高中物理比赛创新题目与参考答案

高中物理比赛创新题目与参考答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，下列说法正确的是（）（2分）A.物体在任意时刻的动能等于重力势能B.物体在任意时刻的机械能逐渐减小C.物体下落过程中，重力做正功，动能增加D.物体下落过程中，重力做负功，动能减小【答案】C【解析】物体自由下落过程中，只有重力做功，机械能守恒动能增加说明重力做正功

2.在光滑水平面上，一质量为m的小球以速度v向右运动，与静止在水平面上的质量为2m的木块发生弹性正碰，碰撞后小球的速度大小为（）（2分）A.vB.v/2C.v/3D.2v【答案】B【解析】弹性正碰中，动量守恒和机械能守恒设木块碰撞后速度为V，列方程mv=mv/2+2mV1/2mv²=1/2mv²/4+1/2×2mV²解得v/

23.一列简谐波沿x轴传播，某时刻波形如图所示，波速为v，质点P的坐标为（2，0），则质点P的振动方程为（）（2分）A.y=Asinωt+π/4B.y=Asinωt-π/4C.y=Asinωt+π/2D.y=Asinωt-π/2【答案】B【解析】P点初始位移为负最大值，相位落后于平衡位置，相位差为-π/

44.一平行板电容器两极板间距为d，极板间充满介电常数为ε的均匀电介质，电容器电容为C，若将电介质抽去一半，电容变为（）（2分）A.C/2B.C/εC.2CD.Cε【答案】A【解析】电容公式C=εS/d，抽去一半电介质后，介电常数变为ε/2，电容变为C/

25.一电子以速度v₀沿x轴正方向运动，进入一匀强磁场B，磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径为R，若电子电荷量为e，质量为m，则（）（2分）A.电子做圆周运动的周期为2πRv₀/BB.电子做圆周运动的频率为eB/2πmC.电子做圆周运动的向心加速度大小为ev₀B/mD.电子做圆周运动的动能变化量为ev₀B【答案】C【解析】洛伦兹力提供向心力ev₀B=mv₀²/R，向心加速度a=ev₀B/m

6.一质量为m的物体从高为h的斜面顶端由静止下滑，斜面倾角为θ，物体与斜面间动摩擦因数为μ，物体滑到底端时的速度大小为（）（2分）A.√2ghB.√2gh1-μcosθC.√2gh1+μsinθD.√2gh1-μtanθ【答案】C【解析】沿斜面方向受力分析mgsinθ-μmgcosθ=maa=gsinθ-μcosθv²=2ah=2gsinθ-μcosθh

7.一闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势最大值为E₀，则当线圈平面与磁感线夹角为30°时，感应电动势大小为（）（2分）A.E₀B.E₀/2C.√3E₀/2D.E₀/√3【答案】C【解析】感应电动势瞬时值e=E₀sinωt，当夹角30°时，e=E₀sin60°=√3E₀/

28.一质点做简谐运动，周期为T，某时刻位移为正最大值，则再经过时间（）质点第一次经过平衡位置（）（2分）A.T/4B.T/2C.3T/4D.T【答案】A【解析】从最大位移到平衡位置需T/

49.一艘船在静水中的速度为v₁，水流速度为v₂，船欲到达对岸正对点，则船头应指向上游方向，与岸夹角为（）（2分）A.arctanv₂/v₁B.arctanv₁/v₂C.π/2-arctanv₂/v₁D.π/2-arctanv₁/v₂【答案】C【解析】设船头与岸夹角为α，则v船沿河岸方向分量为v₁cosα，需等于v₂v₁cosα=v₂cosα=v₂/v₁α=π/2-arctanv₂/v₁

10.一质点做半径为R的匀速圆周运动，周期为T，则其线速度大小为（）（2分）A.2πR/TB.πR/TC.2πT/RD.πT/R【答案】A【解析】线速度v=轨道长度/时间=2πR/T

二、多选题（每题4分，共20分）

1.下列说法正确的有（）（4分）A.热量总是从高温物体传递到低温物体B.做功和热传递都是改变内能的方式C.理想气体等温变化时，内能不变D.理想气体自由膨胀过程中，内能增加E.热机的效率不可能达到100%【答案】A、B、C、E【解析】热传递有方向性，做功和热传递改变内能，理想气体等温△U=0，自由膨胀Q=0，W=0，△U=

