2026年37届物理初赛试题答案

2026年37届物理初赛试题答案

一、单项选择题（总共10题，每题2分）1.关于质点做匀速圆周运动，下列说法正确的是：A.速度不变B.加速度不变C.合外力大小不变，方向始终指向圆心D.角速度是标量2.真空中两个相同的金属小球，带电量分别为+3q和-q，相距r时静电力大小为F。将它们接触后放回原处，静电力大小变为：A.F/3B.FC.3FD.F/93.一束单色光从空气射入玻璃，发生折射时：A.波长不变，频率减小B.波长变短，频率不变C.波速减小，频率不变D.波速增大，频率增大4.理想气体经历等温膨胀过程，则该过程中：A.气体对外做功，内能增加B.气体对外做功，内能不变C.气体吸热，内能增加D.气体吸热，内能不变5.在光电效应实验中，要增大饱和光电流，可以：A.增大入射光的频率B.增大入射光的强度C.增大反向截止电压D.延长光照时间6.关于简谐振动，位移为x=Acos(ωt+φ)，则加速度a为：A.a=-ωAsin(ωt+φ)B.a=-ω²Acos(ωt+φ)C.a=ω²Acos(ωt+φ)D.a=ωAsin(ωt+φ)7.一根均匀导线电阻为R，将其均匀拉长为原来的2倍，则新电阻为：A.RB.2RC.4RD.8R8.在LC振荡电路中，当电容器两极板间电压最大时：A.电路中电流最大B.线圈中磁场能最大C.电容器中电场能最大D.电流变化率最小9.一物体以初速度v₀竖直上抛，忽略空气阻力，当其动能等于重力势能时，物体高度为（设抛出点重力势能为零）：A.v₀²/(4g)B.v₀²/(2g)C.v₀²/gD.3v₀²/(4g)10.关于α粒子散射实验，下列说法错误的是：A.绝大多数α粒子穿过金箔后偏转角度很小B.少数α粒子发生了大角度偏转C.实验证实了原子核式结构模型D.实验现象可用汤姆孙枣糕模型解释二、填空题（总共10题，每题2分）1.在国际单位制中，磁感应强度的单位是______。2.一物体做初速度为零的匀加速直线运动，第3秒内位移为5m，则其加速度为______m/s²。3.波长为600nm的光子能量为______J。（普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴J·s）4.热力学第二定律的开尔文表述指出：不可能从单一热源吸热，使之完全变成功，而______。5.在双缝干涉实验中，若将入射光波长由λ增大为2λ，其他条件不变，则相邻明条纹间距将变为原来的______倍。6.一质点沿半径为R的圆周运动，其角位置θ=2t³(SI)，则t=1s时，法向加速度大小为______m/s²。7.理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，原线圈输入电压220V，副线圈接10Ω电阻，则副线圈电流为______A。8.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射光子的频率为______Hz。（里德伯常量R∞=1.097×10⁷m⁻¹）9.一弹簧振子振幅为A，当位移为A/2时，其动能与总能量之比为______。10.在光电效应中，某金属的逸出功为W₀，用频率为ν的光照射，其遏止电压Uc=______。（普朗克常量为h，电子电量为e）三、判断题（总共10题，每题2分）1.摩擦力总是阻碍物体的运动。()2.闭合电路欧姆定律适用于纯电阻电路和非纯电阻电路。()3.机械波在传播过程中，介质质点随波一起向前迁移。()4.处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。()5.光的干涉和衍射现象都证明了光的波动性。()6.根据爱因斯坦质能方程，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。()7.物体做曲线运动时，其加速度方向一定指向曲线凹侧。()8.在远距离输电中，提高输电电压能有效减少输电线上的功率损耗。()9.放射性元素的半衰期与温度、压强等外界条件无关。()10.楞次定律的本质是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。()四、简答题（总共4题，每题5分）1.简述牛顿第一定律的内容及其意义。2.解释为什么在超重状态下人会感觉“变重”，在失重状态下会感觉“变轻”？3.简述光的全反射现象及其发生的条件。举一个应用实例。4.简述热力学第一定律的物理含义并写出其数学表达式。五、讨论题（总共4题，每题5分）1.试分析狭义相对论中“同时的相对性”概念，并举例说明。2.讨论LC振荡电路中能量转换的过程（不考虑能量损失）。3.比较电场线与磁感线的异同点。4.试从能量角度分析，为什么在核聚变反应中释放巨大能量？（以氘氚聚变为例）---答案与解析一、单项选择题1.C合外力提供向心力，大小不变，方向始终指向圆心。速度方向时刻改变（A错）。加速度方向指向圆心，方向改变（B错）。角速度是矢量（D错）。2.A接触前：F=k(3q)(q)/r²=3kq²/r²。接触后电荷先中和再平分，各带+q。接触后：F'=k(q)(q)/r²=kq²/r²=F/3。3.C光从空气（光疏）进入玻璃（光密），频率ν不变（由光源决定）。折射率n>1，由v=c/n知波速减小。波长λ=v/ν，故波长变短。4.D理想气体内能只与温度有关。等温过程ΔU=0。膨胀体积增大，气体对外做功(W<0)。由ΔU=Q+W=0得Q=-W>0，吸热。5.B饱和光电流与单位时间内逸出的光电子数成正比，而逸出光电子数与入射光强度成正比。频率影响最大初动能（A错）。CD与饱和电流无关。6.B由位移x=Acos(ωt+φ)，速度v=dx/dt=-ωAsin(ωt+φ)，加速度a=dv/dt=d²x/dt²=-ω²Acos(ωt+φ)=-ω²x。7.C电阻R=ρL/S。体积V=L·S不变。L变为2L，则S变为S/2。R'=ρ(2L)/(S/2)=4ρL/S=4R。