物理国赛试题深度剖析及答案

物理国赛试题深度剖析及答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.在光滑水平面上，一物体受到水平恒力F的作用由静止开始运动，下列说法正确的是（）（2分）A.物体的加速度与F成正比，与物体质量成反比B.物体的速度变化量与F成正比，与作用时间成正比C.物体的位移与F成正比，与作用时间成正比D.物体的动能变化量与F成正比，与物体位移成正比【答案】B【解析】根据牛顿第二定律F=ma，物体的加速度a与F成正比，与质量m成反比速度变化量Δv=aΔt，与F和作用时间t都成正比位移s=½at²，与F成正比但与t²成正比动能变化量ΔEk=½mv²=½FΔs，与F和位移Δs成正比正确答案为B

2.关于简谐运动的下列说法，正确的是（）（2分）A.回复力方向始终与位移方向相反B.振动的能量随着振幅的增大而减小C.周期由振动系统自身因素决定D.速度最大的位置是振动的平衡位置【答案】C【解析】在简谐运动中，回复力F=-kx，方向始终与位移x相反振动的能量E=½kA²，与振幅A的平方成正比周期T由系统自身因素（如质量、弹性系数）决定速度最大的位置是最大位移处，平衡位置速度为零正确答案为C

3.在真空中，一个电子以速度v₀垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则（）（2分）A.电子做匀速圆周运动B.电子做类平抛运动C.电子的动能会减小D.电子的加速度大小不变但方向变化【答案】A【解析】电子受洛伦兹力F=Bqv，提供向心力mv²/r，做匀速圆周运动动能保持不变，加速度大小a=v²/r不变但方向始终变化正确答案为A

4.下列说法正确的是（）（2分）A.温度升高，物体内部分子平均动能一定增大B.理想气体自由膨胀过程，内能不变但对外做功C.热传递的方向是自发地从低温物体传到高温物体D.液晶显示器利用了光的干涉现象【答案】A【解析】温度是分子平均动能的宏观表现，温度升高平均动能增大理想气体自由膨胀是绝热过程，内能不变但对外不做功热传递自发方向是从高温到低温液晶显示器利用液晶的旋光性正确答案为A

5.一束单色光从空气射入玻璃，下列说法正确的是（）（2分）A.光的频率不变，波长变短B.光的频率改变，波长变长C.光的频率不变，波长不变D.光的频率改变，波长变短【答案】A【解析】光的频率由光源决定，不因介质改变根据v=λf，光速v变慢则波长λ变短正确答案为A

6.关于电路的下列说法，正确的是（）（2分）A.串联电路中，各处电流相等B.并联电路中，各支路电压不相等C.电功率P=UI，所以U越大P越大D.电功W=UIt，所以t越长W越大【答案】A【解析】串联电路中电流处处相等，并联电路中各支路电压相等电功率P=UI，需同时考虑U和I电功W=UIt，需同时考虑U、I和t正确答案为A

7.在LC振荡电路中，电容器极板间的电场能最大时（）（2分）A.电感线圈中电流最大B.电感线圈中电流为零C.电容器极板间电压最大D.电路的总能量最小【答案】C【解析】电容器电场能最大时，电荷量最多，电压最大，电流为零正确答案为C

8.下列说法正确的是（）（2分）A.光的干涉现象说明光具有波动性B.光的衍射现象说明光具有粒子性C.光的偏振现象说明光不是横波D.光电效应说明光具有波动性【答案】A【解析】光的干涉和衍射说明光的波动性，偏振说明光是横波，光电效应说明光的粒子性正确答案为A

9.关于原子结构的下列说法，正确的是（）（2分）A.原子核内的质子数等于中子数B.原子核的半径与质量数成正比C.原子处于基态时，电子轨道是固定的D.原子核的质子数决定原子的化学性质【答案】D【解析】原子核质子数决定元素种类和化学性质原子核半径r≈r₀A¹/³，与质量数A成正比原子处于基态时电子处于定态，但轨道不是固定点正确答案为D

10.关于相对论的下列说法，正确的是（）（2分）A.时间间隔的相对性是指运动物体的钟变慢B.长度收缩是指运动物体的长度变短C.质能方程E=mc²说明质量可以转化为能量D.相对论只适用于高速运动，不适用于低速运动【答案】B【解析】时间间隔的相对性（时间膨胀）是指运动钟变慢长度收缩是指运动物体在运动方向上长度变短质能方程说明质量和能量等价相对论适用于所有速度正确答案为B

二、多选题（每题4分，共20分）

1.关于功和能的下列说法，正确的有（）（4分）A.做正功物体动能增加B.重力做负功物体势能增加C.除重力外其他力做功等于机械能变化量D.动能定理适用于惯性参考系【答案】A、B、D【解析】正功使动能增加，负功使动能减少重力做负功势能增加除重力外其他力做功等于机械能变化量动能定理在惯性系中成立正确答案为A、B、D

2.关于电路的下列说法，正确的有（）（4分）A.串联电路中，电阻大的分压多B.并联电路中，电阻小的电流多C.欧姆定律适用于所有电路D.电功率P=I²R适用于纯电阻电路【答案】A、B、D【解析】串联电路分压与电阻成正比并联电路电流与电阻成反比欧姆定律不适用于非纯电阻电路电功率P=I²R适用于所有电路正确答案为A、B、D

3.关于热学的下列说法，正确的有（）（4分）A.理想气体等温压缩过程，内能不变B.理想气体绝热膨胀过程，温度降低C.热力学第二定律可以表述为熵增原理D.热量不能自发的从低温物体传到高温物体【答案】A、B、C【解析】等温过程内能不变绝热膨胀对外做功，内能减少，温度降低热力学第二定律可表述为熵增原理热量不能自发从低温到高温正确答案为A、B、C

