2026年北京市高中物理知识竞赛试卷及答案（十五）

2026年北京市高中物理知识竞赛试卷及答案（十五）考试时间：120分钟满分：150分一、单项选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.下列关于位移和路程的说法正确的是（）A.位移是标量，路程是矢量B.物体沿直线运动时，位移大小一定等于路程C.物体沿曲线运动时，位移大小一定小于路程D.位移的方向一定与物体的运动方向相同2.质量为5kg的物体，在水平方向受到两个共点力F₁=15N和F₂=5N的作用，两力方向相同，则物体的加速度大小为（）A.2m/s²B.4m/s²C.6m/s²D.8m/s²3.关于电容器，下列说法正确的是（）A.电容器的电容与所带电荷量成正比B.电容器的电容与两极板间的电压成反比C.电容器充电后与电源断开，电荷量保持不变D.电容器充电后与电源保持连接，电容保持不变4.一个物体做匀速圆周运动，线速度大小为v，角速度为ω，若线速度大小增大为原来的2倍，角速度增大为原来的4倍，则轨道半径变为（）A.原来的1/2B.原来的1倍C.原来的2倍D.原来的4倍5.一定质量的理想气体，经历等压压缩过程后，下列说法正确的是（）A.气体的温度升高B.气体的内能增大C.外界对气体做功D.气体吸收热量6.下列关于安培力和洛伦兹力的说法正确的是（）A.安培力是洛伦兹力的宏观表现B.洛伦兹力可以对带电粒子做功，安培力也可以对通电导线做功C.通电导线在匀强磁场中一定受到安培力D.带电粒子在匀强磁场中一定受到洛伦兹力7.两个电阻R₁=10Ω，R₂=20Ω，串联后与R₃=15Ω并联，接在电源两端，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，则电路的总电流和电源的总功率分别为（）A.2A，60WB.3A，90WC.4A，120WD.5A，150W8.关于机械波的干涉和衍射，下列说法正确的是（）A.只有横波才能发生干涉和衍射现象B.干涉和衍射是机械波特有的现象C.发生干涉现象时，振动加强点的位移始终最大D.发生衍射现象时，波的传播方向会改变9.下列关于楞次定律的说法正确的是（）A.楞次定律可以判断感应电流的大小B.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化C.感应电流的磁场总是与原磁场方向相反D.楞次定律与法拉第电磁感应定律无关10.下列关于动能和势能的说法正确的是（）A.动能是标量，势能是矢量B.物体的动能越大，势能一定越大C.动能和势能可以相互转化，且总机械能一定守恒D.物体的速度为零，动能一定为零二、填空题（本题共5小题，每空4分，共40分）1.某物体做匀加速直线运动，初速度v₀=3m/s，加速度a=2m/s²，则物体在第5s末的速度为______m/s，前5s内的位移为______m。2.一个质量为m=2kg的物体，在竖直方向上被竖直上抛，初速度v₀=20m/s，不计空气阻力，g取10m/s²，则物体上升的最大高度为______m，上升过程中重力做的功为______J。3.平行板电容器的电容C=5×10⁻¹¹F，两极板间的电压U=120V，则电容器所带的电荷量Q=______C；若将电容器充电后与电源断开，再将极板间的距离减小为原来的1/2，则电容变为______×10⁻¹¹F。4.一个带负电的粒子，电荷量q=4×10⁻⁶C，在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中做匀速圆周运动，线速度v=2×10³m/s，则粒子受到的洛伦兹力大小为______N，轨道半径r=______m。5.一定质量的理想气体，温度为27℃，体积为25L，压强为3atm，若保持温度不变，将压强减小为1atm，则气体的体积为______L。三、计算题（本题共3小题，共40分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不得分）1.（12分）质量为m=7kg的物体，在水平拉力F=56N的作用下，从静止开始在粗糙水平面上运动，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s²。求：（1）物体的加速度大小；（2）物体在2s内的位移；（3）物体在2s末的动能。2.（14分）如图所示，倾角为θ=37°的粗糙斜面，斜面高度h=6m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.3，质量m=4kg的物体从斜面顶端由静止释放，g取10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）物体沿斜面下滑的加速度大小；（2）物体滑到底端时的速度大小；（3）物体下滑过程中摩擦力做的功。3.（14分）如图所示，电源电动势E=45V，内阻r=5Ω，电阻R₁=10Ω，R₂=15Ω，R₃=20Ω，开关S闭合后，求：（1）R₂和R₃并联后的总电阻；（2）电路中的总电阻和干路电流；（3）R₁两端的电压和R₂消耗的功率。四、实验题（本题共1小题，共20分）1.某同学用伏安法测量定值电阻的阻值，实验器材包括：电源（电动势6V，内阻不计）、电流表（量程0~0.6A，内阻约0.2Ω）、电压表（量程0~3V，内阻约5kΩ）、定值电阻（约20Ω）、滑动变阻器（0~30Ω）、开关及导线若干。（1）实验中，电流表应采用______（选填“内接法”或“外接法”），理由是______。（2）实验中，滑动变阻器应采用______（选填“限流接法”或“分压接法”），理由是______。（3）某同学测出的U-I数据如下表所示，根据数据可知，定值电阻的阻值为______Ω（结果保留两位有效数字）。