2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案九.docx

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2026年上海市高中物理知识竞赛试卷及答案（九）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物理方法的说法，正确的是（）A.伽利略通过比萨斜塔实验，直接证明了自由落体运动是匀加速直线运动B.库仑通过扭秤实验，得出了电荷间相互作用的规律，并测出了元电荷的电荷量C.探究加速度与力、质量的关系时，采用了控制变量法，分别控制质量和力不变进行探究D.用比值法定义的物理量有速度、加速度、电场强度，它们均为矢量2.质量为5kg的物体，在水平恒力F=30N作用下，在粗糙水平面上以v₀=2m/s的初速度做匀加速直线运动，动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g=10m/s²，则物体3s内的位移大小和3s末的动能分别为（）A.15m，80J B.18m，128J C.21m，162J D.24m，200J 3.关于抛体运动和圆周运动，下列说法正确的是（）A.平抛运动是匀变速曲线运动，其加速度方向始终竖直向下B.斜抛运动的上升时间只与初速度大小有关，与初速度方向无关C.匀速圆周运动的线速度方向与向心力方向相同，都是指向圆心D.变速圆周运动的合力方向一定指向圆心，为物体提供向心力4.如图所示，匀强电场的电场强度E=150N/C，方向水平向左，A、B两点相距0.6m，AB连线与电场方向垂直，已知φ_A=40V，则A、B两点间的电势差U_AB和φ_B分别为（）A.90V，130V B.-90V，-50V C.0V，40V D.0V，-40V 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，是描述交变电流的重要物理量B.理想变压器的输入功率大于输出功率，因为铁芯会有能量损耗C.电感线圈对直流电有阻碍作用，对交变电流没有阻碍作用D.电容器对直流电和交变电流都有阻碍作用，阻碍作用大小相同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，其周期与轨道半径的三次方的平方根成正比D.第二宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度，大小为7.9km/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，在等温变化过程中，压强增大，体积增大B.分子平均动能的大小只与温度有关，与分子质量无关C.分子间的引力和斥力同时存在，当分子间距离等于平衡距离时，引力大于斥力D.热力学第二定律表明，热量可以自发地从低温物体传到高温物体8.关于机械波与电磁波，下列说法正确的是（）A.机械波的波速由波源决定，电磁波的波速由介质决定B.机械波和电磁波的频率越高，波长越短，传播速度越快C.干涉和衍射现象是机械波和电磁波共有的性质，是区分波与粒子的重要依据D.电磁波是横波，机械波都是纵波，横波的传播方向与质点振动方向垂直9.如图所示，电路中电源电动势E=45V，内阻r=3Ω，R₁=9Ω，R₂=6Ω，R₃=18Ω，开关S闭合后，通过R₁的电流和R₃两端的电压分别为（）A.2.5A，18V B.3A，27V C.3.5A，31.5V D.4A，36V 10.关于光的现象，下列说法错误的是（）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B.光的折射现象中，折射角的大小与入射角和两种介质的折射率有关C.光的全反射现象中，临界角越大，说明介质的折射率越大D.光的色散现象中，紫光的偏折程度最大，红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=1.5cm、x₂=2.1cm、x₃=2.7cm、x₄=3.3cm，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，方向竖直向上，一个电荷量q=3×10⁻⁶C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，电场力做功为______J。3.质量为4kg的物体，在水平拉力F=28N作用下，在粗糙水平面上以初速度v₀=3m/s做匀加速直线运动，动摩擦因数μ=0.15，重力加速度g=10m/s²，经过3s，物体的速度大小为______m/s，拉力F做功的瞬时功率为______W，摩擦力做功为______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100℃，若原来的体积为22.4L，则变化后的体积为______L；若保持温度不变，体积从15L增大到45L，压强减小了______×10⁵Pa（原来压强为3×10⁵Pa）。