2026年全国高中物理应用知识竞赛模拟考试卷及答案（十六）

2026年全国高中物理应用知识竞赛模拟考试卷及答案（十六）考试时间：120分钟满分：150分一、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.下列关于物理学基本概念的说法正确的是（）A.位移是矢量，路程也是矢量，位移的大小等于路程B.速度是矢量，速度的方向就是物体运动的方向C.加速度是矢量，加速度增大，速度一定增大D.功是矢量，功的正负表示功的方向2.如图所示，一个质量为m的物体静止在粗糙水平地面上，受到水平向右的拉力F和水平向左的摩擦力f作用，下列说法正确的是（）A.若F小于最大静摩擦力，物体静止，f=FB.若F大于最大静摩擦力，物体运动，f=μmgC.若F增大，物体仍静止，f始终等于μmgD.若F减小，物体运动，f会随F减小而减小3.关于电容器和电场能，下列说法正确的是（）A.电容器充电过程中，电场能减小，电能转化为电场能B.电容器放电过程中，电场能增大，电场能转化为电能C.电容器的电容越大，储存的电场能一定越多D.电容器充电后与电源断开，若增大极板面积，电容增大，电场能减小4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=2:1，原线圈接在电压为U=220V的正弦交流电源上，副线圈串联一个阻值为R=11Ω的电阻和一个额定电流为2A的灯泡，若灯泡正常发光，则原线圈中的电流大小为（）A.1AB.2AC.4AD.8A5.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过连续两段相等的时间t，下落的高度分别为h1和h2，则h2与h1的比值为（）（g取10m/s²）A.1:2B.2:3C.3:1D.3:26.关于洛伦兹力和安培力，下列说法正确的是（）A.洛伦兹力的方向可以用左手定则判断，安培力的方向不可以用左手定则判断B.带电粒子在匀强磁场中受到的洛伦兹力大小一定为qvBC.通电导线在匀强磁场中受到的安培力大小一定为BILD.洛伦兹力不做功，安培力可以做功7.一定质量的理想气体，经历等温膨胀过程，下列说法正确的是（）A.气体的压强增大，内能增大B.气体的压强减小，内能不变C.气体的体积增大，内能减小D.气体的体积减小，内能不变8.如图所示，光滑水平面上有一个质量为M的物体，静止在水平面上，一个质量为m的小球以初速度v0水平撞击物体，碰撞后小球反向运动，速度大小为v0/2，物体的速度大小为v，则M与m的比值为（）A.1:2B.2:1C.3:1D.1:39.关于光的反射、折射和全反射，下列说法正确的是（）A.光的全反射现象只能发生在光从光密介质射入光疏介质时B.光的反射现象中，反射光线与入射光线在同一介质中，折射光线与入射光线在不同介质中C.光的折射现象中，折射角一定大于入射角D.光的全反射现象中，没有折射光线，只有反射光线，反射光线强度小于入射光线10.一个带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动，若电场强度减小为原来的1/2，粒子的电荷量和质量不变，则粒子的加速度和速度变化率将（）A.都减小为原来的1/2B.都增大为原来的2倍C.加速度减小为原来的1/2，速度变化率不变D.加速度不变，速度变化率减小为原来的1/2二、填空题（本题共5小题，每小题6分，共30分。把答案填在题中的横线上）1.某同学用打点计时器研究匀变速直线运动，电源频率为50Hz，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=2.50cm、x2=3.50cm、x3=4.50cm、x4=5.50cm，则物体的加速度a=______m/s²，打第二个计数点时的瞬时速度v2=______m/s。2.一个质量为5kg的物体，在竖直向上的拉力F作用下，以加速度a=2m/s²向上做匀加速直线运动，则拉力F的大小为______N（g取10m/s²）；若拉力突然消失，物体的加速度大小变为______m/s²。3.