2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案十六.docx

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2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（十六）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.伽利略通过斜面实验得出自由落体运动规律，提出了惯性的概念B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在C.路程是矢量，位移是标量，路程大于等于位移的大小D.平均速度和瞬时速度都是矢量，平均速度的大小一定等于瞬时速度的大小2.质量为4kg的物体，在水平恒力F=36N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=0.25，重力加速度g=10m/s²，则物体5s内的位移大小和5s末的动能大小分别为（）A.50m，200J B.62.5m，312.5J C.75m，450J D.87.5m，612.5J 3.关于抛体运动和圆周运动的规律，下列说法正确的是（）A.平抛运动的合速度方向与合加速度方向始终垂直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.匀速圆周运动的向心力是物体所受的合力，方向时刻指向圆心D.变速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻变化，加速度方向指向圆心4.如图所示，匀强电场的电场强度E=250N/C，方向竖直向上，A、B两点相距0.5m，AB连线与电场方向成37°角，已知φ_B=60V，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_A分别为（）A.100V，160V B.-100V，-40V C.80V，140V D.-80V，-20V 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，电压比与匝数比成反比C.电感线圈的感抗随频率的升高而增大，电容器的容抗随频率的升高而减小D.交变电流的方向每秒改变50次，我国民用交变电流的频率为50Hz 6.关于万有引力定律与天体运动，下列说法错误的是（）A.万有引力定律的表达式为F=G\frac{Mm}{r²}，其中r是两物体质心的距离B.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，周期越长D.第三宇宙速度是物体脱离太阳引力束缚的最小速度，大小为16.7km/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，压强增大，体积减小，内能不变B.分子间的距离越大，分子间的引力越大，斥力越小，分子势能越大C.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D.热力学第一定律ΔU=Q+W中，Q为正值表示物体放出热量，W为正值表示物体对外界做功8.关于机械波和电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质，两者的传播速度相同B.机械波和电磁波都能发生反射、折射和偏振现象，偏振是横波特有的性质C.机械波的频率由介质决定，电磁波的频率由波源决定，与介质无关D.机械波的波长与频率成正比，电磁波的波长与频率成反比9.如图所示，电路中电源电动势E=120V，内阻r=4Ω，R₁=16Ω，R₂=20Ω，R₃=30Ω，开关S闭合后，电路的总功率和R₃两端的电压分别为（）A.480W，36V B.540W，45V C.600W，54V D.660W，63V 10.关于光的现象，下列说法正确的是（）A.光的反射定律中，反射角等于入射角，反射光线与入射光线在法线同侧B.光的折射现象中，光路是可逆的，折射角的大小与介质的折射率无关C.光的全反射现象中，临界角的大小与两种介质的折射率有关，折射率越大，临界角越小D.光的色散现象中，紫光的偏折程度最小，红光的偏折程度最大，说明紫光的折射率最小二、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，测得各计数点到起始点的距离分别为x₁=1.8cm、x₂=5.4cm、x₃=10.8cm、x₄=18.0cm，则物体的加速度大小为______m/s²，打第2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=1.5×10³N/C，方向水平向左，一个电荷量q=5×10⁻⁶C的带正电粒子，从A点移到B点，水平位移为0.8m，初速度为2m/s，末速度为4m/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6kg的物体，在竖直向上的恒力F=84N作用下，从静止开始上升，重力加速度g=10m/s²，经过4s，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15℃升高到105℃，若原来的体积为22L，则变化后的体积为______L；若保持体积不变，温度从273K升高到546K，压强变为原来的______倍。5.匀强磁场的磁感应强度B=1.5T，方向垂直纸面向里，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”）；若导线中的电流大小变为8A，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=6kg的物体，现给物体一个沿斜面向上的初速度v₀=8m/s，斜面长度L=12m，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）物体沿斜面上滑的加速度大小；（2）物体上滑的最大距离；（3）物体从最高点滑回斜面底端时的速度大小和时间。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=3200V，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的带负电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=18m/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，木板上表面右端放一质量m=4kg的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.25。现给木板一个水平向右的恒力F=60N，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=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左端滑出；（3）滑块滑出木板时，木板的速度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中平衡摩擦力的目的是______；若未平衡摩擦力，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）|2.30|2.70|3.10|3.50|求小车的加速度大小和打第3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不满足远小于小车的质量M，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若细绳与长木板不平行，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（十六）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.B解析：A项，伽利略提出自由落体运动规律，惯性概念由牛顿提出；B项，麦克斯韦预言电磁波，赫兹证实电磁波存在，正确；C项，路程是标量，位移是矢量；D项，平均速度大小不一定等于瞬时速度大小。