应用物理竞赛试题及精准答案

应用物理竞赛经典试题及精准答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.在光滑水平面上，质量为2kg的物体受到一个水平恒力F的作用，从静止开始运动，在5秒内移动了50米求恒力F的大小（）A.4NB.8NC.10ND.20N【答案】C【解析】由匀变速直线运动位移公式s=½at²，得a=s/½t²=50/½×5²=4m/s²由牛顿第二定律F=ma，得F=2kg×4m/s²=8N

2.一个质量为60kg的人站在电梯中，当电梯以2m/s²的加速度上升时，人对电梯地板的压力为多少？（）A.588NB.728NC.688ND.480N【答案】B【解析】合力F=ma=60kg×

9.8m/s²+2m/s²=728N，由牛顿第三定律知压力也为728N

3.一个半径为R的圆盘，其转动惯量为MR²/2，当它以角速度ω转动时，边缘一点的线速度大小为（）A.ωRB.ω²RC.ωR²D.ω/R【答案】A【解析】线速度v=ωR，这是圆周运动的基本关系

4.在真空中，两个点电荷相距为d，电量分别为Q和2Q，它们之间的相互作用力大小为F若将它们之间的距离变为2d，相互作用力变为（）A.F/2B.F/4C.F/8D.2F【答案】B【解析】根据库仑定律F=kQq/r²，新力为F=kQ·2Q/2d²=F/

45.一个物体从高处自由落下，不计空气阻力，第3秒内下落的高度为（）A.

4.9mB.

14.7mC.

24.5mD.

44.1m【答案】C【解析】前3秒总位移h=½gt²=½×

9.8m/s²×3²=

44.1m，前2秒位移h₂=½gt²=½×

9.8m/s²×2²=

19.6m，第3秒位移h₃=h-h₂=

24.5m

6.一个平行板电容器，板间距离为d，两板电压为U，电场强度为E若将板间距离减为d/2，电场强度变为（）A.E/2B.EC.2ED.4E【答案】B【解析】E=U/d，距离减半时E=U/d/2=2E

7.一个质量为m的小球，以速度v水平抛出，不计空气阻力，它落地时的速度大小为（）A.vB.√2mvC.√v²+½g²t²D.无法确定【答案】B【解析】水平速度不变，竖直速度vy=gt，落地时总速度v=√v²+vy²=√v²+gt²=√2mv

8.一个质量为m的物体，在水平面上受到一个与水平方向成θ角的恒力F作用，物体与地面动摩擦因数为μ，物体运动的加速度大小为（）A.F/mB.Fcosθ/mC.Fcosθ-μmg/mD.Fcosθ+μmg/m【答案】C【解析】水平方向合力Fₓ=Fcosθ-μmg，由Fₓ=ma得a=Fcosθ-μmg/m

9.一个理想变压器，原副线圈匝数比为n₁:n₂，输入电压为U₁，输出电流为I₂，则输入电流大小为（）A.I₂n₁/n₂B.I₂n₂/n₁C.I₂n₁²/n₂²D.I₂n₂²/n₁²【答案】B【解析】功率守恒U₁I₁=U₂I₂，U₂=U₁n₂/n₁，得I₁=U₂I₂/U₁=n₂/n₁I₂

10.一个电阻R₁与一个电容C串联接在交流电源上，电路总阻抗大小为（）A.RB.√R²+ωC²C.1/ωCD.ωCR【答案】B【解析】总阻抗Z=√R²+1/ωC²，其中ω为角频率

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些物理量是矢量？（）A.速度B.位移C.质量D.力E.时间【答案】A、B、D【解析】速度、位移和力有方向性，是矢量；质量和时间是标量

2.关于简谐振动，以下说法正确的有？（）A.回复力与位移成正比且方向相反B.加速度与位移成正比且方向相反C.周期与振幅有关D.能量守恒E.振动方程为x=Acosωt+φ【答案】A、B、D、E【解析】简谐振动满足F=-kx，a=-ω²x，能量守恒，方程为x=Acosωt+φ；周期与振幅无关

3.以下哪些情况下，系统机械能守恒？（）A.只有重力做功B.弹力做功C.摩擦力做功D.空气阻力做功E.拉力做功【答案】A、B【解析】只有重力和弹力做功时机械能守恒；摩擦力和空气阻力做负功，拉力做功视具体情况

4.关于光的干涉，以下说法正确的有？（）A.相干条件是频率相同、相差恒定B.杨氏双缝实验是典型的干涉现象C.薄膜干涉与厚度有关D.干涉条纹是明暗相间的E.干涉与衍射无关【答案】A、B、C、D【解析】干涉与衍射是光的波动性体现，相互关联

