2026年全国高中物理应用知识竞赛模拟考试卷及答案（十三）

2026年全国高中物理应用知识竞赛模拟考试卷及答案（十三）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.下列关于物理学史实的说法错误的是（）A.法拉第发现了电磁感应现象，为发电机的发明奠定了基础B.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在D.牛顿通过实验测出了引力常量G的数值，验证了万有引力定律2.如图所示，一个质量为m的物体在水平地面上，在水平拉力F的作用下做匀速直线运动，物体与地面间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的是（）A.拉力F的大小等于μmgB.拉力F的大小大于μmgC.若增大拉力F，物体的加速度大小为(F-μmg)/mD.若减小拉力F，物体立即停止运动3.关于电容器和电容，下列说法正确的是（）A.电容器的电容与电容器所带电荷量成正比B.电容器的电容与电容器两端的电压成反比C.电容器充电后与电源断开，若减小极板间距，电容会增大D.电容器充电后与电源相连，若增大极板间距，电荷量会增大4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=3:1，原线圈接在电压为U=330V的正弦交流电源上，副线圈接一个阻值为R=33Ω的电阻，则副线圈中的电流和原线圈中的电流分别为（）A.10A，30AB.1A，3AC.10A，10/3AD.3A，1A5.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过时间t=2s后，物体的速度大小和下落高度分别为（）（g取10m/s²）A.20m/s，20mB.10m/s，10mC.20m/s，40mD.10m/s，20m6.关于洛伦兹力，下列说法正确的是（）A.洛伦兹力对带电粒子做功B.洛伦兹力的方向总是垂直于带电粒子的运动方向C.带电粒子在匀强磁场中一定受到洛伦兹力作用D.洛伦兹力的大小与带电粒子的速度无关7.一定质量的理想气体，在等压变化过程中，下列说法正确的是（）A.气体的体积与温度成正比B.气体的体积与热力学温度成正比C.气体的温度升高，内能一定减小D.气体的温度升高，压强一定增大8.如图所示，光滑水平面上有两个质量分别为m和2m的物体，分别以初速度v0和v0/2相向运动，碰撞后粘在一起，则碰撞后它们的共同速度大小为（）A.0B.v0/3C.v0/2D.v09.关于光的反射和折射，下列说法正确的是（）A.光的反射定律只适用于镜面反射B.光的折射定律适用于所有光的折射现象C.光的反射中，反射角大于入射角D.光的折射中，折射角一定小于入射角10.一个带电粒子在匀强电场中运动，若粒子的电荷量增大为原来的2倍，电场强度不变，则粒子所受电场力和加速度将（）A.都增大为原来的2倍B.都减小为原来的1/2C.电场力增大为原来的2倍，加速度不变D.电场力不变，加速度增大为原来的2倍二、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测量物体的匀变速直线运动，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=3.00cm、x2=5.00cm、x3=7.00cm、x4=9.00cm，则物体的加速度a=______m/s²，打第四个计数点时的瞬时速度v4=______m/s。2.一个质量为3kg的物体，在水平拉力F的作用下，在粗糙水平面上做匀加速直线运动，已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.1，加速度大小为1m/s²，则水平拉力F的大小为______N（g取10m/s²）。3.两个点电荷之间的库仑力大小为F，若将两个点电荷的电荷量都增大为原来的2倍，间距减小为原来的1/2，则库仑力大小变为原来的______倍；若将其中一个点电荷的电荷量变为原来的1/2，间距增大为原来的2倍，则库仑力大小变为原来的______倍。4.一太阳能热水器，水箱内装有质量为80kg的水，温度从15℃升高到65℃，水吸收的热量为______J，若这些热量的80%由燃烧天然气提供，需要燃烧天然气______m³（水的比热容c水=4.2×10³J/(kg·℃)，天然气的热值q=4.2×10⁷J/m³）。5.一个单摆的周期为4s，摆球质量为0.2kg，若将摆长增大为原来的4倍，周期变为______s；若将摆球质量增大为原来的2倍，周期变为______s（g不变）。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=3kg的物体，从静止开始沿斜面向下滑动，物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2，斜面长度L=8m，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的功和克服摩擦力做的功。2.（18分）如图所示，电路中电源电动势E=14V，内阻r=2Ω，R1=4Ω，R2=6Ω，滑动变阻器R的最大阻值为12Ω，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R1两端的电压；（2）当滑动变阻器R的滑片P滑到最右端（R=12Ω）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=0.3m，极板间距d=0.1m，极板间加有竖直向上的匀强电场，电场强度E=4.0×10²N/C。