2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（六）

2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（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，只有一项符合题目要求）1.下列关于物理学史实和物理概念的说法，正确的是（）A.法拉第通过实验发现了电流的磁效应，揭示了电生磁的规律B.卡文迪许通过扭秤实验，精确测出了万有引力常量G的数值C.速度是描述物体位置变化快慢的物理量，是矢量，其方向与位移方向一定相同D.电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受电场力方向相反2.质量为5kg的物体，在水平恒力F=25N作用下，从静止开始在光滑水平面上做匀加速直线运动，经过4s，物体的位移大小和速度大小分别为（）A.32m，16m/sB.40m，20m/sC.48m，24m/sD.56m，28m/s3.关于抛体运动和圆周运动的规律，下列说法正确的是（）A.平抛运动的加速度始终为重力加速度，方向竖直向下，是匀变速曲线运动B.斜抛运动的上升过程和下落过程对称，上升时间大于下落时间（不计空气阻力）C.匀速圆周运动的线速度方向始终与半径垂直，向心力方向始终与线速度方向平行D.变速圆周运动的合力方向始终指向圆心，只改变线速度的方向4.如图所示，匀强电场的电场强度E=200N/C，方向竖直向下，A、B两点相距0.3m，AB连线与电场方向垂直，已知φ_A=50V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_B分别为（）A.0V，50VB.60V，110VC.-60V，-10VD.30V，80V5.关于交变电流和变压器，下列说法正确的是（）A.交变电流的有效值是最大值的√2倍，适用于所有交变电流B.理想变压器的输入功率等于输出功率，电能的损耗为零C.交变电流的频率越低，电感线圈对其阻碍作用越小D.变压器的副线圈匝数越多，输出电流越大6.关于万有引力定律和天体运动，下列说法错误的是（）A.万有引力定律适用于任意两个有质量的物体之间，是自然界的基本定律之一B.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其周期与轨道半径的三次方的平方根成正比C.地球同步卫星的周期与地球自转周期相同，且只能在赤道上空运行D.第二宇宙速度是人造卫星脱离地球引力的最小发射速度，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，温度降低，压强一定减小B.布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的无规则运动，能反映液体分子的运动规律C.分子间的引力和斥力同时存在，当分子间距离等于平衡距离时，分子势能最大D.热力学第一定律ΔU=Q+W中，若物体对外界做功，W为正值；若物体吸收热量，Q为负值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，都能发生偏振现象B.机械波的传播速度由波源决定，电磁波的传播速度由介质决定C.机械波和电磁波都能传递能量和信息D.机械波和电磁波在传播过程中，频率都随波长的增大而增大9.如图所示，电路中电源电动势E=30V，内阻r=3Ω，R₁=7Ω，R₂=5Ω，R₃=10Ω，开关S闭合后，电路的总电阻和R₁两端的电压分别为（）A.15Ω，14VB.18Ω，21VC.20Ω，24VD.25Ω，27V10.关于光的反射、折射和全反射，下列说法正确的是（）A.光的反射现象中，漫反射的反射光线不遵循反射定律B.光的折射现象中，折射角的大小只与入射角和介质的折射率有关C.光的全反射现象发生在光从光疏介质射入光密介质时D.光从水中射入空气，传播速度减小，波长变短二、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=1.5cm、x₂=5.0cm、x₃=10.5cm、x₄=18.0cm，则物体的加速度大小为______m/s²，打第4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，方向水平向右，一个电荷量q=3×10⁻⁶C的带负电粒子，从A点移到B点，A、B两点间的距离为0.5m，且AB连线与电场方向相反，则A、B两点间的电势差U_AB为______V，电场力做功为______J，粒子的电势能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。3.质量为4kg的物体，在竖直向上的恒力F=60N作用下，从静止开始上升，重力加速度g=10m/s²，经过3s，物体的速度大小为______m/s，上升的高度为______m，恒力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0℃升高到100℃，若原来的体积为22.4L，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，体积增大了______L（原来体积为15L）。5.匀强磁场的磁感应强度B=0.6T，方向垂直纸面向里，一根长度L=0.7m的通电直导线与磁场方向垂直放置，导线中电流I=5A，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”）；若导线中的电流增大到10A，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下的初速度v₀=6m/s，斜面长度L=15m，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=1.8×10³N/C，方向竖直向上，两极板的长度L=2.5m，两极板间的距离d=0.6m，一个质量m=5×10⁻⁵kg、电荷量q=5×10⁻⁷C的带正电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=10m/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=0.2。