物理高难度拔高题目及参考答案

物理高难度拔高题目及参考答案

一、单选题

1.在光滑水平面上，一质量为m的小球以速度v向右运动，与静止在平面上的弹簧发生弹性碰撞碰撞后，小球的速度大小和方向变化为（）（2分）A.v向右B.v向左C.0D.v/2向右【答案】B【解析】弹性碰撞中，系统动量守恒、机械能守恒设向右为正方向，则有mv=mv₁+mv₂1/2mv²=1/2mv₁²+1/2mv₂²联立可得v₁=0,v₂=v，即小球速度变为v向左

2.一个半径为R的半球形碗，放在水平面上，碗口朝上一个小球从碗口边缘无初速度下滑，不计摩擦小球下滑过程中，其加速度大小为（）（2分）A.gB.g/2C.gsinθD.gcosθ【答案】A【解析】小球受重力和支持力，沿半球表面下滑的加速度等于重力沿切线方向的分量，即a=g

3.如图所示，两根轻质弹簧竖直悬挂，下端分别连接质量为m₁和m₂的小球（m₁m₂），弹簧原长分别为l₁和l₂现用力将m₁下压x后静止，突然撤去外力，瞬间m₁的加速度大小为（）（2分）A.gB.gm₁-m₂/m₁+m₂C.gm₁+m₂/m₁-m₂D.0【答案】B【解析】撤去外力瞬间，弹簧弹力不变，两球均处于失重状态对m₁分析受力k₁x=m₁+m₂a₁a₁=k₁x/m₁+m₂=gm₁-m₂/m₁+m₂

4.一列火车在恒定功率P下沿平直轨道运动，所受阻力f恒定当火车速度达到最大值vm时，其加速度大小为（）（2分）A.P/fB.0C.P/f-mv²D.P²/f²【答案】C【解析】当牵引力等于阻力时速度最大，此时a=P-f/mv=P/f+mv²

5.在半径为R的竖直圆轨道上，小物块恰好能通过最高点，其速度大小为（）（2分）A.√gRB.√2gRC.√5gRD.√3gR【答案】A【解析】最高点受力分析N+mg=mv²/R，恰好通过时N=0，则v=√gR

6.两颗靠得很近的恒星组成的双星系统，在引力作用下绕共同质心做圆周运动若两星质量分别为m₁和m₂，间距为L，则它们的角速度大小为（）（2分）A.√Gm₁+m₂/L²B.√Gm₁m₂/m₁+m₂L²C.√Gm₁+m₂/LD.√Gm₁m₂/L【答案】A【解析】双星系统角速度相同，对任一星Gm₁m₂/L²=m₁ω²r₁=m₁ω²L1+m₂/m₁ω=√Gm₁+m₂/L²

7.如图所示，质量为m的小球以速度v水平抛出，与倾角为θ的斜面发生弹性碰撞碰撞后小球速度大小为（）（2分）A.vB.vcosθC.vsinθD.√2v²cos²θ【答案】A【解析】水平方向动量守恒，垂直方向动量增量等于冲量，碰撞后速率不变

8.一物体做简谐运动，周期为T在t=0时刻，位移为最大值则其位移表达式xt为（）（2分）A.x=Acos2πt/TB.x=Asin2πt/TC.x=Acosπt/TD.x=Asinπt/T【答案】C【解析】最大位移处对应相位ψ=π/2，则x=Acosωt+ψ=Acosπt/T

9.一束单色光从空气射入水中，频率不变，则其（）（2分）A.波速减小，波长变短B.波速减小，波长变长C.波速不变，波长变短D.波速不变，波长变长【答案】A【解析】v=c/n，n1，故v减小；v=λf，f不变，则λ减小

10.两块平行金属板相距d，电压为U电子从负极板小孔以速度v₀射出，则电子到达正极板时的动能增加量为（）（2分）A.eUB.1/2mv₀²C.eU+1/2mv₀²D.eU-mvd【答案】A【解析】电场力做功W=eU，根据动能定理，动能增加量等于电场力做功

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些物理量是标量？（）A.位移B.速度C.功D.力E.角动量【答案】C【解析】功是标量，位移、速度、力、角动量都是矢量

2.关于简谐运动的下列说法正确的是？（）A.回复力方向总与位移方向相反B.加速度方向总与位移方向相反C.机械能守恒D.周期与振幅有关E.是变加速运动【答案】A、B、C、E【解析】简谐运动回复力F=-kx，加速度a=-kx/m，均与位移方向相反；只有动能和势能转化，机械能守恒；是变加速运动；周期T=2π√m/k与振幅无关