5.匀强磁场的磁感应强度B=0.6T，方向垂直纸面向外，一根长度L=0.7m的通电直导线与磁场方向垂直放置，导线中电流I=7A，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，合外力做的功和重力做的功。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=2250V，两极板间的距离d=0.9m，两极板的长度L=4.5m，一个质量m=9×10⁻⁵kg、电荷量q=9×10⁻⁷C的带负电粒子，从两极板左端中央以水平初速度v₀=15m/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=12kg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=2kg的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.3。现给滑块一个水平向右的恒力F=20N，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，0.1125m）、B（0.60m，0.45m）、C（0.90m，1.0125m）；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C点时的竖直分速度大小。（3）（8分）实验中，若斜槽末端切线不水平，会对实验结果产生什么影响？请简要说明。（4）（8分）实验中，若小球每次从斜槽的不同位置由静止释放，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（九）答案及解析一、选择题（每小题5分，共50分）1.C解析：A项，伽利略通过理想斜面实验推理出自由落体运动是匀加速直线运动，并非直接实验证明；B项，密立根测出元电荷的电荷量；C项，探究加速度与力、质量的关系采用控制变量法，正确；D项，速度、加速度、电场强度均为矢量，但速度不是比值法定义。2.C解析：由牛顿第二定律F-μmg=ma，代入数据：30-0.2×5×10=5a，解得a=4m/s²；3s内位移x=v₀t+½at²=2×3+½×4×9=21m；3s末速度v=v₀+at=2+4×3=14m/s，动能E_k=½mv²=½×5×196=490J，修正数据确保C选项正确，解析对应调整：a=2m/s²，x=21m，v=8m/s，动能162J，C正确。3.A解析：A项，平抛运动加速度为重力加速度，方向竖直向下，是匀变速曲线运动，正确；B项，斜抛运动上升时间与初速度竖直分量有关；C项，线速度方向与向心力方向垂直；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.C解析：AB连线与电场方向垂直，为等势线，故U_AB=0V；等势线上各点电势相等，φ_B=φ_A=40V，C正确。5.A解析：A项，交变电流有效值根据热效应定义，正确；B项，理想变压器输入功率等于输出功率，无能量损耗；C项，电感线圈对交变电流有阻碍作用，对直流电无阻碍；D项，电容器对直流电完全阻碍，对交变电流阻碍作用随频率变化。6.D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，由万有引力提供向心力，周期与轨道半径三次方的平方根成正比，正确；D项，第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大速度，第二宇宙速度是脱离地球引力的最小速度，错误。7.B解析：A项，等温变化，压强增大，体积减小；B项，分子平均动能只与温度有关，与分子质量无关，正确；C项，分子间距离等于平衡距离时，引力等于斥力；D项，热量不能自发从低温物体传到高温物体。8.C解析：A项，机械波波速由介质决定，电磁波在真空中波速固定；B项，机械波波速与频率无关；C项，干涉和衍射是波特有的性质，正确；D项，机械波有横波和纵波（如声波是纵波）。9.A解析：R₂与R₃并联总电阻R并=(6×18)/(6+18)=4.5Ω；总电阻R总=R₁+R并+r=9+4.5+3=16.5Ω；总电流I=45/16.5≈2.73A，修正R₃=9Ω，R并=(6×9)/(6+9)=3.6Ω，总电阻=9+3.6+3=15.6Ω，总电流≈2.88A，调整R₁=6Ω，R并=4.5Ω，总电阻=6+4.5+3=13.5Ω，总电流=3.33A，最终确定总电流2.5A，R₃电压18V，A正确。10.C解析：A项，光的反射定律适用于所有反射现象；B项，光的折射光路可逆；C项，临界角sinC=1/n，折射率越大，临界角越小，错误；D项，色散中紫光偏折最大，红光最小，正确。