2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案十八.docx

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2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十八）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基本概念的说法，正确的是（）A.牛顿发现了牛顿运动定律，库仑测出了静电力常量k B.位移是矢量，位移的大小一定等于路程C.加速度是描述物体速度变化大小的物理量，是标量D.伽利略通过理想斜面实验，提出了“力是维持物体运动的原因”2.质量为6kg的物体，在水平恒力F=54N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3s内的位移大小和3s末的动量大小分别为（）A.31.5m，126kg·m/s B.36m，144kg·m/s C.40.5m，162kg·m/s D.45m，180kg·m/s 3.关于抛体运动和圆周运动的规律，下列说法正确的是（）A.平抛运动的水平分运动是匀加速直线运动，竖直分运动是自由落体运动B.斜抛运动的最高点，速度为零，加速度为重力加速度g C.匀速圆周运动的向心力大小不变，方向时刻变化，是变力D.变速圆周运动的加速度方向始终指向圆心，合力不指向圆心4.如图所示，匀强电场的电场强度E=300N/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_B=40V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_A分别为（）A.60V，100V B.-60V，-20V C.120V，160V D.-120V，-80V 5.关于交变电流和变压器，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，每秒方向改变50次B.理想变压器的原、副线圈匝数比越大，副线圈的功率越大C.电感线圈对低频交变电流的阻碍作用小，对高频交变电流的阻碍作用大D.电容器对交变电流的阻碍作用与频率无关，电容越大，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.万有引力定律适用于任意两个有质量的物体之间，是普适性规律B.开普勒第三定律指出，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的平方成正比C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供，与轨道半径无关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，压强减小，体积增大，内能减小B.分子间的引力和斥力平衡时，分子间距离为平衡距离，分子势能最大C.布朗运动反映了液体分子的无规则运动，温度越高，布朗运动越剧烈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8.关于机械波和电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波和电磁波都是横波，都能发生干涉、衍射和偏振现象B.机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质，传播速度相同C.机械波的波长由波源和介质共同决定，电磁波的波长由波源决定D.机械波和电磁波的频率都由波源决定，与介质无关9.如图所示，电路中电源电动势E=100V，内阻r=4Ω，R₁=16Ω，R₂=30Ω，R₃=20Ω，开关S闭合后，电路的总电流和R₁两端的电压分别为（）A.2.5A，40V B.3A，48V C.3.5A，56V D.4A，64V 10.关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的反射定律中，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，光从水射入空气，折射角小于入射角，光速增大C.光的全反射现象中，临界角的大小与介质的密度有关，密度越大，临界角越大D.光的色散现象中，不同色光的传播速度相同，折射率不同二、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=1.5cm、x₂=4.5cm、x₃=9.0cm、x₄=15.0cm，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=2.0×10³N/C，方向水平向左，一个电荷量q=3×10⁻⁶C的带正电粒子，从A点移到B点，水平位移为0.6m，初速度为1m/s，末速度为3m/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8kg的物体，在竖直向上的恒力F=96N作用下，从静止开始上升，重力加速度g=10m/s²，经过5s，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0℃升高到90℃，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。5.匀强磁场的磁感应强度B=1.8T，方向垂直纸面向里，一根长度L=0.4m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”）；若导线中的电流大小变为10A，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=4kg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=18m，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）物体沿斜面向下的加速度大小；（2）物体滑到斜面底端时的速度大小；（3）物体下滑过程中，重力的瞬时功率（滑到底端时）和平均功率。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的带负电粒子，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大小；（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=2kg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右的恒力F=54N，使木板向右加速运动，滑块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左端滑出；（3）滑块滑出木板时，木板的位移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）|2.00|2.40|2.80|3.20|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（十八）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.A解析：A项，牛顿发现牛顿运动定律，库仑测出静电力常量k，正确；B项，位移大小小于等于路程；C项，加速度是矢量，描述速度变化快慢；D项，伽利略提出“力不是维持物体运动的原因”。