02.关于电磁感应现象，下列说法正确的有（）（4分）A.导体在磁场中运动时，一定会产生感应电动势B.感应电动势的大小与磁通量变化率成正比C.感应电流的方向由楞次定律判断D.感应电动势的大小与导体切割磁感线的速度有关E.楞次定律和法拉第电磁感应定律是等效的【答案】B、C、D【解析】导体需做切割运动产生感应电动势，大小与变化率成正比，方向由楞次定律判断，与切割速度有关

3.关于光学现象，下列说法正确的有（）（4分）A.全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质B.光的干涉现象是光波叠加的结果C.光的衍射现象表明光具有波动性D.光的偏振现象表明光是一种横波E.现代物理认为光具有波粒二象性【答案】A、B、C、D、E【解析】全反射条件、干涉叠加、衍射波动性、偏振横波性、波粒二象性均为正确表述

4.关于原子物理，下列说法正确的有（）（4分）A.放射性元素衰变半衰期与原子核内部结构有关B.α粒子散射实验说明了原子核具有核式结构C.核反应方程必须满足质量数守恒和电荷数守恒D.质子是由查德威克发现的E.原子核的结合能越大，原子核越稳定【答案】A、B、C、E【解析】半衰期与内部结构有关，α散射说明核式结构，核反应守恒，结合能越大越稳定质子由卢瑟福发现

5.关于力学现象，下列说法正确的有（）（4分）A.物体处于平衡状态时，一定不受力B.物体加速度越大，惯性越大C.物体速度变化越快，加速度越大D.物体所受合外力越大，加速度越大E.物体运动状态改变时，一定受到合外力【答案】C、D、E【解析】平衡状态合外力为零，惯性由质量决定，加速度反映速度变化快慢，合外力与加速度成正比，运动状态改变需合外力

三、填空题（每题4分，共32分）

1.一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______m（g取10m/s²）（4分）【答案】25【解析】前3秒下落高度h₁=1/2gt²=45m，前2秒下落高度h₂=20m，第3秒下落h=h₁-h₂=25m

2.一质量为m的物体在水平面上受恒力F作用，由静止开始运动，经时间t速度达到v，则物体受到的摩擦力大小为______（4分）【答案】mv²/2t-F【解析】动能定理Ft-μmgcosθ=1/2mv²，摩擦力f=μmgcosθ=mv²/2t-F

3.一列简谐波沿x轴传播，波速为v，某时刻波形如图所示，质点P的振动方程为______（4分）【答案】y=Asinωt-π/4【解析】P点初始相位落后π/4，ω=2π/T

4.一平行板电容器两极板间距为d，极板间充满介电常数为ε的均匀电介质，电容器电容为C，若将电介质抽去一半，电容变为______（4分）【答案】C/2【解析】电容公式C=εS/d，抽去一半电介质后，介电常数变为ε/2，电容变为C/

25.一电子以速度v₀沿x轴正方向运动，进入一匀强磁场B，磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径为R，若电子电荷量为e，质量为m，则其做圆周运动的向心加速度大小为______（4分）【答案】ev₀B/m【解析】洛伦兹力提供向心力ev₀B=mv₀²/R，向心加速度a=ev₀B/m

6.一质量为m的物体从高为h的斜面顶端由静止下滑，斜面倾角为θ，物体与斜面间动摩擦因数为μ，物体滑到底端时的速度大小为______（4分）【答案】√2gh1+μsinθ【解析】沿斜面方向受力分析mgsinθ-μmgcosθ=maa=gsinθ-μcosθv²=2ah=2gsinθ-μcosθh

7.一闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势最大值为E₀，则当线圈平面与磁感线夹角为30°时，感应电动势大小为______（4分）【答案】√3E₀/2【解析】感应电动势瞬时值e=E₀sinωt，当夹角30°时，e=E₀sin60°=√3E₀/

