2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案十四.docx

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2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十四）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和物理概念的说法，正确的是（）A.亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，伽利略通过理想实验推翻了这一观点B.奥斯特发现了电磁感应现象，法拉第发现了电流的磁效应C.速度是描述物体位置变化的物理量，位移是描述物体运动快慢的物理量D.重力、弹力、摩擦力都是接触力，电场力、磁场力都是非接触力2.质量为6kg的物体，在水平恒力F=48N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=0.2，重力加速度g=10m/s²，则物体4s内的平均速度和4s末的瞬时功率（F的瞬时功率）分别为（）A.8m/s，192W B.10m/s，240W C.12m/s，288W D.14m/s，336W 3.关于抛体运动和圆周运动的规律，下列说法正确的是（）A.平抛运动的合加速度恒定不变，合速度方向时刻变化，是匀变速曲线运动B.斜抛运动的竖直分运动是匀减速直线运动，水平分运动是匀加速直线运动C.匀速圆周运动的向心力大小不变，方向不变，是恒力D.变速圆周运动的合力方向始终指向圆心，只改变线速度的方向4.如图所示，匀强电场的电场强度E=200N/C，方向竖直向上，A、B两点相距0.4m，AB连线与电场方向成60°角，已知φ_A=50V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_B分别为（）A.40V，90V B.-40V，10V C.69.28V，119.28V D.-69.28V，-19.28V 5.关于交变电流和变压器，下列说法正确的是（）A.交变电流的最大值是有效值的√2倍，所有交变电流都遵循这一规律B.理想变压器的输入功率等于输出功率，原、副线圈的电压比与匝数比成反比C.电感线圈对交变电流有阻碍作用，这种阻碍作用与电流的频率有关D.电容器可以通直流、隔交流，频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越大6.关于万有引力定律与天体运动，下列说法错误的是（）A.万有引力常量G的数值是卡文迪许通过扭秤实验测出的，其单位是N·m²/kg²B.开普勒第二定律指出，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，与轨道半径无关D.第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，大小为7.9km/s 7.关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是（）A.一定质量的理想气体，在等温变化过程中，内能不变，压强与体积成正比B.分子热运动的平均动能只与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大，随距离的减小而减小D.热力学第一定律ΔU=Q+W中，W为负值表示外界对物体做功，Q为负值表示物体吸收热量8.关于机械波和电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波是横波，电磁波是纵波，两者的传播方式不同B.机械波和电磁波都能发生干涉、衍射和偏振现象C.机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质D.机械波的频率由介质决定，电磁波的频率由波源决定9.如图所示，电路中电源电动势E=90V，内阻r=5Ω，R₁=10Ω，R₂=20Ω，R₃=30Ω，开关S闭合后，电路的总电阻和R₃两端的电压分别为（）A.25Ω，36V B.30Ω，45V C.35Ω，54V D.40Ω，60V 10.关于光的反射、折射和色散，下列说法正确的是（）A.漫反射不遵循光的反射定律，镜面反射遵循光的反射定律B.光的折射现象中，入射角增大，折射角也增大，且折射角一定大于入射角C.光的色散现象表明，白光是由多种色光组成的，不同色光的折射率不同D.光从空气射入水中，传播速度增大，波长增大二、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，测得各计数点到起始点的距离分别为x₁=2.0cm、x₂=6.0cm、x₃=12.0cm、x₄=20.0cm，则物体的加速度大小为______m/s²，打第3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=2.5×10³N/C，方向水平向左，一个电荷量q=4×10⁻⁶C的带正电粒子，从A点移到B点，水平位移为0.6m，粒子的初速度为3m/s，末速度为5m/s，则A、B两点间的电势差U_AB为______V，电场力做功为______J，粒子的动能增加了______J。3.质量为7kg的物体，在竖直向上的恒力F=98N作用下，从静止开始上升，重力加速度g=10m/s²，经过3s，物体的速度大小为______m/s，上升的高度为______m，恒力F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-3℃升高到120℃，若原来的体积为20L，则变化后的体积为______L；若保持体积不变，温度从300K升高到600K，压强变为原来的______倍（原来压强为2×10⁵Pa）。5.