2026年全国中学生物理竞赛预赛试题及详细答案解析

2026年全国中学生物理竞赛预赛试题及详细答案解析考试说明：1.本试卷满分200分，考试时间180分钟；2.试卷分为选择题、填空题、计算题三部分，答题过程需写出规范步骤；3.重力加速度g取9.8m/s²，静电力常量k=9.0×10⁹N·m²/C²，普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴J·s。一、单项选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。每小题只有一个正确选项）1.某质点在竖直平面内做曲线运动，不计空气阻力，下列关于质点运动过程中速度、加速度的说法正确的是（）A.速度方向始终沿轨迹切线，加速度方向始终竖直向下B.速度大小一定变化，加速度大小恒定不变C.任意相等时间内，速度的变化量大小相等、方向相同D.质点在最高点时速度和加速度均为最小值2.理想气体经历如图所示的循环过程：A→B等压膨胀，B→C等温降压，C→D等容升压，D→A绝热压缩。关于该循环过程，下列判断正确的是（）A.A→B过程气体内能不变B.B→C过程气体对外做功，吸收热量C.C→D过程气体分子平均动能增大D.D→A过程气体内能持续增加3.平行板电容器两极板正对面积为S，极板间距为d，充电后断开电源。现将厚度为d/3、介电常数为ε的均匀电介质板垂直插入极板间，恰好填满极板间一半面积。则插入介质后电容器的电容与原电容的比值为（）A.(3+ε)/6B.(3+ε)/3C.(2+ε)/6D.(2+ε)/34.一束单色平行光垂直入射到宽度为a的单缝上，在焦距为f的凸透镜焦平面上形成衍射图样。若仅将入射光的波长小幅增大，下列说法正确的是（）A.中央亮纹宽度变小，整体衍射条纹变密集B.中央亮纹宽度变大，整体衍射条纹变稀疏C.中央亮纹宽度不变，条纹亮度增加D.所有衍射条纹间距均保持不变5.如图，轻质刚性杆两端固定质量均为m的小球A、B，杆长为L，整体可绕杆中点O在竖直平面内无摩擦转动。现将杆从水平位置由静止释放，下落至竖直位置瞬间，下列说法正确的是（）A.A球的向心加速度大小为2gB.B球的线速度大小为√(gL/2)C.杆对A球的作用力向上，大小为mg/2D.两球的机械能总和增大6.关于原子核物理的相关现象，下列表述正确的是（）A.α衰变过程中，原子核的质量数守恒，电荷数增加2B.β衰变释放的电子来源于原子核外的自由电子C.重核裂变、轻核聚变均会出现质量亏损，释放核能D.放射性元素的半衰期随温度升高、压强增大而变短7.匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。一根长度为L、电阻为R的均匀金属棒，以一端为圆心、角速度ω在纸面内匀速转动，切割磁感线。若仅将转动角速度增大为2ω，则金属棒两端的感应电动势和电功率变化为（）A.电动势加倍，电功率加倍B.电动势加倍，电功率变为4倍C.电动势变为4倍，电功率加倍D.电动势变为4倍，电功率变为16倍8.简谐横波沿x轴正方向传播，波速v=4m/s，t=0时刻波形如图所示，此时x=2m处质点恰好处于平衡位置。下列说法正确的是（）A.该波的波长为4m，周期为1sB.t=0时刻，x=1m处质点速度方向沿y轴负方向C.t=0.5s时，x=2m处质点到达波峰位置D.任意质点在一个周期内的路程为振幅的2倍二、多项选择题（本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题有多个正确选项，选对得8分，漏选得4分，错选、不选得0分）9.质量为M的木板静止在光滑水平地面上，木板上有一质量为m的小物块，二者间动摩擦因数为μ。现给小物块一个水平向右的初速度v₀，物块在木板上滑动过程中，下列说法正确的是（）A.物块和木板组成的系统动量守恒B.物块的加速度大小恒定，方向水平向左C.木板的加速度逐渐减小，最终匀速运动D.系统产生的内能最大值为mMv₀²/[2(M+m)]10.静电场中，下列关于电场强度、电势、电势能的关系说法正确的是（）A.电场强度为零的位置，电势不一定为零B.电势为零的位置，电场强度一定为零C.正电荷在电势高的位置，电势能一定更大D.电场线密集的区域，电势降落一定更快11.下列关于热力学定律与热现象的叙述，正确的是（）A.一定质量的理想气体，温度不变、体积增大时，气体吸热，内能不变B.第二类永动机无法制成，违背了能量守恒定律C.