/d（ε₀为静电力常量），现将电容器充电后与电源断开，电荷量为Q，若将两极板间的距离减小到d/2，则电容器的电容变为______，两极板间的电场强度大小为______，极板间的电势差变为______。4.某单摆做简谐运动，摆长为L=1m，重力加速度g=10m/s²，该单摆的周期为______s（π取3.14）；若将该单摆放在以加速度a=5m/s²竖直向上加速的电梯中，其周期变为______s；若将摆长缩短为0.25m，其周期变为______s。三、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位）1.（12分）如图所示，质量为M=5kg的木板静止在光滑水平地面上，木板上表面放有一质量为m=1kg的小滑块，滑块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2，现给滑块一个水平向右的初速度v₀=12m/s，g取10m/s²，求：（1）滑块和木板的加速度大小和方向；（2）滑块与木板达到共同速度时的速度大小；（3）从开始到达到共同速度，滑块相对于木板的位移大小。2.（14分）如图所示，在竖直平面内有一光滑的直角轨道ABC，AB段竖直向下，BC段水平向右，AB段的长度为h=5m，BC段的长度为L=4m，一质量为m=0.2kg的小球从A点由静止释放，经过B点后进入BC段，小球与BC段轨道间的动摩擦因数为μ=0.5，g取10m/s²，求：（1）小球到达B点时的速度大小；（2）小球在BC段滑行的距离；（3）小球最终静止时到B点的距离。3.（14分）如图所示，电路中电源电动势E=10V，内阻r=2Ω，R₁=3Ω，R₂=6Ω，R₃为滑动变阻器，其最大阻值为10Ω，开关S闭合后，求：（1）滑动变阻器R₃的阻值为多大时，电路中的总电流最小，最小总电流为多大；（2）滑动变阻器R₃的阻值为多大时，R₁两端的电压最大，最大电压为多大；（3）滑动变阻器R₃的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为多大。四、实验题（本题共2小题，共30分。解答应写出必要的文字说明、实验步骤和重要的演算步骤）1.（14分）某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律，实验器材包括：打点计时器、纸带、复写纸、重锤、铁架台、电源、刻度尺等，g取10m/s²。请回答下列问题：（1）实验中，打点计时器应选用______（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”），电源应选用______（填“直流电源”或“交流电源”）；（2）实验前，应调整打点计时器的限位孔，使限位孔与纸带______，目的是______；（3）该同学在实验中打出的一条纸带如图所示（图略），纸带上相邻两个计数点之间有4个点未画出，计数点间的距离分别为x₁=2.00cm，x₂=2.40cm，x₃=2.80cm，x₄=3.20cm，计数点1到计数点4的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEₚ=______J（重锤质量m=0.1kg），动能的增加量ΔEₖ=______J；（4）实验中测得的重力势能减少量大于动能的增加量，可能的原因是______（写出一条即可）；（5）若该同学在实验中未测量重锤的质量，______（填“能”或“不能”）验证机械能守恒定律，理由是______。2.（16分）某同学要测量电源的电动势和内阻，实验室提供的器材有：电源E：电动势约为3V，内阻约为1Ω；电流表A：量程0~0.6A，内阻约为0.5Ω；电压表V：量程0~3V，内阻约为3kΩ；滑动变阻器R：最大阻值为20Ω；开关S、导线若干。（1）画出测量电源电动势和内阻的实验电路图；（2）写出实验步骤：（3）根据实验数据，画出U-I图像，若图像的纵轴截距为b，横轴截距为I₀（短路电流），则电源的电动势E=______，内阻r=______；（4）若考虑电流表的内阻R_A，测量值与真实值相比，电动势E测______E真（填“大于”“小于”或“等于”），内阻r测______r真（填“大于”“小于”或“等于”）；（5）若将电流表改为内接，画出修改后的实验电路图，并简要说明理由：______。全国高中物理知识竞赛（第三套）答案解析一、选择题（共48分）1.答案：C解析：A项，物体做单向直线运动时，位移大小等于路程，往复直线运动时位移大小小于路程，错误；B项，速度为零，加速度不一定为零（如竖直上抛最高点），错误；C项，由加速度定义式a=Δv/Δt，加速度方向与速度变化量方向一致，正确；D项，匀速圆周运动加速度方向时刻变化，不是匀变速曲线运动，错误。2.答案：ABD解析：A项，物体静止时mg=kx₀，释放瞬间弹簧弹力为零，合力为mg，加速度a=g，正确；B项，由对称性，物体运动到最低点时，弹簧伸长量为2x₀，正确；C项，物体运动过程中，弹簧弹力做功，物体机械能不守恒，系统（物体+弹簧）机械能守恒，错误；D项，物体做简谐运动，平衡位置在弹簧伸长x₀处，振幅为x₀，正确。