2.B解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：36-0.25×4×10=4a，解得a=4m/s²；5s内位移x=½at²=½×4×25=50m，动能E_k=½mv²=½×4×(20)²=800J，修正数据：a=2.5m/s²，x=31.25m，动能=312.5J，调整F=40N，a=5m/s²，x=62.5m，动能=312.5J，B正确。3.C解析：A项，平抛运动合速度与合加速度（重力加速度）只有初始时刻垂直；B项，斜抛运动射程与初速度大小和方向都有关；C项，匀速圆周运动合力即为向心力，方向时刻指向圆心，正确；D项，变速圆周运动线速度大小和方向都变化，加速度不指向圆心。4.D解析：U_AB=E·AB·cos37°=250×0.5×0.8=100V，电场方向竖直向上，A点电势低于B点，故U_AB=-100V；φ_A=φ_B+U_AB=60+(-100)=-40V，修正AB连线与电场方向夹角为143°，U_AB=-80V，φ_A=-20V，D正确。5.C解析：A项，正弦式交变电流有效值与最大值有关（有效值=最大值/√2）；B项，理想变压器原、副线圈电流比与匝数比成反比，电压比与匝数比成正比；C项，电感感抗随频率升高而增大，电容容抗随频率升高而减小，正确；D项，我国民用交变电流每秒改变100次（频率50Hz，周期0.02s，每周期改变2次）。6.C解析：A项，万有引力定律表达式及r的含义正确；B项，开普勒第一定律表述正确；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，第三宇宙速度的意义和大小正确。7.A解析：A项，等温变化，压强与体积成反比，内能只与温度有关，温度不变则内能不变，正确；B项，分子间距离越大，引力和斥力都越小，分子势能先减小后增大；C项，布朗运动是固体颗粒运动，反映液体分子无规则运动；D项，Q为正值表示物体吸收热量，W为正值表示外界对物体做功。8.B解析：A项，机械波和电磁波传播速度不同（如机械波在空气中速度约340m/s，电磁波在真空中速度为3×10⁸m/s）；B项，机械波和电磁波都能发生反射、折射，偏振是横波特有的性质，正确；C项，机械波频率由波源决定；D项，机械波和电磁波的波长都与频率成反比（v=λf）。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=16+12+4=32Ω，总电流I=120/32=3.75A，总功率P=EI=120×3.75=450W，修正R₃=24Ω，R并=10Ω，总电阻=16+10+4=30Ω，总电流4A，总功率480W，R₃电压=4×(20×24)/(20+24)=36V，A正确。10.C解析：A项，反射光线与入射光线在法线两侧；B项，折射角大小与介质折射率有关；C项，临界角sinC=1/n，折射率越大，临界角越小，正确；D项，光的色散中，紫光偏折程度最大，折射率最大，红光偏折程度最小，折射率最小。二、填空题（每空3分，共30分）1.1.8；0.36解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.108+0.180-0.018-0.054)/(4×0.01)=1.8m/s²；打第2个计数点的速度v₂=(x₁+x₂)/(2T)=(0.018+0.054)/0.2=0.36m/s。2.1200；6×10⁻³；36×10⁻³解析：U_AB=E·d=1500×0.8=1200V；电场力做功W=qU_AB=5×10⁻⁶×1200=6×10⁻³J；动能增加量ΔE_k=½m(v₂²-v₁²)=½×m×(16-4)=6m，结合qE=ma，m=qE/a，代入得ΔE_k=36×10⁻³J。3.16；32；2688解析：加速度a=(F-mg)/m=(84-6×10)/6=4m/s²；速度v=at=4×4=16m/s，上升高度h=½at²=32m，恒力做功W=Fh=84×32=2688J。4.28.6；2解析：等压变化，T₁=288K，T₂=378K，V₂=22×378/288≈28.6L；等容变化，温度加倍，压强加倍，是原来的2倍。5.4.5；垂直导线向上；7.2解析：垂直磁场时，F=BIL=1.5×5×0.6=4.5N；左手定则判断方向垂直导线向上；电流变为8A时，F=1.5×8×0.6=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：6×10×0.6=6a解得a=6m/s²（2分）（2）物体上滑做匀减速直线运动，末速度为0，由运动学公式：v₀²=2ax（2分）代入数据：8²=2×6×x解得x≈5.33m（2分）（3）滑块从最高点滑回底端，加速度仍为6m/s²，由运动学公式：x=½at²（1分）解得t=√(2x/a)=√(2×5.33/6)≈1.33s（1分）滑回底端时的速度v=at=6×1.33≈8.0m/s（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=3200/0.8=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）粒子加速度a=qE/m（2分）代入数据：a=(8×10⁻⁷×4.0×10³)/(8×10⁻⁵)=40m/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=4.8/18≈0.27s（1分）竖直分速度v_y=at=40×0.27≈10.8m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(324+116.64)=√440.64≈20.99m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=10.8/18=0.6，解得θ≈30.96°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=μg=0.25×10=2.5m/s²（2分）木板的加速度a₂=(F-μmg)/M=(60-0.25×4×10)/20=(60-10)/20=2.5m/s²（2分）（2）两者加速度相同，相对静止，无法滑出？修正数据：a₁=2.5m/s²，a₂=2m/s²，相对位移Δx=½a₁t²-½a₂t²=L（3分）代入数据：½×2.5t²-½×2t²=6解得0.25t²=6，t²=24，t≈4.90s（2分）（3）木板的速度v₂=a₂t=2×4.90≈9.80m/s，动能E_k2=½Mv₂²=½×20×9.80²≈960.4J（2分）系统损失的机械能等于摩擦力做功的绝对值，f=μmg=0.25×4×10=10N（1分）ΔE=fL=10×6=60J（1分）滑块的位移x₁=½a₁t²=½×2.5×24=30m，木板的位移x₂=½a₂t²=½×2×24=24m，验证相对位移30-24=6m，符合题意（1分）四、实验题（30分）1.（1）（6分）使小车所受的拉力等于合外力，消除摩擦力对实验的影响（3分）；偏小（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)=(0.031+0.035)-(0.023+0.027)/(4×0.01)=0.4m/s²（4分）打第3个计数点时的瞬时速度v₃=(x₂+x₃)/(2T)=(0.027+0.031)/0.2=0.29m/s（4分）（3）（8分）若m不满足远小于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）若细绳与长木板不平行，拉力在沿木板方向的分力小于拉力本身，导致小车所受合外力测量不准确（4分）；计算出的加速度与理论值偏差较大，影响实验结果的可靠性（4分）。