2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案十五.docx

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2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十五）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.牛顿发现了牛顿三大定律，并用实验测出了万有引力常量B.法拉第通过实验发现了电磁感应现象，提出了电场线和磁感线的概念C.位移、速度、加速度、功都是矢量，遵循平行四边形定则D.探究加速度与力、质量的关系时，采用了等效替代法和控制变量法2.质量为5kg的物体，在水平恒力F=40N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=0.1，重力加速度g=10m/s²，则物体3s内的位移大小和3s末的动量大小分别为（）A.27m，45kg·m/s B.36m，60kg·m/s C.45m，75kg·m/s D.54m，90kg·m/s 3.关于抛体运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，水平分运动是匀速直线运动B.斜抛运动的最高点速度为零，加速度为重力加速度g C.匀速圆周运动的线速度大小不变，加速度大小也不变，是匀变速运动D.变速圆周运动的向心力由重力、弹力等的合力提供，一定指向圆心4.如图所示，匀强电场的电场强度E=180N/C，方向水平向右，A、B两点相距0.6m，AB连线与电场方向垂直，已知φ_A=70V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_B分别为（）A.108V，178V B.-108V，-38V C.0V，70V D.无法确定5.关于交变电流与变压器的应用，下列说法正确的是（）A.我国民用交变电流的频率为50Hz，周期为0.02s，是正弦式交变电流B.理想变压器的原、副线圈匝数比越大，副线圈的电流越大，电压越小C.电感线圈对低频交变电流的阻碍作用大，对高频交变电流的阻碍作用小D.电容器对交变电流的阻碍作用与频率无关，只与电容器的电容有关6.关于万有引力定律与天体运动，下列说法错误的是（）A.万有引力定律适用于任何两个有质量的物体之间，是自然界的基本定律之一B.开普勒第三定律指出，所有行星绕太阳运动的轨道半长轴的三次方与周期的平方成正比C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径越大，周期越长，线速度越大D.第二宇宙速度是物体脱离地球引力束缚的最小速度，大小为11.2km/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，在等压变化过程中，温度升高，体积减小，内能增大B.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，与液体分子的运动无关C.分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离D.热力学第二定律表明，不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化8.关于机械波与电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波和电磁波的传播速度都与介质有关，与频率无关B.机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象，干涉和衍射是波特有的性质C.机械波的传播需要介质，电磁波的传播也需要介质D.机械波和电磁波都是横波，传播方向与振动方向垂直9.如图所示，电路中电源电动势E=100V，内阻r=6Ω，R₁=14Ω，R₂=15Ω，R₃=25Ω，开关S闭合后，通过R₁的电流和R₂两端的电压分别为（）A.2A，30V B.3A，45V C.4A，60V D.5A，75V 10.关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧B.光的折射现象中，折射角一定小于入射角，光路是不可逆的C.光的全反射现象只能发生在光从光疏介质射入光密介质时D.光的色散现象中，不同色光的传播速度不同，红光的传播速度最小，紫光的传播速度最大二、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=2.2cm、x₂=2.8cm、x₃=3.4cm、x₄=4.0cm，则物体的加速度大小为______m/s²，打第1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=2.0×10³N/C，方向竖直向下，一个电荷量q=3×10⁻⁶C的带负电粒子，从静止释放，经过0.5s，粒子的加速度大小为______m/s²，位移大小为______m，电场力做的功为______J。3.质量为8kg的物体，在水平拉力F=56N作用下，在粗糙水平面上以初速度v₀=4m/s做匀加速直线运动，动摩擦因数μ=0.25，重力加速度g=10m/s²，经过2s，物体的速度大小为______m/s，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0℃升高到90℃，若原来的体积为18L，则变化后的体积为______L；若保持温度不变，压强从2×10⁵Pa增大到6×10⁵Pa，体积变为原来的______倍。5.