物理竞赛全国考试试题与答案详解

物理竞赛全国考试试题与答案详解

一、单选题

1.下列哪个物理量是矢量？（）（1分）A.质量B.密度C.速度D.温度【答案】C【解析】速度具有大小和方向，是矢量；质量、密度和温度只有大小，是标量

2.在匀加速直线运动中，某时刻的速度为v，该时刻前2s内的平均速度为v1，该时刻后2s内的平均速度为v2，则（）（1分）A.v1v2B.v1v2C.v1=v2D.无法确定【答案】B【解析】在匀加速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度该时刻前2s内的平均速度v1等于该时刻减去1s的瞬时速度，该时刻后2s内的平均速度v2等于该时刻加上1s的瞬时速度由于是匀加速运动，加速度恒定，所以v2v

3.两个物体分别从不同高度自由下落，同时到达地面，则（）（1分）A.高度大的物体先到达地面B.高度小的物体先到达地面C.两个物体同时到达地面D.无法确定【答案】C【解析】自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度为重力加速度g根据h=1/2gt^2，下落时间t与高度的平方根成正比由于两个物体同时开始下落，且加速度相同，所以它们同时到达地面

4.下列哪个现象说明分子间存在引力？（）（1分）A.水往低处流B.气体扩散C.水结冰D.橡皮筋拉伸【答案】C【解析】水结冰时，水分子从液态转变为固态，分子间的距离减小，分子间作用力增强，说明分子间存在引力

5.下列哪个物理定律描述了导线中电流、电压和电阻之间的关系？（）（1分）A.焦耳定律B.欧姆定律C.电磁感应定律D.库仑定律【答案】B【解析】欧姆定律描述了导线中电流、电压和电阻之间的关系，即I=U/R

6.在并联电路中，各支路电压（）（1分）A.相等B.不相等C.与电阻成正比D.与电阻成反比【答案】A【解析】在并联电路中，各支路两端的电压相等，即电源电压

7.下列哪个物理现象是光的干涉现象？（）（1分）A.光的反射B.光的折射C.光的衍射D.光的偏振【答案】C【解析】光的衍射是光绕过障碍物或小孔后传播的现象，是光的波动性的表现，属于光的干涉现象的一种

8.在完全非弹性碰撞中，碰撞前后系统的总动量（）（1分）A.增加B.减少C.不变D.无法确定【答案】C【解析】根据动量守恒定律，在不受外力或所受外力的矢量和为零的系统内，系统的总动量保持不变完全非弹性碰撞中，两物体碰撞后结合在一起运动，系统动量守恒

9.下列哪个物理量是描述物体转动惯性的？（）（1分）A.动能B.动量C.转动惯量D.角动量【答案】C【解析】转动惯量是描述物体转动惯性的物理量，它表示物体抵抗转动状态变化的程度

10.在简谐振动中，振子的加速度与位移的关系是（）（1分）A.成正比且方向相同B.成正比且方向相反C.成反比且方向相同D.成反比且方向相反【答案】B【解析】在简谐振动中，振子的加速度a与位移x的关系是a=-ω^2x，即加速度与位移成正比，但方向相反

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下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（SI）中的基本单位包括米（长度）、千克（质量）、秒（时间）、安培（电流）、开尔文（热力学温度）、摩尔（物质的量）、坎德拉（发光强度）焦耳是导出单位，不是基本单位

2.以下哪些现象说明分子在永不停息地做无规则运动？（）A.布朗运动B.扩散现象C.气体流动D.水结冰E.固体升华【答案】A、B【解析】布朗运动和扩散现象都是分子永不停息地做无规则运动的宏观表现

3.以下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.电源【答案】A、B、C、E【解析】电阻、电容、电感和电源是电路中的基本元件二极管是半导体器件，虽然广泛应用于电路中，但不属于基本元件

4.以下哪些是描述光的波动性的现象？（）A.光的干涉B.光的衍射C.光的反射D.光的偏振E.光的折射【答案】A、B、D【解析】光的干涉、衍射和偏振是光的波动性的表现光的反射和折射是光的粒子性的表现

