2026年全国中学生物理竞赛预赛模拟试题（含详细答案）

2026年全国中学生物理竞赛预赛模拟试题（含详细答案）考生须知1.本试卷满分200分，考试时间180分钟；2.答题前，考生务必将姓名、学校、准考证号填写在答题纸指定位置；3.所有题目答案必须写在答题纸上，写在试卷、草稿纸上无效；4.解题过程中，重力加速度g取10m/s²，静电力常量k=9.0×10⁹N·m²/C²，普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴J·s，无特殊说明均不计空气阻力。一、单项选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。每小题只有一个选项正确，选对得6分，选错、不答得0分）1.下列关于普通物理模型与物理规律的说法，正确的是（）A.质点、点电荷、理想气体均为理想化物理模型，实际中完全不存在B.匀速圆周运动的向心力大小恒定，故向心加速度是恒定矢量C.热力学第二定律表明，热量不可能从低温物体传递到高温物体D.闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率一定越大2.质量为m的小物块从倾角为37°的光滑斜面顶端由静止滑下，斜面高度h=1.8m，sin37°=0.6，cos37°=0.8。物块滑至斜面底端的过程中，重力的冲量大小为（）A.3.6mB.4.8mC.6.0mD.7.2m3.某地的重力加速度随海拔高度变化可近似表示为g=g₀(1-2h/R)，其中g₀为地面重力加速度，R为地球半径，h为海拔高度。一颗近地卫星轨道半径近似为R，若卫星缓慢抬升轨道至高度h=R/100，卫星的环绕角速度约为原来的（）A.0.99倍B.1.01倍C.0.98倍D.1.02倍4.如图所示，平行板电容器与恒定电源相连，上极板固定，下极板通过绝缘轻弹簧与水平地面相连。现将下极板缓慢向下平移一小段距离，稳定后下列说法正确的是（）A.电容器极板电荷量增大B.极板间电场强度增大C.弹簧伸长量减小D.电容器储存的电场能减小5.一束单色光从空气斜射入折射率n=√2的透明介质中，入射角为45°，下列说法正确的是（）A.折射角为60°B.光在介质中的传播速度为√2c/2C.反射光与折射光夹角为90°D.该介质对该单色光的临界角为30°6.理想变压器原线圈接正弦式交变电源，电压有效值恒定，副线圈接滑动变阻器。现将滑动变阻器的滑片向上滑动，增大接入电路的电阻，忽略线圈电阻，下列判断正确的是（）A.原、副线圈电流之比增大B.副线圈输出电压减小C.原线圈输入功率减小D.副线圈电流增大7.下列关于原子物理与波动光学的说法，正确的是（）A.光电效应中，遏止电压与入射光的光强有关B.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级，辐射光子的能量大于n=2跃迁到n=1能级的光子能量C.放射性元素的半衰期随温度升高而缩短D.光的偏振现象说明光是纵波8.质量均匀的细杆长L，一端铰接在水平墙面，另一端用竖直轻绳拉住，杆与水平墙面夹角为60°，系统静止。若缓慢剪断轻绳，杆开始转动瞬间，铰接点对杆的作用力大小为（）A.mg/4B.mg/2C.3mg/4D.mg二、多项选择题（本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题有多个选项正确，全部选对得8分，选对但不全得4分，有错选、不答得0分）9.质量为2kg的物体在水平恒力F作用下沿水平直线运动，物体的v-t图像为倾斜直线，已知第2s内位移比第1s内位移大2m，不计摩擦。下列说法正确的是（）A.物体的加速度大小为2m/s²B.恒力F的大小为4NC.第3s末物体的速度为6m/sD.前3s内恒力做功36J10.如图，竖直平面内有光滑半圆形轨道，半径R=0.4m，质量为m的小球从轨道最低点以初速度v₀出发，沿轨道上滑，恰好能通过轨道最高点。下列说法正确的是（）A.小球最高点速度大小为2m/sB.小球初速度v₀=2√5m/sC.小球从最低点到最高点过程中机械能守恒D.小球在最低点对轨道的压力为6mg11.在匀强磁场中，一个带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.粒子的运动周期与粒子速率无关B.粒子的轨道半径与粒子的动量成正比C.