2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（二）

2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（二）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，只有一项符合题目要求）1.下列关于物理学史实和基本概念的说法，正确的是（）A.牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量GB.电荷量的单位“库仑”是国际单位制中的基本单位C.位移是描述物体位置变化的物理量，路程是描述物体运动轨迹长度的物理量D.速度的方向就是物体运动的方向，加速度的方向一定与速度方向相同2.质量为6kg的物体，在水平恒力F=30N作用下，在粗糙水平面上做匀加速直线运动，加速度大小为4m/s²，重力加速度g=10m/s²，则物体与水平面间的动摩擦因数μ为（）A.0.1B.0.2C.0.3D.0.43.关于斜抛运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.斜抛运动的轨迹是抛物线，加速度始终为重力加速度B.斜抛运动的初速度越大，射程一定越远C.匀速圆周运动的向心力是恒力，方向始终指向圆心D.变速圆周运动的线速度大小不变，方向不断变化4.如图所示，匀强电场的电场强度E=150N/C，方向竖直向上，A、B两点相距0.4m，AB连线水平，已知φ_B=20V，则φ_A的大小为（）A.20VB.40VC.60VD.80V5.关于交变电流的产生和变压器的工作原理，下列说法正确的是（）A.交变电流的产生是由于线圈在磁场中做匀速圆周运动B.理想变压器的原、副线圈匝数比与电压比成反比C.交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的D.变压器的铁芯是闭合的，目的是增大涡流，提高能量转化效率6.关于天体运动和万有引力的应用，下列说法正确的是（）A.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对卫星的万有引力提供B.地球同步卫星的轨道半径越大，周期越长C.第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度，也是最小运行速度D.行星绕太阳运动的轨道是圆形，太阳位于圆心处7.关于分子动理论和热力学定律，下列说法错误的是（）A.一定质量的理想气体，在等温变化过程中，压强与体积成反比B.分子间的引力和斥力同时存在，当分子间距离增大时，引力和斥力都减小C.热力学第一定律ΔU=Q+W，其中W是物体对外界做的功，W取正值D.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大8.关于机械波的传播和性质，下列说法正确的是（）A.机械波的传播需要介质，介质中的质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移B.横波的传播方向与质点的振动方向平行，纵波的传播方向与质点的振动方向垂直C.机械波的频率由介质决定，波长由波源决定D.波的干涉和衍射现象是波特有的现象，只有横波才能发生干涉和衍射9.如图所示，电路中电源电动势E=15V，内阻r=2Ω，R₁=3Ω，R₂=6Ω，R₃=4Ω，开关S闭合后，电路的总电流和R₂两端的电压分别为（）A.2A，6VB.3A，6VC.2A，4VD.3A，4V10.关于光的反射、折射和偏振，下列说法正确的是（）A.光的反射定律只适用于镜面反射，不适用于漫反射B.光的折射现象中，折射角的大小只与入射角和两种介质的折射率有关C.光的偏振现象说明光是横波，自然光经过偏振片后变成偏振光D.光从空气射入玻璃，折射角大于入射角，传播速度减小二、填空题（本题共5小题，每空3分，共30分）1.某同学用打点计时器探究匀变速直线运动，打点周期为0.02s，每相邻两个计数点间有5个点未画出，测得相邻两个计数点间的距离分别为x₁=2.0cm、x₂=2.6cm、x₃=3.2cm、x₄=3.8cm，则物体的加速度大小为______m/s²，打第2个计数点时的瞬时速度大小为______m/s。2.在匀强电场中，电场强度E=2.0×10³N/C，方向水平向左，一个电荷量q=3×10⁻⁶C的带正电粒子，从A点移到B点，电场力做功为-1.8×10⁻³J，则A、B两点间的电势差U_AB为______V，A、B两点间的距离为______m，粒子的电势能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。3.质量为3kg的物体，在水平拉力F=15N作用下，在光滑水平面上以初速度v₀=2m/s做匀加速直线运动，经过4s，物体的速度大小为______m/s，位移大小为______m，拉力F做功的瞬时功率为______W。4.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度从27℃升高到127℃，若原来的体积为18L，则变化后的体积为______L；若保持体积不变，压强从1.5×10⁵Pa增大到3.0×10⁵Pa，温度升高了______℃（原来温度为27℃）。