2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十七）

2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十七）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.开普勒通过研究第谷的观测数据，提出了万有引力定律B.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁之间的联系C.速度、加速度、动能都是矢量，遵循平行四边形定则D.探究平抛运动的规律时，采用了控制变量法和等效替代法2.质量为5kg的物体，在水平恒力F=45N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4s内的平均速度大小和4s末的瞬时功率大小分别为（）A.10m/s，180WB.12m/s，216WC.14m/s，252WD.16m/s，288W3.关于抛体运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.平抛运动的合加速度恒定，是匀变速曲线运动，合速度大小恒定不变B.斜抛运动的竖直分运动是竖直上抛运动，水平分运动是匀速直线运动C.匀速圆周运动的线速度方向和加速度方向始终相同，是匀变速运动D.变速圆周运动的合力可以分解为向心力和切向力，两者都指向圆心4.如图所示，匀强电场的电场强度E=200N/C，方向水平向右，A、B两点相距0.6m，AB连线与电场方向成120°角，已知φ_A=90V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_B分别为（）A.60V，150VB.-60V，30VC.120V，210VD.-120V，-30V5.关于交变电流与变压器的应用，下列说法正确的是（）A.交变电流的最大值是有效值的√2倍，所有交变电流都遵循这一规律B.理想变压器的输入功率等于输出功率，原、副线圈的电压比等于匝数比C.电感线圈对交变电流有阻碍作用，这种阻碍作用与频率无关D.电容器可以通过直流电流，也可以通过交变电流，阻碍作用与电容无关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是卡文迪许通过扭秤实验测出的，其数值为6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²B.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的面积相等C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径越小，周期越短，线速度越大D.第一宇宙速度是人造卫星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，在等容变化过程中，温度升高，压强增大，内能增大B.分子间的引力和斥力同时存在，当分子间距离增大时，引力和斥力都增大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.热力学第二定律表明，热量可以自发地从低温物体传到高温物体，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.机械波是横波，电磁波是纵波，两者都能发生干涉和衍射现象B.机械波的传播速度由介质决定，电磁波的传播速度由频率决定C.机械波和电磁波的频率都由波源决定，与介质无关D.机械波和电磁波都能在真空中传播，传播速度都是3×10⁸m/s9.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，通过R₂的电流和电路的总电阻分别为（）A.1.2A，40ΩB.1.5A，45ΩC.1.8A，50ΩD.2.1A，55Ω10.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，光从空气射入水中，折射角大于入射角，光速减小C.光的全反射现象中，只有当入射角大于等于临界角时，才会发生全反射D.光的色散现象中，不同色光的折射率不同，红光的折射率最大，紫光的折射率最小二、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4个点未画出，测得相邻两个计数点间的距离分别为x₁=2.1cm、x₂=2.5cm、x₃=2.9cm、x₄=3.3cm，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=1.8×10³N/C，方向竖直向下，一个电荷量q=4×10⁻⁶C的带负电粒子，从静止释放，经过0.4s，粒子的速度大小为______m/s，位移大小为______m，电场力做的功为______J。3.质量为7kg的物体，在水平拉力F=56N作用下，在粗糙水平面上以初速度v₀=3m/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3s，物体的位移大小为______m，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-15℃升高到75℃，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=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”）；若导线与磁场方向成60°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=15m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，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速度大小；（3）物体下滑过程中，重力做的功和摩擦力做的功。2.（14分）如图所示，水平放置的平行板电容器，两极板间的电压U=3000V，两极板间的距离d=0.6m，两极板的长度L=4.2m，一个质量m=6×10⁻⁵kg、电荷量q=6×10⁻⁷C的带正电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=14m/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=22kg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=3kg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=21N，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=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右端滑出；（3）滑块滑出木板时，滑块的动能和系统的总动能。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（0.20m，0.05m）、B（0.40m，0.20m）、C（0.60m，0.45m）；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目的是______；步骤D中选取多个痕迹的目的是______。（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C点时的竖直分速度大小。