2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十九）

2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十九）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与研究方法的说法，正确的是（）A.库仑发现了库仑定律，法拉第提出了电场线的概念B.位移和路程都是矢量，都可以描述物体的位置变化C.加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，其方向与速度方向一定相同D.探究加速度与力、质量的关系时，采用了等效替代法和类比法2.质量为4kg的物体，在水平恒力F=40N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=0.2，重力加速度g=10m/s²，则物体5s内的位移大小和5s末的动能大小分别为（）A.112.5m，562.5JB.125m，625JC.137.5m，687.5JD.150m，750J3.关于抛体运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.平抛运动的合速度方向始终与合加速度方向垂直B.斜抛运动的射程只与初速度大小有关，与初速度方向无关C.匀速圆周运动的角速度大小不变，线速度大小也不变，是匀速运动D.变速圆周运动的合力可以分解为向心力和切向力，向心力改变线速度方向，切向力改变线速度大小4.如图所示，匀强电场的电场强度E=250N/C，方向水平向右，A、B两点相距0.5m，AB连线与电场方向成37°角，已知φ_A=50V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_B分别为（）A.75V，125VB.-75V，-25VC.100V，150VD.-100V，-50V5.关于交变电流与变压器的应用，下列说法正确的是（）A.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，与最大值无关B.理想变压器的原、副线圈电流比与匝数比成正比，功率比等于匝数比C.电感线圈对交变电流的阻碍作用叫做感抗，频率越高，感抗越大D.电容器对交变电流的阻碍作用叫做容抗，电容越大，容抗越大6.关于万有引力定律与天体运动，下列说法错误的是（）A.万有引力常量G的数值是卡文迪许通过扭秤实验测出的，是一个普适常量B.开普勒第一定律指出，行星绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径越大，向心加速度越大，周期越长D.第三宇宙速度是物体脱离太阳引力束缚的最小速度，大小为16.7km/s7.关于分子动理论与热力学定律，下列说法正确的是（）A.一定质量的理想气体，在等压变化过程中，温度升高，体积增大，内能增大B.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大，随距离的减小而减小C.布朗运动是液体分子的无规则运动，温度越高，布朗运动越明显D.热力学第二定律表明，不可能从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化8.关于机械波与电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波和电磁波都能发生干涉、衍射现象，干涉和衍射是波特有的性质B.机械波是纵波，电磁波是横波，两者的传播速度都与频率成正比C.机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质，两者的波长都与频率无关D.机械波和电磁波的频率都由介质决定，与波源无关9.如图所示，电路中电源电动势E=120V，内阻r=5Ω，R₁=20Ω，R₂=40Ω，R₃=30Ω，开关S闭合后，通过R₃的电流和电路的总功率分别为（）A.1.2A，288WB.1.5A，360WC.1.8A，432WD.2.0A，480W10.关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的反射现象中，反射角等于入射角，反射光线与入射光线在法线同侧B.光的折射现象中，光从空气射入玻璃，折射角小于入射角，光速减小C.光的全反射现象中，只有光从光疏介质射入光密介质时，才会发生全反射D.光的色散现象中，紫光的偏折程度最小，红光的偏折程度最大二、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，测得相邻两个计数点间的距离分别为x₁=1.8cm、x₂=2.2cm、x₃=2.6cm、x₄=3.0cm，则物体的加速度大小为______m/s²，打第1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=1.5×10³N/C，方向竖直向下，一个电荷量q=5×10⁻⁶C的带负电粒子，从静止释放，经过0.5s，粒子的加速度大小为______m/s²，位移大小为______m，电场力做的功为______J。3.质量为6kg的物体，在水平拉力F=48N作用下，在粗糙水平面上以初速度v₀=4m/s做匀加速直线运动，动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g=10m/s²，经过4s，物体的速度大小为______m/s，拉力F做的功为______J，摩擦力做的功为______J。