高中物理奥林匹克竞赛试题分类与答案详解

高中物理奥林匹克竞赛试题分类与答案详解

一、单选题（每题2分，共20分）

1.一物体做平抛运动，初速度为v0，落地时速度大小为v，则落地时速度方向与水平方向夹角的正切值为（）（2分）A.v0/gB.g/v0C.v0/vD.v/g【答案】C【解析】落地时速度方向与水平方向夹角的正切值等于水平速度与竖直速度之比，即tanθ=vy/vx=gt/v0=v0/vcosθ=v0/v

2.一列简谐波沿x轴传播，t=0时刻波形如图所示，则波速为（）（2分）A.1m/sB.2m/sC.3m/sD.4m/s【答案】B【解析】由波形图可知波长λ=4m，周期T=2s，波速v=λ/T=4m/2s=2m/s

3.一质点做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω，则其速度大小为（）（2分）A.RωB.2πRωC.Rω^2D.2πR/T【答案】A【解析】匀速圆周运动的速度大小等于角速度与半径的乘积，即v=Rω

4.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，第3秒内下落的高度为（）（2分）A.

4.5mB.9mC.

14.7mD.

19.6m【答案】A【解析】第3秒内下落的高度等于前3秒下落的高度减去前2秒下落的高度，即h3=1/2gt^2-1/2gt-1^2=1/2×

9.8×3^2-1/2×

9.8×2^2=

4.5m

5.一物体在水平面上做匀速直线运动，受到的水平拉力为F，摩擦力为f，则物体的机械能变化情况为（）（2分）A.增加B.减少C.不变D.无法确定【答案】C【解析】物体做匀速直线运动时，受到的合外力为零，即F=f，此时不做功，物体的机械能不变

6.一束光从空气射入水中，入射角为30°，折射角为22°，则水的折射率为（）（2分）A.

1.33B.

1.5C.

1.73D.

2.0【答案】C【解析】根据折射定律n=sinθ1/sinθ2，水的折射率n=sin30°/sin22°≈

1.

737.一物体放在光滑水平面上，用水平力F推物体，使物体产生加速度a，若水平力变为2F，则物体的加速度变为（）（2分）A.aB.2aC.a/2D.4a【答案】B【解析】根据牛顿第二定律F=ma，水平力变为2F时，加速度a=2F/m=2a

8.一电路中，电阻R1=10Ω，电阻R2=20Ω，串联后接在电压为U的电源上，则电路中的电流为（）（2分）A.U/30B.U/10C.U/20D.U/40【答案】A【解析】串联电路中电流处处相等，电路总电阻R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，根据欧姆定律I=U/R=U/

309.一平行板电容器，两板间距为d，板间电场强度为E，则电容器两板间的电势差为（）（2分）A.EdB.E/dC.E^2dD.d/E【答案】A【解析】平行板电容器两板间的电势差U=Ed

10.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过高度为h时，速度大小为（）（2分）A.√2ghB.√ghC.√2g/hD.√g/2h【答案】A【解析】根据机械能守恒定律，物体下落高度为h时，势能转化为动能，即mgh=1/2mv^2，解得v=√2gh

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些物理量是标量？（）（4分）A.速度B.加速度C.力D.功E.动量【答案】D【解析】标量是只有大小没有方向的物理量，功是标量，速度、加速度、力、动量都是矢量

2.以下哪些情况下，系统的机械能守恒？（）（4分）A.只有重力做功B.合外力做功为零C.系统不受外力D.系统动能不变E.系统势能不变【答案】A、B【解析】机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功，或系统合外力做功为零

3.以下哪些现象属于光的波动性？（）（4分）A.光的直线传播B.光的反射C.光的折射D.光的衍射E.光的干涉【答案】D、E【解析】光的衍射和干涉是光的波动性的特征现象

4.以下哪些情况下，电路中的电功率最大？（）（4分）A.电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，E=IR+rB.电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，E=IR+r，且R=rC.电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，E=IR+r，且RrD.电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，E=IR+r，且RrE.电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，E=IR+r，且R=r^2【答案】B【解析】当外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大

5.以下哪些物理现象与量子力学有关？（）（4分）A.黑体辐射B.光电效应C.原子光谱D.玻尔原子模型E.电磁感应【答案】A、B、C、D【解析】黑体辐射、光电效应、原子光谱、玻尔原子模型都与量子力学有关，电磁感应属于经典电磁学范畴

三、填空题（每题4分，共20分）

1.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过1秒末的速度为______m/s，经过2秒内的下落高度为______m（4分）【答案】

9.8；

19.6【解析】经过1秒末的速度v=gt=

9.8×1=

9.8m/s，经过2秒内的下落高度h=1/2gt^2=1/2×

9.8×2^2=

19.6m

2.一平行板电容器，两板间距为d，板间电场强度为E，则电容器两板间的电势差为______V，电容器的电容为______F（4分）【答案】Ed；εA/d【解析】电势差U=Ed，电容C=εA/d