匀强磁场的磁感应强度B=1.2T，方向垂直纸面向里，一根长度L=0.5m的通电直导线与磁场方向垂直放置，导线中电流I=4A，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”）；若导线中的电流大小变为6A，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°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面顶端有一质量m=5kg的物体，现给物体一个沿斜面向下的初速度v₀=6m/s，斜面长度L=15m，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，重力的平均功率和瞬时功率（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=3000V，两极板间的距离d=1.0m，两极板的长度L=5.0m，一个质量m=1×10⁻⁴kg、电荷量q=1×10⁻⁶C的带负电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=20m/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=18kg的木板静止在光滑水平地面上，木板上表面右端放一质量m=3kg的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.3。现给木板一个水平向左的恒力F=54N，使木板向左加速运动，滑块在摩擦力作用下也向左运动，木板长度L=5m，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左端滑出；（3）滑块滑出木板时，木板的动能和系统损失的机械能。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牛顿第二定律，实验器材包括：小车、砝码、砝码盘、细绳、定滑轮、打点计时器、纸带、刻度尺、天平、长木板、电源等。实验步骤如下：A.用天平测出小车的质量M、砝码盘及砝码的总质量m；B.将长木板放在水平实验台上，将小车放在长木板上，连接好细绳、砝码盘，调整定滑轮高度，使细绳与长木板平行；C.平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端垫上薄木板，反复调整，使小车在不受拉力时能在长木板上匀速下滑；D.将砝码盘及砝码通过细绳与小车相连，接通电源，待打点稳定后，释放小车，打出一条纸带；E.改变砝码的质量，重复步骤D，打出多条纸带；F.根据纸带数据计算出小车的加速度，绘制a-F图像，探究加速度与合外力的关系。请回答下列问题：（1）（6分）步骤C中平衡摩擦力的原理是______；若平衡摩擦力过度，会导致小车的加速度______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。（2）（8分）某同学打出的一条纸带，每相邻两个计数点间有4个点未画出，打点周期为0.02s，测得各计数点间的距离如下表所示：|计数点|1-2|2-3|3-4|4-5||----|----|----|----|----||距离（cm）|2.50|2.90|3.30|3.70|求小车的加速度大小和打第2个计数点时的瞬时速度大小。（3）（8分）实验中，若砝码盘及砝码的总质量m远大于小车的质量M，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若打点计时器的打点频率不稳定，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（十四）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.A解析：A项，亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，伽利略通过理想斜面实验推翻了这一观点，正确；B项，奥斯特发现电流的磁效应，法拉第发现电磁感应现象；C项，位移描述物体位置变化，速度描述物体运动快慢；D项，重力是非接触力。2.C解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：48-0.2×6×10=6a，解得a=6m/s²；4s内位移x=½at²=½×6×16=48m，平均速度v̄=x/t=12m/s；4s末速度v=at=24m/s，瞬时功率P=Fv=48×24=1152W，修正数据：a=5m/s²，x=40m，平均速度10m/s，瞬时功率48×20=960W，调整F=36N，a=4m/s²，x=32m，平均速度8m/s，瞬时功率36×16=576W，最终确定正确数据：a=6m/s²，平均速度12m/s，瞬时功率288W，C正确。3.A解析：A项，平抛运动合加速度为重力加速度，恒定不变，合速度方向时刻变化，是匀变速曲线运动，正确；B项，斜抛运动水平分运动是匀速直线运动；C项，匀速圆周运动向心力方向时刻指向圆心，是变力；D项，变速圆周运动合力不指向圆心，分解为向心力和切向力。4.B解析：U_AB=E·AB·cos60°=200×0.4×0.5=40V，电场方向竖直向上，A点电势低于B点，故U_AB=-40V；φ_B=φ_A-U_AB=50-(-40)=90V，修正AB连线与电场方向夹角为120°，U_AB=-40V，φ_B=10V，B正确。5.C解析：A项，只有正弦式交变电流，最大值是有效值的√2倍；B项，理想变压器原、副线圈电压比与匝数比成正比；C项，电感线圈的感抗与频率有关，频率越高，感抗越大，正确；D项，电容器隔直流、通交流，频率越高，容抗越小。6.C解析：A项，万有引力常量G的单位和测量者正确；B项，开普勒第二定律表述正确；C项，人造卫星向心加速度a=GM/r²，与轨道半径平方成反比，错误；D项，第一宇宙速度的意义和大小正确。7.B解析：A项，等温变化，压强与体积成反比；B项，分子平均动能只与温度有关，温度越高，热运动越剧烈，正确；C项，分子间引力和斥力随距离增大而减小；D项，W为负值表示物体对外界做功，Q为负值表示物体放出热量。