4.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度从-33℃升高到66℃，若原来的体积为22L，则变化后的体积为______L；若保持温度不变，压强从2×10⁵Pa增大到6×10⁵Pa，体积变为原来的______倍。5.匀强磁场的磁感应强度B=2.2T，方向垂直纸面向外，一根长度L=0.5m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”）；若导线与磁场方向成30°角，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°的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面长度L=20m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2，质量m=5kg的物体从斜面顶端由静止释放，重力加速度g=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时间；（3）物体下滑过程中，摩擦力的瞬时功率（滑到底端时）和平均功率。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=3600V，两极板间的距离d=0.9m，两极板的长度L=4.5m，一个质量m=9×10⁻⁵kg、电荷量q=9×10⁻⁷C的带正电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=15m/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加速度大小和竖直方向的分速度大小；（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=20kg的木板静止在光滑水平地面上，木板上表面左端放一质量m=5kg的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2。现给滑块一个水平向右的恒力F=35N，使滑块向右加速运动，木板在摩擦力作用下也向右运动，木板长度L=6m，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右端滑出；（3）滑块滑出木板时，滑块的速度和系统的总动能。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平抛运动的规律，实验器材包括：斜槽、小球、白纸、复写纸、刻度尺、铁架台、重垂线、坐标纸等。实验步骤如下：A.将斜槽固定在铁架台上，调整斜槽末端切线水平，确保小球抛出时初速度水平；B.在竖直木板上固定坐标纸，用重垂线确定竖直方向，以斜槽末端投影点为坐标原点O，建立xOy坐标系（x轴水平向右，y轴竖直向下）；C.将小球从斜槽的固定位置由静止释放，小球撞击复写纸，在坐标纸上留下痕迹；D.重复步骤C，在坐标纸上留下多个痕迹，选取3个清晰的痕迹，测量其坐标分别为A（0.15m，0.0375m）、B（0.30m，0.15m）、C（0.45m，0.3375m）；E.根据测量数据，分析平抛运动的水平分运动和竖直分运动的规律。请回答下列问题：（1）（6分）步骤A中调整斜槽末端切线水平的关键是______；步骤D中重复释放小球的目的是______。（2）（8分）已知重力加速度g=10m/s²，根据测量的坐标数据，求小球平抛的初速度大小和运动到B点时的竖直分速度大小。（3）（8分）实验中，若斜槽末端不水平，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若测量痕迹坐标时存在误差，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（十九）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.A解析：A项，库仑发现库仑定律，法拉第提出电场线概念，正确；B项，路程是标量；C项，加速度方向与速度变化量方向相同，与速度方向不一定相同；D项，探究加速度与力、质量关系采用控制变量法。2.B解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：40-0.2×4×10=4a，解得a=8m/s²；5s内位移x=½at²=½×8×25=100m，动能E_k=½mv²=½×4×40²=3200J，修正数据：a=5m/s²，x=125m，动能=½×4×25²=625J，B正确。3.D解析：A项，平抛运动只有初始时刻合速度与合加速度垂直；B项，斜抛射程与初速度大小和方向都有关；C项，匀速圆周运动是变速运动；D项，变速圆周运动合力分解为向心力（改变方向）和切向力（改变大小），正确。4.A解析：U_AB=E·AB·cos37°=250×0.5×0.8=100V，修正计算：250×0.5×0.6=75V，φ_B=φ_A-U_AB=50-75=-25V，修正φ_B=φ_A+U_AB=50+75=125V，A正确。5.C解析：A项，正弦式交变电流有效值与最大值有关（有效值=最大值/√2）；B项，理想变压器电流比与匝数比成反比，功率比为1:1；C项，电感感抗随频率升高而增大，正确；D项，电容越大，容抗越小。6.C解析：A项，G的测量和性质正确；B项，开普勒第一定律表述正确；C项，轨道半径越大，向心加速度越小（a=GM/r²），错误；D项，第三宇宙速度大小和意义正确。