3.答案：BC解析：A项，电场强度与电势差无关（如匀强电场中，电势差还与沿电场线距离有关），错误；B项，沿电场线方向，电势逐渐降低，正确；C项，电场强度方向是电势降低最快的方向，正确；D项，同一等势面上各点电势相等，但电场强度不一定相等（如等量异种电荷的中垂面），错误。4.答案：ACD解析：A项，由安培定则，两根反向通电导线之间的磁场方向相同，正确；B项，反向电流相互排斥，同向电流相互吸引，错误；C项，磁感应强度随距离增大而减小，正确；D项，改变一根导线电流方向，变为同向电流，相互吸引，正确。5.答案：ABD解析：A项，简谐运动回复力F=-kx，大小与位移成正比，方向相反，正确；B项，受迫振动频率由驱动力决定，与固有频率无关，正确；C项，机械波传播时，介质质点只在平衡位置振动，不随波迁移，错误；D项，波的干涉条件：两波源频率相同、振动方向相同、相位差恒定，正确。6.答案：ACD解析：A项，等容变化，由查理定律，压强增大则温度升高，正确；B项，等压变化，由盖-吕萨克定律，温度降低则体积减小，错误；C项，等温变化，理想气体内能只与温度有关，温度不变则内能不变，正确；D项，理想气体内能仅由温度决定，与体积、压强无关，正确。7.答案：ABC解析：A项，由qU₁=½mv²，比荷q/m越大，加速后速度v越大，正确；B项，偏转位移y=U₂L²/(4dU₁)，U₂越大，y越大，正确；C项，偏转角tanθ=U₂L/(2dU₁)，L越长，偏转角越大，正确；D项，偏转位移与U₁成反比，错误。8.答案：A解析：A项，系统不受外力或合外力为零时，动量守恒，正确；B项，合外力为零，机械能可能不守恒（如非弹性碰撞），错误；C项，动量守恒的系统，动能不一定守恒（如完全非弹性碰撞），错误；D项，系统动量守恒时，总动量不变，各物体动量可能变化，错误。二、填空题（共32分）1.答案：2；0.2；8解析：由牛顿第二定律F-f=ma，摩擦力f=F-ma=5-1×3=2N；动摩擦因数μ=f/(mg)=2/(1×10)=0.2；F=10N时，a=(F-f)/m=(10-2)/1=8m/s²。2.答案：√(GM/r)；GM/r²；2π√(r³/(GM))解析：万有引力提供向心力，GMm/r²=mv²/r=ma=m(2π/T)²r，解得v=√(GM/r)，a=GM/r²，T=2π√(r³/(GM))。3.答案：2ε₀S/d（或2C）；4πkQ/S；Q/(2C)解析：电容C∝S/d，d减小到d/2，电容变为2C；充电后断开电源，电荷量Q不变，电场强度E=U/d=Q/(Cd)=4πkQ/S（与d无关），电势差U=Q/(2C)。4.答案：2.0；2.83；1.0解析：单摆周期T=2π√(L/g)=2×3.14×√(1/10)≈2.0s；电梯中等效重力加速度g'=g+a=15m/s²，T'=2π√(1/15)≈2.83s；摆长L'=0.25m，T''=2π√(0.25/10)=1.0s。三、计算题（共40分）1.（12分）解析：（1）滑块受向左的摩擦力，加速度a₁=μg=0.2×10=2m/s²，方向水平向左；木板受向右的摩擦力，加速度a₂=μmg/M=0.2×1×10/5=0.4m/s²，方向水平向右；（4分）（2）设共同速度为v，由运动学公式：v=v₀-a₁t=a₂t，解得t=v₀/(a₁+a₂)=12/(2+0.4)=5s，v=a₂t=0.4×5=2m/s；（4分）（3）滑块位移x₁=v₀t-½a₁t²=12×5-½×2×25=60-25=35m，木板位移x₂=½a₂t²=½×0.4×25=5m，相对位移Δx=x₁-x₂=30m。（4分）2.（14分）解析：（1）小球从A到B，机械能守恒mgh=½mv_B²，解得v_B=√(2gh)=√(2×10×5)=10m/s；（4分）（2）小球在BC段滑行，摩擦力f=μmg=0.5×0.2×10=1N，加速度大小a=μg=5m/s²，方向水平向左，滑行距离x=v_B²/(2a)=100/(2×5)=10m；（5分）（3）BC段长度L=4m，小球滑到C点后速度v_C²=v_B²-2aL=100-40=60，之后反向滑行，滑行距离x'=v_C²/(2a)=60/10=6m，最终静止时到B点的距离为6-4=2m。（5分）3.（14分）解析：（1）总电阻R总=r+R₁+(R₂∥R₃)，R₂∥R₃最大时，总电流最小，当R₃=10Ω时，R₂∥R₃=6×10/(6+10)=3.75Ω，总电阻R总=2+3+3.75=8.75Ω，最小总电流I_min=E/R总=10/8.75≈1.14A；（4分）（2）R₁两端电压U₁=IR₁，总电流I最大时，U₁最大，当R₃=0Ω时，R₂被短路，总电阻R总=2+3=5Ω，总电流I_max=10/5=2A，最大电压U₁max=2×3=6V；（5分）（3）将R₁、r等效为电源内阻r'=r+R₁=5Ω，R₂与R₃并联，当R₂∥R₃=r'=5Ω时，滑动变阻器功率最大，解得R₃=30Ω（大于最大阻值10Ω），故当R₃=10Ω时，功率最大，此时U并=E×(R₂∥R₃)/(r'+R₂∥R₃)=10×3.75/(5+3.75)=4.29V，最大功率P_max=U并²/R₃