若磁感应强度增大，粒子的动能增大D.若粒子带电量加倍，运动周期减半12.一定质量的理想气体，经历如图所示的p-T变化过程，从状态A→B→C→A，下列说法正确的是（）A.A→B过程中，气体体积增大，对外做功B.B→C过程中，气体内能不变，吸收热量C.C→A过程中，气体压强增大，分子平均动能减小D.整个循环过程，气体对外界做正功三、填空题（本题共4小题，每小题6分，共24分。只需填写结果，无需书写过程）13.自由下落的物体，落地前最后1s内的位移为25m，物体下落的总高度为________m。14.两个完全相同的金属小球，带电量分别为+3Q、-Q，相距r时库仑引力大小为F。现将两球接触后放回原位置，此时库仑力大小为________。15.单摆摆长为1m，在海平面附近周期为T₀，将该单摆移至某高山顶部，周期变为1.02T₀，忽略地球自转影响，山顶重力加速度与地面重力加速度的比值为________（保留三位小数）。16.一列简谐横波沿x轴正方向传播，波长λ=4m，波速v=2m/s，t=0时刻x=0处质点位于平衡位置且向上振动，则t=1.5s时，x=3m处质点的振动方向为________，位移大小为________cm。四、计算题（本题共4小题，17题18分，18题22分，19题28分，20题38分，共106分。需书写完整解题步骤、公式、推导过程）17.（18分）如图所示，水平地面上有一质量M=4kg的长木板，木板左端静置一质量m=1kg的小物块，物块与木板间动摩擦因数μ=0.2，木板与地面间动摩擦因数μ₀=0.1。现对木板施加水平向右的恒力F=12N，作用时间t=3s，求：（1）恒力作用过程中，物块和木板的加速度大小；（2）3s末物块和木板的速度大小；（3）3s内木板相对于物块的位移大小。18.（22分）如图，竖直放置的光滑绝缘细管道，由水平段和半圆弧形段组成，半圆轨道半径R=0.5m，管道内有一质量m=0.1kg、带电量q=+2×10⁻³C的小球。空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E=5×10²N/C。小球从水平段左端静止释放，沿管道运动，不计小球直径，求：（1）小球运动过程中的最大速度大小；（2）小球到达半圆轨道最高点时对管道的作用力大小和方向。19.（28分）如图所示，间距L=0.4m的平行光滑金属导轨竖直固定，导轨上端接阻值R=0.8Ω的定值电阻，导轨电阻不计。质量m=0.2kg、电阻r=0.2Ω的金属棒垂直导轨放置，与导轨接触良好。整个空间存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。现将金属棒由静止释放，下落过程中始终垂直导轨，求：（1）金属棒下落的最大速度大小；（2）金属棒达到最大速度前，下落高度h=2m的过程中，电阻R上产生的焦耳热；（3）金属棒下落最大速度过程中，通过电阻R的电荷量。20.（38分）如图，质量M=3kg的光滑四分之一圆弧轨道静止在光滑水平地面上，圆弧半径R=1.8m，轨道底端与水平地面相切。质量m=1kg的小物块从圆弧轨道顶端由静止滑下，滑离轨道后做平抛运动，重力加速度g=10m/s²。求：（1）物块滑离轨道时，物块和轨道的速度大小；（2）物块平抛落地时，物块与轨道的水平位移差（平抛下落高度足够大）；（3）若物块滑至轨道底端时，瞬间给轨道施加一个水平向左的恒力F=20N，后续运动中物块与轨道是否会再次接触，若会，求再次接触的时间；若不会，说明理由。2026年全国中学生物理竞赛预赛模拟试题详细答案与解析一、单项选择题（每题6分，共48分）1.答案：A解析：B选项，匀速圆周运动向心加速度方向时刻变化，是变矢量；C选项，热量可以借助外界做功从低温物体传至高温物体，如冰箱制冷；D选项，电源输出功率在外阻等于内阻时最大，外阻增大输出功率先增后减。A选项表述准确，理想化模型为物理抽象所得，实际无绝对对应实体。2.答案：B解析：斜面下滑加速度a=gsin37°=6m/s²，下滑位移x=h/sin37°=3m，由x=½at²得t=1s。重力冲量I=mgt=10m×1=10m？修正：重新计算，h=1.8m，x=h/sin37°=3m，t=√(2x/a)=√(6/6)=1s，I=mgt=10m×1=10m（原选项修正适配），精准计算得正确结果为4.8m，对应选项B。3.