解析物理国赛试题与对应答案

解析物理国赛试题与对应答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.下列哪个物理量是矢量？（）A.功B.能量C.力D.热量【答案】C【解析】力是具有大小和方向的物理量，是矢量；功、能量和热量只有大小，没有方向，是标量

2.在恒定压强下，一定质量的理想气体温度升高，其内能变化情况是（）A.增加B.减少C.不变D.无法确定【答案】A【解析】理想气体的内能与温度直接相关，温度升高，内能增加

3.下列哪个现象是由于光的衍射引起的？（）A.雨后彩虹B.日食C.光的干涉D.小孔成像【答案】C【解析】光的衍射是指光绕过障碍物或通过小孔后发生的现象，光的干涉是光波叠加产生的现象

4.在电路中，电阻串联时，总电阻等于各个电阻之和，这是由于（）A.电流在串联电路中处处相等B.电压在串联电路中处处相等C.电流在串联电路中处处相等，电压在各个电阻上分配D.电压在串联电路中处处相等，电流在各个电阻上分配【答案】C【解析】在串联电路中，电流处处相等，而电压在各个电阻上分配，总电阻等于各个电阻之和

5.一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.物体的加速度逐渐减小B.物体的速度逐渐增大C.物体的动能逐渐减小D.物体的势能逐渐增大【答案】B【解析】自由下落时，加速度恒定，速度逐渐增大

6.下列哪个物理定律描述了电荷之间的相互作用？（）A.牛顿第二定律B.焦耳定律C.库仑定律D.欧姆定律【答案】C【解析】库仑定律描述了电荷之间的相互作用力

7.在电磁感应现象中，产生感应电动势的条件是（）A.导体在磁场中做切割磁感线运动B.穿过闭合回路的磁通量发生变化C.闭合回路中的导体在磁场中静止D.磁场中的导体回路面积不变【答案】B【解析】电磁感应现象中，产生感应电动势的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化

8.下列哪个物理现象是由于分子热运动引起的？（）A.液体的蒸发B.固体的升华C.气体的扩散D.以上都是【答案】D【解析】液体的蒸发、固体的升华和气体的扩散都是由于分子热运动引起的

9.在电路中，电容器的充电过程是（）A.电容器上的电荷逐渐减少B.电容器上的电荷逐渐增多C.电容器上的电压逐渐减小D.电容器上的电压逐渐增大【答案】B、D【解析】电容器充电过程中，电容器上的电荷逐渐增多，电压逐渐增大

10.下列哪个物理现象是由于光的偏振引起的？（）A.光的反射B.光的折射C.光的偏振D.光的衍射【答案】C【解析】光的偏振是指光波的振动方向被限制在某一平面内的现象

二、多选题（每题4分，共20分）

1.下列哪些是国际单位制中的基本单位？（）A.米B.千克C.秒D.安培E.焦耳【答案】A、B、C、D【解析】国际单位制中的基本单位包括米（长度）、千克（质量）、秒（时间）、安培（电流）等

2.下列哪些现象是由于光的干涉引起的？（）A.薄膜干涉B.泊松亮斑C.双缝干涉D.牛顿环E.雨后彩虹【答案】A、C、D【解析】薄膜干涉、双缝干涉和牛顿环都是由于光的干涉引起的现象

3.下列哪些是电路中的基本元件？（）A.电阻B.电容C.电感D.二极管E.电池【答案】A、B、C、D、E【解析】电阻、电容、电感、二极管和电池都是电路中的基本元件

4.下列哪些是热力学第二定律的表述？（）A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体B.不可能从单一热源吸热并全部转化为功C.热机的效率不可能达到100%D.热量总是从高温物体传到低温物体E.自然界中的自发过程总是向熵增加的方向进行【答案】A、B、C、E【解析】热力学第二定律的表述包括热量不能自发地从低温物体传到高温物体、不可能从单一热源吸热并全部转化为功、热机的效率不可能达到100%、自然界中的自发过程总是向熵增加的方向进行

5.下列哪些是电磁波的特性？（）A.穿透力强B.传播速度恒定C.能量传递D.偏振现象E.干涉现象【答案】A、C、D、E【解析】电磁波具有穿透力强、能量传递、偏振现象和干涉现象等特性

三、填空题（每题4分，共16分）

1.物体做匀速圆周运动时，其加速度的方向始终指向______【答案】圆心

2.理想气体状态方程为______【答案】PV=nRT

3.电路中，电感的电压与______成正比【答案】电流变化率

4.热力学第一定律的数学表达式为______【答案】ΔU=Q-W

四、判断题（每题2分，共10分）

1.两个物体温度相同，它们的内能也一定相同（）【答案】（×）【解析】内能不仅与温度有关，还与物体的质量和状态有关

2.在并联电路中，各支路两端的电压相等（）【答案】（√）【解析】在并联电路中，各支路两端的电压相等

3.热机的效率可以达到100%（）【答案】（×）【解析】根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%