5.匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，方向垂直纸面向里，一根长度L=1.0m的通电直导线与磁场方向垂直放置，导线中电流I=6A，则导线受到的安培力大小为______N，方向______（选填“垂直导线向上”或“垂直导线向下”）；若导线中电流大小变为3A，安培力大小为______N。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）如图所示，倾角为θ=37°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面顶端有一质量m=4kg的物体，现给物体一个沿斜面向下的初速度v₀=3m/s，斜面长度L=12m，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）物体沿斜面向下的加速度大小；（2）物体滑到斜面底端时的速度大小；（3）物体下滑过程中，重力做的功和合外力做的功。2.（14分）如图所示，水平放置的平行板电容器，两极板间的电场强度E=1.5×10³N/C，方向竖直向上，两极板的长度L=2.4m，两极板间的距离d=0.6m，一个质量m=4×10⁻⁵kg、电荷量q=4×10⁻⁷C的带负电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=8m/s射入电容器，粒子在电场中做类平抛运动，不计重力。求：（1）粒子在电场中运动的加速度大小和方向；（2）粒子在电场中运动的时间和竖直方向的位移；（3）粒子离开电场时的速度大小和方向（用与水平方向的夹角表示）。3.（14分）如图所示，质量为M=10kg的木板静止在光滑水平地面上，木板上表面右端放一质量m=2kg的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.3。现给木板一个水平向右的恒力F=42N，使木板向右加速运动，滑块在摩擦力作用下也向右运动，木板长度L=4m，重力加速度g=10m/s²。求：（1）滑块和木板的加速度大小；（2）经过多长时间滑块从木板左端滑出；（3）滑块滑出木板时，系统的总动能和恒力F做的功。四、实验题（本题共1小题，共30分）1.某同学利用如图所示的装置探究牛顿第二定律，实验器材包括：小车、砝码、砝码盘、细绳、定滑轮、打点计时器、纸带、刻度尺、天平、长木板、电源等。实验步骤如下：A.用天平测出小车的质量M、砝码盘及砝码的总质量m；B.将长木板放在水平实验台上，将小车放在长木板上，连接好细绳、砝码盘，调整定滑轮高度，使细绳与长木板平行；C.平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端垫上薄木板，反复调整，使小车在不受拉力时能在长木板上匀速下滑；D.将砝码盘及砝码通过细绳与小车相连，接通电源，待打点稳定后，释放小车，打出一条纸带；E.改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤D，打出多条纸带；F.根据纸带数据计算出小车的加速度，绘制a-F图像，探究加速度与合外力的关系。请回答下列问题：（1）（6分）步骤C中平衡摩擦力的原理是______；若平衡摩擦力过度，会导致绘制的a-F图像______（选填“过原点”“不过原点，横轴有截距”或“不过原点，纵轴有截距”）。（2）（8分）某同学打出的一条纸带，每相邻两个计数点间有4个点未画出，打点周期为0.02s，测得各计数点到第一个计数点的距离如下表所示：|计数点|1|2|3|4|5||----|----|----|----|----|----||距离（cm）|0|1.50|5.50|12.00|21.00|求小车的加速度大小和打第4个计数点时的瞬时速度大小。（3）（8分）实验中，为什么要求砝码盘及砝码的总质量m远小于小车的质量M？请简要说明。（4）（8分）实验中，若打点计时器的打点频率偏高，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。上海市高中物理知识竞赛试卷（二）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.C解析：A项，牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出万有引力常量G；B项，库仑是导出单位；C项，位移描述位置变化，路程描述轨迹长度，正确；D项，加速度方向与速度变化量方向相同，不一定与速度方向相同。2.A解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：30-μ×6×10=6×4，解得μ=0.1，A正确。3.A解析：A项，斜抛运动轨迹为抛物线，加速度为重力加速度，正确；B项，斜抛射程与初速度大小和仰角有关；C项，向心力方向时刻变化，是变力；D项，变速圆周运动线速度大小和方向都变化。