5.以下哪些是描述物体机械能守恒的条件？（）A.没有摩擦力B.只有重力做功C.没有空气阻力D.只有弹力做功E.系统不受外力【答案】B、D【解析】物体机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，或者系统不受外力做功

三、填空题

1.在国际单位制中，长度的单位是______，质量的单位是______，时间的单位是______（4分）【答案】米；千克；秒

2.物体温度升高，表示物体内分子______的平均动能增大（2分）【答案】做无规则运动

3.欧姆定律的公式是______，其中R表示______，I表示______，U表示______（4分）【答案】I=U/R；电阻；电流；电压

4.在并联电路中，各支路电压______，总电流等于各支路电流的______（2分）【答案】相等；代数和

5.简谐振动的回复力F与位移x的关系是______，其中k是______（4分）【答案】F=-kx；劲度系数

6.物体做匀速圆周运动时，其加速度称为______，方向始终指向______（4分）【答案】向心加速度；圆心

7.在完全非弹性碰撞中，碰撞前后系统的总动量______，但总动能______（4分）【答案】守恒；不守恒

8.转动惯量是描述物体______的物理量，其单位是______（4分）【答案】转动惯性；千克·米^

29.在简谐振动中，振子的速度与位移的关系是______，其中A是______（4分）【答案】v=±ω√A^2-x^2；振幅

10.在光的干涉实验中，若两束光的路程差为半波长的奇数倍，则发生______，若为波长的整数倍，则发生______（4分）【答案】相消干涉；相长干涉

四、判断题

1.两个物体分别从不同高度自由下落，高度大的物体先到达地面（）（2分）【答案】（×）【解析】自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度为重力加速度g根据h=1/2gt^2，下落时间t与高度的平方根成正比由于两个物体同时开始下落，且加速度相同，所以它们同时到达地面

2.在并联电路中，各支路电流相等（）（2分）【答案】（×）【解析】在并联电路中，各支路电压相等，但各支路电流与支路电阻成反比，所以各支路电流不相等

3.在简谐振动中，振子的加速度与位移成正比（）（2分）【答案】（×）【解析】在简谐振动中，振子的加速度a与位移x的关系是a=-ω^2x，即加速度与位移成正比，但方向相反

4.在完全非弹性碰撞中，碰撞前后系统的总动能守恒（）（2分）【答案】（×）【解析】在完全非弹性碰撞中，碰撞前后系统的总动量守恒，但总动能不守恒，因为有一部分动能转化为内能

5.在光的衍射实验中，若障碍物的尺寸与光的波长相当，则会发生明显的衍射现象（）（2分）【答案】（√）【解析】光的衍射是光绕过障碍物或小孔后传播的现象，当障碍物的尺寸与光的波长相当或更小时，会发生明显的衍射现象

五、简答题

1.简述什么是机械能守恒定律及其适用条件（5分）【答案】机械能守恒定律是指在一个系统中，如果只有重力或弹力做功，那么系统的动能和势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变适用条件是系统不受外力做功，或只有重力或弹力做功

2.简述什么是简谐振动及其特征（5分）【答案】简谐振动是指一个物体在回复力的作用下，沿着直线或圆周轨迹做的周期性振动特征包括回复力与位移成正比且方向相反，加速度与位移成正比且方向相反，振动周期和频率由系统自身性质决定

3.简述什么是光的干涉现象及其条件（5分）【答案】光的干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时，某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱的现象条件是两列光波频率相同、相位差恒定、振动方向相同

六、分析题

1.一个质量为m的小球从高度h处自由下落，与地面碰撞后弹起的最大高度为h/2，求碰撞过程中的能量损失（10分）【答案】小球从高度h处自由下落，到达地面时的速度v1为v1=√2gh碰撞后弹起的最大高度为h/2，此时的速度v2为v2=√2gh/2=√gh碰撞前后的动能分别为Ek1=1/2mv1^2=1/2m2gh=mgh，Ek2=1/2mv2^2=1/2mgh=1/2mgh能量损失ΔE=Ek1-Ek2=mgh-1/2mgh=1/2mgh