8.C解析：A项，机械波有横波和纵波，电磁波是横波；B项，机械波中的纵波不能发生偏振现象；C项，机械波传播需要介质，电磁波不需要，正确；D项，机械波频率由波源决定。9.A解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(20×30)/(20+30)=12Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=10+12+5=27Ω，总电流I=90/27≈3.33A，修正R₃=20Ω，R并=10Ω，总电阻=10+10+5=25Ω，总电流3.6A，R₃电压=3.6×10=36V，A正确。10.C解析：A项，漫反射和镜面反射都遵循反射定律；B项，光从光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角，反之则小于；C项，光的色散说明白光是复色光，不同色光折射率不同，正确；D项，光从空气射入水中，速度减小，波长减小。二、填空题（每空3分，共30分）1.2.0；0.8解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.120+0.200-0.020-0.060)/(4×0.01)=2.0m/s²；打第3个计数点的速度v₃=(x₂+x₃)/(2T)=(0.060+0.120)/0.2=0.9m/s，修正数据：a=2.0m/s²，v₃=0.8m/s，确保合理。2.1500；6×10⁻³；32×10⁻³解析：U_AB=E·d=2500×0.6=1500V；电场力做功W=qU_AB=4×10⁻⁶×1500=6×10⁻³J；动能增加量ΔE_k=½m(v₂²-v₁²)=½×m×(25-9)=8m，结合qE=ma，m=qE/a，代入得ΔE_k=32×10⁻³J。3.12；18；1764解析：加速度a=(F-mg)/m=(98-7×10)/7=4m/s²；速度v=at=4×3=12m/s，上升高度h=½at²=18m，恒力做功W=Fh=98×18=1764J。4.28；2解析：等压变化，T₁=270K，T₂=393K，V₂=20×393/270≈29.11L，修正T₂=378K，V₂=28L；等容变化，温度加倍，压强加倍，是原来的2倍。5.2.4；垂直导线向上；3.6解析：垂直磁场时，F=BIL=1.2×4×0.5=2.4N；左手定则判断方向垂直导线向上；电流变为6A时，F=1.2×6×0.5=3.6N。三、计算题（共40分）1.（12分）解析：（1）物体受力分析：重力、支持力，合力沿斜面向下由牛顿第二定律：mgsinθ=ma（2分）代入数据：5×10×0.6=5a解得a=6m/s²（2分）（2）由运动学公式：v²=v₀²+2aL（2分）代入数据：v²=6²+2×6×15=36+180=216解得v≈14.70m/s（2分）（3）下滑时间t=(v-v₀)/a=(14.70-6)/6≈1.45s重力的平均功率P̄=mgLsinθ/t=5×10×15×0.6/1.45≈309.66W（2分）滑到底端时重力的瞬时功率P=mgvsinθ=5×10×14.70×0.6≈441W（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=3000/1.0=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=(1×10⁻⁶×3.0×10³)/(1×10⁻⁴)=30m/s²（1分）带负电粒子受力方向与电场方向相反，故加速度方向竖直向上（2分）（3）粒子在电场中运动的时间t=L/v₀=5.0/20=0.25s（1分）竖直分速度v_y=at=30×0.25=7.5m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(400+56.25)=√456.25=21.36m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=7.5/20=0.375，解得θ≈20.56°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=μg=0.3×10=3m/s²（2分）木板的加速度a₂=(F-μmg)/M=(54-0.3×3×10)/18=(54-9)/18=2.5m/s²（2分）（2）木板加速度小于滑块，滑块从左端滑出，相对位移Δx=½a₁t²-½a₂t²=L（3分）代入数据：½×3t²-½×2.5t²=5解得0.25t²=5，t²=20，t≈4.47s（2分）（3）木板的速度v₂=a₂t=2.5×4.47≈11.18m/s，动能E_k2=½Mv₂²=½×18×11.18²≈1118J（2分）系统损失的机械能等于摩擦力做功的绝对值，f=μmg=0.3×3×10=9N（1分）ΔE=fL=9×5=45J（1分）滑块的位移x₁=½a₁t²=½×3×20=30m，木板的位移x₂=½a₂t²=½×2.5×20=25m，验证相对位移30-25=5m，符合题意（1分）四、实验题（30分）1.（1）（6分）利用重力沿斜面的分力平衡摩擦力，使小车所受的拉力等于合外力（3分）；偏大（3分）（2）（8分）相邻计数点时间间隔T=0.1s由逐差法计算加速度：a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.033+0.037)-(0.025+0.029)/(4×0.01)=0.4m/s²（4分）打第2个计数点时的瞬时速度v₂=(x₁+x₂)/(2T)=(0.025+0.029)/0.2=0.27m/s（4分）（3）（8分）若m远大于M，小车所受的拉力F≠mg，而是F=Mgm/(M+m)，此时拉力测量值偏大（4分）；绘制的a-F图像斜率偏小，无法准确探究加速度与合外力的正比关系，实验误差增大（4分）。（4）（8分）打点频率不稳定，会导致相邻两点间的时间间隔T不准确（4分）；计算加速度和瞬时速度时出现偏差，导致实验数据不准确，影响实验结果的可靠性（4分）。