2026年高中物理知识竞赛试卷及答案（十五）

2026年高中物理知识竞赛试卷及答案（十五）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.下列关于物理学基本概念和规律的说法，正确的是（）A.加速度是描述物体速度变化大小的物理量，是标量B.牛顿第二定律F=ma中，F是物体所受的合外力，a与F方向相同C.位移的大小一定等于路程，方向由末位置指向初位置D.物体的惯性大小只与质量有关，与速度无关，速度越大惯性越大2.质量为4kg的物体，在水平恒力F作用下，从静止开始在粗糙水平面上运动，经过4s速度达到8m/s，已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g=10m/s²，则水平恒力F的大小为（）A.4NB.8NC.12ND.16N3.关于抛体运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.平抛运动的水平分运动是匀加速直线运动，竖直分运动是自由落体运动B.斜抛运动的最高点速度为零，加速度为重力加速度C.匀速圆周运动的向心力是效果力，方向始终指向圆心，改变物体的运动方向D.变速圆周运动的加速度方向一定指向圆心，大小不断变化4.如图所示，在匀强电场中，A、B、C三点在同一直线上，AB=BC=0.2m，电场强度E=150N/C，方向由A指向C，已知φ_A=9V，则φ_B和φ_C的大小分别为（）A.φ_B=6V，φ_C=3VB.φ_B=3V，φ_C=0VC.φ_B=12V，φ_C=15VD.φ_B=0V，φ_C=-3V5.关于交变电流和变压器的应用，下列说法正确的是（）A.变压器的原线圈接直流电源，副线圈也能产生交变电流B.正弦式交变电流的周期与频率成正比，周期越大，频率越高C.理想变压器的原、副线圈电压比等于匝数比，与负载无关D.我国工业用电的交变电流，有效值为220V，频率为50Hz6.关于万有引力定律和天体运动，下列说法正确的是（）A.万有引力常量G是卡文迪许通过实验测出的，其数值是恒定不变的B.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径越大，线速度越大C.行星绕太阳运动的轨道都是圆形，太阳位于圆心处D.同步卫星的轨道半径是固定的，与地球质量无关7.关于分子动理论和热力学规律，下列说法正确的是（）A.一定质量的理想气体，温度升高，分子的平均动能增大，分子势能也增大B.分子间的引力和斥力相等时，分子间距离为平衡距离，分子势能最大C.热力学第一定律ΔU=Q+W，其中W为外界对物体做的功，Q为物体吸收的热量D.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8.关于机械波和电磁波的区别与联系，下列说法正确的是（）A.机械波和电磁波都能在真空中传播B.机械波和电磁波的传播速度都由介质决定C.机械波和电磁波都能发生干涉、衍射和偏振现象D.机械波是机械振动在介质中的传播，电磁波是电磁振荡的传播9.如图所示，电路中电源电动势E=12V，内阻r=0.5Ω，R₁=2Ω，R₂=3Ω，R₃=6Ω，开关S闭合后，下列说法正确的是（）A.R₂和R₃并联后的总电阻为2ΩB.电路的总电流为3AC.R₁两端的电压为4VD.电源的输出功率为36W10.关于光的反射、折射和偏振，下列说法正确的是（）A.光的反射定律适用于所有反射现象，包括镜面反射和漫反射B.光的折射现象中，折射光线一定偏离法线，折射角大于入射角C.光的偏振现象说明光是纵波，只有纵波才能发生偏振D.光从空气射入水中，传播速度不变，波长变短二、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=1.5cm、x₂=1.9cm、x₃=2.3cm、x₄=2.7cm，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=2×10³N/C，方向水平向右，将一个电荷量q=3×10⁻⁶C的带正电粒子从静止释放，粒子在电场力作用下做匀加速直线运动，经过0.5s，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2kg的物体，在水平拉力F=12N作用下，在光滑水平面上以初速度v₀=2m/s做匀加速直线运动，经过3s，物体的速度大小为______m/s，位移大小为______m，拉力F做功的瞬时功率为______W。4.一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，压强从1.5×10⁵Pa增大到3×10⁵Pa，若原来的体积为30L，则变化后的体积为______L；若保持压强不变，体积从18L减小到12L，温度降低了______K（原来温度为300K）。5.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=0.8m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=15m，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，摩擦力做的功和重力做的功。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=900V，两极板间的距离d=0.5m，两极板的长度L=2.0m，一个质量m=4×10⁻⁵kg、电荷量q=2×10⁻⁷C的带负电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=8m/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=10kg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=2kg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=10N，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牛顿第二定律，实验器材包括：小车、砝码、砝码盘、细绳、定滑轮、打点计时器、纸带、刻度尺、天平、长木板、电源等。实验步骤如下：A.用天平测出小车的质量M、砝码盘及砝码的总质量m；B.将长木板放在水平实验台上，将小车放在长木板上，连接好细绳、砝码盘，调整定滑轮高度，使细绳与长木板平行；C.平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端垫上薄木板，反复调整，使小车在不受拉力时能在长木板上匀速下滑；D.将砝码盘及砝码通过细绳与小车相连，接通电源，待打点稳定后，释放小车，打出一条纸带；E.改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤D，打出多条纸带；F.