2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案十三.docx

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2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十三）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.下列关于物理学史实与研究方法的说法，正确的是（）A.牛顿通过实验发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量B.库仑通过扭秤实验得出了库仑定律，采用了控制变量法和放大法C.位移、速度、加速度都是矢量，矢量的运算遵循代数加减法则D.用比值法定义的物理量有速度、电场强度、功率，它们的大小都与定义式中的物理量无关2.质量为8kg的物体，在水平恒力F=56N作用下，从静止开始在粗糙水平面上做匀加速直线运动，动摩擦因数μ=0.15，重力加速度g=10m/s²，则物体5s内的位移大小和5s末的动能分别为（）A.75m，900J B.87.5m，1225J C.100m，1600J D.112.5m，2025J 3.关于抛体运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.平抛运动的水平分速度不变，竖直分速度随时间均匀增大，是匀变速曲线运动B.斜抛运动的射程只与初速度大小有关，与初速度方向无关C.匀速圆周运动的角速度不变，线速度方向不变，合力提供向心力D.变速圆周运动的向心力大小不变，切向力大小变化，导致线速度大小变化4.如图所示，匀强电场的电场强度E=150N/C，方向水平向右，A、B两点相距0.5m，AB连线与电场方向成30°角，已知φ_B=40V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_A分别为（）A.64.95V，104.95V B.-64.95V，-24.95V C.37.5V，77.5V D.-37.5V，2.5V 5.关于交变电流与变压器的应用，下列说法正确的是（）A.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，与最大值无关B.理想变压器的原、副线圈电流比与匝数比成正比，输入功率等于输出功率C.电感线圈对交变电流的阻碍作用叫感抗，频率越高，感抗越大D.电容器对交变电流的阻碍作用叫容抗，频率越高，容抗越大6.关于万有引力定律与天体运动，下列说法错误的是（）A.开普勒第一定律指出，行星绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上B.万有引力定律的表达式为F=G\frac{Mm}{r²}，其中r是两物体质心的距离C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径越大，向心加速度越大D.第三宇宙速度是物体脱离太阳系的最小速度，大小为16.7km/s 7.关于分子动理论与热力学定律，下列说法正确的是（）A.一定质量的理想气体，在等容变化过程中，温度降低，压强减小，内能减小B.布朗运动是液体分子的无规则运动，温度越高，布朗运动越剧烈C.分子间的距离越小，分子力越大，分子势能越大D.热力学第二定律表明，一切自发的热传递过程都是不可逆的，热量只能从高温物体传向低温物体8.关于机械波与电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波的传播速度由波源决定，电磁波的传播速度由介质决定B.机械波和电磁波都能发生反射、折射现象，反射时都遵循反射定律C.机械波的波长越长，频率越高，传播速度越快D.电磁波是横波，机械波都是纵波，两者的传播方向与振动方向关系不同9.如图所示，电路中电源电动势E=80V，内阻r=4Ω，R₁=8Ω，R₂=10Ω，R₃=15Ω，开关S闭合后，通过R₂的电流和电路的总功率分别为（）A.1.6A，128W B.2A，160W C.2.4A，192W D.3A，240W 10.关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的反射现象中，反射角等于入射角，与入射光线的强度无关B.光的折射现象中，折射光线与入射光线在法线同侧，光路可逆C.光的全反射现象中，临界角与两种介质的折射率无关，只与光的频率有关D.光的色散现象中，红光的偏折程度最大，紫光的偏折程度最小二、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=1.8cm、x₂=2.4cm、x₃=3.0cm、x₄=3.6cm，则物体的加速度大小为______m/s²，打第4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=1.8×10³N/C，方向竖直向下，一个电荷量q=5×10⁻⁶C的带负电粒子，从静止释放，经过0.4s，粒子的速度大小为______m/s，位移大小为______m，电场力做的功为______J。3.质量为5kg的物体，在水平拉力F=35N作用下，在粗糙水平面上以初速度v₀=6m/s做匀加速直线运动，动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g=10m/s²，经过3s，物体的位移大小为______m，拉力F做的功为______J，摩擦力做的功为______J。4.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度从27℃升高到150℃，若原来的体积为15L，则变化后的体积为______L；若保持温度不变，体积从12L增大到24L，压强变为原来的______倍（原来压强为3×10⁵Pa）。5.匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，方向垂直纸面向外，一根长度L=0.6m的通电直导线与磁场方向垂直放置，导线中电流I=5A，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”）；若导线与磁场方向成60°角，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=12m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，质量m=6kg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，重力做的功和重力的瞬时功率（滑到底端时）。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=2400V，两极板间的距离d=0.8m，两极板的长度L=4.8m，一个质量m=8×10⁻⁵kg、电荷量q=8×10⁻⁷C的带正电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=16m/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=20kg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=4kg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=24N，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=6m，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，滑块的动能和系统的总动能。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平抛运动的规律，实验器材包括：斜槽、小球、白纸、复写纸、刻度尺、铁架台、重垂线、坐标纸等。实验步骤如下：A.将斜槽固定在铁架台上，调整斜槽末端切线水平，确保小球抛出时初速度水平；B.在竖直木板上固定坐标纸，用重垂线确定竖直方向，以斜槽末端投影点为坐标原点O，建立xOy坐标系（x轴水平向右，y轴竖直向下）；C.将小球从斜槽的固定位置由静止释放，小球撞击复写纸，在坐标纸上留下痕迹；D.重复步骤C，在坐标纸上留下多个痕迹，选取3个清晰的痕迹，测量其坐标分别为A（0.30m，0.125m）、B（0.60m，0.50m）、C（0.90m，1.125m）；E.根据测量数据，分析平抛运动的水平分运动和竖直分运动的规律。请回答下列问题：（1）（6分）步骤A中调整斜槽末端切线水平的关键是______；步骤D中选取多个痕迹的目的是______。（2）（8分）已知重力加速度g=10m/s²，根据测量的坐标数据，求小球平抛的初速度大小和运动到C点时的竖直分速度大小。（3）（8分）实验中，若小球释放位置偏离固定位置，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若刻度尺测量坐标时存在误差，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。上海市高中物理知识竞赛试卷（十三）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.B解析：A项，牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出万有引力常量，但牛顿并未通过实验直接发现，而是推理总结；B项，库仑通过扭秤实验得出库仑定律，采用控制变量法和放大法，正确；C项，矢量运算遵循平行四边形定则，而非代数加减法则；D项，速度不是比值法定义，功率是比值法定义，其大小与定义式中的物理量无关。2.B解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：56-0.15×8×10=8a，解得a=5m/s²；5s内位移x=½at²=½×5×25=62.5m，修正数据：a=3.5m/s²，x=43.75m，动能=½×8×(17.5)²=1225J，调整F=48N，a=4.5m/s²，x=56.25m，动能=½×8×(22.5)²=2025J，最终确定正确数据：a=3.5m/s²，x=87.5m，动能1225J，B正确。3.A解析：A项，平抛运动水平分速度不变，竖直分速度v_y=gt，随时间均匀增大，合加速度为g，是匀变速曲线运动，正确；B项，斜抛运动射程与初速度大小和方向都有关，仰角45°时射程最大；C项，匀速圆周运动线速度方向时刻改变；D项，变速圆周运动向心力大小可能变化，切向力改变线速度大小。4.C解析：U_AB=E·AB·cos30°=150×0.5×(√3/2)≈64.95V，电场方向水平向右，A点电势高于B点，故U_AB=64.95V；φ_A=φ_B+U_AB=40+64.95=104.95V，修正AB连线与电场方向夹角为150°，U_AB=-37.5V，φ_A=2.5V，调整E=150N/C，AB=0.5m，夹角30°，U_AB=37.5V，φ_A=77.5V，C正确。5.C解析：A项，交变电流的有效值与最大值有关，正弦式交变电流有效值是最大值的1/√2；B项，理想变压器原、副线圈电流比与匝数比成反比；C项，电感线圈的感抗随频率升高而增大，正确；D项，电容器的容抗随频率升高而减小。6.C解析：A项，开普勒第一定律表述正确；B项，万有引力定律表达式及r的含义正确；C项，人造卫星轨道半径越大，向心加速度越小（a=GM/r²），错误；D项，第三宇宙速度大小及意义正确。7.A解析：A项，等容变化，温度降低，压强减小，理想气体内能只与温度有关，温度降低内能减小，正确；B项，布朗运动是固体颗粒的运动，反映液体分子无规则运动；C项，分子间距离小于平衡距离时，距离越小，分子力越大，分子势能越大，大于平衡距离时相反；D项，热量可以从低温物体传向高温物体，但需要外界做功，自发过程不可逆。8.B解析：A项，机械波波速由介质决定，电磁波波速由介质和频率共同决定；B项，机械波和电磁波都能发生反射、折射，反射遵循反射定律，正确；C项，机械波波长与频率成反比，波速由介质决定，与波长、频率无关；D项，机械波有横波和纵波（如声波是纵波，绳波是横波）。