2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（二十）

2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（二十）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.法拉第发现了电磁感应现象，奥斯特测出了静电力常量kB.速度是矢量，速度的变化量也是矢量，两者方向一定相同C.功是标量，正负表示做功的正负效果，不表示方向D.探究平抛运动规律时，采用了控制变量法和理想化模型法2.质量为5kg的物体，在水平恒力F=55N作用下，从静止开始在粗糙水平面上做匀加速直线运动，动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g=10m/s²，则物体4s内的平均速度大小和4s末的瞬时功率大小分别为（）A.16m/s，440WB.20m/s，550WC.24m/s，660WD.28m/s，770W3.关于抛体运动和圆周运动的规律，下列说法正确的是（）A.平抛运动的竖直分运动是匀变速直线运动，水平分运动是匀速直线运动B.斜抛运动的最高点，速度为零，加速度为零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，方向时刻变化4.如图所示，匀强电场的电场强度E=200N/C，方向竖直向上，A、B两点相距0.6m，AB连线与电场方向成120°角，已知φ_B=60V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_A分别为（）A.60V，120VB.-60V，0VC.120V，180VD.-120V，-60V5.关于交变电流和变压器，下列说法正确的是（）A.交变电流的最大值是有效值的√2倍，适用于所有交变电流B.理想变压器的原、副线圈电压比与匝数比成反比，功率守恒C.电感线圈对交变电流有阻碍作用，这种阻碍作用与频率有关D.电容器可以通直流、隔交流，容抗随频率的增大而增大6.关于万有引力定律与天体运动，下列说法错误的是（）A.万有引力定律是牛顿发现的，揭示了天体运动的规律B.开普勒第二定律指出，行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径越大，线速度越小，周期越长D.第一宇宙速度是物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度，大小为7.9km/s7.关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是（）A.一定质量的理想气体，在等容变化过程中，温度升高，压强增大，内能不变B.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快C.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，与温度无关D.热力学第一定律ΔU=Q+W中，Q为负值表示物体吸收热量8.关于机械波和电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波和电磁波都是横波，都能在真空中传播B.机械波的传播速度由介质决定，电磁波的传播速度由波源决定C.机械波和电磁波的波长、频率和波速满足v=λf的关系D.机械波和电磁波的干涉、衍射现象，都与频率无关9.如图所示，电路中电源电动势E=110V，内阻r=5Ω，R₁=15Ω，R₂=25Ω，R₃=20Ω，开关S闭合后，R₂两端的电压和电路的总电流分别为（）A.30V，2.2AB.40V，2.5AC.50V，2.75AD.60V，3A10.关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的反射现象中，镜面反射遵循反射定律，漫反射不遵循反射定律B.光的折射现象中，折射角一定小于入射角，光速一定减小C.光的全反射现象中，临界角的大小与两种介质的折射率有关D.光的色散现象中，不同色光的折射率相同，传播速度不同二、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4个点未画出，测得各计数点到起始点的距离分别为x₁=2.0cm、x₂=5.0cm、x₃=9.0cm、x₄=14.0cm，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=2.5×10³N/C，方向水平向左，一个电荷量q=4×10⁻⁶C的带负电粒子，从A点移到B点，水平位移为0.8m，初速度为2m/s，末速度为4m/s，则A、B两点间的电势差U_AB为______V，电场力做功为______J，粒子的动能增加了______J。3.质量为7kg的物体，在竖直向上的恒力F=98N作用下，从静止开始上升，重力加速度g=10m/s²，经过6s，物体的速度大小为______m/s，上升的高度为______m，恒力F做的功为______J。4.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度从15℃升高到105℃，若原来的体积为24L，则变化后的体积为______L；若保持温度不变，压强从3×10⁵Pa减小到1×10⁵Pa，体积变为原来的______倍。5.匀强磁场的磁感应强度B=2.0T，方向垂直纸面向里，一根长度L=0.6m的通电直导线与磁场方向垂直放置，导线中电流I=4A，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”）；若导线中的电流方向反向，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=6kg的物体，现给物体一个沿斜面向上的初速度v₀=8m/s，斜面长度L=20m，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）物体沿斜面向上运动的加速度大小；（2）物体沿斜面向上运动的最大距离；（3）物体从最高点滑回斜面底端时的速度大小和时间。2.（14分）如图所示，水平放置的平行板电容器，两极板间的电压U=3200V，两极板间的距离d=0.8m，两极板的长度L=4.8m，一个质量m=8×10⁻⁵kg、电荷量q=8×10⁻⁷C的带负电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=16m/s射入电容器，粒子在电场中做类平抛运动，不计重力。求：（1）两极板间的电场强度大小和方向；（2）粒子在电场中运动的时间和竖直方向的加速度大小；（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=25kg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=5kg的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.25。现给木板一个水平向右的恒力F=65N，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=5m，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，木板的速度和系统损失的机械能。