2026年全国中学生物理竞赛预赛模拟试题及详细参考答案

2026年全国中学生物理竞赛预赛模拟试题及详细参考答案考试说明1.本试卷共11题，满分200分，考试时间180分钟；2.答题前填写好个人信息，答案需规范书写在答题区域；3.解题过程需写出关键公式、推导步骤，仅有最终答案不计满分；4.常量取值：重力加速度g=9.8m/s²，静电力常量k=9.0×10⁹N·m²/C²，真空中光速c=3.0×10⁸m/s，普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴J·s。一、选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分。每小题给出的四个选项中，只有一项正确）1.如图所示，水平地面上静置一质量为M的斜面体，斜面倾角为θ，质量为m的小物块沿斜面匀速下滑，下滑过程中斜面体始终保持静止。若在物块匀速下滑时，对物块施加一个竖直向下的恒力F，则下列说法正确的是（）A.物块将加速下滑，斜面体受到地面的摩擦力增大B.物块仍匀速下滑，斜面体受到地面的摩擦力不变C.物块将加速下滑，斜面体受到地面的摩擦力不变D.物块仍匀速下滑，斜面体受到地面的摩擦力增大2.一定质量的理想气体，经历如图所示的p-V变化过程，从状态A依次经过B、C回到A。已知状态A的温度为T₀，下列关于该过程的说法正确的是（）A.状态B的温度为2T₀，状态C的温度为4T₀B.A→B过程气体放热，B→C过程气体吸热C.全过程气体对外做功，内能变化为零D.C→A过程气体分子平均速率逐渐增大3.关于电磁场和电磁波，下列叙述符合物理规律的是（）A.恒定的电场可以激发磁场，恒定的磁场可以激发电场B.电磁波在介质中传播时，频率不变，波长和波速发生改变C.机械波和电磁波均可以在真空中传播D.电磁波的偏振现象说明电磁波是纵波4.氢原子能级公式为Eₙ=-13.6/n²eV（n=1,2,3…），一群处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（）A.最多可辐射出4种频率的光子B.辐射光子能量的最大值为12.75eVC.跃迁过程中核外电子的轨道半径增大，动能增大D.用辐射出的光子照射金属铯（逸出功2.1eV），所有光子均可产生光电效应5.如图所示，矩形闭合导线框abcd匀速穿过水平匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域宽度大于线框边长。线框进入磁场、完全在磁场中、离开磁场的三个阶段中，下列判断正确的是（）A.进入磁场阶段，线框感应电流逆时针，受到的安培力向右B.完全在磁场中运动时，线框无感应电流，不受安培力C.离开磁场阶段，线框感应电流顺时针，受到的安培力向右D.三个阶段线框的机械能均保持不变6.两颗人造地球卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，轨道半径之比rₐ:rᵦ=1:4，下列关于两颗卫星的运动参数之比正确的是（）A.线速度之比vₐ:vᵦ=1:2B.角速度之比ωₐ:ωᵦ=8:1C.周期之比Tₐ:Tᵦ=1:4D.向心加速度之比aₐ:aᵦ=4:1二、填空题（本题共4小题，每小题10分，共40分。只需填写最终结果）7.一质点做匀变速直线运动，连续相等的两个时间间隔T=2s内，位移分别为x₁=12m、x₂=20m，则质点的加速度大小为______m/s²，第二个时间间隔末的瞬时速度大小为______m/s。8.平行板电容器两极板间距d=0.04m，极板间匀强电场场强E=5×10³N/C，现有一质量m=2×10⁻⁵kg、电荷量q=+4×10⁻⁸C的带电微粒，从极板中点由静止释放，不计空气阻力，微粒到达极板时的动能为______J。9.一单摆在海平面处的周期为T，将该单摆移至高山顶部，周期变为1.02T。已知地球半径R=6.4×10⁶m，忽略山体高度影响，该高山的海拔高度约为______m（结果保留两位有效数字）。10.折射率n=√2的透明介质，一束单色光从空气以入射角45°射入介质表面，折射角大小为______；光在介质中的传播速度为______m/s。三、计算题（本题共5小题，第11、12题各20分，第13、14题各24分，第15题36分，共124分。需写出完整推导、计算过程）11.（20分）如图所示，质量M=4kg的木板静止在光滑水平地面上，木板上左端静置一质量m=1kg的小物块。现给小物块一个水平向右的初速度v₀=10m/s，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4，重力加速度g=9.8m/s²。（1）求物块和木板的加速度大小；（2）求两者达到共同速度的时间和共同速度大小；（3）若木板长度L=12m，判断两者共速时物块是否滑出木板。12.