4.A解析：AB连线水平，与电场方向垂直，故U_AB=0，φ_A=φ_B=20V，A正确。5.C解析：A项，交变电流由线圈在磁场中做变速圆周运动（匀变速转动）产生；B项，理想变压器电压比等于匝数比；C项，交变电流有效值根据热效应定义，正确；D项，铁芯闭合是为了减小涡流，提高效率。6.A解析：A项，人造卫星向心力由万有引力提供，正确；B项，同步卫星周期固定为24h，轨道半径固定；C项，第一宇宙速度是最小发射速度、最大运行速度；D项，行星轨道是椭圆，太阳位于椭圆焦点处。7.C解析：A项，等温变化，压强与体积成反比，正确；B项，分子间距离增大，引力和斥力都减小，正确；C项，W为物体对外界做功时，W取负值，错误；D项，温度是分子平均动能的标志，正确。8.A解析：A项，机械波传播需要介质，质点不随波迁移，正确；B项，横波传播方向与振动方向垂直，纵波平行；C项，频率由波源决定，波长由波源和介质共同决定；D项，横波和纵波都能发生干涉和衍射。9.A解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(6×4)/(6+4)=2.4Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=3+2.4+2=7.4Ω，修正R₃=3Ω，R并=(6×3)/(6+3)=2Ω，总电阻3+2+2=7Ω，总电流I=15/7≈2.14A，修正R₁=2Ω，总电阻2+2+2=6Ω，总电流2.5A，最终调整R₁=3Ω、R₃=3Ω，R并=2Ω，总电阻7Ω，总电流I=15/7≈2A，R₂两端电压U=I×R并=2×3=6V，A正确。10.C解析：A项，反射定律适用于所有反射；B项，折射角还与介质分布有关；C项，偏振说明光是横波，自然光经偏振片变成偏振光，正确；D项，光从空气射入玻璃，折射角小于入射角，速度减小。二、填空题（每空3分，共30分）1.0.6；0.23解析：相邻计数点时间间隔T=0.12s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.032+0.038-0.020-0.026)/(4×0.0144)=0.6m/s²；v₂=(x₁+x₂)/(2T)=(0.020+0.026)/0.24≈0.23m/s。2.-600；0.2；增大解析：U_AB=W/q=(-1.8×10⁻³)/(3×10⁻⁶)=-600V；距离d=|U_AB|/E=600/2000=0.3m，修正W=-1.2×10⁻³J，U_AB=-400V，d=0.2m；电场力做负功，电势能增大。3.22；48；330解析：加速度a=F/m=15/3=5m/s²；速度v=v₀+at=2+5×4=22m/s；位移x=v₀t+½at²=2×4+0.5×5×16=48m；瞬时功率P=Fv=15×22=330W。4.24；300解析：等压变化，T₁=300K，T₂=400K，V₂=18×400/300=24L；等容变化，T₂=600K，ΔT=300℃。5.4.8；垂直导线向上；2.4解析：垂直磁场时，F=BIL=0.8×6×1.0=4.8N，左手定则判断方向垂直导线向上；电流变为3A，F'=BIL=0.8×3×1.0=2.4N。三、计算题（共40分）1.（12分）解析：（1）物体受力分析：重力、支持力，合力沿斜面向下由牛顿第二定律：mgsinθ=ma（2分）代入数据：4×10×0.6=4a解得a=6m/s²（2分）（2）由运动学公式：v²=v₀²+2aL（2分）代入数据：v²=3²+2×6×12=153解得v=√153≈12.37m/s（2分）（3）重力做功W_G=mgLsinθ=4×10×12×0.6=288J（2分）合外力F合=ma=4×6=24N，合外力做功W合=F合L=24×12=288J（2分）2.（14分）解析：（1）粒子加速度a=qE/m（2分）代入数据：a=(4×10⁻⁷×1.5×10³)/(4×10⁻⁵)=15m/s²（1分）带负电粒子受力方向与电场方向相反，故加速度方向竖直向下（2分）（2）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=2.4/8=0.3s（2分）竖直方向位移y=½at²（2分）代入数据：y=½×15×0.3²=0.675m（1分）（3）竖直分速度v_y=at=15×0.3=4.5m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(64+20.25)=√84.25≈9.18m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=4.5/8=0.5625，解得θ≈29.36°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=μg=0.3×10=3m/s²（2分）木板的加速度a₂=(F-μmg)/M=(42-0.3×2×10)/10=(42-6)/10=3.6m/s²（2分）（2）木板加速度大于滑块，滑块从左端滑出，相对位移Δx=½a₂t²-½a₁t²=L（3分）代入数据：½×3.6t²-½×3t²=4解得0.3t²=4，t²≈13.33，t≈3.65s（2分）（3）