物理竞赛国际试题及答案

物理竞赛国际试题及答案

一、单项选择题（共30题，每题1分，共30分）（每题只有一个正确选项，将正确选项的字母填在括号内）关于质点运动的位移和路程，以下说法正确的是（）A.位移是矢量，位移的方向即质点运动的方向B.路程是标量，即位移的大小C.物体做直线运动时，路程一定等于位移的大小D.物体做曲线运动时，位移的大小一定小于路程一物体从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t通过位移x，则在t/2时刻的速度大小为（）A.\frac{x}{t}B.\frac{x}{2t}C.\frac{2x}{t}D.\frac{x}{4t}如图所示，质量为m的物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平面运动，已知物体与地面间的动摩擦因数为\mu，重力加速度为g，则物体受到的合外力大小为（）（此处假设有图水平面上一物体受斜向右上的力F，或水平向右的力F）A.F-\mu mgB.F+\mu mg C.F-\mu mg-F\sin\theta（若F斜向上）D.\sqrt{F^2+\mu mg^2}关于机械能守恒定律，以下说法正确的是（）A.物体所受合外力为零时，机械能一定守恒B.物体只有重力做功时，机械能一定守恒C.物体做匀速圆周运动时，机械能一定守恒D.物体机械能守恒时，动能和势能一定相互转化第1页共14页一平行板电容器充电后与电源断开，若增大两极板间距，以下说法正确的是（）A.电容增大B.电压减小C.电荷量不变D.电场强度减小如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，滑动变阻器为R，则当滑动变阻器滑片向右移动时（）（此处假设有图电源、R、R串联电路）A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.电源输出功率一定增大D.滑动变阻器消耗功率一定增大一定质量的理想气体，在某一过程中温度升高，压强增大，则该过程中气体（）A.体积一定增大B.体积一定减小C.体积可能不变D.内能一定不变关于光的折射现象，以下说法正确的是（）A.光从空气射入水中时，折射角一定大于入射角B.光在两种介质界面发生折射时，折射光线和入射光线分居法线两侧C.光的折射遵循n=\frac{\sin i}{\sin r}，其中i为折射角，r为入射角D.光的频率越大，在介质中的折射率越小一物体做简谐运动，其位移随时间变化的关系为x=A\sin\omegat+\phi，则物体在t=0时刻的加速度大小为（）A.A\omega^2B.A\omegaC.A\omega^2\sin\phiD.A\omega^2\cos\phi关于原子结构模型，以下说法正确的是（）A.汤姆孙提出“枣糕模型”，认为原子中电子均匀分布在正电荷球体中第2页共14页B.卢瑟福α粒子散射实验证明了汤姆孙模型的正确性C.玻尔模型成功解释了氢原子光谱，引入了量子化假设D.原子的核式结构模型中，电子绕核运动不辐射能量，处于稳定状态质量为m的小球从高处自由落下，与地面碰撞后反弹，若碰撞时间为\Delta t，碰撞前后速度大小均为v，方向相反，则地面对小球的平均作用力大小为（）A.\frac{mv}{\Delta t}B.\frac{2mv}{\Delta t}C.\frac{mv}{\Delta t}+mgD.\frac{2mv}{\Delta t}+mg一物体沿倾角为\theta的光滑斜面从静止开始下滑，经过时间t到达斜面底端，斜面长度为L，则物体下滑的加速度大小为（）A.g\sin\thetaB.g\cos\thetaC.g\tan\thetaD.g关于动量守恒定律，以下说法正确的是（）A.系统所受合外力为零时，动量一定守恒B.系统动量守恒时，动能一定守恒C.系统内物体间的相互作用力是内力，不影响动量守恒D.动量守恒定律只适用于宏观低速运动的物体一物体在水平拉力F作用下沿粗糙水平地面运动，已知物体质量为m，加速度大小为a，重力加速度为g，则物体受到的摩擦力大小为（）A.F-maB.ma-FC.\mu mgD.F+ma如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，三个定值电阻R_1=R_2=R_3=R，开关S闭合后，通过R_1的电流为I，则电源总功率为（）第3页共14页（此处假设有图电源、R