4.关于光的下列说法，正确的有（）（4分）A.光的干涉现象说明光具有波动性B.光的偏振现象说明光是横波C.全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质D.光导纤维利用了全反射原理【答案】A、B、C、D【解析】干涉和衍射说明波动性，偏振说明横波全反射条件是光密到光疏，临界角θ=arcsinn₂/n₁光导纤维利用全反射正确答案为A、B、C、D

5.关于原子结构的下列说法，正确的有（）（4分）A.原子核内的质子数决定元素种类B.原子核的半径与质量数A成正比C.α粒子散射实验说明原子具有核式结构D.原子核的质子数和中子数决定同位素【答案】A、C【解析】质子数决定元素种类α粒子散射实验说明原子核式结构同位素是质子数相同中子数不同的原子正确答案为A、C

三、填空题（每题4分，共20分）

1.在光滑水平面上，一物体受到水平恒力F作用由静止开始运动，经过时间t，物体的速度为v，则恒力F做的功为______，物体的动能变化量为______（4分）【答案】½mv²；½mv²【解析】功W=½mv²，动能变化量ΔEk=½mv²，由动能定理F·s=½mv²，s=½at²=½v/tt²=½vt，F=ma=mv/t/t=mv²/t，W=½mv²

2.一束单色光从空气射入玻璃，频率为f，速度为v，波长为λ，则光在玻璃中的波长为______，折射率为______（4分）【答案】λ/n；n=c/v【解析】频率不变f，v=c/n，λ=v/f=c/nf，n=c/v

3.在LC振荡电路中，电容器极板间的电场能最大时，电感线圈中电流为______，电容器极板间电压为______（4分）【答案】0；最大值【解析】电场能最大时，电荷量最大，电流为零，电压最大

4.关于电路的下列说法，正确的有______（4分）【答案】A、B、D【解析】串联电路分压与电阻成正比并联电路电流与电阻成反比欧姆定律不适用于非纯电阻电路电功率P=I²R适用于所有电路

5.关于原子结构的下列说法，正确的有______（4分）【答案】A、C【解析】质子数决定元素种类α粒子散射实验说明原子核式结构

四、判断题（每题2分，共10分）

1.两个物体温度相同，它们的分子平均动能一定相同（）（2分）【答案】（√）【解析】温度是分子平均动能的宏观表现，温度相同则平均动能相同

2.理想气体自由膨胀过程，内能不变但对外做功（）（2分）【答案】（×）【解析】自由膨胀是绝热过程，Q=0，W=0，ΔU=0，内能不变，不做功

3.光导纤维利用了全反射原理（）（2分）【答案】（√）【解析】光导纤维利用全反射原理传输光信号

4.原子核的质子数决定原子的化学性质（）（2分）【答案】（√）【解析】化学性质由最外层电子数决定，而最外层电子数由质子数决定

5.相对论只适用于高速运动，不适用于低速运动（）（2分）【答案】（×）【解析】相对论适用于所有速度，低速时近似于经典力学

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述牛顿第二定律的内容及其物理意义（5分）【答案】内容物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同物理意义揭示了力、质量和加速度之间的定量关系，是经典力学的核心定律

2.简述光的干涉现象的成因及其条件（5分）【答案】成因两列光波相遇时发生叠加，若振动加强形成亮纹，振动减弱形成暗纹条件光源具有相干性（频率相同、相位差恒定），光程差满足特定关系

3.简述热力学第二定律的两种表述（5分）【答案】开尔文表述不可能从单一热源吸热使之完全变为有用的功而不产生其他影响克劳修斯表述热量不能自发的从低温物体传到高温物体而不产生其他影响

六、分析题（每题10分，共20分）

1.一个质量为m的物体从高度h处自由下落，经过时间t落地，求

（1）物体落地时的速度；

（2）重力做的功；

（3）物体的机械能变化量（10分）【答案】

（1）v=gt；

（2）W=mgh；

（3）ΔEk=mgh，ΔE=0（不计空气阻力）

2.一个LC振荡电路，电感L=

0.1H，电容C=100μF，求

（1）振荡周期；

（2）振荡频率；

（3）振荡能量（10分）【答案】

（1）T=2π√LC=2π√

0.1×10⁻⁴=

0.02πs；

（2）f=1/T=50Hz；

（3）E=½LI²=½×

0.1×I₀²=

0.05I₀²J

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一个质量为m的物体从高度h处自由下落，经过时间t落地，求

（1）物体落地时的速度；

（2）重力做的功；

（3）物体的机械能变化量；

（4）若空气阻力为f，再求落地时的速度和机械能变化量（25分）【答案】

（1）v=gt；

（2）W=mgh；

（3）ΔEk=mgh，ΔE=0（不计空气阻力）

（4）考虑空气阻力v²=2gh-ft²/m，ΔEk=mgh-fh，ΔE=fh（机械能损失）

2.一个LC振荡电路，电感L=

0.1H，电容C=100μF，求

（1）振荡周期；

（2）振荡频率；

（3）振荡能量；

（4）若电路中有电阻R=10Ω，求衰减振动的周期和频率（25分）【答案】

（1）T=2π√LC=

0.02πs；

（2）f=50Hz；

（3）E=½LI₀²=

0.05I₀²J；

（4）衰减振动周期T=2π√LC/2=π√LC=

0.0314s，频率f=1/T=

31.8Hz。