3.以下哪些现象说明光的波动性？（）A.光的干涉B.光的衍射C.光电效应D.康普顿效应E.全反射【答案】A、B【解析】干涉和衍射是波动特征，光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，全反射与波动性无关

4.关于气体分子动理论，以下说法正确的是？（）A.气体分子的平均自由程与压强成反比B.气体分子的平均速率与温度成正比C.气体分子的碰撞是弹性的D.气体分子的动能与温度成正比E.气体分子的速率分布与体积有关【答案】A、B、D【解析】平均自由程l=1/√2πσ²n=kT/√2πσ²P，平均速率v∝√T，分子动能Eₖ=3/2kT，速率分布与体积无关

5.如图所示，两个点电荷Q₁和Q₂，下列说法正确的是？（）A.若Q₁和Q₂同号，P点电场强度可能为零B.若Q₁和Q₂异号，P点电场强度可能为零C.若Q₁和Q₂同号，P点电势可能为零D.若Q₁和Q₂异号，P点电势一定为零E.若Q₁和Q₂异号，且等距，P点电场强度为零【答案】A、B、C【解析】同号电荷连线上电场方向相同，不可能为零；异号电荷连线上电场强度可能为零；同号电荷沿电场线移动电势变化，可能过零点；异号电荷电势代数和不为零；等距异号电荷电场强度大小相等方向相反，可能为零

三、填空题（每题3分，共24分）

1.一质量为m的小球在半径为R的粗糙水平圆盘上做匀速圆周运动，速率v，则小球受的摩擦力大小为______，圆盘转动的角速度范围是______【答案】mv²/R，tanθ≤ω≤√g/tanθ（6分）【解析】f=mv²/R；静摩擦力f≤μN=μmg，提供向心力f=mv²/R，得v≤√μgR，ω≤√g/tanθ

2.一束光从空气射入折射率为n的介质，入射角为30°，则折射角为______，光在介质中传播速度为______【答案】sin⁻¹n/√3，c/n（6分）【解析】n=sin30°/sinr，r=sin⁻¹n/√3；v=c/n

3.一质量为m的小球从高h处自由下落，与地面发生弹性碰撞，则小球在空中运动的总时间为______，动量改变量的最大值为______【答案】2√2h/g，2√gh（6分）【解析】总时间t=2√2h/g；动量改变量Δp=2mv=2√2mgh

4.两根轻质弹簧串联，倔强系数分别为k₁和k₂，其等效倔强系数为______，并联时等效倔强系数为______【答案】k₁k₂/k₁+k₂，k₁+k₂（6分）【解析】串联F=k₁x₁=k₂x₂，x=x₁+x₂，k=F/x=k₁k₂/k₁+k₂；并联F=k₁x=k₂x，k=k₁+k₂

5.一质点做简谐运动，周期T=4s，振幅A=5cm当t=0时，质点过平衡位置向正方向运动，则其位移表达式为______，3s时速度大小为______【答案】x=5cosπt/2cm，5πcm/s（6分）【解析】ω=π/2rad/s，初始相位ψ=-π/2，x=5cosπt/2cm；v=-5πsinπt/2，v3=5πcm/s

6.一束单色光从空气射入水中，频率为f，波长为λ则在水中的波长为______，光子的能量为______【答案】λ/n，hf（6分）【解析】v=c/n，λ=λ/n；E=hf

7.一平行板电容器，板间距离为d，电压为U则板间电场强度为______，电容为______【答案】U/d，εS/d（6分）【解析】E=U/d；C=εS/d

8.一长为L的匀强磁场区域，磁感应强度为B一质量为m、电荷量为q的带电粒子以速度v垂直磁场进入，则粒子离开磁场时侧移距离为______，时间间隔为______【答案】BqvL/2mv，L/v（6分）【解析】洛伦兹力提供向心力，R=mv²/Bq，侧移y=2R-L；T=2πR/v=2πL/Bqv

四、判断题（每题2分，共20分）

1.做匀速圆周运动的物体，其加速度为零（）【答案】（×）【解析】加速度不为零，是向心加速度，方向时刻变化

2.机械能守恒的系统中，一定满足只有重力或系统内弹力做功（）【答案】（×）【解析】只要系统外力不做功或做功之和为零即可，如弹簧系统

3.全反射是光从光密介质射入光疏介质时发生的现象（）【答案】（×）【解析】全反射是光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角发生的现象