1、R

2、R3组成混联电路，比如R2与R3并联后与R1串联）A.EIB.E\cdot2IC.E\cdot3ID.E\cdot\frac{I}{2}关于电场强度，以下说法正确的是（）A.电场强度是矢量，方向与正电荷在该点所受电场力方向相同B.在点电荷的电场中，电场强度大小E=k\frac{Q}{r}，其中Q为检验电荷电荷量C.匀强电场中，电场强度处处相等，电势也处处相等D.电场强度由场源电荷决定，与检验电荷是否存在无关一定质量的理想气体，在等容变化过程中，若温度升高，则气体（）A.压强增大，内能增大B.压强减小，内能减小C.压强增大，内能减小D.压强减小，内能增大关于光的波粒二象性，以下说法正确的是（）A.光的干涉现象证明光具有粒子性B.光电效应现象证明光具有波动性C.光的波粒二象性是指光有时表现为粒子，有时表现为波D.光的波长越长，则粒子性越显著一物体做平抛运动，初速度大小为v_0，抛出点高度为h，重力加速度为g，则物体落地时的竖直分速度大小为（）A.v_0B.\sqrt{2gh}C.\frac{h}{t}（t为运动时间）D.\sqrt{v_0^2+2gh}关于热力学第一定律，以下表达式正确的是（）A.\Delta U=Q-WB.\Delta U=Q+W C.\Delta U=-Q+WD.\Delta U=-Q-W第4页共14页一物体在大小为F的恒力作用下沿力的方向运动，位移大小为s，则力F对物体做的功为（）A.FsB.Fs\cos\theta（\theta为力与位移夹角）C.Fs\sin\thetaD.无法确定关于电磁感应现象，以下说法正确的是（）A.只要闭合电路中有磁通量变化，就一定产生感应电流B.感应电流的方向遵循楞次定律，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化C.法拉第发现了电磁感应现象，并得出感应电动势大小公式E=n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}D.导体切割磁感线时，感应电动势大小E=BLv，其中B为磁感应强度，L为导体长度，v为相对速度一物体做匀速圆周运动，半径为r，周期为T，则物体的向心加速度大小为（）A.\frac{4\pi^2r}{T^2}B.\frac{2\pi r}{T}C.\frac{2\pi r}{T^2}D.\frac{4\pi r}{T}关于原子核反应，以下说法正确的是（）A.重核裂变和轻核聚变都释放能量B.铀核裂变的产物是固定的，例如\ce{^{235}{92}U+^1_0n-^{90}{38}Sr+^{143}_{54}Xe+1^1_0n}是唯一裂变方式C.放射性元素的半衰期与温度、压强有关，与化学状态无关D.原子核的结合能越大，原子核越稳定一质量为m的小球从半径为R的光滑圆弧轨道顶端由静止释放，运动到底端时的速度大小为（）第5页共14页A.\sqrt{2gR}B.\sqrt{gR}C.2\sqrt{gR}D.\sqrt{3gR}关于能量守恒定律，以下说法正确的是（）A.能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式B.在能量转化过程中，总能量可能减少C.永动机不可能制成，违背了能量守恒定律D.能量守恒定律只适用于机械能和内能的转化一平行板电容器两极板间距离为d，电压为U（与电源相连），若将两极板间距增大到2d，则电容器的（）A.电容增大B.电荷量增大C.电场强度不变D.电压增大关于振动和波，以下说法正确的是（）A.机械波传播时，介质中各质点的振动频率与波源频率相同B.横波中质点振动方向与波的传播方向垂直，纵波则平行C.波的干涉条件是两列波频率相同、相位差恒定、振动方向相同D.波从一种介质进入另一种介质时，波长和波速都改变，频率不变一物体在光滑水平面上做简谐运动，其回复力F=-kx，周期为T，若将振幅增大为原来的2倍，则（）A.周期变为T/2B.回复力最大值变为原来的2倍C.最大加速度变为原来的1/2D.最大动能变为原来的1/2关于狭义相对论的基本假设，以下说法正确的是（）A.相对性原理物理定律在所有惯性参考系中都相同B.光速不变原理真空中的光速在任何惯性参考系中都相同，与光源和观察者运动无关C.时间膨胀效应运动的时钟变慢第6页共14页D.长度收缩效应运动的物体长度变短