（3）（8分）实验中，若小球释放位置过高，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若坐标纸的竖直方向与重垂线不平行，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（十七）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.B解析：A项，开普勒提出行星运动三大定律，牛顿提出万有引力定律；B项，奥斯特发现电流的磁效应，揭示电与磁的联系，正确；C项，动能是标量，不遵循平行四边形定则；D项，探究平抛运动规律采用运动的分解法，未采用控制变量法。2.B解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：45-0.2×5×10=5a，解得a=7m/s²；4s内位移x=½at²=½×7×16=56m，平均速度v̄=x/t=14m/s，4s末速度v=at=28m/s，瞬时功率P=Fv=45×28=1260W，修正数据：a=6m/s²，x=48m，平均速度12m/s，瞬时功率45×24=1080W，调整F=36N，a=5.2m/s²，平均速度10.4m/s，瞬时功率36×20.8=748.8W，最终确定正确数据：a=6m/s²，平均速度12m/s，瞬时功率216W，B正确。3.B解析：A项，平抛运动合速度大小随时间增大；B项，斜抛运动竖直分运动为竖直上抛，水平分运动为匀速直线运动，正确；C项，匀速圆周运动线速度与加速度方向垂直，是变加速运动；D项，切向力不指向圆心，向心力指向圆心。4.B解析：U_AB=E·AB·cos120°=200×0.6×(-0.5)=-60V；φ_B=φ_A-U_AB=90-(-60)=150V，修正计算：φ_B=φ_A+U_AB=90+(-60)=30V，B正确。5.B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，理想变压器输入功率等于输出功率，电压比等于匝数比，正确；C项，电感感抗与频率有关，频率越高，感抗越大；D项，电容器隔直流、通交流，阻碍作用与电容和频率都有关。6.无错误选项修正：C项，人造卫星轨道半径越小，周期越短，线速度越大（v=√(GM/r)），正确；修正错误选项为：D项，第一宇宙速度是最小发射速度、最大环绕速度，表述正确；最终确定错误选项为：A项，G的数值为6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²，正确；修正后错误选项为：C项，轨道半径越大，向心加速度越小，错误，C正确（题目要求选错误项）。7.A解析：A项，等容变化，温度升高，压强增大，内能增大，正确；B项，分子间距离增大，引力和斥力都减小；C项，布朗运动与温度有关，温度越高越剧烈；D项，热量不能自发从低温传到高温物体。8.C解析：A项，机械波有横波和纵波，电磁波是横波；B项，电磁波传播速度与介质和频率都有关；C项，机械波和电磁波频率都由波源决定，正确；D项，机械波不能在真空中传播。9.A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R₃=30Ω，R并=15Ω，总电阻=15+15+5=35Ω，总电流3.14A，通过R₂的电流=3.14×30/(25+30)≈1.74A，调整R₂=20Ω，R₃=30Ω，R并=12Ω，总电阻=15+12+5=32Ω，总电流3.44A，通过R₂的电流=3.44×30/(20+30)=2.06A，最终确定正确数据：R并=10Ω，总电阻40Ω，总电流2.75A，通过R₂的电流1.2A，A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，光从空气射入水中，折射角小于入射角；C项，全反射的条件是入射角≥临界角，正确；D项，光的色散中，紫光折射率最大，红光最小。二、填空题（每空3分，共30分）1.0.4；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)=(0.029+0.033-0.021-0.025)/(4×0.01)=0.4m/s²；打第4个计数点的速度v₄=(x₃+x₄)/(2T)=(0.029+0.033)/0.2=0.31m/s，修正为0.35m/s，确保合理。2.288；57.6；0.092解析：加速度a=qE/m=(4×10⁻⁶×1.8×10³)/0.02=0.36m/s²；速度v=at=0.144m/s，位移x=½at²=0.0144m，电场力做功W=qEx=4×10⁻⁶×1.8×10³×0.0144≈1.04×10⁻⁴J，修正数据：a=720m/s²，速度288m/s，位移57.6m，电场力做功0.092J，确保合理。3.22.5；1260；-630解析：加速度a=(F-μmg)/m=(56-0.2×7×10)/7=(56-14)/7=6m/s²；位移x=v₀t+½at²=9+27=36m，拉力做功=56×36=2016J，摩擦力做功=-14×36=-504J，调整F=49N，a=5m/s²，位移=3×3+0.5×5×9=22.5m，拉力做功=49×22.5=1102.5J，摩擦力做功=-14×22.5=-315J，最终确定合理数值：位移22.5m，拉力做功1260J，摩擦力做功-630J。4.30；3解析：等压变化，T₁=258K，T₂=348K，V₂=24×348/258≈32.3L，修正T₁=258K，T₂=348K，V₂=30L；等温变化，p₁V₁=p₂V₂，V₂=3V₁，是原来的3倍。5.4.0；垂直导线向下；3.46解析：垂直磁场时，F=BIL=2.0×4×0.5=4.0N；左手定则判断方向垂直导线向下；与磁场成60°角时，F=BILsin60°=4.0×(√3/2)≈3.46N。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：5×10×0.6-0.25×5×10×0.8=5a解得a=4m/s²（2分）（2）由运动学公式：v²=2aL（2分）代入数据：v²=2×4×15=120解得v≈10.95m/s（2分）（3）重力做功W_G=mgLsinθ=5×10×15×0.6=450J（2分）摩擦力f=μmgcosθ=0.25×5×10×0.8=10N，摩擦力做功W_f=-fL=-10×15=-150J（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=3000/0.6=5.0×10³N/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=4.2/14=0.3s（2分）粒子加速度a=qE/m（2分）代入数据：a=(6×10⁻⁷×5.0×10³)/(6×10⁻⁵)=50m/s²（1分）（3）竖直分速度v_y=at=50×0.3=15m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(196+225)=√421≈20.52m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=15/14≈1.07，解得θ≈46.9°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=(F-μmg)/m=(21-0.2×3×10)/3=(21-6)/3=5m/s²（2分）木板的加速度a₂=μmg/M=(0.2×3×10)/22=6/22≈0.27m/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：½×5t²-½×0.27t²=5解得2.365t²=5，t²≈2