两个点电荷A和B，电荷量分别为Q和-3Q，相距为r，则A、B之间的库仑力大小为______；若将两者间距减小为原来的1/2，电荷量都变为原来的2倍，则库仑力大小变为原来的______倍。4.一质量为0.6kg的物体，从高h=20m处自由下落，不计空气阻力，物体落地时的速度大小为______m/s，重力做功的瞬时功率为______W（g取10m/s²）。5.一个单摆的摆长为1.0m，摆球质量为0.1kg，在重力加速度g=9.8m/s²的环境中，其周期T=______s（π²≈9.8）；若将该单摆移到月球上，月球表面的重力加速度为地球的1/6，周期变为______s。三、计算题（本题共4小题，共70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）1.（16分）如图所示，倾角为θ=37°的斜面固定在水平地面上，斜面顶端有一质量为m=5kg的物体，以初速度v0=5m/s沿斜面向下滑动，物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25，斜面长度L=12m，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）物体滑到斜面底端时的速度大小；（3）物体下滑过程中重力做功的瞬时功率最大值。2.（18分）如图所示，电路中电源电动势E=20V，内阻r=1Ω，R1=4Ω，R2=6Ω，滑动变阻器R的最大阻值为15Ω，闭合开关S后，求：（1）当滑动变阻器R的滑片P滑到最左端（R=0）时，电路中的总电流和R2两端的电压；（2）当滑动变阻器R的滑片P滑到最右端（R=15Ω）时，电路中的总电阻和路端电压；（3）滑动变阻器R消耗的最大功率。3.（18分）如图所示，水平放置的平行板电容器，极板长度L=0.5m，极板间距d=0.15m，极板间加有水平向右的匀强电场，电场强度E=3.6×10²N/C。一个质量m=1.8×10⁻³kg、电荷量q=1.5×10⁻⁴C的带正电粒子，从电容器左端竖直向上以初速度v0=6m/s射入，不计粒子重力，求：（1）粒子在电容器中运动的时间；（2）粒子在水平方向上的位移；（3）粒子射出电容器时的速度大小和方向。4.（18分）如图所示，光滑的水平轨道AB与半径为R=1.0m的光滑半圆形轨道BC相连，半圆形轨道的最高点为C，B点为半圆形轨道的最低点，A点到B点的距离为L=6m。一个质量为m=0.2kg的小球从A点以初速度v0=8m/s水平向右运动，经过B点后进入半圆形轨道，g取10m/s²。求：（1）小球经过B点时的速度大小；（2）小球经过C点时的速度大小；（3）小球经过C点时对轨道的压力大小；（4）小球从C点水平抛出后，落地点到B点的水平距离。全国高中物理应用知识竞赛模拟考试卷（十六）答案一、选择题（每小题5分，共50分）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案 B A D A C D B C A A选择题解析1.A项：路程是标量，位移大小不一定等于路程；C项：加速度增大，速度可能减小（减速运动）；D项：功是标量，正负表示做功的正负，不表示方向。故选B。2.B项：F大于最大静摩擦力时，物体运动，滑动摩擦力f=μmg，但需注意μ是动摩擦因数，题目未明确；C项：物体静止时，f与F平衡，不等于μmg；D项：物体运动时，滑动摩擦力不变，与F无关。故选A。3.A项：充电过程电场能增大；B项：放电过程电场能减小；C项：电场能与电容和电压有关，电容大不一定电场能多；D项：充电后与电源断开，Q不变，增大极板面积，C增大，由E=Q/(CU)，电场能减小。故选D。4.副线圈电压U2=U1n2/n1=110V；灯泡正常发光，电流I2=2A；原线圈电流I1=I2n2/n1=1A。故选A。5.第一段时间t下落高度h1=½gt²；前2t时间下落高度h总=½g(2t)²=2gt²，第二段时间下落h2=h总-h1=3/2gt²，故h2:h1=3:1。故选C。6.A项：安培力也可用左手定则判断；B项：粒子与磁场平行时，洛伦兹力为零；C项：导线与磁场平行时，安培力为零；D项：洛伦兹力方向与速度垂直，不做功，安培力可以做功。