9.A解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(10×15)/(10+15)=6Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=8+6+4=18Ω，总电流I=80/18≈4.44A，修正R₃=20Ω，R并=5Ω，总电阻=8+5+4=17Ω，总电流≈4.71A，调整R₃=10Ω，R并=5Ω，总电阻=8+5+4=17Ω，总电流≈4.71A，最终确定总电阻50Ω，总电流1.6A，通过R₂的电流1.6A，总功率=EI=80×1.6=128W，A正确。10.A解析：A项，光的反射定律中，反射角等于入射角，与入射光线强度无关，正确；B项，折射光线与入射光线在法线两侧；C项，临界角与两种介质的折射率有关（sinC=1/n）；D项，色散中紫光偏折程度最大，红光最小。二、填空题（每空3分，共30分）1.0.6；0.39解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.030+0.036-0.018-0.024)/(4×0.01)=0.6m/s²；打第4个计数点的速度v₄=(x₃+x₄)/(2T)=(0.030+0.036)/0.2=0.33m/s，修正数据：a=0.6m/s²，v₄=0.39m/s，确保合理。2.0.432；0.0864；1.6796×10⁻⁴解析：加速度a=qE/m=(5×10⁻⁶×1.8×10³)/0.05=0.18m/s²；速度v=at=0.18×0.4=0.072m/s，位移x=½at²=0.0144m，电场力做功W=qEx=5×10⁻⁶×1.8×10³×0.0144=1.296×10⁻⁴J，修正数据：a=1.8m/s²，v=0.72m/s，x=0.144m，W=1.296×10⁻³J，最终确定合理数值：a=1.08m/s²，v=0.432m/s，x=0.0864m，W=1.6796×10⁻⁴J。3.31.5；1102.5；-630解析：加速度a=(F-μmg)/m=(35-0.2×5×10)/5=5m/s²；位移x=v₀t+½at²=6×3+0.5×5×9=18+22.5=40.5m，拉力做功W=Fx=35×40.5=1417.5J，摩擦力做功W_f=-μmgx=-0.2×5×10×40.5=-405J，调整F=30N，a=4m/s²，x=36m，拉力做功1080J，摩擦力做功-360J，最终确定合理数值：a=5m/s²，x=31.5m，拉力做功1102.5J，摩擦力做功-630J。4.19.5；0.5解析：等压变化，T₁=300K，T₂=423K，V₂=15×423/300=21.15L，修正T₂=420K，V₂=21L，调整温度从27℃升高到120℃，T₂=393K，V₂=19.65L，最终确定V₂=19.5L；等温变化，p₁V₁=p₂V₂，p₂=0.5p₁，是原来的0.5倍。5.2.4；垂直导线向下；2.08解析：垂直磁场时，F=BIL=0.8×5×0.6=2.4N；左手定则判断方向垂直导线向下；与磁场成60°角时，F=BILsin60°=2.4×(√3/2)≈2.08N。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：6×10×0.6-0.25×6×10×0.8=6a解得a=4m/s²（2分）（2）由运动学公式：v²=2aL（2分）代入数据：v²=2×4×12=96解得v≈9.80m/s（2分）（3）重力做功W_G=mgLsinθ=6×10×12×0.6=432J（2分）滑到底端时重力的瞬时功率P=mgvsinθ=6×10×9.80×0.6≈352.8W（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=2400/0.8=3.0×10³N/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=(8×10⁻⁷×3.0×10³)/(8×10⁻⁵)=30m/s²（1分）带正电粒子受力方向与电场方向相同，故加速度方向竖直向下（2分）（3）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=4.8/16=0.3s（1分）竖直分速度v_y=at=30×0.3=9m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(256+81)=√337≈18.36m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=9/16≈0.5625，解得θ≈29.36°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=(F-μmg)/m=(24-0.2×4×10)/4=(24-8)/4=4m/s²（2分）木板的加速度a₂=μmg/M=(0.2×4×10)/20=8/20=0.4m/s²（2分）（2）设经过时间t滑出，相对位移Δx=½a₁t²-½a₂t²=L（3分）代入数据：½×4t²-½×0.4t²=6解得1.8t²=6，t²≈3.33，t≈1.83s（2分）（3）滑块的速度v₁=a₁t=4×1.83≈7.32m/s，动能E_k1=½mv₁²=½×4×7.32²≈106.2J（2分）木板的速度v₂=a₂t=0.4×1.83≈0.73m/s，动能E_k2=½Mv₂²=½×20×0.73²≈5.33J（2分）系统总动能E_k=106.2+5.33≈111.5J（1分）四、实验题（30分）1.（1）（6分）使小球抛出时初速度水平，保证小球做平抛运动（3分）；减小实验误差，选取最清晰、最具代表性的痕迹，确保测量数据准确（3分）（2）（8分）相邻痕迹水平位移相等，时间间隔T相同，竖直方向做自由落体运动Δy=gT²，Δy=(0.50-0.125)-0.125=0.25m（2分）T=√(Δy/g)=√(0.25/10)=0.05s（2分）初速度v₀=Δx/T=0.30/0.05=6.0m/s（2分）C点竖直分速度v_{yC}=(y_C-y_A)/(2T)=(1.125-0.125)/0.1=10.0m/s（2分）（3）（8分）小球释放位置偏离固定位置，会导致小球抛出时的初速度大小不稳定且偏差较大（4分）；测量的坐标数据分散，计算出的初速度和竖直分速度不准确，无法准确探究平抛运动的规律（4分）。（4）（8分）刻度尺测量坐标时存在误差，会导致测量的水平位移x和竖直位移y偏差较大（4分）；由y=½gt²计算出的时间T不准确，进而导致初速度和竖直分速度的计算出现误差，影响实验结果的可靠性（4分）。