物理國(guó)家競(jìng)賽試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.一個(gè)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，初速度為\(v_0=2m/s\)，加速度為\(a=1m/s^{2}\)，則3s末的速度是（）A.5m/sB.6m/sC.7m/sD.8m/s答案：A解析：根據(jù)\(v=v_0+at\)，\(v=2+1×3=5m/s\)。2.一質(zhì)點(diǎn)沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為\(A=4cm\)，周期\(T=2s\)，t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于\(x=2cm\)處且向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為（）A.\(x=4\cos(\pit+\frac{\pi}{3})cm\)B.\(x=4\cos(\pit-\frac{\pi}{3})cm\)C.\(x=4\sin(\pit+\frac{\pi}{3})cm\)D.\(x=4\sin(\pit-\frac{\pi}{3})cm\)答案：B解析：根據(jù)\(x=A\cos(\omegat+\varphi)\)，\(\omega=\frac{2\pi}{T}=\pi\)，再根據(jù)初始條件確定\(\varphi=-\frac{\pi}{3}\)。3.真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷\(Q_1\)和\(Q_2\)，相距\(r=1m\)，\(Q_1=1C\)，\(Q_2=2C\)，則它們之間的庫(kù)侖力大小為（）A.\(1.8×10^{10}N\)B.\(1.8×10^{9}N\)C.\(9×10^{9}N\)D.\(9×10^{10}N\)答案：A解析：根據(jù)庫(kù)侖定律\(F=k\frac{Q_1Q_2}{r^{2}}\)，\(k=9×10^{9}\)，代入計(jì)算可得\(F=9\times10^{9}\times\frac{1\times2}{1^{2}}=1.8×10^{10}N\)。4.一束光從空氣射向折射率\(n=\sqrt{2}\)的某種玻璃的表面，如圖所示。\(i\)代表入射角，則（）A.當(dāng)\(i>45^{\circ}\)時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無(wú)論入射角\(i\)是多大，折射角\(r\)都不會(huì)超過(guò)\(45^{\circ}\)C.當(dāng)入射角\(i=60^{\circ}\)時(shí)，折射角\(r=30^{\circ}\)D.當(dāng)入射角\(i>60^{\circ}\)時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象答案：B解析：光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)不會(huì)發(fā)生全反射，根據(jù)折射定律\(n=\frac{\sini}{\sinr}\)，當(dāng)\(i=90^{\circ}\)時(shí)，\(\sinr=\frac{\sini}{n}=\frac{1}{\sqrt{2}}\)，\(r=45^{\circ}\)。5.一個(gè)質(zhì)量為\(m\)的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平力\(F\)的作用，從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間\(t\)，物體的動(dòng)能為（）A.\(\frac{F^{2}t^{2}}{2m}\)B.\(\frac{Ft}{2m}\)C.\(\frac{Ft^{2}}{m}\)D.\(\frac{F^{2}t}{m}\)答案：A解析：根據(jù)牛頓第二定律\(F=ma\)，\(a=\frac{F}{m}\)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式\(v=at=\frac{Ft}{m}\)，動(dòng)能\(E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}=\frac{F^{2}t^{2}}{2m}\)。6.一個(gè)單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量\(\varPhi\)隨時(shí)間\(t\)的變化規(guī)律為\(\varPhi=\varPhi_{0}\sin\omegat\)，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為（）A.\(\omega\varPhi_{0}\)B.\(\frac{\varPhi_{0}}{\omega}\)C.\(\varPhi_{0}\)D.\(\frac{1}{\omega\varPhi_{0}}\)答案：A解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律\(E=-N\frac{\Delta\varPhi}{\Deltat}\)，\(E=\varPhi_{0}\omega\cos\omegat\)，最大值為\(\omega\varPhi_{0}\)。7.下列關(guān)于動(dòng)量的說(shuō)法正確的是（）A.物體的動(dòng)量越大，其慣性越大B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)量不變C.一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變D.物體的速度大小不變，則其動(dòng)量不變答案：C解析：慣性由質(zhì)量決定，A錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度方向變化，動(dòng)量變化，B錯(cuò)誤；這是動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，C正確；速度大小不變但方向變化時(shí)動(dòng)量變化，D錯(cuò)誤。8.氫原子從\(n=3\)的激發(fā)態(tài)躍遷到\(n=2\)的激發(fā)態(tài)時(shí)，發(fā)出的光的波長(zhǎng)為\(\lambda\)，則氫原子從\(n=4\)的激發(fā)態(tài)躍遷到\(n=2\)的激發(fā)態(tài)時(shí)，發(fā)出的光的波長(zhǎng)為（）A.\(\frac{24}{7}\lambda\)B.\(\frac{27}{5}\lambda\)C.\(\frac{36}{5}\lambda\)D.\(\frac{48}{7}\lambda\)答案：D解析：根據(jù)\(h\frac{c}{\lambda}=E_{m}-E_{n}\)，計(jì)算可得\(\lambda_{2}=\frac{48}{7}\lambda\)。9.一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為\(n_1:n_2=2:1\)，原線圈接在\(u=220\sqrt{2}\sin(100\pit)V\)的交流電源上，副線圈接有電阻\(R=10\Omega\)，則副線圈中的電流有效值為（）A.\(11A\)B.\(22A\)C.\(15.6A\)D.\(7.8A\)答案：A解析：原線圈電壓有效值\(U_1=\frac{220\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=220V\)，根據(jù)\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，\(U_2=110V\)，副線圈電流\(I_2=\frac{U_2}{R}=11A\)。10.下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說(shuō)法正確的是（）A.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功C.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律D.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆的答案：D解析：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，A錯(cuò)誤；不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功而不產(chǎn)生其他影響，B錯(cuò)誤；第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，違反了熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆的，D正確。二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.關(guān)于機(jī)械波的以下說(shuō)法正確的是（）A.有機(jī)械振動(dòng)必有機(jī)械波B.機(jī)械波只能在彈性介質(zhì)中傳播C.