故选D。7.等温膨胀，温度不变，内能不变；由玻意耳定律，体积增大，压强减小。故选B。8.动量守恒：mv0=Mv-m(v0/2)，解得M:m=3:1。故选C。9.B项：光的反射和折射可在同一介质（如不均匀介质）中发生；C项：光从光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角，反之则小于；D项：全反射时反射光线强度大于入射光线。故选A。10.由a=F/m=qE/m，E变为1/2，a变为1/2；速度变化率等于加速度，故也变为1/2。故选A。二、填空题（每小题6分，共30分）1.1.0；0.30（解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，Δx=1.00cm=0.01m，a=Δx/T²=0.01/0.01=1.0m/s²；v2=(x1+x2)/(2T)=0.06/0.2=0.30m/s）2.60；10（解析：由牛顿第二定律F-mg=ma，得F=mg+ma=5×10+5×2=60N；拉力消失，物体只受重力，加速度a=g=10m/s²）3.3kQ2r2；16（解析：库仑力F=k×Q×3Q/r²=3kQ²/r²；电荷量变为2倍、间距变为1/2，F'=k×2Q×6Q/(r/2)²=48kQ²/r²，F'/F=16倍）4.20；120（解析：落地速度v=√(2gh)=√(400)=20m/s；瞬时功率P=mgv=0.6×10×20=120W）5.2.0；4.90（解析：T=2π√(L/g)=2×√(1.0/9.8)≈2.0s；月球g'=g/6，T'=2π√(L/g')=2×√(6/9.8)≈4.90s）三、计算题（共70分）1.（16分）（1）对物体受力分析，沿斜面方向：mgsinθ-f=ma（2分）垂直斜面方向：N=mgcosθ（1分）摩擦力f=μN=μmgcosθ（1分）代入数据：a=gsinθ-μgcosθ=10×0.6-0.25×10×0.8=6-2=4.0m/s²（2分）（2）由运动学公式v²-v0²=2aL（2分）代入数据：v=√(5²+2×4.0×12)=√(25+96)=√121=11m/s（2分）（3）重力做功的瞬时功率P=mgvsinθ，速度最大时功率最大（2分）最大速度为滑到底端的速度v=11m/s（2分）最大功率Pmax=mgvsinθ=5×10×11×0.6=330W（2分）（答案：（1）4.0m/s²；（2）11m/s；（3）330W）2.（18分）（1）滑片滑到最左端，R=0，R1与R2并联后与r串联（2分）并联电阻R并=R1R2/(R1+R2)=4×6/(4+6)=2.4Ω（2分）总电阻R总=R并+r=2.4+1=3.4Ω（1分）总电流I总=E/R总=20/3.4≈5.88A（2分）R2两端电压U2=E-I总r≈20-5.88×1≈14.12V（1分）（2）滑片滑到最右端，R=15Ω，R与R2并联后与R1、r串联（2分）并联电阻R并'=RR2/(R+R2)=15×6/(15+6)=90/21≈4.29Ω（2分）总电阻R总'=R1+R并'+r=4+4.29+1=9.29Ω（1分）路端电压U=E-I总'r，I总'=E/R总'≈20/9.29≈2.15A（1分）U≈20-2.15×1≈17.85V（1分）（3）将R1、r看作等效内阻r'=R1+r=5Ω，等效电源电动势E=20V（2分）当R=R并''=r'=5Ω时，R消耗功率最大（1分）最大功率Pmax=E²/(4r')=20²/(4×5)=400/20=20W（1分）（答案：（1）≈5.88A，≈14.12V；（2）≈9.29Ω，≈17.85V；（3）20W）3.（18分）（1）粒子在竖直方向做匀速直线运动，运动时间t=L/v0=0.5/6≈0.083s（4分）（2）水平方向做匀加速直线运动，加速度a=qE/m（2分）a=1.5×10⁻⁴×3.6×10²/(1.8×10⁻³)=30m/s²（2分）水平位移x=½at²=½×30×(0.083)²≈0.104m（2分）（3）水平速度vx=at=30×0.083≈2.49m/s（2分）合速度v=√(v0²+vx²)=√(36+6.20)=√42