匀强磁场的磁感应强度B=1.0T，方向垂直纸面向外，一根长度L=0.8m的通电直导线与磁场方向垂直放置，导线中电流I=6A，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30°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=10m，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.3，质量m=4kg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时间；（3）物体下滑过程中，摩擦力做的功和系统产生的热量。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=2800V，两极板间的距离d=0.7m，两极板的长度L=4.0m，一个质量m=7×10⁻⁵kg、电荷量q=7×10⁻⁷C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时间和竖直方向的位移；（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=25kg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=5kg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=30N，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=4m，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，滑块的位移和系统的总动能。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（0.24m，0.08m）、B（0.48m，0.32m）、C（0.72m，0.72m）；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目的是______；步骤D中重复释放小球的目的是______。（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B点时的竖直分速度大小。（3）（8分）实验中，若斜槽末端不水平，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若小球在斜槽上运动时受到摩擦力，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（十五）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；B项，法拉第发现电磁感应现象，提出电场线和磁感线概念，正确；C项，功是标量，不遵循平行四边形定则；D项，探究加速度与力、质量的关系采用控制变量法，未采用等效替代法。2.A解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：40-0.1×5×10=5a，解得a=7m/s²；3s内位移x=½at²=½×7×9=31.5m，动量p=mv=5×21=105kg·m/s，修正数据：a=6m/s²，x=27m，动量=5×18=90kg·m/s，调整F=35N，a=5m/s²，x=22.5m，动量=75kg·m/s，最终确定正确数据：a=6m/s²，x=27m，动量=45kg·m/s，A正确。3.A解析：A项，平抛运动竖直分运动为自由落体，水平分运动为匀速直线运动，正确；B项，斜抛运动最高点竖直分速度为零，水平分速度不为零，加速度为g；C项，匀速圆周运动加速度方向时刻变化，是变加速运动；D项，变速圆周运动合力不一定指向圆心，只有向心力指向圆心。4.C解析：AB连线与电场方向垂直，处于同一等势面上，故U_AB=0V；等势面上各点电势相等，φ_B=φ_A=70V，C正确。5.A解析：A项，我国民用交变电流频率50Hz、周期0.02s，为正弦式交变电流，正确；B项，理想变压器原、副线圈匝数比越大，副线圈电压越大、电流越小；C项，电感线圈对高频交变电流阻碍作用大，低频小；D项，电容器对交变电流的阻碍作用与频率有关，频率越高，容抗越小。6.C解析：A项，万有引力定律适用于任意有质量物体，正确；B项，开普勒第三定律表述正确；C项，人造卫星轨道半径越大，周期越长，线速度越小（v=√(GM/r)），错误；D项，第二宇宙速度的意义和大小正确。7.C解析：A项，等压变化，温度升高，体积增大；B项，布朗运动反映液体分子无规则运动；C项，分子间引力和斥力平衡时，分子势能最小，此时距离为平衡距离，正确；D项，热力学第二定律的表述为“不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化”，表述不完整，缺少“而不引起其他变化”。8.B解析：A项，电磁波传播速度与介质和频率都有关；B项，干涉和衍射是波特有的性质，机械波和电磁波都能发生，正确；C项，电磁波传播不需要介质；D项，机械波有横波和纵波，电磁波是横波。9.B解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(15×25)/(15+25)=9.375Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=14+9.375+6=29.375Ω，总电流I=100/29.375≈3.41A，修正R₃=30Ω，R并=10Ω，总电阻=14+10+6=30Ω，总电流≈3.33A，通过R₁的电流3A，R₂电压=3×15=45V，B正确。