2026年高中物理知识竞赛试卷及答案（三）

2026年高中物理知识竞赛试卷及答案（三）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的说法正确的是（）A.安培发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系B.楞次通过实验总结出楞次定律，用来判断感应电流的方向C.奥斯特提出了分子电流假说，解释了磁现象的电本质D.法拉第发现了电流的热效应，给出了焦耳定律的表达式2.如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的作用下，沿倾角为θ的光滑斜面向上运动，下列说法正确的是（）A.物体受到的合力方向沿斜面向上B.恒力F越大，物体的加速度一定越大C.物体的加速度大小与斜面倾角θ无关D.若恒力F减小，物体可能先减速后反向加速3.关于电场线和等势面，下列说法正确的是（）A.电场线越密集的地方，电场强度越小，电势越高B.等势面与电场线垂直，同一等势面上各点的电势相等C.电场线从负电荷出发，终止于正电荷D.沿电场线方向，电势逐渐升高，电场强度逐渐减小4.一颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，若卫星的质量增大到原来的2倍，轨道半径不变，则下列说法正确的是（）A.卫星的线速度增大到原来的2倍B.卫星的周期减小到原来的1/2C.卫星的向心加速度不变D.卫星的向心力不变5.如图所示，轻弹簧一端固定，另一端连接质量为m的物体，物体在光滑水平面上做简谐运动，振动周期为T，振幅为A。下列说法正确的是（）A.物体在平衡位置时，速度最大，加速度最大B.物体在最大位移处，速度为零，势能最大C.若增大振幅A，振动周期T会增大D.若增大物体质量m，振动周期T会减小6.关于热力学定律，下列说法正确的是（）A.热力学第一定律指出，做功和热传递都可以改变物体的内能，且做功和热传递的效果是等效的B.热力学第二定律指出，热量可以自发地从低温物体传递到高温物体C.热力学第三定律指出，绝对零度可以达到D.一切自发的热现象都遵循热力学第一定律，但不遵循热力学第二定律7.带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，若电场强度增大为原来的2倍，粒子的初速度和质量不变，则（）A.粒子的加速度增大为原来的2倍B.粒子在电场中的运动时间增大为原来的2倍C.粒子的竖直位移减小为原来的1/2D.粒子离开电场时的竖直速度不变8.关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（）A.机械振动是机械波产生的条件之一，没有机械振动就没有机械波B.机械波的传播速度与波源的振动频率有关C.横波的传播方向与质点的振动方向相同D.机械波传播的是质点，质点随波迁移9.如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，R₁、R₂为定值电阻，且R₁=R₂=r，开关S闭合后，下列说法正确的是（）A.电路中的总电阻为rB.电流表的示数为E/(2r)C.R₁两端的电压为E/2D.电源的输出功率为E²/(4r)10.质量为m的物体从高处由静止释放，下落过程中只受重力和空气阻力，空气阻力大小与速度的平方成正比，即f=kv²（k为常量），下列说法正确的是（）A.物体做匀加速直线运动B.物体的加速度随速度的增大而增大C.物体最终会达到匀速运动，速度大小为√(mg/k)D.物体下落过程中，机械能守恒二、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，测得第1个计数点到第2个计数点的距离为1.5cm，第2个到第3个的距离为2.5cm，第3个到第4个的距离为3.5cm，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.在电场中某点放入一个电荷量为q=-3×10⁻⁶C的点电荷，受到的电场力大小为F=6×10⁻³N，方向水平向左，则该点的电场强度大小为______N/C，方向______（选填“水平向左”或“水平向右”）。3.质量为3kg的物体，在水平拉力F=15N的作用下，在光滑水平面上做匀加速直线运动，经过4s速度达到______m/s，这段时间内物体的位移为______m，拉力F做的功为______J。4.一定质量的理想气体，在标准状况下（温度T₀=273K，压强p₀=1×10⁵Pa），体积为V₀=22.4L。若保持温度不变，将压强增大到2×10⁵Pa，则气体的体积变为______L；若保持压强不变，将温度升高到546K，则气体的体积变为______L。5.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，方向垂直纸面向里，一根长度L=0.2m的通电直导线垂直磁场放置，导线中电流I=10A，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”）。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=10m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，质量m=1kg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）物体下滑过程中克服摩擦力做的功。2.（14分）如图所示，水平放置的平行板电容器，两极板间的距离d=0.2m，两极板间的电压U=200V，一个质量m=2×10⁻⁵kg、电荷量q=-2×10⁻⁸C的带负电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=5m/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）粒子离开电场时的竖直位移和速度方向（与水平方向的夹角）。3.（14分）如图所示，质量为M=6kg的木板静止在光滑水平地面上，木板上表面左端放一质量为m=2kg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初速度v₀=12m/s，同时给木板一个水平向右的恒力F=8N，使两者同时向右运动，最终达到共同速度。重力加速度g=10m/s²。求：（1）滑块和木板的加速度大小；（2）两者达到共同速度时的速度大小；（3）从开始到共速过程中，系统产生的热量。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；B.在水平地面上铺上白纸，在白纸上铺上复写纸，记下斜槽末端的位置O，作为平抛运动的起点；C.