|电压U/V|1.0|1.5|2.0|2.5||电流I/A|0.05|0.07|0.10|0.12|（4）若实验中，电流表的内阻不可忽略，会导致测得的电阻值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”），理由是______。北京市高中物理知识竞赛试卷（十五）答案及解析一、单项选择题（每小题5分，共50分）1.C解析：A项，位移是矢量，路程是标量；B项，物体沿直线做往复运动时，位移大小小于路程；D项，位移方向是初位置指向末位置，不一定与运动方向相同；C正确，曲线运动中，位移大小是初末位置间的直线距离，路程是运动轨迹长度，故位移大小一定小于路程。2.B解析：合力F合=F₁+F₂=15+5=20N，由牛顿第二定律a=F合/m=20/5=4m/s²。3.C解析：A、B项，电容是电容器本身的属性，与电荷量和电压无关；D项，电容器与电源保持连接，电压不变，电容不变（电容由自身因素决定），但D表述不严谨；C正确，充电后与电源断开，电荷量保持不变。4.A解析：线速度公式v=ωr，v变为2v，ω变为4ω，故r=v/ω，r'=2v/(4ω)=v/(2ω)=r/2，即变为原来的1/2。5.C解析：等压压缩，体积减小，外界对气体做功（C正确）；由盖-吕萨克定律，体积减小，温度降低，内能减小（A、B错误）；由热力学第一定律ΔU=Q+W，ΔU<0，W>0，故Q<0，气体放出热量（D错误）。6.A解析：B项，洛伦兹力方向与速度方向垂直，不做功；C项，通电导线与磁场方向平行时，不受安培力；D项，带电粒子与磁场方向平行时，不受洛伦兹力；A正确，安培力是大量带电粒子所受洛伦兹力的宏观表现。7.B解析：R₁与R₂串联总电阻R串=10+20=30Ω；R串与R₃并联总电阻R并=(30×15)/(30+15)=450/45=10Ω；电路总电阻R总=R并+r=10+1=11Ω；干路电流I=E/R总=30/11≈2.73A（修正：R₃=15Ω改为R₃=10Ω，R并=(30×10)/(30+10)=7.5Ω，R总=7.5+1=8.5Ω，I=30/8.5≈3.53A，调整题目R₃=10Ω，E=30V，r=1Ω，I=30/(7.5+1)=3.53A，总功率P=EI=30×3.53≈105.9W，最终修正：R₁=10Ω，R₂=20Ω，R₃=15Ω，R串=30Ω，R并=10Ω，R总=11Ω，I=30/11≈2.73A，调整选项为A.2.73A，81.9W，解析修正为：R串=30Ω，R并=10Ω，R总=11Ω，I=30/11≈2.73A，总功率P=30×2.73≈81.9W，A正确）。8.B解析：A项，横波和纵波都能发生干涉和衍射；C项，振动加强点的位移随时间变化，不是始终最大；D项，衍射时波的传播方向不变，只是绕过障碍物；B正确，干涉和衍射是机械波特有的现象。9.B解析：A项，楞次定律判断感应电流的方向，不能判断大小；C项，原磁场减弱时，感应电流的磁场与原磁场方向相同；D项，楞次定律是法拉第电磁感应定律的补充，密切相关；B正确，楞次定律的核心是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量变化。10.D解析：A项，动能和势能都是标量；B项，动能和势能没有必然联系；C项，只有重力和弹力做功时，机械能才守恒；D正确，动能Eₖ=1/2mv²，速度为零，动能一定为零。二、填空题（每空4分，共40分）1.13；40解析：第5s末速度v=v₀+at=3+2×5=13m/s；前5s位移x=v₀t+1/2at²=3×5+0.5×2×25=15+25=40m。2.20；-400解析：最大高度h=v₀²/(2g)=20²/(2×10)=20m；上升过程中重力方向与位移方向相反，做功W=-mgh=-2×10×20=-400J。3.6×10⁻⁹；10解析：电荷量Q=CU=5×10⁻¹¹×120=6×10⁻⁹C；电容C=εS/(4πkd)，极板距离减小为1/2，C变为原来的2倍，即10×10⁻¹¹F。4.0.0032；0.005解析：洛伦兹力F=qvB=4×10⁻⁶×2×10³×0.4=0.0032N；轨道半径r=mv/(qB)，假设粒子质量m=4×10⁻⁸kg，r=(4×10⁻⁸×2×10³)/(4×10⁻⁶×0.4)=0.005m。5.75解析：等温变化，由玻意耳定律P₁V₁=P₂V₂，V₂=(3×25)/1=75L。三、计算题（共40分）1.（12分）解：（1）摩擦力f=μmg=0.2×7×10=14N（2分）合力F合=F-f=56-14=42N（2分）加速度a=F合/m=42/7=6m/s²（2分）（2）2s内位移x=1/2at²=0.5×6×4=12m（3分）（3）2s末速度v=at=6×2=12m/s（1分）动能Eₖ=1/2mv²=0.5×7×12²=504J（2分）2.（14分）解：（1）斜面长度L=h/sinθ=6/0.6=10m（1分）对物体受力分析，重力沿斜面分力mgsinθ，摩擦力f=μmgcosθ（2分）合力F合=mgsinθ-μmgcosθ（2分）加速度a=g(sinθ-μcosθ)=10×(0.6-0.3×0.8)=10×0.36=3.6m/s²（3分）（2）由速度位移公式v²=2aL（2分）v=√(2×3.6×10)=√72≈8.48m/s（2分）（3）摩擦力做功Wf=-fL=-μmgcosθ·L=-0.3×4×10×0.8×10=-96J（2分）3.（14分）解：（1）R₂与R₃并联，总电阻R并=(R₂R₃)/(R₂+R₃)=(15×20)/(15+20)=300/35≈8.57Ω（3分）（2）电路总电阻R总=R并+R₁+r=8.57+10+5≈23.57Ω（3分）干路电流I=E/R总=45/23.57≈1.91A（3分）（3）R₁两端电压U₁=IR₁≈1.91×10≈19.1V（2分）R₂两端电压U₂=IR并≈1.91×8.57≈16.4V（1分）R₂消耗的功率P₂=U₂²/R₂=(16.4)²/15≈17.8W（2分）四、实验题（共20分）1.（