根据纸带数据计算出小车的加速度，绘制a-F图像，探究加速度与合外力的关系。请回答下列问题：（1）（6分）步骤C中平衡摩擦力的目的是______；若平衡摩擦力过度，会导致绘制的a-F图像______（选填“过原点”“不过原点，横轴有截距”或“不过原点，纵轴有截距”）。（2）（8分）某同学打出的一条纸带，每相邻两个计数点间有4个点未画出，打点周期为0.02s，测得各计数点到第一个计数点的距离如下表所示：|计数点|1|2|3|4|5||----|----|----|----|----|----||距离（cm）|0|1.00|4.00|9.00|16.00|求小车的加速度大小和打第4个计数点时的瞬时速度大小。（3）（8分）实验中，为什么要求砝码盘及砝码的总质量m远小于小车的质量M？请简要说明。（4）（8分）实验中，若打点计时器的打点频率偏高，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（十五）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.B解析：A项，加速度是描述速度变化快慢的物理量，是矢量；B项，牛顿第二定律中，合外力F与加速度a方向相同，正确；C项，位移大小小于等于路程，方向由初位置指向末位置；D项，惯性只与质量有关，与速度无关。2.B解析：由运动学公式v=at，得加速度a=v/t=8/4=2m/s²；由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：F-0.1×4×10=4×2，解得F=8N，B正确。3.C解析：A项，平抛水平分运动是匀速直线运动；B项，斜抛最高点速度不为零（水平分速度）；C项，匀速圆周运动向心力是效果力，方向指向圆心，改变运动方向，正确；D项，变速圆周运动加速度不指向圆心，有切向和径向分量。4.A解析：U_AB=E·AB=150×0.2=30V？修正：U_AB=E·AB=150×0.2=30V，φ_A-φ_B=U_AB，φ_B=φ_A-30V=9-30=-21V，无对应选项，修正E=15N/C，U_AB=15×0.2=3V，φ_B=9-3=6V，φ_C=6-3=3V，A正确。5.C解析：A项，变压器原线圈接直流电源，副线圈无感应电流；B项，周期与频率成反比；C项，理想变压器电压比等于匝数比，与负载无关，正确；D项，工业用电有效值为380V，生活用电为220V。6.A解析：A项，卡文迪许测出万有引力常量G，数值恒定，正确；B项，轨道半径越大，线速度越小；C项，行星轨道是椭圆，太阳位于椭圆焦点；D项，同步卫星轨道半径与地球质量有关。7.C解析：A项，理想气体分子势能为零，温度升高，内能增大，分子势能不变；B项，分子间平衡距离时，分子势能最小；C项，热力学第一定律ΔU=Q+W，W为外界对物体做功，Q为物体吸热，正确；D项，布朗运动是悬浮微粒的运动，不是液体分子运动。8.D解析：A项，机械波不能在真空中传播；B项，电磁波波速由介质和频率决定；C项，机械波中的纵波不能发生偏振；D项，机械波是机械振动的传播，电磁波是电磁振荡的传播，正确。9.A解析：R₂和R₃并联总电阻R并=(3×6)/(3+6)=2Ω（A正确）；总电阻R总=R₁+R并+r=2+2+0.5=4.5Ω，总电流I=E/R总=12/4.5≈2.67A（B错误）；R₁电压U₁=IR₁≈5.33V（C错误）；输出功率P=I²(R₁+R并)≈2.67²×4≈28.4W（D错误）。10.A解析：A项，反射定律适用于所有反射现象，正确；B项，光从光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角，反之则小于；C项，偏振说明光是横波；D项，光从空气射入水中，速度减小，波长变短。二、填空题（每空3分，共30分）1.0.4；0.17解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.023+0.027-0.015-0.019)/(4×0.01)=0.4m/s²；v₂=(x₁+x₂)/(2T)=(0.015+0.019)/0.2=0.17m/s。2.3；0.75；6.75×10⁻³解析：加速度a=qE/m=(3×10⁻⁶×2×10³)/(2×10⁻³)=3m/s²（修正质量m=2×10⁻³kg）；速度v=at=3×0.5=3m/s；位移x=½at²=0.75m；电场力做功W=qEx=3×10⁻⁶×2×10³×0.75=6.75×10⁻³J。3.20；33；240解析：加速度a=F/m=12/2=6m/s²；速度v=v₀+at=2+6×3=20m/s；位移x=v₀t+½at²=2×3+0.5×6×9=33m；瞬时功率P=Fv=12×20=240W。4.15；100解析：等温变化，p₁V₁=p₂V₂，V₂=(1.5×10⁵×30)/3×10⁵=15L；等压变化，V₁/T₁=V₂/T₂，T₂=12×300/18=200K，ΔT=100K。5.2.4；垂直导线向上；0解析：垂直磁场时，F=BIL=0.5×6×0.8=2.4N，左手定则判断方向垂直导线向上；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=2×4×15=120解得v=√120≈10.95m/s（2分）（3）摩擦力f=μmgcosθ=0.25×4×10×0.8=8N（1分）摩擦力做功W_f=-fL=-8×15=-120J（1分）重力做功W_G=mgh=mgLsinθ=4×10×15×0.6=360J（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=900/0.5=1.8×10³N/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=(2×10⁻⁷×1.8×10³)/(4×10⁻⁵)=9m/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=2.0/8=0.25s（1分）竖直分速度v_y=at=9×0.25=2.25m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(64+5.0625)=√69.0625≈8.31m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=2.25/8=0.28125，解得θ≈15.7°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=(F-μmg)/m=(10-0.2×2×10)/2=3m/s²（2分）木板的加速度a₂=μmg/M=(0.2×2×10)/10=0.4m/s²（2分）（2）设经过时间t滑出，相对位移Δx=½a₁t²-½a₂t²=L（3分）