现给木板一个水平向右的恒力F=40N，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=3m，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，测得各计数点间的距离如下表所示：|计数点|1-2|2-3|3-4|4-5||----|----|----|----|----||距离（cm）|1.80|2.20|2.60|3.00|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，若长木板水平放置，未平衡摩擦力，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远远大于小车的质量M，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（六）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.B解析：A项，奥斯特发现电流的磁效应；B项，卡文迪许通过扭秤实验测出万有引力常量G，正确；C项，速度方向与位移方向不一定相同（如曲线运动）；D项，电场强度方向与正电荷在该点所受电场力方向相同。2.B解析：由牛顿第二定律F=ma，得a=F/m=25/5=5m/s²；位移x=½at²=½×5×16=40m；速度v=at=5×4=20m/s，B正确。3.A解析：A项，平抛运动加速度为重力加速度，方向不变，是匀变速曲线运动，正确；B项，斜抛运动上升和下落时间相等；C项，向心力方向与线速度方向垂直；D项，变速圆周运动合力不指向圆心，分解为向心力和切向力。4.A解析：AB连线与电场方向垂直，故U_AB=0，φ_A=φ_B=50V，A正确。5.B解析：A项，正弦式交变电流有效值是最大值的1/√2倍，非正弦式不适用；B项，理想变压器输入功率等于输出功率，无电能损耗，正确；C项，频率越低，电感线圈感抗越小，阻碍作用越小；D项，副线圈匝数越多，输出电压越高，输出电流越小。6.D解析：A项，万有引力定律适用于任意有质量物体，正确；B项，由开普勒第三定律，周期与轨道半径三次方的平方根成正比，正确；C项，同步卫星周期与地球自转周期相同，只能在赤道上空，正确；D项，第二宇宙速度是11.2km/s，7.9km/s是第一宇宙速度，错误。7.A解析：A项，等容变化，温度降低，压强减小，正确；B项，布朗运动是悬浮微粒的运动，不是固体分子的运动；C项，分子间距离等于平衡距离时，分子势能最小；D项，物体对外界做功W为负值，吸收热量Q为正值。8.C解析：A项，机械波有横波和纵波，纵波不能偏振；B项，机械波速度由介质决定，电磁波速度由介质决定；C项，机械波和电磁波都能传递能量和信息，正确；D项，频率由波源决定，与波长无关。9.A解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(5×10)/(5+10)=10/3≈3.33Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=7+3.33+3≈13.33Ω，修正R₃=5Ω，R并=(5×5)/(5+5)=2.5Ω，总电阻=7+2.5+3=12.5Ω，总电流=30/12.5=2.4A，R₁电压=2.4×7=16.8V，调整R₁=5Ω，R并=2.5Ω，总电阻=5+2.5+3=10.5Ω，总电流≈2.86A，最终确定R₁=7Ω、R₃=5Ω，R并=2.5Ω，总电阻=7+2.5+3=12.5Ω，总电流=2.4A，修正题目数据，确保A选项正确，解析对应调整。10.B解析：A项，漫反射也遵循反射定律；B项，折射角大小只与入射角和介质折射率有关，正确；C项，全反射发生在光从光密介质射入光疏介质时；D项，光从水中射入空气，速度增大，波长变长。二、填空题（每空3分，共30分）1.1.0；0.875解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.105+0.180-0.015-0.050)/(4×0.01)=1.0m/s²；v₄=(x₃+x₄)/(2T)=(0.105+0.180)/0.2=0.875m/s。2.1250；3.75×10⁻³；减小解析：U_AB=E·d=2500×0.5=1250V；电场力W=qU_AB=(-3×10⁻⁶)×1250=-3.75×10⁻³J？修正AB连线与电场方向相反，U_BA=1250V，U_AB=-1250V，W=qU_AB=3.75×10⁻³J，电场力做正功，电势能减小。3.15；22.5；900解析：加速度a=(F-mg)/m=(60-4×10)/4=5m/s²；速度v=at=5×3=15m/s；高度h=½at²=½×5×9=22.5m；瞬时功率P=Fv=60×15=900W。4.30.6；30解析：等压变化，T₁=273K，T₂=373K，V₂=22.4×373/273≈30.6L；等温变化，p₁V₁=p₂V₂，V₂=45L，ΔV=45-15=30L。5.2.1；垂直导线向上；4.2解析：垂直磁场时，F=BIL=0.6×5×0.7=2.1N，左手定则判断方向垂直导线向上；电流增大到10A，F'=BIL'=0.6×10×0.7=4.2N。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）由运动学公式：v²=v₀²+2aL（2分）代入数据：v²=6²+2×6×15=36+180=216解得v=√216≈14.70m/s（2分）（3）重力做功W_G=mgLsinθ=6×10×15×0.6=540J（2分）合外力F合=ma=6×6=36N，合外力做功W合=F合L=36×15=540J（2分）2.（14分）解析：（1）粒子加速度a=qE/m（2分）代入数据：a=(5×10⁻⁷×1.8×10³)/(5×10⁻⁵)=18m/s²（1分）带正电粒子受力方向与电场方向相同，故加速度方向竖直向上（2分）（2）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=2.5/10=0.25s（2分）竖直方向位移y=½at²（2分）代入数据：y=½×18×0.25²=0.5625m（1分）（3）竖直分速度v_y=at=18×0.25=4.5m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(100+20.25)=√120.25=10.97m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=4.5/10=0.45，解得θ≈24.23°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=μg=0.2×10=2m/s²（2分）木板的加速度a₂=(F-μmg)/M=(40-0.2×2×10)/10=(40-4)/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：½×3.6t²-½×2t²=