（20分）如图所示，竖直放置的光滑绝缘圆轨道，半径R=0.5m，轨道最低点为A，最高点为B。空间存在水平向右的匀强电场，场强E=4×10³N/C。现有一质量m=0.1kg、电荷量q=+5×10⁻⁴C的带电小球，从轨道最低点A以初速度vₐ=6m/s沿轨道上滑，不计空气阻力。（1）求小球运动过程中受到的电场力和重力的合力大小；（2）求小球运动到轨道最高点B时的速度大小；（3）分析小球能否完整通过竖直圆轨道。13.（24分）一定质量的理想气体，初始状态参数：p₁=1.0×10⁵Pa，V₁=2L，T₁=300K。气体先经历等压膨胀过程，体积变为V₂=5L；再经历等温压缩过程，压强变为p₃=2.5×10⁵Pa；最后经等容变化回到初始状态。（1）求气体在状态2、状态3的温度、体积、压强全部参数；（2）求全过程中气体对外做的总功；（3）判断全过程气体的吸放热情况，并说明理由。14.（24分）如图所示，间距L=0.2m的平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端接阻值R=0.8Ω的定值电阻，导轨电阻不计。竖直向下的匀强磁场磁感应强度B=0.5T，一质量m=0.1kg、电阻r=0.2Ω的金属棒垂直导轨放置，现给金属棒一个水平向右的初速度v₀=10m/s，金属棒在安培力作用下减速运动。（1）求金属棒初始时刻的感应电动势和感应电流大小；（2）推导金属棒运动过程中加速度的表达式，并分析运动性质；（3）求金属棒从开始运动到静止的全过程中，电阻R上产生的焦耳热。15.（36分）如图所示，倾角θ=37°的足够长光滑斜面固定在水平地面上，斜面底端有一固定弹性挡板。质量M=2kg的长木板静止在斜面底端，木板上表面粗糙，质量m=1kg的小物块从木板顶端以初速度v₀=8m/s沿斜面向下滑动，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=9.8m/s²，木板与挡板碰撞无能量损失、碰撞时间极短。（1）求物块和木板初始滑动时的加速度大小；（2）求木板第一次与挡板碰撞前瞬间，物块和木板的速度大小；（3）分析木板第一次碰撞后，两者的运动过程，并判断后续是否会发生共速；若能共速，求出共速速度；若不能，说明理由；（4）求从开始运动到两者最终稳定运动的全过程中，系统产生的总摩擦热量。2026年全国中学生物理竞赛预赛模拟试题参考答案及详细解析一、选择题（每小题6分，共36分）1.答案：B解析：物块原本匀速下滑，受力平衡，满足mgsinθ=μmgcosθ，化简得sinθ=μcosθ，该关系与物块重力无关。施加竖直向下的恒力F后，物块沿斜面向下的合力为(mg+F)sinθ-μ(mg+F)cosθ=0，因此物块仍匀速下滑。对斜面体受力分析，物块对斜面的压力和摩擦力同步等比例增大，两个力的合力仍竖直向下，无水平分量，因此斜面体水平方向不受地面摩擦力，摩擦力保持为零不变。2.答案：C解析：根据理想气体状态方程pV=nRT，T∝pV。A→B为等压升压？修正：A→B等压膨胀，V加倍，温度加倍；B→C等容升压，p加倍，温度再次加倍，故B状态温度2T₀，C状态温度4T₀，A选项表述无问题，但结合全过程分析：A→B气体膨胀对外做功、温度升高、内能增大，气体吸热；B→C体积不变、不做功、温度升高、吸热，B错误；C→A压强体积均减小，温度降低，分子平均速率减小，D错误；全过程为闭合循环，内能变化为0，p-V图像面积为做功大小，全过程气体对外做功，C正确。3.答案：B解析：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场激发磁场，变化的磁场激发电场，恒定场无法激发新的场，A错误；电磁波频率由波源决定，传播过程频率不变，介质中波速v=c/n，波长λ=v/f，均改变，B正确；机械波传播需要介质，无法在真空传播，C错误；偏振是横波的特有现象，电磁波为横波，D错误。4.答案：B解析：n=4激发态跃迁，最多辐射C₄²=6种光子，A错误；光子最大能量为n=4→n=1跃迁，ΔE=-13.6/16+13.6=12.75eV，B正确；跃迁到低能级，电子轨道半径减小，动能增大，C错误；最小光子能量为n=4→n=3，ΔE=0.66eV<2.1eV，无法产生光电效应，D错误。5.答案：B解析：根据楞次定律，线框进入磁场时，磁通量向里增大，感应电流逆时针，安培力阻碍相对运动，方向向左，A错误；完全在磁场中时，磁通量不变，无感应电流，不受安培力，只有重力和支持力，机械能守恒，B正确；离开磁场时，磁通量向里减小，感应电流顺时针，安培力向左，C错误；进入和离开磁场时，安培力做负功，机械能减小，D错误。6.答案：B解析：卫星万有引力提供向心力，GMm/r²=mv²/r=mω²r=ma，推导得：v∝1/√r，ω∝1/√r³，T∝√r³，a∝1/r²。代入rₐ:rᵦ=1:4，得vₐ:vᵦ=2:1，ωₐ:ωᵦ=8:1，Tₐ:Tᵦ=1:8，aₐ:aᵦ=16:1，仅B正确。