2026年全国中学生物理竞赛（预赛）仿真试题及详细参考答案

2026年全国中学生物理竞赛（预赛）仿真试题及详细参考答案考试说明：本试卷满分200分，考试时间180分钟；共三大题型，单选题、填空题、计算题；解题过程需规范书写物理公式、推导步骤，结果保留合理有效数字。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.下列关于热学现象和规律的说法，正确的是（）A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同C.绝热压缩气体，气体内能一定减小D.晶体均具有各向异性的物理性质2.一束单色光从空气斜射入玻璃介质，下列物理量保持不变的是（）A.光速B.波长C.频率D.传播方向3.光滑水平面上，质量为m的滑块以速度v匀速运动，与静止的质量为2m的滑块发生完全弹性正碰，碰撞后两滑块的速度大小之比为（）A.1:2B.2:1C.1:3D.3:14.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，若卫星轨道半径增大为原来的2倍，忽略地球自转影响，卫星的（）A.向心力变为原来的1/2B.线速度变为原来的√2/2C.周期变为原来的2倍D.角速度变为原来的2√2倍5.匀强电场中，相距d的两点电势差为U，一带电量为q、质量为m的带电粒子仅在电场力作用下，从高电势点由静止出发运动到低电势点，粒子到达终点的速度大小为（）A.√(2qU/m)B.√(qU/m)C.2√(qU/m)D.√(qU/2m)6.关于简谐运动，下列说法正确的是（）A.简谐运动的回复力大小与位移成正比，方向与位移相同B.做简谐运动的物体，经过平衡位置时加速度最大C.简谐运动的周期与振幅无关D.做简谐运动的物体，速度和加速度不可能同时为零7.通电直导线垂直穿过闭合圆形线圈圆心，导线电流均匀增大，下列说法正确的是（）A.线圈中产生顺时针感应电流B.线圈中产生逆时针感应电流C.线圈中无感应电流D.线圈磁通量均匀增大8.狭义相对论中，关于经典时空观与相对论时空观的差异，说法正确的是（）A.相对论中时间、空间与物体的运动状态无关B.运动物体的长度在运动方向上会发生收缩C.运动的时钟比静止时钟走得更快D.经典力学规律在高速运动场景中依然精准适用二、填空题（本题共6小题，每小题8分，共48分。直接填写结果，无需推导）9.自由落体的小球，从高处下落，落地前最后1s内的位移为45m，重力加速度g取10m/s²，小球下落的总高度为________m。10.理想变压器原线圈匝数n₁=1000匝，副线圈匝数n₂=200匝，原线圈接入220V正弦式交流电，副线圈负载电阻R=22Ω，副线圈的输出功率为________W。11.质量为2kg的物体，在水平恒力F=10N作用下，沿粗糙水平面匀速运动，撤去F后物体的加速度大小为________m/s²。12.单摆摆长L=1.0m，重力加速度g=10m/s²，该单摆的固有周期为________s（保留两位小数）。13.一定质量的理想气体，等温膨胀过程中，气体对外做功200J，则气体内能变化量为________J，气体吸收热量________J。14.阻值分别为2Ω、3Ω、6Ω的三个电阻，采用混联方式可获得的最小总电阻为________Ω。三、计算题（本题共4小题，第15、16题各22分，第17、18题各34分，共104分。需写出完整推导、计算过程）15.（22分）如图所示，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A点。质量m=2kg的小物块从斜面上B点由静止滑下，B、A两点间距x₀=5m。物块下滑后压缩弹簧，最大压缩量x=1m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s²。求：（1）物块到达A点时的速度大小；（2）弹簧的最大弹性势能。16.（22分）竖直平面内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.5T。一根光滑金属导轨竖直固定，导轨间距L=0.4m，上端接入阻值R=0.8Ω的定值电阻。质量m=0.2kg、电阻r=0.2Ω的金属棒垂直导轨放置，从导轨顶端由静止自由下滑，全程导轨电阻不计，g=10m/s²。求：（1）金属棒下滑的最大速度；（2）金属棒达到最大速度时，定值电阻R的热功率。17.（34分）如图，水平光滑轨道上静置质量M=3kg的木板，木板左端有一质量m=1kg的小物块，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2。现给物块一个水平向右的初速度v₀=8m/s，重力加速度g=10m/s²。求：（1）物块和木板的加速度大小；（2）两者达到共同速度的大小及所需时间；（3）达到共速过程中，木板滑行的位移大小。18.（34分）一定质量的理想气体经历如图所示的状态变化过程：A→B为等压变化，B→C为等容变化，C→A为等温变化。已知气体在A状态的参数：pₐ=1×10⁵Pa，Vₐ=2×10⁻³m³，Tₐ=300K。B状态体积Vᵦ=4×10⁻³m³，求：（1）气体在B状态的温度、C状态的压强；（2）全过程中气体对外做的总功；（3）全过程气体的内能变化量及吸放热情况。参考答案及详细解析一、单项选择题（每小题6分，共48分）1.