4.电磁波在真空中的传播速度等于光速（）【答案】（√）【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，约为3×10^8m/s

5.电容器的充电过程中，电容器上的电荷逐渐增多，电压逐渐增大（）【答案】（√）【解析】电容器的充电过程中，电容器上的电荷逐渐增多，电压逐渐增大

五、简答题（每题4分，共12分）

1.简述牛顿第二定律的内容【答案】牛顿第二定律的内容是物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同数学表达式为F=ma

2.简述光的干涉现象【答案】光的干涉现象是指两列或多列光波在空间中相遇时，叠加在一起，使得某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱的现象这种现象是由于光波的叠加而产生的

3.简述热力学第二定律的内容【答案】热力学第二定律的内容是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，不可能从单一热源吸热并全部转化为功，自然界中的自发过程总是向熵增加的方向进行

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，其速度和加速度的变化情况【答案】自由下落时，物体受到重力的作用，加速度恒定，方向竖直向下由于加速度恒定，物体的速度随时间均匀增大速度v和时间t的关系为v=gt，其中g是重力加速度

2.分析一个电路中电阻、电容和电感串联时，电路的阻抗和相位差的变化情况【答案】电阻、电容和电感串联时，电路的总阻抗Z为Z=R+jXL-XC，其中R是电阻，XL是电感的感抗，XC是电容的容抗电路的相位差φ为φ=arctanXL-XC/R当XLXC时，电路呈感性，相位差为正；当XLXC时，电路呈容性，相位差为负；当XL=XC时，电路呈阻性，相位差为零

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一个质量为2kg的物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过3秒后落地求物体下落的高度和落地时的速度【答案】物体下落的高度h可以用公式h=1/2gt^2计算，其中g是重力加速度，t是时间代入数据得h=1/2×

9.8×3^2=

44.1m物体落地时的速度v可以用公式v=gt计算，代入数据得v=

9.8×3=

29.4m/s

2.一个电路中电阻、电容和电感串联，电阻R=10Ω，电感L=

0.1H，电容C=

0.01F，电源电压u=100sin100πtV求电路的阻抗和电路中的电流【答案】电路的总阻抗Z为Z=R+jXL-XC，其中XL=ωL=100π×

0.1=

31.4Ω，XC=1/ωC=1/100π×

0.01=

31.8Ω代入数据得Z=10+j

31.4-

31.8=10-j

0.4Ω电路中的电流I可以用公式I=U/Z计算，其中U是电源电压的有效值代入数据得I=100/√10^2+

0.4^2=

99.6A电流的相位差φ=arctan-

0.4/10=-

2.2°

八、标准答案

一、单选题

1.C

2.A

3.C

4.C

5.B

6.C

7.B

8.D

9.B、D

10.C

二、多选题

1.A、B、C、D

2.A、C、D

3.A、B、C、D、E

4.A、B、C、E

5.A、C、D、E

三、填空题

1.圆心

2.PV=nRT

3.电流变化率

4.ΔU=Q-W

四、判断题

1.（×）

2.（√）

3.（×）

4.（√）

5.（√）

五、简答题

1.牛顿第二定律的内容是物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同数学表达式为F=ma

2.光的干涉现象是指两列或多列光波在空间中相遇时，叠加在一起，使得某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱的现象这种现象是由于光波的叠加而产生的

3.热力学第二定律的内容是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，不可能从单一热源吸热并全部转化为功，自然界中的自发过程总是向熵增加的方向进行

六、分析题

1.自由下落时，物体受到重力的作用，加速度恒定，方向竖直向下由于加速度恒定，物体的速度随时间均匀增大速度v和时间t的关系为v=gt，其中g是重力加速度

2.电阻、电容和电感串联时，电路的总阻抗Z为Z=R+jXL-XC，其中R是电阻，XL是电感的感抗，XC是电容的容抗电路的相位差φ为φ=arctanXL-XC/R当XLXC时，电路呈感性，相位差为正；当XLXC时，电路呈容性，相位差为负；当XL=XC时，电路呈阻性，相位差为零

七、综合应用题

1.物体下落的高度h可以用公式h=1/2gt^2计算，其中g是重力加速度，t是时间代入数据得h=1/2×

9.8×3^2=

44.1m物体落地时的速度v可以用公式v=gt计算，代入数据得v=

9.8×3=

29.4m/s

2.电路的总阻抗Z为Z=R+jXL-XC，其中XL=ωL=100π×

0.1=

31.4Ω，XC=1/ωC=1/100π×

0.01=

31.8Ω代入数据得Z=10+j

31.4-

31.8=10-j

0.4Ω电路中的电流I可以用公式I=U/Z计算，其中U是电源电压的有效值代入数据得I=100/√10^2+

0.4^2=

99.6A电流的相位差φ=arctan-

0.4/10=-

2.2°。