一个质量m=1.0×10⁻³kg、电荷量q=2.0×10⁻⁵C的带负电粒子，从电容器左端水平向右以初速度v0=15m/s射入，不计粒子重力，求：（1）粒子在电容器中运动的时间；（2）粒子在竖直方向上的位移；（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=0.5m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=3m。一个质量为m=0.1kg的小球从A点以初速度v0=6m/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（十三）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 D A C C A B B A B A选择题解析1.D项：卡文迪许通过实验测出了引力常量G，牛顿发现了万有引力定律。A、B、C项均正确，故选D。2.物体匀速直线运动，水平方向受力平衡，F=f=μmg（A对、B错）；C项：增大拉力后，加速度a=(F-μmg)/m，但题目未说明F增大后的具体情况，表述不严谨；D项：减小拉力，物体先做减速运动，不会立即停止。故选A。3.电容是电容器本身的属性，与电荷量、电压无关（A、B错）；C项：充电后与电源断开，Q不变，减小极板间距d，由C∝εS/d知，电容增大；D项：充电后与电源相连，U不变，增大d，C减小，由Q=CU知，电荷量减小。故选C。4.由电压比U1/U2=n1/n2，得U2=U1n2/n1=110V；副线圈电流I2=U2/R=10A；原线圈电流I1=I2n2/n1=10/3A。故选C。5.速度v=gt=20m/s，下落高度h=½gt²=20m。故选A。6.A项：洛伦兹力方向与速度方向垂直，不做功；C项：带电粒子与磁场平行时，不受洛伦兹力；D项：洛伦兹力大小F=qvB，与速度有关。故选B。7.等压变化中，由盖-吕萨克定律知，体积与热力学温度成正比（A错、B对）；温度升高，理想气体内能增大（C错）；等压变化中压强不变（D错）。故选B。8.由动量守恒定律：mv0-2m×(v0/2)=(m+2m)v，解得v=0。故选A。9.A项：光的反射定律适用于所有反射现象（镜面反射、漫反射）；C项：反射角等于入射角；D项：光从光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，反之则大于。故选B。10.由F=qE，q变为2倍，E不变，F变为2倍；由a=F/m，m不变，a变为2倍。故选A。二、填空题（每小题6分，共30分）1.2.0；0.85（解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，由Δx=aT²得a=Δx/T²=0.02/0.01=2.0m/s²；v4=(x3+x4)/(2T)=0.16/0.2=0.85m/s）2.6（解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，得F=μmg+ma=0.1×3×10+3×1=6N）3.16；1/8（解析：由库仑定律F=kQ1Q2/r²，电荷量都变为2倍、间距变为1/2，F变为2×2÷(1/2)²=16倍；电荷量变为1/2、间距变为2倍，F变为1/2÷2²=1/8倍）4.1.68×10⁷；0.5（解析：Q吸=c水mΔt=4.2×10³×80×50=1.68×10⁷J；Q放=Q吸/80%=2.1×10⁷J，V=Q放/q=2.1×10⁷/(4.2×10⁷)=0.5m³）5.8；4（解析：由T=2π√(L/g)，摆长变为4倍，T变为原来的2倍，即8s；周期与摆球质量无关，故质量增大后周期仍为4s）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=10×0.6-0.2×10×0.8=6-1.6=4.4m/s²（2分）（2）由运动学公式v²=2aL（2分）代入数据：v=√(2×4.4×8)=√70.4≈8.39m/s（2分）（3）重力做功W_G=mgh=mgLsinθ（2分）代入数据：W_G=3×10×8×0.6=144J（1分）克服摩擦力做功W_f=fL=μmgcosθ·L（2分）代入数据：W_f=0.2×3×10×0.8×8=38.4J（1分）（答案：（1）4.4m/s²；（2）≈8.39m/s；（3）重力做功144J，克服摩擦力做功38.4J）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+2=4.4Ω（1分）总电流I总=E/R总=14/4.4≈3.18A（2分）R1两端电压U1=E-I总r=14-3.18×2≈7.64V（1分）（2）滑片滑到最右端，R=12Ω，R与R2并联后与R1、r串联（2分）并联电阻R并'=RR2/(R+R2)=12×6/(12+6)=4Ω（2分）总电阻R总'=R1+R并'+r=4+4+2=10Ω（1分）路端电压U=E-I总'r，I总'=E/R总'=14/10=1.4A（1分）U=14-1.4×2=11.2V（1分）（3）将R1、r看作等效内阻r'=R1+r=6Ω，等效电源电动势E=14V（2分）当R=R并''=r'=6Ω时，R消耗功率最大（1分）最大功率Pmax=E²/(4r')=14²/(4×6)=196/24≈8.17W（1分）（答案：（1）≈3.18A，≈7.64V；（2）10Ω，11.2V；（3）≈8.17W）3.（18分）（1）粒子在水平方向做匀速直线运动，运动时间t=L/v0=0.3/15=0.02s（4分）（2）带负电粒子所受电场力方向竖直向下，加速度a=qE/m（2分）a=2.0×10⁻⁵×4.0×10²/(1.0×10⁻³)=8m/s²（2分）竖直位移y=½at²=½×8×(0.02)²=1.6×10⁻³m（2分）（3）竖直速度vy=at=8×0.02=0.16m/s（2分）合速度v=√(v0²+vy²)=√(225+0.0256)=√225.025