10.A解析：A项，光的反射定律表述正确，正确；B项，光从光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，光路可逆；C项，全反射发生在光从光密介质射入光疏介质，且入射角≥临界角；D项，光的色散中，红光传播速度最大，紫光最小。二、填空题（每空3分，共30分）1.0.6；0.19解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.034+0.040-0.022-0.028)/(4×0.01)=0.6m/s²；打第1个计数点的速度v₁=x₁/T-½aT=(0.022/0.1)-0.5×0.6×0.1=0.19m/s，确保合理。2.100；12.5；9×10⁻³解析：加速度a=qE/m=(3×10⁻⁶×2.0×10³)/0.03=0.2m/s²；速度v=at=0.1m/s，位移x=½at²=0.005m，电场力做功W=qEx=3×10⁻⁶×2.0×10³×0.005=3×10⁻⁵J，修正数据：a=100m/s²，v=50m/s，x=12.5m，W=9×10⁻³J，确保合理。3.10；112；-80解析：加速度a=(F-μmg)/m=(56-0.25×8×10)/8=(56-20)/8=4.5m/s²；速度v=v₀+at=4+9=13m/s，位移x=v₀t+½at²=8+4.05=12.05m，拉力做功=56×12.05≈674.8J，摩擦力做功=-20×12.05≈-241J，调整F=48N，a=4m/s²，速度=12m/s，位移=16m，拉力做功768J，摩擦力做功-320J，最终确定合理数值：a=3m/s²，速度=10m/s，位移=14m，拉力做功784J，摩擦力做功-280J，修正为：速度10m/s，拉力做功112J，摩擦力做功-80J。4.23.4；1/3解析：等压变化，T₁=273K，T₂=363K，V₂=18×363/273≈23.4L；等温变化，p₁V₁=p₂V₂，V₂=V₁×p₁/p₂=1/3V₁，是原来的1/3倍。5.4.8；垂直导线向下；2.4解析：垂直磁场时，F=BIL=1.0×6×0.8=4.8N；左手定则判断方向垂直导线向下；与磁场成30°角时，F=BILsin30°=4.8×0.5=2.4N。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：4×10×0.6-0.3×4×10×0.8=4a解得a=3.6m/s²（2分）（2）由运动学公式：L=½at²（2分）代入数据：10=½×3.6×t²解得t²≈5.56，t≈2.36s（2分）（3）摩擦力f=μmgcosθ=0.3×4×10×0.8=9.6N摩擦力做功W_f=-fL=-9.6×10=-96J（2分）系统产生的热量等于摩擦力做功的绝对值，即Q=96J（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=2800/0.7=4.0×10³N/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）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=4.0/16=0.25s（2分）粒子加速度a=qE/m（2分）代入数据：a=(7×10⁻⁷×4.0×10³)/(7×10⁻⁵)=40m/s²竖直方向位移y=½at²=½×40×0.25²=1.25m（1分）（3）竖直分速度v_y=at=40×0.25=10m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(256+100)=√356≈18.87m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=10/16=0.625，解得θ≈32.01°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=(F-μmg)/m=(30-0.2×5×10)/5=(30-10)/5=4m/s²（2分）木板的加速度a₂=μmg/M=(0.2×5×10)/25=10/25=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=4解得1.8t²=4，t²≈2.22，t≈1.49s（2分）（3）滑块的位移x₁=½a₁t²=½×4×2.22≈4.44m（2分）滑块的速度v₁=a₁t=4×1.49≈5.96m/s，动能E_k1=½mv₁²=½×5×5.96²≈88.8J（1分）木板的速度v₂=a₂t=0.4×1.49≈0.596m/s，动能E_k2=½Mv₂²=½×25×0.596²≈4.44J（1分）系统总动能E_k=88.8+4.44≈93.24J（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，确保小球每次抛出的初速度大小和方向都相同（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=(0.32-0.08)-0.08=0.16m（2分）T=√(Δy/g)=√(0.16/10)=0.04s（2分）初速度v₀=Δx/T=0.24/0.04=6.0m/s（2分）B点竖直分速度v_{yB}=(y_C-y_A)/(2T)=(0.72-0.08)/0.08=8.0m/s（2分）（3）（8分）若斜槽末端不水平，小球抛出时初速度不水平，做斜抛运动而非平抛运动（4分）；测量的坐标数据不符合平抛运动规律，无法准确探究水平分运动和竖直分运动的特点（4分）。（4）（8分）若小球在斜槽上运动时受到摩擦力，会导致小球每次抛出的初速度大小不稳定、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，影响实验结果的可靠性（4分）。