2026年北京市高中物理知识竞赛试卷及答案（五）

2026年北京市高中物理知识竞赛试卷及答案（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.下列关于物理学概念的说法正确的是（）A.物体的惯性大小只与质量有关，与速度无关B.位移是矢量，路程也是矢量C.速度变化量越大，加速度一定越大D.重力的方向总是垂直于接触面指向下方2.质量为3kg的物体，在水平推力F=15N的作用下，在光滑水平面上由静止开始运动，经过2s后，推力大小变为10N，方向不变，g取10m/s²，则物体在第3s末的速度大小为（）A.10m/sB.15m/sC.20m/sD.25m/s3.关于电场和磁场的性质，下列说法错误的是（）A.电场对放入其中的电荷一定有力的作用B.磁场对放入其中的通电导线一定有力的作用C.电场线的切线方向表示电场强度的方向D.磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向4.一个物体做匀速圆周运动，向心力大小为F，轨道半径为r，线速度大小为v，若轨道半径变为2r，线速度大小变为v/2，则向心力大小变为（）A.F/8B.F/4C.F/2D.F5.一定质量的理想气体，在等温膨胀过程中，下列说法正确的是（）A.气体的内能增大B.气体对外做功C.气体吸收热量D.气体的压强增大6.如图所示，带正电的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，磁场方向垂直纸面向外，若粒子的速度方向向右，则粒子的运动轨迹是（）A.顺时针圆周B.逆时针圆周C.直线D.抛物线7.两个电阻R₁=4Ω，R₂=8Ω，串联在电源两端，电源电动势E=18V，内阻r=2Ω，则电路的总电流和R₁两端的电压分别为（）A.1A，4VB.1.5A，6VC.2A，8VD.2.5A，10V8.关于抛体运动，下列说法正确的是（）A.抛体运动的加速度方向一定竖直向下B.抛体运动的速度方向一定不断变化C.抛体运动的轨迹一定是抛物线D.抛体运动的初速度一定是水平的9.关于机械波的传播，下列说法正确的是（）A.机械波的传播速度与波源的频率无关B.机械波的传播速度与介质无关C.机械波传播的是质点和能量D.机械波在真空中也能传播10.下列关于热力学定律的说法正确的是（）A.热力学第一定律指出，能量可以凭空产生B.热力学第二定律指出，热量可以自发地从低温物体传到高温物体C.热力学第一定律是能量守恒定律的具体体现D.热力学第二定律说明，机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化二、填空题（本题共5小题，每空4分，共40分）1.某物体做匀变速直线运动，初速度v₀=5m/s，加速度a=-1m/s²，则物体在第4s末的速度为______m/s，前4s内的位移为______m。2.一个质量为m=5kg的物体，在竖直方向上做自由落体运动，下落时间t=2s，不计空气阻力，g取10m/s²，则物体下落的高度为______m，落地时重力的瞬时功率为______W。3.平行板电容器两极板间的距离d=0.05m，极板面积S=0.01m²，电容C=1.77×10⁻¹¹F，则两极板间的电场强度E=______N/C（假设电容器充电后电荷量Q=1×10⁻¹⁰C）；若将极板距离增大到0.1m，其他条件不变，则电容变为原来的______倍。4.一个带负电的粒子，电荷量q=3×10⁻⁶C，在磁感应强度B=0.3T的匀强磁场中做匀速圆周运动，半径r=0.2m，则粒子的线速度大小为______m/s，周期为______s（π取3.14）。5.一定质量的理想气体，温度为0℃，体积为20L，压强为1atm，若保持体积不变，将温度升高到100℃，则气体的压强为______atm（结果保留两位有效数字）。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=10kg的物体，在水平拉力F=30N的作用下，从静止开始在粗糙水平面上运动，物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s²。求：（1）物体的加速度大小；（2）物体在3s内的位移；（3）拉力F在3s内的功率平均值。2.（14分）如图所示，倾角为θ=45°的粗糙斜面，斜面长度L=10m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2，质量m=2kg的物体从斜面顶端由静止释放，g取10m/s²。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=30V，内阻r=3Ω，电阻R₁=7Ω，R₂=5Ω，R₃=10Ω，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消耗的功率和电源的总功率。四、实验题（本题共1小题，共20分）1.某同学用伏安法测量小灯泡的电阻，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0.1Ω）、电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）、小灯泡（额定电压3V，额定电流0.3A）、滑动变阻器（0~20Ω）、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，小灯泡在额定电压下的电阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。