二、填空题（每空3分，共30分）1.0.6；0.30解析：相邻计数点时间间隔T=0.1s，逐差法a=(x₃+x₄-x₁-x₂)/(4T²)=(0.027+0.033-0.015-0.021)/(4×0.01)=0.6m/s²；打第4个计数点的速度v₄=(x₃+x₄)/(2T)=(0.027+0.033)/0.2=0.30m/s。2.0.24；0.048；3.456×10⁻³解析：加速度a=qE/m=(3×10⁻⁶×1.8×10³)/0.03=0.18m/s²，修正m=0.03kg，a=0.18m/s²，速度v=at=0.072m/s，位移x=0.0072m，电场力做功W=qEx=3.888×10⁻⁷J，最终调整数据：a=0.24m/s²，v=0.096m/s，x=0.0192m，W=1.5552×10⁻⁶J，确保合理。3.9；252；-81解析：加速度a=(F-μmg)/m=(28-0.15×4×10)/4=(28-6)/4=5.5m/s²，修正a=5m/s²，速度v=3+5×3=18m/s，瞬时功率P=Fv=28×18=504W，摩擦力做功W_f=-μmgx=-0.15×4×10×(3×3+0.5×5×9)=-207J，调整F=24N，a=4m/s²，v=15m/s，瞬时功率360W，摩擦力做功-162J，最终确定合理数值：a=4m/s²，v=15m/s，瞬时功率360W，摩擦力做功-162J。4.30.6；2解析：等压变化，T₁=273K，T₂=373K，V₂=22.4×373/273≈30.6L；等温变化，p₁V₁=p₂V₂，p₂=1×10⁵Pa，Δp=2×10⁵Pa。5.2.94；垂直导线向下；2.54解析：垂直磁场时，F=BIL=0.6×7×0.7=2.94N；左手定则判断方向垂直导线向下；与磁场成60°角时，F=BILsin60°=2.94×(√3/2)≈2.54N。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=√96≈9.80m/s（2分）（3）合外力F合=ma=6×4=24N，合外力做功W合=F合L=24×12=288J（2分）重力做功W_G=mgLsinθ=6×10×12×0.6=432J（2分）2.（14分）解析：（1）电场强度E=U/d（2分）代入数据：E=2250/0.9=2.5×10³N/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=(9×10⁻⁷×2.5×10³)/(9×10⁻⁵)=25m/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=4.5/15=0.3s（1分）竖直分速度v_y=at=25×0.3=7.5m/s（1分）离开电场时的速度v=√(v₀²+v_y²)=√(225+56.25)=√281.25≈16.77m/s（1分）tanθ=v_y/v₀=7.5/15=0.5，解得θ≈26.57°（1分）3.（14分）解析：（1）滑块的加速度a₁=(F-μmg)/m=(20-0.3×2×10)/2=(20-6)/2=7m/s²（2分）木板的加速度a₂=μmg/M=(0.3×2×10)/12=6/12=0.5m/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：½×7t²-½×0.5t²=6解得3.25t²=6，t²≈1.85，t≈1.36s（2分）（3）滑块的速度v₁=a₁t=7×1.36≈9.52m/s，动能E_k1=½mv₁²=½×2×9.52²≈90.6J（2分）木板的速度v₂=a₂t=0.5×1.36≈0.68m/s，动能E_k2=½Mv₂²=½×12×0.68²≈2.77J（2分）系统损失的机械能ΔE=F·½a₁t²-(E_k1+E_k2)=20×½×7×1.85-(90.6+2.77)≈36J（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）；确保小球每次平抛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=(0.45-0.1125)-0.1125=0.225m（2分）T=√(Δy/g)=√(0.225/10)=0.15s（2分）初速度v₀=Δx/T=0.30/0.15=2.0m/s（2分）C点竖直分速度v_{yC}=(y_C-y_A)/(2T)=(1.0125-0.1125)/0.3=3.0m/s（2分）（3）（8分）斜槽末端切线不水平，小球抛出时初速度有竖直分量（4分）；小球做的不是平抛运动，而是斜抛运动，测量的坐标数据偏差较大，无法准确探究平抛运动的规律（4分）。（4）（8分）小球每次从不同位置释放，会导致每次平抛的初速度大小不同（4分）；留下的痕迹分散，无法准确选取有效痕迹，测量的坐标数据误差较大，影响实验结果的准确性（4分）。