二、多项选择题（共20题，每题2分，共40分）（每题有多个正确选项，全部选对得2分，选对但不全得1分，错选或不选得0分）关于自由落体运动，以下说法正确的是（）A.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动B.自由落体运动是匀加速直线运动，加速度为gC.从同一高度释放两个质量不同的物体，它们落地D.自由落体运动的位移公式为x=\frac{1}{2}gt^2关于力和运动的关系，以下说法正确的是（）A.物体不受力时，一定保持静止或匀速直线运动状态B.物体受合外力不为零时，加速度一定不为零C.物体速度变化时，一定受到合外力作用D.物体加速度变化时，合外力一定变化关于动量和动能，以下说法正确的是（）A.动量是矢量，动能是标量B.动量大小p=mv，动能E_k=\frac{1}{2}mv^2，两者都与质量和速度有关C.动量守恒时，动能不一定守恒；动能守恒时，动量不一定守恒D.动量变化时，动能一定变化；动能变化时，动量一定变化关于机械能，以下说法正确的是（）A.机械能等于动能与势能之和B.物体在光滑斜面上下滑时，机械能守恒C.物体做匀速圆周运动时，机械能一定守恒D.机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功第7页共14页关于电路，以下说法正确的是（）A.串联电路总电阻等于各电阻之和，并联电路总电阻的倒数等于各电阻倒数之和B.欧姆定律I=\frac{U}{R}适用于纯电阻电路C.电源电动势E=U_{外}+U_{内}，其中U_{外}为路端电压，U_{内}为内电压D.串联电路中电流处处相等，并联电路中各支路电压相等关于磁场，以下说法正确的是（）A.磁场是客观存在的物质，具有方向性B.磁感线是真实存在的曲线，用于描述磁场分布C.磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用D.磁感应强度B是矢量，方向为小磁针N极受力方向关于电磁感应，以下说法正确的是（）A.感应电动势的大小与磁通量变化率成正比B.在电磁感应现象中，机械能可以转化为电能C.动生电动势的方向由右手定则判断D.感生电动势的方向由楞次定律判断关于光的折射现象，以下说法正确的是（）A.n=\frac{\sin i}{\sin r}中，i为入射角（光在真空或空气中），r为折射角（光在介质中）B.光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角C.光的色散现象是由于不同颜色光的折射率不同D.全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角关于热学，以下说法正确的是（）A.温度是分子平均动能的标志第8页共14页B.理想气体的内能只与温度有关，与体积无关C.热力学第二定律的开尔文表述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D.熵增原理表明，一切自然过程总是沿着熵增加的方向进行关于原子物理，以下说法正确的是（）A.氢原子的能级公式E_n=-\frac{

13.6}{n^2}eV（n=1,2,3,\dots）B.光电效应方程E_k=h\nu-W_0，其中E_k为光电子最大初动能，h为普朗克常量，\nu为入射光频率，W_0为逸出功C.天然放射现象说明原子核具有复杂结构，包括α、β、γ三种射线D.重核裂变和轻核聚变都释放能量，且重核裂变的质量亏损比轻核聚变的大一物体做平抛运动，以下说法正确的是（）A.水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动B.飞行时间由抛出点高度决定，与初速度无关C.水平位移由初速度和飞行时间共同决定D.落地速度大小v=\sqrt{v_0^2+2gh}关于简谐运动，以下说法正确的是（）A.回复力F=-kx是简谐运动的特征B.简谐运动的图像是正弦或余弦曲线C.简谐运动的机械能守恒D.简谐运动的周期与振幅无关关于热力学第一定律的应用，以下说法正确的是（）A.物体吸热且对外做功时，内能可能增加第9页共14页B.物体放热且外界对物体做功时，内能可能减少C.理想气体等容升温时，W=0，Q=\Delta UD.理想气体等温膨胀时，\Delta U=0，Q=W关于波的传播，以下说法正确的是（）A.波在传播过程中，介质质点不随波迁移，只在平衡位置附近振动B.波的频率由波源决定，与介质无关C.波的传播速度由介质决定，与波源无关D.波的衍射现象是指波绕过障碍物继续传播的现象关于原子核反应，以下说法正确的是（）A.核反应方程需满足质量数守恒和电荷数守恒B.重核裂变的原料通常是铀235，通过中子轰击发生链式反应C.轻核聚变的条件是高温高压，如太阳内部的反应D.放射性同位素可用于医疗诊断和材料探伤关于狭义相对论的结论，以下说法正确的是（）A.时间膨胀\Delta t=\frac{\Delta t_0}{\sqrt{1-v^2/c^2}}（\Delta t_0为固有时间）B.长度收缩l=l_0\sqrt{1-v^2/c^2}（l_0为固有长度）C.质能方程E=mc^2，说明质量和能量可以相互转化D.相对论动量p=\frac{mv}{\sqrt{1-v^2/c^2}}，随速度增大而增大关于电磁振荡，以下说法正确的是（）A.LC电路的振荡周期T=2\pi\sqrt{LC}B.电磁振荡过程中，电场能和磁场能相互转化C.振荡过程中，电荷量、电流、电场能、磁场能都做周期性变化第10页共14页D.电磁振荡是电磁学与力学的类比关于光的波粒二象性，以下说法正确的是（）A.光的衍射和干涉现象证明光具有波动性B.光电效应和康普顿效应证明光具有粒子性C.光的波粒二象性意味着光既是粒子又是波，是矛盾的D.光的粒子性体现在能量量子化，波动性体现在概率波关于静电场，以下说法正确的是（）A.电场强度E的定义式E=\frac{F}{q}，与检验电荷q无关B.电势差U_{AB}=\frac{W_{AB}}{q}，与零电势点选择无关C.电容C=\frac{\varepsilon S}{4\pi kd}，与电荷量Q和电压U无关D.静电平衡状态下，导体内部场强为零，电荷只分布在表面关于力学实验，以下说法正确的是（）A.用单摆测重力加速度g=\frac{4\pi^2L}{T^2}（L为摆长，T为周期）B.用打点计时器测瞬时速度某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度C.用游标卡尺测量长度时，主尺读数+游标尺读数=测量结果D.用螺旋测微器测量长度时，固定刻度读数+可动刻度读数=测量结果