8.CLC振荡中能量在电场能(Ee)和磁场能(Em)间转换。电压最大时，电容器带电量最大，电场能最大。此时电流为零（A错），磁场能为零（B错）。电流变化率最大（D错）。9.A机械能守恒：E=(1/2)mv₀²=(1/2)mv²+mgh。设动能Ek=重力势能Ep=mgh。则Ek=Ep⇒(1/2)mv²=mgh。由①式：E=Ek+Ep=2mgh⇒(1/2)mv₀²=2mgh⇒h=v₀²/(4g)。10.D实验观察到大角度散射，无法用汤姆孙模型（原子内电荷均匀分布）解释，它支持了卢瑟福的有核模型。二、填空题1.特斯拉（或T）2.2（前3s位移S3=(1/2)a·3²=4.5a，前2s位移S2=(1/2)a·2²=2a，第3s内位移ΔS=S3-S2=2.5a=5⇒a=2m/s²）3.3.315×10⁻¹⁹（E=hc/λ=(6.63e-343e8)/(600e-9)=(1.989e-25)/(6e-7)=3.315e-19J）4.不引起其他变化（开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为功，而不产生其他影响。）5.2（相邻明(暗)纹间距公式Δx=(λD)/d，Δx∝λ，故λ变为2λ，Δx变为2倍。）6.36R（角速度ω=dθ/dt=6t²，t=1s时ω=6rad/s。法向加速度an=ω²R=36Rm/s²）7.2.2（原副线圈电压比U1/U2=n1/n2⇒220/U2=10/1⇒U2=22V。副线圈电流I2=U2/R=22/10=2.2A）8.6.16×10¹⁴（频率ν=c·R∞(1/n2²-1/n1²)=3e81.097e7(1/4-1/16)=3.291e15(0.25-0.0625)=3.291e150.1875≈6.16e14Hz）9.3/4（总能量E=(1/2)kA²。位移x=A/2时，弹性势能Ep=(1/2)k(x)²=(1/2)k(A²/4)=(1/8)kA²=E/4。动能Ek=E-Ep=E-E/4=(3/4)E。比值Ek/E=3/4。）10.(hν-W₀)/e（光电效应方程：hν=W₀+Ek_max。最大初动能Ek_max=eUc。故eUc=hν-W₀⇒Uc=(hν-W₀)/e）三、判断题1.×摩擦力阻碍的是物体间的相对运动（或相对运动趋势），而非绝对运动。例如传送带上的物体随传送带加速时，静摩擦力是动力。2.√闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)适用于包括电源在内的整个闭合回路，无论外电路是纯电阻还是非纯电阻（如电动机）。3.×机械波传播的是振动形式和能量，介质质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移。4.√静电平衡时，导体内部场强为零；净电荷只分布在导体外表面；导体是等势体。5.√干涉（如双缝干涉）和衍射（如单缝衍射）是波特有的现象，是光的波动性的有力证据。6.√质能方程E=mc²表明质量与能量是等价的，可以相互转化。例如核反应中质量亏损伴随着巨大能量释放。7.√曲线运动中，加速度（合外力）的方向指向曲线轨迹的凹侧（或向心力的方向指向曲率中心）。8.√输送功率P一定时，P损=I²R线=(P/U)²·R线。提高输电电压U可显著减小电流I，从而大幅减少P损。9.√半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，由原子核内部性质决定，与外界物理/化学条件（如温度、压强、化学状态）无关。10.√楞次定律指出感应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这个“阻碍”作用正是通过做功将机械能等转化为电能，遵循能量守恒。四、简答题1.内容：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。意义：定义了力是改变物体运动状态（产生加速度）的原因；揭示了物体具有保持其运动状态不变的属性——惯性；为整个牛顿力学体系奠定了基础，是牛顿第二定律在加速度为零时的特例。2.超重：当物体具有向上的加速度时（如电梯加速上升），人对电梯底部的压力（或体重计示数）大于人实际重力的现象。根据牛顿第二定律，支持力N>mg，使人感觉“变重”。失重：当物体具有向下的加速度时（如电梯加速下降），人对电梯底部的压力（或体重计示数）小于人实际重力的现象。此时N<mg，甚至当a=g时N=0，人感觉“变轻”或完全失重。本质是物体对支持物（或悬挂物）的作用力发生了变化。3.全反射：当光从光密介质（n大）射向光疏介质（n小）时，若入射角大于或等于临界角C（sinC=n2/n1），则全部光线被反射回原介质，无折射光。条件：①光从光密介质→光疏介质；②入射角≥临界角。实例：光导纤维（光纤通信）、自行车尾灯反光罩、全反射棱镜（潜望镜、单反相机）。4.物理含义：热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒定律。它指出系统内能的增量（ΔU）等于系统从外界吸收的热量（Q）与外界对系统做的功（W）之和。数学表达式：ΔU=Q+W。符号规定：系统吸热Q>0，放热Q<0；外界对系统做功W>0，系统对外做功W<0；系统内能增加ΔU>0，减少ΔU<0。五、讨论题1.同时的相对性：狭义相对论指出，在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个与之相对运动的惯性系中观测，可能不是同时发生的。原因：光速不变原理要求不同参考系中的时空坐标变换遵循洛伦兹变换，时间不再是绝对的。举例：设想一列高速行驶火车（参考系S'），车厢中央一闪光灯发出光信号。车厢中（S'系）的观察者看到光同时到达前后两门。但对地面（S系）的观察者，火车向前运动，前门迎向光信号运动而后门背离光信号运动，因此他看到光先到达后门，后到达前门。在S系中，