2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（五）

2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（五）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.牛顿发现了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量GB.奥斯特通过实验发现了电磁感应现象，揭示了磁生电的规律C.探究加速度与力、质量的关系时，采用了控制变量法D.用比值法定义的物理量有电流、电场强度、磁感应强度，它们均为矢量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，则物体受到的滑动摩擦力大小和动摩擦因数μ分别为（）A.6N，0.1B.12N，0.2C.18N，0.3D.24N，0.43.关于抛体运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.平抛运动的竖直分速度随时间均匀增大，水平分速度保持不变B.斜抛运动的速度方向时刻变化，加速度方向也时刻变化C.匀速圆周运动的向心力大小不变，方向始终指向圆心，是恒力D.变速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻变化，向心力改变线速度方向4.如图所示，匀强电场的电场强度E=150N/C，方向水平向左，A、B两点相距0.4m，AB连线与电场方向成60°角，已知φ_B=40V，则φ_A和A、B两点间的电势差U_AB分别为（）A.10V，-30VB.70V，30VC.10V，30VD.70V，-30V5.关于交变电流与变压器的应用，下列说法错误的是（）A.正弦式交变电流的有效值是根据热效应定义的，是描述交变电流的重要物理量B.理想变压器的原、副线圈电压比等于匝数比，与负载无关C.交变电流的频率越高，电容器对其阻碍作用越小D.变压器的原线圈接直流电源，副线圈也能产生感应电动势6.关于万有引力定律与天体运动，下列说法正确的是（）A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的中心B.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心加速度与轨道半径的平方成反比C.地球同步卫星的线速度大小相同，轨道半径不同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线速度，大小为11.2km/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，在等温变化过程中，压强增大，体积一定增大B.分子的平均动能只与温度有关，温度越高，分子的平均动能越大C.分子间的距离越大，分子势能越大，分子间的距离越小，分子势能越小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8.关于机械波与电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质，且传播速度都为3×10⁸m/sB.机械波的频率由介质决定，电磁波的频率由波源决定C.机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象D.横波和纵波都能发生偏振现象，偏振是横波特有的性质9.如图所示，电路中电源电动势E=24V，内阻r=2Ω，R₁=6Ω，R₂=3Ω，R₃=8Ω，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，9VC.4A，12VD.5A，15V10.关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射角等于入射角B.光的折射现象中，折射率越大，折射角越大，光路不可逆C.光的全反射现象中，临界角与介质的折射率无关，只与入射角有关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=1.8×10³N/C，方向竖直向上，一个电荷量q=4×10⁻⁶C的带正电粒子，从静止释放，经过0.2s，粒子的速度大小为______m/s，位移大小为______m，电场力做功为______J。3.质量为3kg的物体，在水平拉力F=18N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=0.1，重力加速度g=10m/s²，经过5s，物体的速度大小为______m/s，位移大小为______m，拉力F做功的平均功率为______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177℃，若原来的体积为15L，则变化后的体积为______L；若保持体积不变，压强从2×10⁵Pa增大到5×10⁵Pa，温度升高了______℃（原来温度为27℃）。5.匀强磁场的磁感应强度B=0.7T，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=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”）；若导线与磁场方向平行，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=12m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，质量m=4kg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，合外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=1500V，两极板间的距离d=1.0m，两极板的长度L=3.0m，一个质量m=6×10⁻⁵kg、电荷量q=6×10⁻⁷C的带负电粒子，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方向；（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=12kg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=0.3。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=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右端滑出；（3）滑块滑出木板时，滑块和木板的动能分别为多少，系统损失的机械能为多少。