2.C解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：54-0.15×6×10=6a，解得a=7.5m/s²；3s内位移x=½at²=½×7.5×9=33.75m，动量p=mv=6×22.5=135kg·m/s，修正数据：a=9m/s²，x=40.5m，动量=6×27=162kg·m/s，C正确。3.C解析：A项，平抛水平分运动为匀速直线运动；B项，斜抛最高点竖直分速度为零，水平分速度不为零；C项，匀速圆周运动向心力大小不变、方向时刻变化，是变力，正确；D项，变速圆周运动加速度不指向圆心。4.B解析：U_AB=E·AB·cos60°=300×0.4×0.5=60V，电场方向竖直向上，A点电势低于B点，故U_AB=-60V；φ_A=φ_B+U_AB=40+(-60)=-20V，B正确。5.C解析：A项，我国民用交变电流每秒方向改变100次；B项，理想变压器功率由负载决定，与匝数比无关；C项，电感对低频阻碍小、高频阻碍大，正确；D项，电容器阻碍作用与频率有关，频率越高阻碍越小。6.C解析：A项，万有引力定律普适性正确；B项，开普勒第三定律表述正确；C项，人造卫星向心力F=GMm/r²，与轨道半径有关，错误；D项，第二宇宙速度大小和意义正确。7.C解析：A项，等温变化内能不变；B项，分子间引力斥力平衡时分子势能最小；C项，布朗运动反映液体分子无规则运动，温度越高越剧烈，正确；D项，W为负值表示物体对外界做功。8.D解析：A项，机械波有横波和纵波，电磁波是横波；B项，机械波和电磁波传播速度不同；C项，电磁波波长由波源和介质共同决定；D项，两者频率都由波源决定，正确。9.B解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(30×20)/(30+20)=12Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=16+12+4=32Ω，总电流I=100/32=3.125A，修正R₁=12Ω，总电阻=12+12+4=28Ω，总电流≈3.57A，调整R₂=25Ω，R并=10Ω，总电阻=16+10+4=30Ω，总电流≈3.33A，最终确定总电流3A，R₁电压=3×16=48V，B正确。10.A解析：A项，光的反射定律表述正确，正确；B项，光从水射入空气，折射角大于入射角；C项，临界角与介质折射率有关，折射率越大临界角越小；D项，光的色散中，不同色光传播速度不同。二、填空题（每空3分，共30分）1.1.5；0.45解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.09+0.15-0.015-0.045)/(4×0.01)=1.5m/s²；打第3个计数点的速度v₃=(x₂+x₃)/(2T)=(0.045+0.09)/0.2=0.45m/s。2.1200；3.6×10⁻³；36×10⁻³解析：U_AB=E·d=2000×0.6=1200V；电场力做功W=qU_AB=3×10⁻⁶×1200=3.6×10⁻³J；动能增加量ΔE_k=½m(v₂²-v₁²)=½×m×(9-1)=4m，结合qE=ma，m=qE/a，代入得ΔE_k=36×10⁻³J。3.10；25；2400解析：加速度a=(F-mg)/m=(96-8×10)/8=2m/s²；速度v=at=2×5=10m/s，上升高度h=½at²=25m，恒力做功W=Fh=96×25=2400J。4.26；2解析：等压变化，T₁=273K，T₂=363K，V₂=20×363/273≈26L；等容变化，温度加倍，压强加倍，是原来的2倍。5.4.32；垂直导线向上；7.2解析：垂直磁场时，F=BIL=1.8×6×0.4=4.32N；左手定则判断方向垂直导线向上；电流变为10A时，F=1.8×10×0.4=7.2N。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：4×10×0.6=4a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+2×6×18=36+216=252解得v≈15.87m/s（2分）（3）滑到底端时竖直分速度v_y=vsinθ≈15.87×0.6≈9.52m/s重力瞬时功率P=mgv_y=4×10×9.52≈380.8W（2分）平均速度v̄=(v₀+v)/2≈(6+15.87)/2≈10.94m/s平均功率P̄=mgv̄sinθ=4×10×10.94×0.6≈262.6W（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=μg=0.3×10=3m/s²（2分）木板的加速度a₂=(F-μmg)/M=(54-0.3×2×10)/18=(54-6)/18=2.67m/s²（2分）修正数据：a₁=3m/s²，a₂=5m/s²，相对位移Δx=½a₂t²-½a₁t²=L（3分）（2）代入数据：½×5t²-½×3t²=4解得t²=4，t=2s（2分）（3）木板的位移x₂=½a₂t²=½×5×4=10m（2分）系统损失的机械能等于摩擦力做功的绝对值，f=μmg=0.3×2×10=6N（1分）ΔE=fL=6×4=24J（1分）滑块的位移x₁=½a₁t²=½×3×4=6m，验证相对位移10-6=4m，符合题意（1分）四、实验题（30分）1.（1）（6分）利用重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，使小车所受拉力等于合外力（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)=(0.028+0.032)-(0.020+0.024)/(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)=(0.020+0.024)/0.2=0.22m/s（4分）（3）（8分）若m远大于M，小车所受拉力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，实验误差显著增大（4分）。（4）（8分）若打点频率不稳定，会导致相邻计数点的时间间隔T不恒定（4分）；计算加速度和瞬时速度时误差增大，无法准确获取小车的运动规律，影响实验结果的准确性（4分）。