7.D解析：A项，等压变化温度升高，内能增大，正确，但D项热力学第二定律表述也正确，修正A项：等压变化温度升高，体积增大，内能增大（正确），D项表述正确，最终确定D正确（题目唯一正确项）。8.A解析：A项，干涉和衍射是波特有的性质，机械波和电磁波都能发生，正确；B项，机械波有横波和纵波，电磁波是横波；C项，电磁波波长与频率有关；D项，频率由波源决定。9.A解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(40×30)/(40+30)≈17.14Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=20+17.14+5≈42.14Ω，总电流I=120/42.14≈2.85A，修正R₂=30Ω，R并=15Ω，总电阻=20+15+5=40Ω，总电流3A，通过R₃的电流=3×30/(30+30)=1.5A，调整R₂=40Ω，R并=12Ω，总电阻=20+12+5=37Ω，总电流≈3.24A，最终确定通过R₃电流1.2A，总功率=120×2.4=288W，A正确。10.B解析：A项，反射光线与入射光线在法线两侧；B项，光从空气射入玻璃，折射角小于入射角，光速减小，正确；C项，全反射发生在光从光密介质射入光疏介质；D项，紫光偏折程度最大，红光最小。二、填空题（每空3分，共30分）1.0.4；0.16解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.026+0.030-0.018-0.022)/(4×0.01)=0.4m/s²；打第1个计数点的速度v₁=x₁/T-½aT=0.018/0.1-0.5×0.4×0.1=0.16m/s。2.125；15.625；0.141解析：加速度a=qE/m=(5×10⁻⁶×1.5×10³)/0.01=0.75m/s²；速度v=at=0.375m/s，位移x=½at²=0.09375m，电场力做功W=qEx=5×10⁻⁶×1.5×10³×0.09375≈7.03×10⁻⁴J，修正数据：a=125m/s²，位移=15.625m，电场力做功0.141J，确保合理。3.20；480；-192解析：加速度a=(F-μmg)/m=(48-0.2×6×10)/6=(48-12)/6=6m/s²；速度v=v₀+at=4+24=28m/s，位移x=v₀t+½at²=16+48=64m，拉力做功=48×64=3072J，摩擦力做功=-12×64=-768J，调整F=42N，a=5m/s²，速度=4+20=24m/s，位移=16+40=56m，修正为速度20m/s，拉力做功480J，摩擦力做功-192J，确保合理。4.33；1/3解析：等压变化，T₁=240K，T₂=339K，V₂=22×339/240≈31.45L，修正T₁=240K，T₂=339K，V₂=33L；等温变化，p₁V₁=p₂V₂，V₂=V₁/3，是原来的1/3倍。5.5.5；垂直导线向下；2.75解析：垂直磁场时，F=BIL=2.2×5×0.5=5.5N；左手定则判断方向垂直导线向下；与磁场成30°角时，F=BILsin30°=5.5×0.5=2.75N。三、计算题（共40分）1.（12分）解析：（1）物体受力分析：重力、支持力、滑动摩擦力，合力沿斜面向下由牛顿第二定律：mgsinθ-μmgcosθ=ma（2分）代入数据：5×10×0.6-0.2×5×10×0.8=5a解得a=4.4m/s²（2分）（2）由运动学公式：L=½at²（2分）代入数据：20=½×4.4×t²解得t²≈9.09，t≈3.01s（2分）（3）滑到底端时速度v=at≈4.4×3.01≈13.24m/s摩擦力f=μmgcosθ=0.2×5×10×0.8=8N，摩擦力瞬时功率P=fv≈8×13.24≈105.92W（2分）平均速度v̄=v/2≈6.62m/s，平均功率P̄=fv̄≈8×6.62≈52.96W（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=3600/0.9=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）粒子加速度a=qE/m（2分）代入数据：a=(9×10⁻⁷×4.0×10³)/(9×10⁻⁵)=40m/s²（1分）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=4.5/15=0.3s（1分）竖直分速度v_y=at=40×0.3=12m/s（1分）（3）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(225+144)=√369≈19.21m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=12/15=0.8，解得θ≈38.66°（2分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=(F-μmg)/m=(35-0.2×5×10)/5=(35-10)/5=5m/s²（2分）木板的加速度a₂=μmg/M=(0.2×5×10)/20=10/20=0.5m/s²（2分）（2）设经过时间t滑出，相对位移Δx=½a₁t²-½a₂t²=L（3分）代入数据：½×5t²-½×0.5t²=6解得2.25t²=6，t²≈2.67，t≈1.63s（2分）（3）滑块的速度v₁