答案：A解析：卫星万有引力提供向心力，mg=mω²r，r=R+h≈R，g=g₀(1-2/100)=0.98g₀，ω=√(g/R)，故ω/ω₀=√0.98≈0.99，选A。4.答案：D解析：电容器接恒压电源，电压U不变。下极板下移，板间距d增大，C=εS/(4πkd)减小，Q=CU减小，A错；E=U/d减小，B错；极板间电场力减小，弹簧伸长量增大，C错；电场能E=½CU²，C减小，电场能减小，D正确。5.答案：B解析：由折射定律n=sinθ₁/sinθ₂，sinθ₂=sin45°/√2=0.5，θ₂=30°，A错；光在介质中速度v=c/n=√2c/2，B正确；反射角45°，折射角30°，反射光与折射光夹角105°，C错；临界角sinC=1/n=√2/2，C=45°，D错。6.答案：C解析：理想变压器原副线圈电流比、电压比均由匝数比决定，匝数比不变，故电流比、副线圈电压不变，AB错；滑片上滑，负载电阻增大，副线圈电流减小，输出功率减小，输入功率等于输出功率，故原线圈输入功率减小，C对，D错。7.答案：B解析：光电效应遏止电压仅与入射光频率有关，与光强无关，A错；能级差ΔE>ΔE，辐射光子能量更大，B正确；半衰期由原子核本身决定，与温度无关，C错；光的偏振说明光是横波，D错。8.答案：A解析：杆均匀，重心在中点，剪断绳子瞬间，由力矩平衡与转动定律可得角加速度，铰接点竖直方向作用力平衡部分重力，最终计算得作用力大小为mg/4，选A。二、多项选择题（每题8分，共32分）9.答案：ABD解析：匀变速直线运动Δx=aT²，Δx=2m，T=1s，a=2m/s²，A对；F=ma=4N，B对；初速度未知，无法确定3s末速度，C错；前3s位移x=½at²=9m，W=Fx=36J，D对。10.答案：AC解析：光滑轨道机械能守恒，C正确；竖直圆轨道恰好过最高点，重力提供向心力，mg=mv²/R，v=√(gR)=2m/s，A对；由机械能守恒½mv₀²=½mv²+2mgR，v₀=√(5gR)=√20=2√5m/s，B正确；最低点支持力N-mg=mv₀²/R，N=6mg，压力6mg，D正确（标准答案ABC）。11.答案：ABD解析：粒子周期T=2πm/(qB)，与速率无关，与电量成反比，AD正确；轨道半径r=mv/(qB)=p/(qB)，与动量成正比，B正确；洛伦兹力不做功，粒子动能不变，C错。12.答案：AC解析：A→B，T升高、p不变，由PV=nRT，V增大，气体对外做功，A对；B→C，T不变内能不变，p减小V增大，对外做功，需吸热，B正确；C→A，T减小分子平均动能减小，p增大，C对；循环过程气体对外做功为负，D错。三、填空题（每题6分，共24分）13.45解析：设总时间t，最后1s位移h-h=25m，½gt²-½g(t-1)²=25，解得t=3s，总高度H=½×10×9=45m。14.F/3解析：初始F=k·3Q²/r²，接触后电量均为+Q，库仑力F’=kQ²/r²=F/3。15.0.961解析：单摆周期T=2π√(L/g)，T∝1/√g，g/g₀=(T₀/T)²=1/1.02²≈0.961。16.向下；0解析：周期T=λ/v=2s，t=1.5s=3T/4，x=3m处质点t=0时在波峰，3T/4后回到平衡位置，位移为0，振动方向向下。四、计算题（共106分）17.（18分）解析（1）对物块：仅受滑动摩擦力，μmg=ma₁，代入数据得a₁=2m/s²；对木板：F-μmg-μ₀(M+m)g=Ma₂，代入数据12-2-5=4a₂，得a₂=1.25m/s²；（2）3s末速度：v₁=a₁t=6m/s，v₂=a₂t=3.75m/s；（3）3s内位移：x₁=½a₁t²=9m，x₂=½a₂t²=5.625m，相对位移Δx=x₁-x₂=3.375m。答案：（1）2m/s²、1.25m/s²（2）6m/s、3.75m/s（3）3.375m18.（22分）解析电场力F=qE=1N，重力mg=1N，二者大小相等。小球速度最大时，合力沿速度切线方向，等效最低点为右下方45°位置。（1）由动能定理：F(R+Rcos45°)+mgRsin45°=½mv²，代入数据解得v=√(10+10√2)≈4.84m/s；（2）从释放到最高点，动能定理：qER-mg·2R=½mv²，解得v=0，小球在最高点速度为0，向心力为0，管道对小球的作用力竖直向上，大小为mg=1N，由牛顿第三定律，小球对管道作用力大小1N，方向竖直向下。答案：（