三、判断题（共20题，每题1分，共20分）（对的打“√”，错的打“×”）物体的速度很大时，加速度一定很大（）摩擦力的方向一定与物体运动方向相反（）功是标量，功率是矢量（）第11页共14页物体的加速度为零时，速度一定为零（）机械能守恒时，物体的动能和势能之和保持不变（）电容的单位是法拉（F），1F=10^6μF=10^12pF（）磁感应强度B的单位是特斯拉（T），1T=1N/A·m（）热力学第一定律表达式为\Delta U=Q+W，其中W表示外界对系统做的功（）光的频率越高，波长越长，粒子性越显著（）光电效应中，入射光强度越大，光电子的最大初动能越大（）原子的核式结构模型由卢瑟福提出，成功解释了α粒子散射实验（）动量守恒定律的适用条件是系统不受外力或所受合外力为零（）波的干涉现象中，振动加强点的振幅始终最大，振动减弱点的振幅始终最小（）理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关（）狭义相对论中的相对性是指不同惯性系中，两事件的性可能不同（）LC电路的振荡频率f=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}，与电容C成正比（）自由落体运动的加速度g在地球表面随纬度升高而增大（）用单摆测重力加速度时，摆长应为摆线长加摆球半径（）放射性元素的半衰期是指有半数原子核发生衰变所需的时间，与温度无关（）惠更斯原理指出，波前上的每一点都可看作新的子波源，子波的包络面即为新的波前（）

四、简答题（共2题，每题5分，共10分）第12页共14页简述在解决天体运动问题时，如何利用万有引力定律和圆周运动规律建立基本方程？某同学用单摆测量重力加速度，实验中可能存在哪些误差来源？至少列举2点参考答案

一、单项选择题D

2.A

3.A（假设F水平）

4.C

5.C

6.B

7.C

8.B

9.A

10.CD

12.A

13.A

14.A

15.B

16.A

17.A

18.C

19.B

20.BB

22.B

23.A

24.A

25.A

26.A

27.C

28.D

29.B

30.B

二、多项选择题ABCD

32.BCD

33.ABC

34.ABD

35.ABCD

36.ACD

37.ABCD

38.ACD

39.ABCD

40.ABCABCD

42.ABCD

43.ACD

44.ABCD

45.ABCD

46.ABCD

47.ABCD

48.ABD

49.ACD

50.ABCD

三、判断题×

52.×

53.×

54.×

55.√

56.×（1F=10^6μF=10^12pF错误，应为1F=10^6μF=10^12pF，正确）

57.√

58.√

59.×

60.×√

62.√

63.√

64.√

65.√

66.×

67.√

68.√

69.√

70.√

四、简答题答第13页共14页

①明确中心天体和环绕天体，以环绕天体为研究对象；

②万有引力提供向心力，即G\frac{Mm}{r^2}=m\frac{v^2}{r}=m\omega^2r=m\left\frac{2\pi}{T}\right^2r；

③根据已知量（如周期T、半径r、线速度v等）选择合适方程，联立求解中心天体质量M或重力加速度g答

①摆长测量时未考虑摆球半径，导致摆长L偏小；

②单摆摆动过程中存在空气阻力，使周期测量偏大；

③秒表计时时反应误差或误将半周期记为全周期；

④单摆摆动平面不与竖直平面共面（圆锥摆），导致周期变化（注答案中涉及公式的，均以物理标准符号表示，符合国际竞赛规范简答题答案简洁，控制在150字以内，覆盖核心误差点）第14页共14页。