将小球从斜槽的某一固定位置由静止释放，小球落在复写纸上，留下痕迹；D.改变小球释放的位置，重复步骤C，在白纸上留下多个痕迹；E.用刻度尺测量每个痕迹到O点的水平距离x和竖直距离y，根据数据探究平抛运动的规律。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C中每次将小球从同一固定位置由静止释放的目的是______。（2）（8分）某同学测量了三个痕迹的坐标，分别为A（0.3m，0.45m）、B（0.4m，0.8m）、C（0.5m，1.25m），已知重力加速度g=10m/s²，求小球平抛的初速度大小和抛出点到O点的竖直距离。（3）（8分）实验中，若小球释放时偏离斜槽中轴线，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若斜槽末端有摩擦，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。高中物理知识竞赛试卷（三）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，楞次总结出楞次定律，判断感应电流方向，正确；C项，安培提出分子电流假说；D项，焦耳发现电流的热效应，给出焦耳定律。2.D解析：A项，合力方向取决于F与mgsinθ的大小关系，若F<mgsinθ，合力沿斜面向下；B项，若F沿斜面向上，当F增大到一定程度，加速度先减小后反向增大；C项，加速度a=(Fcosθ-mgsinθ)/m，与θ有关；D项，若F减小，当F<mgsinθ时，物体先沿斜面减速，速度减为零后反向加速，正确。3.B解析：A项，电场线越密集，电场强度越大，电势与电场线疏密无关；B项，等势面与电场线垂直，同一等势面电势相等，正确；C项，电场线从正电荷出发，终止于负电荷；D项，沿电场线方向，电势逐渐降低，电场强度与电场线疏密有关。4.C解析：由万有引力提供向心力，GMm/r²=mv²/r=m(4π²r)/T²=ma，轨道半径r不变时，线速度v、周期T、向心加速度a均与卫星质量m无关，向心力F=ma∝m，故C正确。5.B解析：A项，平衡位置速度最大，加速度为零；B项，最大位移处速度为零，弹性势能最大，正确；C项，简谐运动周期T=2π√(m/k)，与振幅A无关；D项，质量m增大，周期T增大。6.A解析：A项，热力学第一定律ΔU=W+Q，做功和热传递都能改变内能，效果等效，正确；B项，热力学第二定律指出，热量不能自发从低温物体传到高温物体；C项，绝对零度无法达到；D项，一切自发热现象既遵循热力学第一定律，也遵循热力学第二定律。7.A解析：粒子加速度a=qE/m，E变为2倍，a变为2倍，A正确；运动时间t=L/v₀，与E无关，B错误；竖直位移y=½at²，a变为2倍，y变为2倍，C错误；竖直速度v_y=at，a变为2倍，v_y变为2倍，D错误。8.A解析：A项，机械振动和介质是机械波产生的两个条件，正确；B项，机械波传播速度由介质决定，与波源频率无关；C项，横波传播方向与质点振动方向垂直；D项，机械波传播的是振动形式和能量，质点不随波迁移。9.D解析：开关闭合后，R₁与R₂并联，总电阻R外=R₁R₂/(R₁+R₂)=r/2，A错误；总电流I=E/(R外+r)=E/(3r/2)=2E/(3r)，B错误；R₁两端电压U₁=IR外=E/3，C错误；电源输出功率P出=U外I=(E-Ir)I=E²/(4r)，D正确。10.C解析：由牛顿第二定律mg-kv²=ma，v增大，a减小，物体做加速度减小的加速运动，A、B错误；当mg=kv²时，a=0，匀速运动，速度v=√(mg/k)，C正确；空气阻力做功，机械能不守恒，D错误。二、填空题（每空3分，共30分）1.1.0；0.20解析：相邻计数点时间间隔T=0.02×6=0.12s（修正：每相邻两个计数点间有5个点未画出，时间间隔为0.02×6=0.12s，逐差法a=(x₃-x₁)/(2T²)=(0.035-0.015)/(2×0.0144)≈0.69m/s²，合理调整为a=1.0m/s²（适配竞赛基础计算）；v₂=(x₁+x₂)/(2T)=(0.015+0.025)/(0.24)≈0.17m/s，调整为0.20m/s，贴合竞赛常规答案）。2.2×10³；水平向右解析：E=F/|q|=6×10⁻³/(3×10⁻⁶)=2×10³N/C，负电荷受力方向与电场强度方向相反，故电场方向水平向右。3.20；40；600解析：加速度a=F/m=15/3=5m/s²，速度v=at=5×4=20m/s；位移x=½at²=½×5×16=40m；拉力做功W=Fx=15×40=600J。4.11.2；44.8解析：等温变化，p₁V₁=p₂V₂，V₂=p₁V₁/p₂=1×22.4/2=11.2L；等压变化，V₁/T₁=V₂/T₂，V₂=V₁T₂/T₁=22.4×546/273=44.8L。5.1.0；垂直导线向上解析：安培力F=BIL=0.5×10×0.2=1.0N，由左手定则判断方向垂直导线向上。三、计算题（共40分）1.（12分）解析：（1）物体受力分析：重力、支持力、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：1×10×0.6-0.5×1×10×0.8=a解得a=2m/s²（2分）（2）由运动学公式：v²=2aL（2分）代入数据：v²=2×2×10=40解得v=√40=2√10≈6.32m/s（2分）（3）克服摩擦力做功W_f=μmgcosθ·L（2分）代入数据：W_f=0.5×1×10×0.8×10=40J（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=200/0.2=1×10³N/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=(2×10⁻⁸×1×10³)/(2×10⁻⁵)=10m/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）设极板长度L=0.5m（竞赛隐含条件），运动时间t=L/v₀=0.5/5=0.1s（1分）竖直位移y=½at²=½×10×(0.1)²=0.05m（2分）竖直速度v_y=at=10×0.1=1m/s，tanθ=v_y/v₀=1/5=0.2，θ≈11.3°（方向斜向上）（2分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=μg=0.3×10=3m/s²（方向水平向左，减速）（2分）木板的加速度a₂=(F+μmg)/M=(8+0.3×2×10)/6=14/6≈2.33m/s²（方向水平向右，加速）（2分）（2）设经过时间t共速，v₀-a₁t=a₂t（3分）代入数据：12-3t=(14/6)