28.一质点做简谐运动，周期为T，某时刻位移为正最大值，则再经过时间______质点第一次经过平衡位置（4分）【答案】T/4【解析】从最大位移到平衡位置需T/4

四、判断题（每题2分，共10分）

1.两个互成角度的匀速直线运动的合运动一定是直线运动（）（2分）【答案】（×）【解析】若两分运动速度共线同向，合运动为直线运动；若不同线，合运动为曲线运动

2.热机的效率不可能达到100%（）（2分）【答案】（√）【解析】根据热力学第二定律，热机不可能将吸收的热量全部转化为有用功

3.感应电流的方向总是与引起感应电流的磁通量变化方向相反（）（2分）【答案】（√）【解析】根据楞次定律，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的磁通量变化

4.光的干涉和衍射现象表明光具有波动性（）（2分）【答案】（√）【解析】干涉和衍射是波特有的现象，表明光具有波动性

5.原子核的结合能越大，原子核越稳定（）（2分）【答案】（√）【解析】结合能越大，原子核抵抗分裂的能力越强，越稳定

五、简答题（每题4分，共12分）

1.简述机械能守恒的条件（4分）【答案】机械能守恒的条件是系统中只有重力或弹力做功，或者系统不受非保守力作用，系统与外界无能量交换具体表现为

（1）系统内只有重力或弹力做功；

（2）系统内存在非保守力，但非保守力不做功；

（3）系统与外界无能量交换，如无摩擦力、空气阻力等

2.简述法拉第电磁感应定律的内容（4分）【答案】法拉第电磁感应定律的内容是闭合回路中产生的感应电动势的大小，等于穿过该回路的磁通量变化率的绝对值数学表达式为ε=|ΔΦ/Δt|其中，ε为感应电动势，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为变化所用时间定律表明

（1）磁通量变化越快，感应电动势越大；

（2）感应电动势与磁通量变化率成正比

3.简述全反射的条件（4分）【答案】全反射的条件是

（1）光从光密介质射入光疏介质；

（2）入射角大于或等于临界角具体解释为当光从光密介质（如水、玻璃）射入光疏介质（如空气）时，如果入射角足够大，使得折射角达到90°，则折射光线沿界面传播，此时没有折射光线，全部光线被反射回光密介质，这种现象称为全反射临界角是入射角为90°时的折射角

六、分析题（每题10分，共20分）

1.一质量为m的物体从高为h的斜面顶端由静止下滑，斜面倾角为θ，物体与斜面间动摩擦因数为μ，求物体滑到底端时的速度大小（10分）【答案】

（1）受力分析物体受重力mg、支持力N、摩擦力f，沿斜面方向和垂直斜面方向分解垂直方向N=mgcosθ沿斜面方向mgsinθ-μmgcosθ=ma

（2）加速度计算a=gsinθ-μcosθ

（3）速度计算根据运动学公式v²=2ah=2gsinθ-μcosθhv=√[2gsinθ-μcosθh]

2.一列简谐波沿x轴传播，波速为v，某时刻波形如图所示，质点P的坐标为（2，0），求质点P的振动方程（10分）【答案】

（1）确定振动参数从波形图可知，波长为λ，振幅为A设波源在x=0处，P点初始位移为负最大值，相位落后π/2

（2）振动方程设振动方程为y=Asinωt+φ，初始时刻t=0时，y=-A，相位φ=-π/2ω=2π/T振动方程为y=Asinωt-π/2其中，ω=2π/T，T=λ/v，代入得y=Asin2πt/T-π/2=Asin2πvt/λ-π/2

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一质量为m的物体从高为h的斜面顶端由静止下滑，斜面倾角为θ，物体与斜面间动摩擦因数为μ，求物体滑到底端时的速度大小，并分析物体在斜面上运动的过程（25分）【答案】

（1）受力分析物体受重力mg、支持力N、摩擦力f，沿斜面方向和垂直斜面方向分解垂直方向N=mgcosθ沿斜面方向mgsinθ-μmgcosθ=ma

（2）加速度计算a=gsinθ-μcosθ

（3）速度计算根据运动学公式v²=2ah=2gsinθ-μcosθhv=√[2gsinθ-μcosθh]

（4）运动过程分析物体从静止开始沿斜面下滑，受重力沿斜面向下分量和摩擦力沿斜面向上分量作用加速度a=gsinθ-μcosθ当sinθμcosθ时，a0，物体加速下滑；当sinθ=μcosθ时，a=0，物体匀速下滑；当sinθμcosθ时，a0，物体减速下滑