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移D.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)E.波速由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān)答案：BDE解析：有機(jī)械振動(dòng)若沒(méi)有介質(zhì)則無(wú)機(jī)械波，A錯(cuò)誤；機(jī)械波只能在彈性介質(zhì)中傳播，B正確；質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)，不隨波遷移，C錯(cuò)誤，D正確；波速由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān)，E正確。2.以下關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的說(shuō)法正確的是（）A.電場(chǎng)是一種客觀存在的特殊物質(zhì)B.電場(chǎng)線和磁感線都是閉合曲線C.電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力，而電荷在磁場(chǎng)中不一定受到磁場(chǎng)力D.電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都是矢量E.變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)答案：ACDE解析：電場(chǎng)是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，A正確；電場(chǎng)線不閉合，磁感線是閉合曲線，B錯(cuò)誤；電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力，電荷靜止或運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)平行時(shí)不受磁場(chǎng)力，C正確；電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都是矢量，D正確；變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，E正確。3.關(guān)于光電效應(yīng)的下列說(shuō)法正確的是（）A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D.用頻率為\(\nu\)的光照射金屬鉀，若產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能可能為\(h\nu-W_0\)（\(W_0\)為鉀的逸出功）E.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)答案：ADE解析：\(W_0=h\nu_0\)，極限頻率越大，逸出功越大，A正確；只有入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，與時(shí)間無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；\(E_{km}=h\nu-W_0\)，不是正比關(guān)系，C錯(cuò)誤，D正確；光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與強(qiáng)度無(wú)關(guān)，E正確。4.關(guān)于分子動(dòng)理論的下列說(shuō)法正確的是（）A.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.分子間同時(shí)存在引力和斥力，且引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小C.當(dāng)分子間距離\(r=r_0\)（\(r_0\)為分子間的平衡距離）時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小D.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大E.擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子間存在斥力答案：BCD解析：布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；分子間同時(shí)存在引力和斥力，且引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，B正確；當(dāng)\(r=r_0\)時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小，C正確；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，D正確；擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，E錯(cuò)誤。5.一個(gè)質(zhì)量為\(m\)的物體，在恒力\(F\)的作用下，從靜止開(kāi)始沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間\(t\)，速度為\(v\)，位移為\(x\)。以下關(guān)于力\(F\)做功的功率的說(shuō)法正確的是（）A.力\(F\)做功的平均功率為\(\frac{Fx}{t}\)B.力\(F\)做功的平均功率為\(\frac{Fv}{2}\)C.力\(F\)做功的瞬時(shí)功率為\(Fv\)D.力\(F\)做功的瞬時(shí)功率為\(Fv\cos\theta\)（\(\theta\)為力\(F\)與速度\(v\)的夾角）E.當(dāng)\(t\)趨近于零時(shí)，平均功率等于瞬時(shí)功率答案：ABCE解析：根據(jù)\(W=Fx\)，平均功率\(P=\frac{W}{t}=\frac{Fx}{t}\)，根據(jù)\(v=at\)，\(a=\frac{F}{m}\)，\(P=\frac{Fv}{2}\)，A、B正確；瞬時(shí)功率\(P=Fv\)，當(dāng)\(t\)趨近于零時(shí)，平均功率等于瞬時(shí)功率，C、E正確；這里力\(F\)與速度\(v\)同向，\(\theta=0\)，D錯(cuò)誤。6.關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程\(pV=nRT\)（\(p\)為壓強(qiáng)，\(V\)為體積，\(n\)為物質(zhì)的量，\(R\)為普適氣體常量，\(T\)為溫度）的下列說(shuō)法正確的是（）A.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比B.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，壓強(qiáng)不變時(shí)，體積與溫度成正比C.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成正比D.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)壓強(qiáng)、體積、溫度都變化時(shí)，\(\frac{pV}{T}\)不變E.該方程適用于任何氣體答案：ABCD解析：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程\(pV=nRT\)，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，\(n\)、\(R\)為常數(shù)，溫度不變時(shí)，\(pV=C\)，壓強(qiáng)與體積成反比，A正確；壓強(qiáng)不變時(shí)，\(\frac{V}{T}=C\)，體積與溫度成正比，B正確；體積不變時(shí)，\(\frac{p}{T}=C\)，壓強(qiáng)與溫度成正比，C正確；對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)壓強(qiáng)、體積、溫度都變化時(shí)，\(\frac{pV}{T}\)不變，D正確；該方程適用于理想氣體，E錯(cuò)誤。7.一質(zhì)點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)分別為\(x=v_0t\)和\(y=\frac{1}{2}gt^{2}\)（\(v_0\)為初速度，\(g\)為重力加速度），以下關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是（）A.平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B.平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線C.平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移\(x\)與豎直位移\(y\)的關(guān)系為\(y=\frac{g}{2v_{0}^{2}}x^{2}\)D.平拋運(yùn)動(dòng)的速度方向與水平方向的夾角\(\