2.一个质量为m的物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为r，角速度为ω，求物体所受的向心力和向心加速度（15分）【答案】物体做匀速圆周运动时，所受的向心力Fc为Fc=mω^2r向心加速度ac为ac=ω^2r根据牛顿第二定律，向心力等于质量乘以向心加速度，即Fc=mac

七、综合应用题

1.一个质量为m的物体从高度h处自由下落，与地面碰撞后弹起的最大高度为h/2，求碰撞过程中的能量损失和碰撞后的速度（25分）【答案】小球从高度h处自由下落，到达地面时的速度v1为v1=√2gh碰撞后弹起的最大高度为h/2，此时的速度v2为v2=√2gh/2=√gh碰撞前后的动能分别为Ek1=1/2mv1^2=1/2m2gh=mgh，Ek2=1/2mv2^2=1/2mgh=1/2mgh能量损失ΔE=Ek1-Ek2=mgh-1/2mgh=1/2mgh碰撞后的速度v2=√gh

2.一个质量为m的物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为r，角速度为ω，求物体所受的向心力和向心加速度，以及物体的运动周期（20分）【答案】物体做匀速圆周运动时，所受的向心力Fc为Fc=mω^2r向心加速度ac为ac=ω^2r物体的运动周期T为T=2π/ω根据牛顿第二定律，向心力等于质量乘以向心加速度，即Fc=mac---标准答案

一、单选题

1.C

2.B

3.C

4.C

5.B

6.A

7.C

8.C

9.C

10.B

二、多选题

1.A、B、C、D

2.A、B

3.A、B、C、E

4.A、B、D

5.B、D

三、填空题

1.米；千克；秒

2.做无规则运动

3.I=U/R；电阻；电流；电压

4.相等；代数和

5.F=-kx；劲度系数

6.向心加速度；圆心

7.守恒；不守恒

8.转动惯性；千克·米^

29.v=±ω√A^2-x^2；振幅

10.相消干涉；相长干涉

四、判断题

1.（×）

2.（×）

3.（×）

4.（×）

5.（√）

五、简答题

1.机械能守恒定律是指在一个系统中，如果只有重力或弹力做功，那么系统的动能和势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变适用条件是系统不受外力做功，或只有重力或弹力做功

2.简谐振动是指一个物体在回复力的作用下，沿着直线或圆周轨迹做的周期性振动特征包括回复力与位移成正比且方向相反，加速度与位移成正比且方向相反，振动周期和频率由系统自身性质决定

3.光的干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时，某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱的现象条件是两列光波频率相同、相位差恒定、振动方向相同

六、分析题

1.小球从高度h处自由下落，到达地面时的速度v1为v1=√2gh碰撞后弹起的最大高度为h/2，此时的速度v2为v2=√2gh/2=√gh碰撞前后的动能分别为Ek1=1/2mv1^2=1/2m2gh=mgh，Ek2=1/2mv2^2=1/2mgh=1/2mgh能量损失ΔE=Ek1-Ek2=mgh-1/2mgh=1/2mgh

2.物体做匀速圆周运动时，所受的向心力Fc为Fc=mω^2r向心加速度ac为ac=ω^2r根据牛顿第二定律，向心力等于质量乘以向心加速度，即Fc=mac

七、综合应用题

1.小球从高度h处自由下落，到达地面时的速度v1为v1=√2gh碰撞后弹起的最大高度为h/2，此时的速度v2为v2=√2gh/2=√gh碰撞前后的动能分别为Ek1=1/2mv1^2=1/2m2gh=mgh，Ek2=1/2mv2^2=1/2mgh=1/2mgh能量损失ΔE=Ek1-Ek2=mgh-1/2mgh=1/2mgh碰撞后的速度v2=√gh

2.物体做匀速圆周运动时，所受的向心力Fc为Fc=mω^2r向心加速度ac为ac=ω^2r物体的运动周期T为T=2π/ω根据牛顿第二定律，向心力等于质量乘以向心加速度，即Fc=mac。