4.理想气体分子之间没有相互作用力（）【答案】（√）【解析】理想气体模型假设分子间无相互作用和分子体积

5.电势是标量，电势差是矢量（）【答案】（×）【解析】电势和电势差都是标量

6.当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光子的能量等于n=2能级的能量（）【答案】（×）【解析】辐射光子能量E=hν=E₃-E₂

7.质点做曲线运动时，速度方向一定改变，加速度方向不一定改变（）【答案】（√）【解析】曲线运动速度方向沿切线，时刻改变；加速度方向不一定改变，如平抛运动

8.电容器的电容大小与板间电压有关（）【答案】（×）【解析】电容C=εS/d，与电压无关

9.在真空中，光的传播速度总大于声波的传播速度（）【答案】（√）【解析】光速c=3×10⁸m/s，声速v=340m/s

10.一个做简谐运动的物体，其机械能可能不守恒（）【答案】（×）【解析】简谐运动系统机械能守恒

五、简答题（每题4分，共20分）

1.简述什么是简谐运动，并说明其三个必要条件【答案】简谐运动是指物体所受回复力F与位移x成正比，且总是指向平衡位置的振动必要条件

（1）回复力F=-kx；

（2）系统机械能守恒；

（3）不存在阻尼或阻尼很小

2.说明什么是全反射现象，并写出发生全反射的条件【答案】全反射是光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角，全部光线被反射回光密介质的现象条件

（1）光从光密介质射入光疏介质；

（2）入射角大于临界角，sinr=c/n

3.简述什么是分子动理论，并说明其三个基本观点【答案】分子动理论是用统计方法解释气体宏观性质的微观理论基本观点

（1）物质由大量分子组成，分子永不停息地做无规则运动；

（2）分子间存在相互作用的引力和斥力；

（3）分子间存在空隙，分子间作用力与距离有关

4.简述什么是光的干涉现象，并说明产生干涉的条件【答案】光的干涉是两列或多列光波在空间相遇时叠加，某些区域振动加强，某些区域振动减弱的现象产生条件

（1）频率相同；

（2）振动方向相同；

（3）相位差恒定；

（4）相遇光束的振幅相差不大

5.简述什么是电磁波，并说明其传播速度与哪些因素有关【答案】电磁波是由变化的电场和磁场相互激发，在空间中传播的波传播速度

（1）在真空中，v=c=3×10⁸m/s；

（2）在介质中，v=c/n，与介质的介电常数和磁导率有关

六、分析题（每题10分，共20分）

1.如图所示，质量为m的小球从高h处自由下落，与倾角为θ的斜面发生弹性碰撞求碰撞后小球的速度大小和方向【答案】设碰撞前速度为v₀=√2gh，沿水平方向；沿斜面方向速度分解v₀sinθ；碰撞后沿斜面方向速度不变，v₁=v₀sinθ；垂直斜面方向速度反向，v₂=v₀cosθ；合速度v=√v₁²+v₂²=v₀√1+3sin²θ；速度方向与斜面夹角α=tan⁻¹v₂/v₁=arctancotθ

2.如图所示，两根轻质弹簧倔强系数分别为k₁和k₂，串联后连接质量为m的小球系统在水平面上做简谐运动，求其周期【答案】等效倔强系数k=k₁k₂/k₁+k₂；根据T=2π√m/k，周期T=2π√[k₁+k₂m/k₁k₂]；化简得T=2π√[k₁+k₂k₁k₂/k₁²+k₂²]

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一质量为m的小球以速度v₀沿与水平面成θ₀角的方向抛出，与倾角为θ的斜面发生弹性碰撞求小球碰撞后速度的大小和方向【答案】水平方向速度不变vx=v₀cosθ₀；碰撞前沿斜面方向速度vy=v₀sinθ₀；碰撞后沿斜面方向速度不变v₁=vy=v₀sinθ₀；垂直斜面方向速度反向v₂=-vx=-v₀cosθ₀；合速度v=√v₁²+v₂²=v₀√1+3sin²θ₀；速度方向与斜面夹角α=tan⁻¹v₂/v₁=arctan-cotθ₀

2.一平行板电容器，板间距离为d，电压为U两板间充满介电常数为ε的介质一质量为m、电荷量为q的带电粒子从负极板小孔以速度v₀射出，求粒子到达正极板时的速度大小【答案】电场力做功W=qU；根据动能定理qU=1/2mv²-1/2mv₀²；粒子到达正极板时速度v=√v₀²+2qU/m；若v₀²2qU/m，粒子能到达正极板；若v₀²2qU/m，粒子到达正极板时速度为零---参考答案（此处省略具体答案，实际使用时需补充完整）。