5.关于电磁感应，以下说法正确的有？（）A.闭合回路中磁通量变化时产生感应电流B.法拉第电磁感应定律描述感应电动势大小C.楞次定律描述感应电流方向D.自感现象是线圈自身电流变化产生的感应电动势E.变压器是利用互感原理工作的【答案】A、B、C、D、E【解析】以上均为电磁感应的基本规律和现象

三、填空题（每题4分，共16分）

1.一个质量为m的物体，以速度v与水平面成θ角抛出，落地时速度方向与水平方向夹角为φ，则tanφ=_________（用v、θ和g表示）【答案】tanθ【解析】水平速度不变，落地时竖直速度vy=gt=v·sinθ/g，tanφ=vy/vx=tanθ

2.一个平行板电容器，板面积为S，板间距离为d，极板间充满介电常数为ε的介质，电容C=_________（用ε、S和d表示）【答案】εS/4πkd【解析】平行板电容公式C=εS/4πkd（k为真空介子常数）

3.一个质量为m的物体，在水平面上受到一个与水平方向成θ角的恒力F作用，动摩擦因数为μ，物体运动的加速度大小a=_________（用F、θ、m、g和μ表示）【答案】Fcosθ-μmg/m【解析】水平方向合力Fₓ=Fcosθ-μmg，由Fₓ=ma得a=Fcosθ-μmg/m

4.一个理想变压器，原副线圈匝数比为n₁:n₂，输入电压为U₁，输出功率为P₂，则输入功率P₁=_________（用P₂和n₁:n₂表示）【答案】P₂n₁/n₂²【解析】功率守恒P₁=P₂n₁/n₂²

四、判断题（每题2分，共10分）

1.两个物体碰撞后合在一起运动，系统的动量守恒（）【答案】（√）【解析】不受外力或外力之和为零时，系统动量守恒

2.一个物体做匀速圆周运动时，它的加速度为零（）【答案】（×）【解析】匀速圆周运动有向心加速度，不为零

3.一个物体从高处自由落下，不计空气阻力，它的机械能不守恒（）【答案】（×）【解析】自由落体只有重力做功，机械能守恒

4.光的干涉现象是光具有波动性的表现（）【答案】（√）【解析】干涉是波特有的现象，证明光具有波动性

5.一个电容器在电路中储存的电荷量Q与电压U成正比（）【答案】（√）【解析】Q=CU，电容一定时Q与U成正比

五、简答题（每题4分，共12分）

1.简述牛顿第一定律的内容及其物理意义【答案】内容物体静止或匀速直线运动状态，除非受力改变意义揭示了惯性是物体固有属性，定义了惯性参考系

2.简述法拉第电磁感应定律的内容【答案】内容闭合回路中感应电动势大小与磁通量变化率成正比数学表达式为ε=-dΦ/dt

3.简述光的衍射现象及其物理意义【答案】现象光绕过障碍物或小孔传播意义证明光具有波动性，是波动特有的现象

六、分析题（每题10分，共20分）

1.一个质量为m的物体，以速度v₀水平抛出，不计空气阻力，求它落地时的速度大小和方向（设水平位移为x，竖直高度为h）【答案】落地时竖直速度vy=√2gh，水平速度vx=v₀，总速度v=√vx²+vy²=√v₀²+2gh，速度方向与水平方向夹角φ满足tanφ=vy/vx=√2gh/v₀

2.一个平行板电容器，板面积为S，板间距离为d，极板间充满介电常数为ε的介质，两板电压为U求

（1）电容C；

（2）极板间电场强度E；

（3）极板间储存的电荷量Q【答案】

（1）C=εS/4πkd；

（2）E=U/d；

（3）Q=CU=εSU/4πkd

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一个质量为m的物体，在水平面上受到一个与水平方向成θ角的恒力F作用，动摩擦因数为μ，求物体运动的加速度大小请推导过程，并讨论当θ增大时加速度如何变化【答案】水平方向合力Fₓ=Fcosθ-μmg，由牛顿第二定律Fₓ=ma得a=Fcosθ-μmg/m当θ增大时，cosθ减小，a减小；当θ=0时a最大，为F-μmg/m；当θ增大到tanθ=μ时，a=0；继续增大θ，cosθ继续减小，a继续减小，但不会小于

02.一个理想变压器，原副线圈匝数比为n₁:n₂，输入电压为U₁，输出功率为P₂求

（1）输入功率P₁；

（2）原副线圈电流I₁和I₂的关系；

（3）当负载电阻变化时，输出功率如何变化？【答案】

（1）P₁=P₂n₁/n₂²；

（2）输入功率P₁=U₁I₁，输出功率P₂=U₂I₂，U₂=U₁n₂/n₁，得I₁=I₂n₂/n₁²；

（3）当负载电阻增大时，输出功率P₂=U₂²/R₂减小；当负载电阻减小时，P₂增大，但不超过输入功率P₁【答案】（最后附完整标准答案）。