二、填空题（每小题10分，共40分）7.2；11解析：匀变速直线运动逐差法Δx=aT²，x₂-x₁=aT²，代入数据8=a×4，得a=2m/s²；中间时刻瞬时速度等于平均速度，第二个时间间隔末速度v=(x₁+x₂)/(2T)=32/4=11m/s。8.4×10⁻⁵解析：电场力做功W=qE·d/2，根据动能定理，动能增量等于电场力做功，代入数据：W=4×10⁻⁸×5×10³×0.02=4×10⁻⁵J，初动能为0，末动能即为4×10⁻⁵J。重力竖直方向，水平电场力做功，重力不做功。9.2.6×10⁵解析：单摆周期T=2π√(L/g)，故T∝1/√g。高山处周期T'=1.02T，得g'/g=1/(1.02)²≈0.96。重力等于万有引力，GM=gR²=g'(R+h)²，解得h=R(√g/g'-1)≈6.4×10⁶×0.02=2.6×10⁵m。10.30°；2.12×10⁸解析：折射定律n=sini/sinr，√2=sin45°/sinr，解得sinr=0.5，r=30°；介质中光速v=c/n=3×10⁸/√2≈2.12×10⁸m/s。三、计算题（共124分）11.（20分）解析（1）对小物块，水平仅受滑动摩擦力，做匀减速直线运动μmg=ma₁，得a₁=μg=0.4×9.8=3.92m/s²，方向水平向左对木板，水平受物块的滑动摩擦力，做匀加速直线运动μmg=Ma₂，得a₂=μmg/M=(0.4×1×9.8)/4=0.98m/s²，方向水平向右（2）设共速时间为t，共速速度为v，运动学公式：v=v₀-a₁t，v=a₂t联立代入数据：10-3.92t=0.98t，解得t=10/4.9≈2.04s共速速度v=0.98×2.04≈2.00m/s（3）共速时，物块位移x₁=v₀t-½a₁t²，木板位移x₂=½a₂t²相对位移Δx=x₁-x₂=v₀t-½(a₁+a₂)t²代入数据计算得Δx≈10.2m<12m，因此物块未滑出木板。评分标准：（1）8分，两个加速度各4分；（2）8分，时间、速度各4分；（3）4分，相对位移计算+结论各2分。12.（20分）解析（1）小球受重力、电场力，二力垂直重力G=mg=0.1×9.8=0.98N，竖直向下电场力F=qE=5×10⁻⁴×4×10³=2N，水平向右合力F合=√(G²+F²)=√(0.98²+2²)≈2.23N（2）从A到B，由动能定理：-mg·2R-qE·2R=½mvᵦ²-½mvₐ²代入数据：-0.1×9.8×1-2×1=0.05vᵦ²-0.5×36计算得：-2.98=0.05vᵦ²-18，解得vᵦ²=30.4，vᵦ≈5.51m/s（3）小球在复合场中做圆周运动，等效最高点为重力与电场力合力的反方向位置，并非轨道几何最高点B。几何最高点小球速度大于0，无法判定能否完整过圆轨道。需计算等效最高点最小速度：等效重力加速度g'=F合/m≈22.3m/s²，等效最高点最小速度vmin=√g'R≈3.34m/s小球在等效最高点速度大于临界速度，因此可以完整通过圆轨道。评分标准：（1）6分；（2）8分；（3）6分，临界条件分析+结论完整得分。13.（24分）解析（1）状态1：p₁=1.0×10⁵Pa，V₁=2L，T₁=300K1→2等压变化：p₂=p₁=1.0×10⁵Pa，V₂=5L盖-吕萨克定律V₁/T₁=V₂/T₂，得T₂=750K2→3等温变化：T₃=T₂=750K，p₃=2.5×10⁵Pa玻意耳定律p₂V₂=p₃V₃，得V₃=2L状态3参数：p₃=2.5×10⁵Pa，V₃=2L，T₃=750K（2）全过程做功：1→2等压膨胀做功W₁=p₁ΔV=1.0×10⁵×3×10⁻³=300J2→3等温压缩做功W₂=-p₂V₂ln(V₂/V₃)=-500ln2.5≈-458J3→1等容变化不做功，W₃=0总功W=W₁+W₂≈-158J，外界对气体做功158J（3）全过程循环，内能变化ΔU=0，由热力学第一定律ΔU=Q+W，得Q=-W≈158J>0，气体全程吸热。评分标准：（1）10分，各状态参数完整得分；（2）8分，分段做功+总功计算；（3）6分，热力学定律应用+结论。14.（24分）解析（1）初始感应电动势E=BLv₀=0.5×0.2×10=1V感应电流I=E/(R+r)=1/(0.8+0.2)=1A（2）任意时刻速度为v，感应电流I=BLv/(R+r)安培力F=BIL=B²L²v/(R+r)，方向与运动方向相反牛顿第二定律：-B²L²v/(R+r)=ma加速度a=-B²L²v/[m(R+r)]，加速度大小与速度成正比，方向与速度相反，金属棒做加速度逐渐减小的减速直线运动。（3）全过程动能全部转化为电路焦耳热，总焦耳热Q总=½mv₀²=0.5×0.1×100=5J串联电路焦耳热与电阻成正比，R分压占比4/5Q_R=Q总×R/(R+r)=5×0.8/1=4J评分标准：（1）6分；（2）10分，公式推导+运动性质判断；（3）8分，能量守恒+分