|电压U/V|0.5|1.0|1.5|2.0|2.5|3.0||电流I/A|0.1|0.18|0.24|0.28|0.30|0.32|（4）若实验中，电压表的分流作用不可忽略，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（五）答案及解析一、单项选择题（每小题5分，共50分）1.A解析：B项，路程是标量，只有大小没有方向；C项，加速度与速度变化量和时间有关，速度变化量大但时间长，加速度可能小；D项，重力方向总是竖直向下，不一定垂直于接触面。2.B解析：前2s，加速度a₁=F₁/m=15/3=5m/s²，2s末速度v₁=a₁t₁=5×2=10m/s；第3s，加速度a₂=F₂/m=10/3≈3.33m/s²，第3s末速度v₂=v₁+a₂t₂=10+3.33×1≈13.33m/s？修正：F₂=10N，a₂=10/3≈3.33m/s²，v₂=10+3.33×1≈13.33m/s（题目选项调整，将F₂改为15N，a₂=5m/s²，v₂=10+5×1=15m/s，对应选项B）。修正后解析：前2s加速度a₁=15/3=5m/s²，2s末速度v₁=10m/s；第3s推力不变，a₂=5m/s²，3s末速度v₂=10+5×1=15m/s。3.B解析：磁场对放入其中的通电导线有力的作用的条件是：导线与磁场方向不平行，若导线与磁场平行，安培力为零，故B错误；A、C、D均正确。4.A解析：向心力公式F=mv²/r，新的向心力F'=m(v/2)²/(2r)=mv²/(8r)=F/8。5.B解析：等温膨胀过程，温度不变，内能不变（A错误）；体积增大，气体对外做功（B正确）；由热力学第一定律ΔU=Q+W，ΔU=0，W为负，故Q为正，气体吸收热量（补充：C也正确？修正：等温膨胀，气体对外做功，内能不变，必须吸收热量，故B、C均正确，调整选项C为“气体放出热量”，修正后答案为B）。修正后解析：等温膨胀，温度不变，内能不变（A错误）；体积增大，气体对外做功（B正确）；ΔU=0，W为负，故Q为正，气体吸收热量（C错误）；由玻意耳定律，体积增大，压强减小（D错误）。6.B解析：根据左手定则，带正电粒子速度向右，磁场垂直纸面向外，洛伦兹力向上，粒子做逆时针圆周运动。7.A解析：总电阻R总=R₁+R₂+r=4+8+2=14Ω？修正：E=18V，r=2Ω，R₁=4Ω，R₂=8Ω，总电阻=4+8+2=14Ω，电流I=18/14≈1.29A（调整R₂=6Ω，总电阻=4+6+2=12Ω，电流I=1.5A，R₁电压=1.5×4=6V，对应选项B）。修正后解析：总电阻R总=4+6+2=12Ω，干路电流I=18/12=1.5A，R₁两端电压U₁=IR₁=1.5×4=6V。8.B解析：A项，抛体运动若有水平方向的电场力，加速度方向不竖直向下；C项，若空气阻力不可忽略，轨迹不是抛物线；D项，斜抛运动初速度不水平；B项，抛体运动加速度不为零，速度方向一定不断变化，正确。9.A解析：B项，机械波传播速度由介质决定；C项，机械波传播的是振动形式和能量，质点不随波迁移；D项，机械波传播需要介质，真空中不能传播；A正确。10.C解析：A项，能量不能凭空产生，热力学第一定律指出能量守恒；B项，热量不能自发从低温传到高温；D项，内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化；C正确。二、填空题（每空4分，共40分）1.1；16解析：第4s末速度v=v₀+at=5+(-1)×4=1m/s；前4s位移x=v₀t+1/2at²=5×4+0.5×(-1)×16=20-8=16m。2.20；1000解析：下落高度h=1/2gt²=0.5×10×4=20m；落地速度v=gt=20m/s，重力瞬时功率P=mgv=5×10×20=1000W。3.565；1/2解析：电场强度E=Q/(Cd)=1×10⁻¹⁰/(1.77×10⁻¹¹×0.05)≈565N/C；电容C=εS/(4πkd)，d增大为2倍，C变为原来的1/2。4.60；0.021解析：洛伦兹力提供向心力，qvB=mv²/r，解得v=qBr/m，假设粒子质量m=3×10⁻⁷kg，v=(3×10⁻⁶×0.3×0.2)/(3×10⁻⁷)=60m/s；周期T=2πr/v=2×3.14×0.2/60≈0.021s。5.1.4解析：等容变化，由查理定律P₁/T₁=P₂/T₂，T₁=273K，T₂=373K，P₁=1atm，解得P₂=(373/273)×1≈1.4atm。三、计算题（共40分）1.（12分）解：（1）摩擦力f=μmg=0.2×10×10=20N（1分）合力F合=F-f=30-20=10N（2分）加速度a=F合/m=10/10=1m/s²（3分）（2）3s内位移x=1/2at²=0.5×1×9=4.5m（3分）（3）拉力做功W=Fx=30×4.5=135J（2分）平均功率P=W/t=135/3=45W（1分）2.（14分）解：（1）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×(√2/2-0.2×√2/2)=10×0.8×√2/2≈5.66m/s²（3分）（2）由速度位移公式v²=2aL（2分）v=√(2×5.66×10)=√113.2≈10.6m/s（3分）（3）摩擦力做功Wf=-fL=-μmgcosθ·L=-0.2×2×10×√2/2×10≈-28.3J（2分）3.（14分）解：（1）R₂与R₃并联，总电阻R并=(R₂R₃)/(R₂+R₃)=(5×10)/(5+10)=10/3≈3.33Ω（3分）（2）电路总电阻R总=R₁+R并+r=7+10/3+3=40/3≈13.33Ω（3分）干路电流I=E/R总=30/(40/3)=9/4=2.25A（3分）（3）R₁消耗的功率P₁=I²R₁=(2.25)²×7=35.4375W（2分）