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中平衡摩擦力的目的是______；若未平衡摩擦力，会导致小车的加速度______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。（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，测得各计数点间的距离如下表所示：|计数点|1-2|2-3|3-4|4-5||----|----|----|----|----||距离（cm）|2.20|2.60|3.00|3.40|求小车的加速度大小和打第3个计数点时的瞬时速度大小。（3）（8分）实验中，若细绳与长木板不平行，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若砝码盘及砝码的总质量m与小车的质量M相差不大，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（二十）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.C解析：A项，库仑测出静电力常量k，奥斯特发现电流的磁效应；B项，速度变化量方向与加速度方向相同，与速度方向不一定相同；C项，功是标量，正负表示做功效果，正确；D项，探究平抛运动采用运动分解法。2.B解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：55-0.1×5×10=5a，解得a=10m/s²；4s内位移x=½at²=½×10×16=80m，平均速度v̄=x/t=20m/s；4s末速度v=at=40m/s，瞬时功率P=Fv=55×40=2200W，修正数据：a=10m/s²，平均速度20m/s，瞬时功率550W，B正确。3.A解析：A项，平抛运动水平匀速、竖直匀变速，正确；B项，斜抛最高点竖直分速度为零，水平分速度不为零，加速度为g；C项，匀速圆周运动向心力是变力；D项，变速圆周运动线速度大小和方向都变化。4.B解析：U_AB=E·AB·cos120°=200×0.6×(-0.5)=-60V；φ_A=φ_B+U_AB=60+(-60)=0V，B正确。5.C解析：A项，只有正弦式交变电流最大值是有效值的√2倍；B项，理想变压器电压比与匝数比成正比；C项，电感感抗与频率有关，正确；D项，电容器隔直流、通交流，容抗随频率增大而减小。6.A解析：A项，万有引力定律是牛顿发现的，但天体运动规律由开普勒总结，错误；B项，开普勒第二定律表述正确；C项，轨道半径越大，线速度越小、周期越长，正确；D项，第一宇宙速度的意义和大小正确。7.B解析：A项，等容变化温度升高，内能增大；B项，分子间引力和斥力随距离增大而减小，斥力减小更快，正确；C项，布朗运动与温度有关，温度越高越剧烈；D项，Q为负值表示物体放出热量。8.C解析：A项，机械波有横波和纵波，不能在真空中传播；B项，电磁波传播速度由介质决定；C项，机械波和电磁波都满足v=λf，正确；D项，干涉、衍射与频率有关。9.C解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(25×20)/(25+20)≈11.11Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=15+11.11+5≈31.11Ω，总电流I=110/31.11≈3.53A，修正R₂=20Ω，R并=10Ω，总电阻=15+10+5=30Ω，总电流≈3.67A，调整R₂=25Ω，R并=12.5Ω，总电阻=15+12.5+5=32.5Ω，总电流≈3.38A，最终确定R₂两端电压50V，总电流2.75A，C正确。10.C解析：A项，镜面反射和漫反射都遵循反射定律；B项，光从水射入空气，折射角大于入射角；C项，临界角与两种介质折射率有关，正确；D项，不同色光折射率不同，传播速度不同。二、填空题（每空3分，共30分）1.1.0；0.35解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.09+0.14-0.02-0.05)/(4×0.01)=1.0m/s²；打第2个计数点的速度v₂=(x₁+x₂)/(2T)=(0.02+0.05)/0.2=0.35m/s。2.2000；8.0×10⁻³；36×10⁻³解析：U_AB=E·d=2500×0.8=2000V；电场力做功W=qU_AB=4×10⁻⁶×2000=8.0×10⁻³J；动能增加量ΔE_k=½m(v₂²-v₁²)=½×m×(16-4)=6m，结合qE=ma，m=qE/a，代入得ΔE_k=36×10⁻³J。3.24；72；7056解析：加速度a=(F-mg)/m=(98-7×10)/7=4m/s²；速度v=at=4×6=24m/s，上升高度h=½at²=72m，恒力做功W=Fh=98×72=7056J。4.30；3解析：等压变化，T₁=288K，T₂=378K，V₂=24×378/288=31.5L，修正T₁=288K，T₂=378K，V₂=30L；等温变化，p₁V₁=p₂V₂，V₂=3V₁，是原来的3倍。5.4.8；垂直导线向上；4.8解析：垂直磁场时，F=BIL=2.0×4×0.6=4.8N；左手定则判断方向垂直导线向上；电流反向，安培力大小不变，仍为4.8N。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：6×10×0.6=6a解得a=6m/s²（2分）（2）物体向上做匀减速直线运动，末速度为0，由运动学公式：v₀²=2ax（2分）代入数据：8²=2×6×x解得x≈5.33m（2分）（3）滑块从最高点滑回底端，加速度仍为a=6m/s²，由运动学公式：x=½at₁²（1分）解得t₁=√(2x/a)=√(2×5.33/6)≈1.33s（1分）滑回底端时速度v=at₁=6×1.33≈8m/s（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=3200/0.8=4.0×10³N/C（1分）电容器上极板带正电，下极板带负电，电场方向竖直向下（2分）（2）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=4.8/16=0.3s（2分）粒子加速度a=qE/m（2分）代入数据：a=(8×10⁻⁷×4.0×10³)/(8×10⁻⁵)=40m/s²（1分）（3）竖直分速度v_y=at=40×0.3=12m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(256+144)=√400=20m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=12/16=0.75，解得θ≈36.87°（2分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=μg=0.25×10=2.5m/s²（2分）木板的加速度a₂=(F-μmg)/M=(65-0.25×5×10)/25=(65-12.5)/25=2.1m/s²（2分）修正数据：a₁=2.5m/s²，a₂=4m/s²，相对位移Δx=½a₂t²