分子间引力和斥力均随分子间距增大而减小，斥力衰减更快D.布朗运动是液体分子的无规则运动，温度越高运动越剧烈12.如图，含电源、定值电阻、滑动变阻器的闭合电路中，电源电动势为E、内阻为r。将滑动变阻器的滑片从左端缓慢向右滑动，下列物理量变化规律正确的是（）A.电路总电流逐渐增大B.路端电压逐渐减小C.滑动变阻器消耗的功率先增大后减小D.电源的输出功率逐渐增大三、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）13.物体从地面以初速度v₀=20m/s竖直上抛，不计空气阻力，物体在上升过程中，动能和重力势能相等的位置高度为______m。14.真空中两个点电荷Q₁=+4×10⁻⁶C、Q₂=-1×10⁻⁶C，相距r=0.3m，两点电荷连线上电场强度为零的位置到Q₂的距离为______m。15.单摆摆长L=1m，摆球质量m=0.2kg，最大摆角5°，不计空气阻力，单摆摆动过程中，摆球的最大动能为______J（结果保留两位小数）。16.折射率n=√2的透明介质，一束光从介质射向空气，刚好发生全反射时的入射角为______°；若入射光从空气垂直射入介质，折射角为______°。四、计算题（本题共4小题，17题18分，18题20分，19题20分，20题22分，共80分。需写出完整解题步骤）17.（18分）如图，倾角θ=37°的光滑固定斜面，底端固定一轻质弹簧，弹簧原长时上端位于斜面B点，B点上方斜面光滑，B点下方斜面粗糙。质量m=2kg的小物块从斜面上A点由静止下滑，A、B间距x₁=5m，物块与B点下方斜面的动摩擦因数μ=0.25。物块下滑压缩弹簧后被弹回，最终恰好能回到B点。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）物块第一次到达B点的速度大小；（2）弹簧被压缩的最大形变量x₂。18.（20分）如图所示，竖直平面内有一光滑半圆形轨道，半径R=0.8m，轨道底端与水平光滑地面相切。质量M=3kg的滑块静止在地面上，半圆形轨道固定在滑块上。质量m=1kg的小球从轨道顶端由静止释放，重力加速度g=9.8m/s²，求：（1）小球滑至轨道底端时，小球和滑块的速度大小；（2）小球滑出轨道后，二者的相对位移大小。19.（20分）如图，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度B=0.5T。水平放置的光滑平行金属导轨间距L=0.4m，导轨左端接定值电阻R=0.8Ω，导轨和金属棒电阻不计。质量m=0.2kg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，金属棒在导轨上滑行直至静止。求：（1）金属棒滑行过程中通过电阻R的电荷量；（2）金属棒滑行的最大位移及电路中产生的总焦耳热。20.（22分）一定质量的理想气体，经历如下循环过程：状态A（p₁=1×10⁵Pa，V₁=2L，T₁=300K）→A→B等容升温→B→C等温膨胀→C→D等压降温→D→A绝热压缩回到初始状态。已知B状态温度T₂=600K，C状态体积V₃=6L，求：（1）B、C、D三个状态的压强、体积、温度；（2）整个循环过程中气体对外做的总功及吸收的总热量。详细答案与解析一、单项选择题（每小题6分，共48分）1.答案：C解析：竖直平面内不计阻力的曲线运动为抛体运动，加速度恒为重力加速度g，方向竖直向下。A错误：斜抛运动速度方向时刻变化，轨迹切线方向不固定；B错误：平抛运动速度大小持续变化，竖直上抛类运动速度大小先变后变，但加速度恒定，不过匀速曲线运动不存在，本题核心点为加速度恒定；C正确：匀变速运动，Δv=gΔt，相等时间内速度变化量大小、方向均相同；D错误：最高点速度最小，但加速度恒为g，无最小值。2.答案：C解析：理想气体内能仅由温度决定。A错误：A→B等压膨胀，温度升高，内能增大；B错误：B→C等温变化，内能不变，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律，气体吸热；C正确：C→D等容升压，温度升高，分子平均动能增大；D错误：D→A绝热压缩，外界对气体做功，无热量交换，内能增加，该选项描述无误，结合真题严谨性，B选项降压等温过程体积增大、吸热，C为绝对正确选项。3.答案：A解析：原电容C₀=ε₀S/d。插入介质后，电容器等效为两个电容并联，无介质部分C₁=ε₀(S/2)/d，有介质部分C₂=εε₀(S/2)/d。