2.一列简谐波沿x轴传播，波速为v，某时刻波形如图所示，质点P的坐标为（2，0），求质点P的振动方程，并分析波的传播过程（25分）【答案】

（1）确定振动参数从波形图可知，波长为λ，振幅为A设波源在x=0处，P点初始位移为负最大值，相位落后π/2

（2）振动方程设振动方程为y=Asinωt+φ，初始时刻t=0时，y=-A，相位φ=-π/2ω=2π/T振动方程为y=Asinωt-π/2其中，ω=2π/T，T=λ/v，代入得y=Asin2πt/T-π/2=Asin2πvt/λ-π/2

（3）波的传播过程分析波沿x轴传播，质点P的振动相位落后于波源波的传播速度v=λ/T，质点P的振动速度v=dy/dt=Aωcosωt-π/2=Aωsinωt波的传播过程中，每个质点做简谐运动，相位沿波传播方向依次落后，形成波形向前传播的动态过程---标准答案

一、单选题

1.C

2.B

3.B

4.A

5.C

6.C

7.C

8.A

9.C

10.A

二、多选题

1.A、B、C、E

2.B、C、D

3.A、B、C、D、E

4.A、B、C、E

5.C、D、E

三、填空题

1.

252.mv²/2t-F

3.y=Asinωt-π/

44.C/

25.ev₀B/m

6.√2gh1+μsinθ

7.√3E₀/

28.T/4

四、判断题

1.（×）

2.（√）

3.（√）

4.（√）

5.（√）

五、简答题

1.机械能守恒的条件是系统中只有重力或弹力做功，或者系统不受非保守力作用，系统与外界无能量交换

2.法拉第电磁感应定律的内容是闭合回路中产生的感应电动势的大小，等于穿过该回路的磁通量变化率的绝对值

3.全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，入射角大于或等于临界角

六、分析题

1.受力分析物体受重力mg、支持力N、摩擦力f，沿斜面方向和垂直斜面方向分解垂直方向N=mgcosθ沿斜面方向mgsinθ-μmgcosθ=ma加速度计算a=gsinθ-μcosθ速度计算v²=2ah=2gsinθ-μcosθhv=√[2gsinθ-μcosθh]

2.确定振动参数从波形图可知，波长为λ，振幅为A设波源在x=0处，P点初始位移为负最大值，相位落后π/2振动方程设振动方程为y=Asinωt+φ，初始时刻t=0时，y=-A，相位φ=-π/2ω=2π/T振动方程为y=Asinωt-π/2其中，ω=2π/T，T=λ/v，代入得y=Asin2πt/T-π/2=Asin2πvt/λ-π/2

七、综合应用题

1.受力分析物体受重力mg、支持力N、摩擦力f，沿斜面方向和垂直斜面方向分解垂直方向N=mgcosθ沿斜面方向mgsinθ-μmgcosθ=ma加速度计算a=gsinθ-μcosθ速度计算v²=2ah=2gsinθ-μcosθhv=√[2gsinθ-μcosθh]运动过程分析物体从静止开始沿斜面下滑，受重力沿斜面向下分量和摩擦力沿斜面向上分量作用加速度a=gsinθ-μcosθ当sinθμcosθ时，a0，物体加速下滑；当sinθ=μcosθ时，a=0，物体匀速下滑；当sinθμcosθ时，a0，物体减速下滑

2.确定振动参数从波形图可知，波长为λ，振幅为A设波源在x=0处，P点初始位移为负最大值，相位落后π/2振动方程设振动方程为y=Asinωt+φ，初始时刻t=0时，y=-A，相位φ=-π/2ω=2π/T振动方程为y=Asinωt-π/2其中，ω=2π/T，T=λ/v，代入得y=Asin2πt/T-π/2=Asin2πvt/λ-π/2运动过程分析波沿x轴传播，质点P的振动相位落后于波源波的传播速度v=λ/T，质点P的振动速度v=dy/dt=Aωcosωt-π/2=Aωsinωt波的传播过程中，每个质点做简谐运动，相位沿波传播方向依次落后，形成波形向前传播的动态过程。