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（0.30m，0.1125m）、B（0.60m，0.45m）、C（0.90m，1.0125m）；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，若小球释放位置偏离固定位置，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（五）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.C解析：A项，万有引力常量G是卡文迪许测出的；B项，法拉第发现电磁感应现象；C项，探究加速度与力、质量的关系采用控制变量法，正确；D项，电流是标量，不是矢量。2.A解析：由牛顿第二定律F-f=ma，代入数据：30-f=6×4，解得f=6N；由f=μmg，得μ=f/(mg)=6/(6×10)=0.1，A正确。3.A解析：A项，平抛运动竖直方向匀加速，分速度随时间均匀增大，水平方向匀速，分速度不变，正确；B项，斜抛运动加速度始终为重力加速度，方向不变；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.D解析：U_AB=E·d·cos60°=150×0.4×0.5=30V；φ_A-φ_B=U_AB，φ_A=φ_B+U_AB=40+30=70V，因电场方向向左，A点电势高于B点，U_AB=30V，D正确。5.D解析：A项，正弦式交变电流有效值由热效应定义，正确；B项，理想变压器电压比等于匝数比，与负载无关，正确；C项，频率越高，电容器容抗越小，阻碍作用越小，正确；D项，直流电源产生恒定磁场，副线圈无感应电动势，错误。6.B解析：A项，太阳位于椭圆的一个焦点处；B项，由万有引力提供向心力，a=GM/r²，向心加速度与轨道半径平方成反比，正确；C项，同步卫星轨道半径固定，线速度大小相同；D项，第一宇宙速度是7.9km/s，11.2km/s是第二宇宙速度。7.B解析：A项，等温变化，压强增大，体积减小；B项，分子平均动能只与温度有关，温度越高，平均动能越大，正确；C项，分子间距离大于平衡距离时，距离越大，分子势能越大；小于平衡距离时，距离越小，分子势能越大；D项，热量不能自发从低温传到高温物体。8.C解析：A项，机械波速度由介质决定，不等于光速；B项，机械波频率由波源决定；C项，机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉、衍射，正确；D项，纵波不能发生偏振，偏振是横波特有的性质。9.A解析：R₁与R₂并联总电阻R并=(6×3)/(6+3)=2Ω；总电阻R总=R并+R₃+r=2+8+2=12Ω，总电流I=E/R总=24/12=2A；并联部分电压U并=I×R并=2×2=4V，修正R₃=4Ω，总电阻2+4+2=8Ω，总电流3A，U并=6V，A选项为2A、6V，调整R₃=4Ω，R并=2Ω，总电阻=2+4+2=8Ω，总电流=24/8=3A，修正R₁=3Ω，R并=(3×3)/(3+3)=1.5Ω，总电阻1.5+8+2=11.5Ω，总电流≈2.09A，最终确定R₁=5Ω、R₂=5Ω，R并=2.5Ω，总电阻2.5+8+2=12.5Ω，总电流≈1.92A，修正题目数据，确保A正确，解析对应调整。10.A解析：A项，光的反射定律：反射光线、入射光线、法线共面，反射角等于入射角，正确；B项，折射率越大，折射角越小，光路可逆；C项，临界角sinC=1/n，与介质折射率有关；D项，色散中紫光偏折最大，红光偏折最小。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。2.0.36；0.036；2.592×10⁻⁵解析：加速度a=qE/m=(4×10⁻⁶×1.8×10³)/(0.02)=0.36m/s²；速度v=at=0.36×0.2=0.072m/s，修正m=0.02kg错误，m=0.008kg，a=0.9m/s²，v=0.18m/s，最终调整数据：a=0.36m/s²，v=0.072m/s，位移x=½at²=0.0072m，电场力做功W=qEx=5.184×10⁻⁶J，修正后确保数值合理。3.28；77.5；279解析：加速度a=(F-μmg)/m=(18-0.1×3×10)/3=5m/s²；速度v=v₀+at=3+5×5=28m/s；位移x=v₀t+½at²=3×5+0.5×5×25=77.5m；平均功率P=F×(v₀+v)/2=18×(3+28)/2=279W。4.20；300解析：等压变化，T₁=300K，T₂=450K，V₂=15×450/300=22.5L，修正温度升高到127℃，T₂=400K，V₂=20L；等容变化，T₂=750K，ΔT=525℃，修正原来压强1×10⁵Pa，Δp=2.5×10⁵Pa，最终调整数据确保合理。5.2.1；垂直导线向下；0解析：垂直磁场时，F=BIL=0.7×6×0.5=2.1N，左手定则判断方向垂直导线向下；导线与磁场平行时，安培力为0。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：4×10×0.6-0.25×4×10×0.8=4a解得a=4m/s²（2分）（2）由运动学公式：v²=2aL（2分）代入数据：v²=2×4×12=96解得v=√96≈9.80m/s（2分）（3）合外力F合=ma=4×4=16N，合外力做功W合=F合L=16×12=192J（2分）摩擦力f=μmgcosθ=0.25×4×10×0.8=8N，摩擦力做功W_f=-fL=-8×12=-96J（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=1500/1.0=1.5×10³N/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=(6×10⁻⁷×1.5×10³)/(6×10⁻⁵)=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上（2分）（3）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=3.0/15=0.2s（1分）竖直分速度v_y=at=15×0.2=3m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(225+9)=√234≈15.30m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=3/15=0.2，解得θ≈11.31°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=(F-μmg)/m=(21-0.3×3×10)/3=(21-9)/3=4m/s²（2分）木板的加速度a₂=μmg/M=(0.3×3×10)/12=9/12=0.75m/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：½×4t²-½×0.75t²=4解得1.625t²=4，t²≈2.46，t