3.一物体做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω，则其速度大小为______m/s，向心加速度大小为______m/s^2（4分）【答案】Rω；Rω^2【解析】速度大小v=Rω，向心加速度大小a=Rω^

24.一电路中，电阻R1=10Ω，电阻R2=20Ω，串联后接在电压为U的电源上，则电路中的电流为______A，电阻R1两端的电压为______V（4分）【答案】U/30；U/3【解析】电路中的电流I=U/30，电阻R1两端的电压U1=IR1=U/30×10=U/

35.一束光从空气射入水中，入射角为30°，折射角为22°，则水的折射率为______，光在水中的传播速度为______m/s（4分）【答案】

1.73；

2.25×10^8【解析】水的折射率n=sin30°/sin22°≈

1.73，光在水中的传播速度v=c/n=3×10^8/

1.73≈

2.25×10^8m/s

四、判断题（每题2分，共10分）

1.两个物体相向运动，它们的动量一定相等（）（2分）【答案】（×）【解析】动量是矢量，两个物体相向运动时，它们的动量大小相等，方向相反，所以动量不一定相等

2.物体做匀速圆周运动时，它的加速度为零（）（2分）【答案】（×）【解析】匀速圆周运动时，速度大小不变，但速度方向时刻改变，所以存在向心加速度，加速度不为零

3.平行板电容器充电后，断开电源，两板间的电场强度不变（）（2分）【答案】（√）【解析】平行板电容器充电后，断开电源，两板间的电荷量不变，电场强度E=Q/εA也不变

4.电路中的电功率P=UI，所以当电压U增大时，电功率一定增大（）（2分）【答案】（×）【解析】电功率P=UI，当电压U增大时，如果电流I减小，电功率不一定增大

5.量子力学中的不确定性原理表明，粒子的位置和动量可以同时精确测量（）（2分）【答案】（×）【解析】不确定性原理表明，粒子的位置和动量不能同时精确测量，测量位置越精确，动量越不确定，反之亦然

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述机械能守恒的条件是什么？（5分）【答案】机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功，或系统合外力做功为零【解析】当系统只有重力或系统内弹力做功时，系统的动能和势能可以相互转化，但机械能总量保持不变当系统合外力做功为零时，系统的动能和势能也不会发生变化，机械能总量也保持不变

2.简述光的干涉现象的特征是什么？（5分）【答案】光的干涉现象的特征是当两列光波相遇时，在某些区域振动加强，而在另一些区域振动减弱，形成明暗相间的条纹【解析】光的干涉现象是光的波动性的重要特征，当两列光波满足相干条件（频率相同、振动方向相同、相位差恒定）时，会发生干涉现象，形成明暗相间的条纹

3.简述牛顿第二定律的内容是什么？（5分）【答案】牛顿第二定律的内容是物体的加速度a与它所受的合外力F成正比，与它的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同，即F=ma【解析】牛顿第二定律是描述物体运动的基本定律之一，它定量地描述了力、质量和加速度之间的关系，是经典力学的基础

六、分析题（每题10分，共20分）

1.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过高度为h时，速度大小为多少？请推导出表达式（10分）【答案】经过高度为h时，速度大小为√2gh【解析】根据机械能守恒定律，物体下落高度为h时，势能转化为动能，即mgh=1/2mv^2，解得v=√2gh

2.一平行板电容器，两板间距为d，板间电场强度为E，如果两板间的电压增加一倍，电容器的电容如何变化？请解释原因（10分）【答案】电容器的电容不变【解析】平行板电容器的电容C=εA/d，其中ε是介电常数，A是板面积，d是板间距电容器的电容只与介电常数、板面积和板间距有关，与电压无关因此，当两板间的电压增加一倍时，电容器的电容不变

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过1秒末的速度为多少？经过2秒内的下落高度为多少？请推导出表达式，并计算数值（25分）【答案】经过1秒末的速度为

9.8m/s，经过2秒内的下落高度为

19.6m【解析】经过1秒末的速度v=gt=

9.8×1=

9.8m/s，经过2秒内的下落高度h=1/2gt^2=1/2×

9.8×2^2=

19.6m

2.一平行板电容器，两板间距为d，板间电场强度为E，如果两板间的电压增加一倍，电容器的电容如何变化？请解释原因，并计算新的电势差和电场强度（25分）【答案】电容器的电容不变，新的电势差为2Ed，新的电场强度为2E【解析】平行板电容器的电容C=εA/d，其中ε是介电常数，A是板面积，d是板间距电容器的电容只与介电常数、板面积和板间距有关，与电压无关因此，当两板间的电压增加一倍时，电容器的电容不变新的电势差U=2U=2Ed，新的电场强度E=U/d=2Ed/d=2E。