答案：B解析：布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，反映液体分子无规则运动，A错误；温度是分子平均动能的唯一标志，温度相同的所有分子平均动能均相同，B正确；绝热过程Q=0，压缩气体外界对气体做功，内能增大，C错误；单晶体各向异性，多晶体各向同性，D错误。2.答案：C解析：光的频率由光源本身决定，折射过程中频率保持不变；光进入介质后光速v=c/n减小，由λ=v/f可知波长变短，传播方向发生偏折。3.答案：B解析：完全弹性正碰满足动量守恒和机械能守恒。取初速度方向为正方向，mv=mv₁+2mv₂，½mv²=½mv₁²+½·2mv₂²，联立解得v₁=-v/3，v₂=2v/3，速度大小之比|v₁|:v₂=2:1。4.答案：B解析：卫星万有引力提供向心力，GMm/r²=mv²/r=mω²r=m(4π²/T²)r。轨道半径r加倍，向心力变为1/4，A错误；线速度v∝1/√r，变为原来√2/2，B正确；周期T∝√r³，变为原来2√2倍，C错误；角速度ω∝1/√r³，变为原来1/(2√2)，D错误。5.答案：A解析：电场力做功等于动能变化，qU=½mv²，解得v=√(2qU/m)。6.答案：C解析：简谐运动回复力F=-kx，方向与位移相反，A错误；平衡位置位移为零、加速度为零、速度最大，B错误；简谐运动周期由系统本身决定，与振幅无关，C正确；平衡位置速度、加速度均为零，D错误。7.答案：C解析：通电直导线的磁场是以导线为圆心的同心圆，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量始终为零，电流变化时磁通量不变，无感应电流产生。8.答案：B解析：相对论时空观中，时间、空间与物体运动状态相关，A错误；长度收缩效应：运动物体在运动方向上长度缩短，B正确；时间膨胀效应：运动时钟变慢，C错误；经典力学仅适用于低速宏观运动，高速场景不再适用，D错误。二、填空题（每小题8分，共48分）9.125解析：设总下落时间为t，总高度H=½gt²，落地前1s位移Δh=½gt²-½g(t-1)²=45m，代入g=10，解得t=5s，H=125m。10.88解析：变压器电压比U₁/U₂=n₁/n₂，解得U₂=44V，输出功率P=U₂²/R=44²/22=88W。11.5解析：匀速运动时摩擦力f=F=10N，撤去拉力后，仅受摩擦力，a=f/m=10/2=5m/s²。12.2.00解析：单摆周期公式T=2π√(L/g)，代入数据得T=2π√0.1≈2.00s。13.0；200解析：理想气体内能仅由温度决定，等温变化内能变化ΔU=0；由热力学第一定律ΔU=Q+W，气体对外做功W=-200J，得Q=200J，气体吸热200J。14.1解析：3Ω与6Ω并联得2Ω，再与2Ω并联，总电阻R=1Ω，为最小混联电阻。三、计算题（共104分）15.（22分）解析：（1）物块从B到A过程，斜面光滑，只有重力分力做功，机械能守恒。由机械能守恒：mgx₀sinθ=½mvₐ²代入数据：2×10×5×0.6=½×2×vₐ²解得：vₐ=√60=2√15m/s≈7.75m/s（10分）（2）物块从B点静止下滑至弹簧压缩最短，全程动能变化为0，重力势能的减少量全部转化为弹簧的弹性势能。下落总位移x总=x₀+x=6m最大弹性势能Eₚ=mgx总sinθ代入数据：Eₚ=2×10×6×0.6=72J（12分）16.（22分）解析：（1）金属棒下滑过程切割磁感线，产生感应电动势、感应电流，受到向上的安培力。初始阶段重力大于安培力，棒加速下滑，安培力随速度增大而增大，加速度减小，当安培力与重力平衡时，速度达到最大值。感应电动势E=BLv，感应电流I=E/(R+r)，安培力F安=BIL=B²L²v/(R+r)速度最大时受力平衡：mg=B²L²vₘ/(R+r)变形得vₘ=mg(R+r)/(B²L²)代入数据：vₘ=0.2×10×(0.8+0.2)/(0.5²×0.4²)=2×1/(0.25×0.16)=50m/s（12分）（2）最大速度时，电路总电流I=BLvₘ/(R+r)=0.5×0.4×50/1=10A定值电阻热功率P=I²R=10²×0.8=80W（10分）17.（34分）解析：（1）对物块受力分析，仅受向左的滑动摩擦力，做减速运动μmg=ma₁，得物块加速度a₁=μg=2m/s²，方向水平向左（8分）对木板受力分析，受向右的滑动摩擦力，做加速运动μmg=Ma₂，得木板加速度a₂=μmg/M=0.2×1×10/3=2/3m/s²，方向水平向右（8分）（2）设经过时间t两者共速，共速速度为v物块速度：v=v₀-a₁t；木板速度：v=a₂t联立得：8-2t=(2/3)t，解得t=3s共速速度v=(2/3)×3=2m/s（10分）（3）木板做初速度为0的匀加速直线运动位移x=½a₂t²=½×(2/3)×9=3m（8分）18.（34分）解析：（1）A→B等压变化，由盖-吕萨克定律：Vₐ/Tₐ=Vᵦ/Tᵦ代入数据：2×10⁻³/300=4×10⁻³/Tᵦ，解得Tᵦ=600K（6分）B→C等容变化，由查理定律：pᵦ/Tᵦ=p꜀/T꜀，pᵦ=pₐ=1×10⁵Pa，T꜀=Tₐ=300K代入数据：1×10⁵/600=p꜀/300，解得p꜀=5×10⁴Pa（6分）（2）分段计算做功：①A→B等压膨胀，气体对外做功W₁=-pₐΔV=-1×10⁵×(4×10⁻³-2×10⁻³)=-200J②B→C等容变化，体积不变，气体做功W₂=0③C→A等温压缩，外界对气体做功，理想气体等温过程做功公式：W₃=nRTln(V꜀/Vₐ)由理想气体状态方程pₐVₐ=nRTₐ，得nRTₐ=1×10⁵×2×10⁻³=200JW₃=200×ln2≈138.6J总功W=W