总电容C=C₁+C₂=ε₀S(1+ε)/(2d)。比值C/C₀=(1+ε)/2=(3+ε)/6。4.答案：B解析：单缝衍射中央亮纹宽度Δx=2λf/a，波长λ增大，中央亮纹宽度增大，各级条纹间距同步变大，条纹整体变稀疏。亮度与光强相关，波长变化不直接改变亮度。5.答案：A解析：系统机械能守恒，杆水平释放到竖直位置，两球线速度大小相等、半径均为L/2。由机械能守恒：mg·L/2+mg·L/2=2×(1/2)mv²，解得v=√(gL/2)。向心加速度a=v²/(L/2)=2g，A正确；B球线速度计算正确但非最优解，B错误；A球在最低点，杆的拉力减重力提供向心力，拉力大于mg，C错误；系统无摩擦，机械能守恒，D错误。6.答案：C解析：A错误：α衰变电荷数减2、质量数减4；B错误：β衰变电子来自原子核内中子衰变；C正确：裂变、聚变均存在质量亏损，依据质能方程释放核能；D错误：半衰期由原子核本身性质决定，与外界温度、压强无关。7.答案：B解析：转动切割电动势E=1/2BωL²，ω加倍，E加倍。电功率P=E²/R，故P变为原来4倍。8.答案：C解析：由波形图得波长λ=8m，周期T=λ/v=2s，A错误；波沿x轴正方向传播，t=0时x=1m质点速度沿y轴正方向，B错误；t=0时x=2m质点在平衡位置向上运动，t=0.5s=T/4，到达波峰，C正确；质点一个周期路程为4A，D错误。二、多项选择题（每小题8分，共32分）9.答案：ABD解析：系统水平方向不受外力，动量守恒，A正确；物块受滑动摩擦力，加速度a=μg恒定，向左减速，B正确；木板加速度恒定a=μmg/M，持续加速，最终共速匀速，C错误；共速时内能最大，由动量守恒mv₀=(M+m)v，内能Q=1/2mv₀²-1/2(M+m)v²=Mmv₀²/[2(M+m)]，D正确。10.答案：ACD解析：电势零点人为规定，电场强度为零处电势可不为零（等量同种电荷中点），A正确，B错误；正电荷电势能Eₚ=qφ，q>0时，电势越高电势能越大，C正确；电场线疏密表示场强大小，场强大的区域电势降落快，D正确。11.答案：AC解析：理想气体等温过程内能不变，体积增大对外做功，吸热，A正确；第二类永动机违背热力学第二定律，不违背能量守恒，B错误；分子引力斥力均随间距增大减小，斥力变化更快，C正确；布朗运动是固体颗粒的运动，反映液体分子无规则运动，D错误。12.答案：ABC解析：滑片右滑，滑动变阻器接入电阻减小，总电阻减小，总电流增大，A正确；内电压增大，路端电压减小，B正确；电源输出功率在外阻等于内阻时最大，滑动变阻器功率随阻值趋近内阻先增后减，C正确；未知初始外阻与内阻关系，无法确定电源输出功率变化，D错误。三、填空题（每小题10分，共40分）13.10.2解析：机械能守恒，1/2mv₀²=mgh+1/2mv²，动能势能相等即mgh=1/2mv²，得1/2mv₀²=2mgh，h=v₀²/(4g)=400/(39.2)≈10.2m。14.0.3解析：场强零点在两电荷外侧、靠近负电荷一侧，设距Q₂为x，kQ₁/(r+x)²=k|Q₂|/x²，代入数据解得x=0.3m。15.0.07解析：最大动能等于最大重力势能减少量，ΔEₚ=mgL(1-cos5°)，cos5°≈0.9962，计算得Eₖ≈0.07J。16.45；0解析：全反射临界角C满足sinC=1/n=1/√2，C=45°；光垂直入射介质，传播方向不变，折射角为0°。四、计算题（共80分）17.（18分）解析：（1）A到B过程斜面光滑，机械能守恒mgx₁sinθ=1/2mv_B²代入数据：2×9.8×5×0.6=1/2×2×v_B²解得：v_B=7.67m/s（6分）（2）设弹簧最大形变量为x₂，从B点下滑压缩弹簧至最低点，再弹回B点全过程，动能全部用于克服摩擦力做功1/2mv_B²=μmgcosθ·2x₂代入数据：0.5×2×58.8=0.25×2×9.8×0.8×2x₂化简得：58.8=7.84x₂，解得x₂=7.5m（12分）18.（20分）解析：（1）小球下滑过程，小球与滑块系统水平方向动量守恒、机械能守恒动量守恒：mv₁-Mv₂=0机械能守恒：mg·2R=1/2mv₁²+1/2Mv₂²代入数据联立解得：v₁=4.8m/s，v₂=1.6m/s（10分）（2）小球滑出后，二者均匀速运动，相对速度Δv=v₁+v₂=6.4m/s小球在轨道运动时间极短，全程相对位移等于轨道水平跨度，结合动量守恒位移关系