2025年高中物理知識競賽（科學思維篇）專項試題一、選擇題（共10題，每題5分）在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學用打點計時器記錄了小車的運動軌跡，得到如圖所示的紙帶（每相鄰兩點間有4個點未畫出，打點計時器電源頻率為50Hz）。若測得A、B兩點間距離為2.30cm，C、D兩點間距離為3.90cm，則小車的加速度大小最接近（）A.0.40m/s2B.0.60m/s2C.0.80m/s2D.1.00m/s2（提示：利用逐差法Δx=aT2，注意時間間隔T的計算）如圖所示，光滑水平面上固定一半徑為R的光滑圓弧軌道，質(zhì)量為m的小球從軌道右側(cè)某高度由靜止釋放，恰好能通過軌道最高點。若將軌道半徑增大為2R，小球仍從同一高度釋放，則小球通過新軌道最高點時對軌道的壓力為（）A.0B.mgC.2mgD.3mg（提示：最高點臨界條件為重力提供向心力，結合機械能守恒定律）某同學設計了一個測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗，電路如圖所示。已知定值電阻R?=2Ω，閉合開關后，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，記錄多組電壓表和電流表讀數(shù)，得到U-I圖像的斜率為k，縱軸截距為b。則電源電動勢E和內(nèi)阻r的表達式為（）A.E=b，r=|k|-R?B.E=b，r=|k|+R?C.E=b/(1+R?/|k|)，r=|k|D.E=b，r=|k|（提示：根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-I(r+R?)分析圖像物理意義）在楊氏雙縫干涉實驗中，用波長為λ的單色光垂直照射雙縫，光屏上P點到雙縫的距離差為3λ/2?，F(xiàn)將入射光波長改為2λ，其他條件不變，則P點處的條紋類型變?yōu)椋ǎ〢.亮條紋B.暗條紋C.既非亮條紋也非暗條紋D.無法確定（提示：干涉加強條件為距離差等于波長整數(shù)倍，減弱條件為半波長奇數(shù)倍）質(zhì)量為2kg的物體在水平拉力F作用下沿粗糙水平面運動，其加速度a與拉力F的關系如圖所示（g=10m/s2）。則物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為（）A.0.1B.0.2C.0.3D.0.4（提示：根據(jù)牛頓第二定律a=(F-μmg)/m，結合圖像斜率和截距計算）如圖所示，半徑為R的均勻帶電球體，電荷量為Q，在距離球心2R處有一電荷量為q的點電荷。已知球體內(nèi)部電場強度E=kQr/R3（r≤R），外部電場強度E=kQ/r2（r≥R），則點電荷q受到的靜電力大小為（）A.kQq/(4R2)B.kQq/(2R2)C.kQq/R2D.0（提示：均勻帶電球體外部電場等效于電荷集中在球心的點電荷）一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10:1，原線圈接在u=220√2sin100πt（V）的交流電源上，副線圈接有一個“22V60W”的燈泡和一個電阻R，燈泡正常發(fā)光。則電阻R的功率為（）A.60WB.120WC.180WD.240W（提示：根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比計算副線圈電壓，結合電流關系和功率公式）某星球的質(zhì)量為地球的2倍，半徑為地球的1/2，地球表面重力加速度為g。則該星球表面的重力加速度為（）A.g/2B.2gC.4gD.8g（提示：根據(jù)萬有引力等于重力mg=GMm/R2推導）如圖所示，平行金屬板M、N間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，一帶電粒子以速度v沿水平方向射入板間，恰好做勻速直線運動。若將粒子速度增大為2v，其他條件不變，則粒子將（）A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.仍做勻速直線運動D.無法確定（提示：平衡條件為電場力與洛倫茲力等大反向，注意洛倫茲力f=qvB的速度依賴性）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，其中ab為等壓過程，bc為絕熱過程，ca為等容過程。則下列說法正確的是（）A.ab過程氣體內(nèi)能增加B.bc過程氣體溫度升高C.ca過程氣體對外做功D.整個循環(huán)過程氣體吸熱二、填空題（共5題，每題6分）某同學用單擺測量重力加速度，測得擺長L=98.0cm，完成50次全振動的時間t=99.8s，則重力加速度g=m/s2（保留三位有效數(shù)字）。若測量擺長時忽略了擺球半徑，則測量值比真實值（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。（提示：單擺周期公式T=2π√(L/g)，擺長應為懸點到球心距離）如圖所示，質(zhì)量為m的物塊靜止在傾角為θ的斜面上，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)對物塊施加一個水平向右的力F，使物塊沿斜面勻速上滑，則F=________（用m、g、θ、μ表示）。（提示：建立沿斜面和垂直斜面的直角坐標系，列平衡方程）一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢e=220√2sin100πt（V）。則線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=________rad/s，從中性面開始計時，經(jīng)過1/600s時的電動勢大小為________V。（提示：交變電動勢瞬時值公式e=E?sinωt，其中E?=NBSω）在光電效應實驗中，用頻率為ν的入射光照射金屬鉀（逸出功W?=2.25eV），測得遏止電壓為U?=0.80V。則普朗克常量h=J·s（保留兩位有效數(shù)字，1eV=1.6×10?1?J）。若入射光頻率增大為2ν，遏止電壓將（選填“增大”“減小”或“不變”）。（提示：愛因斯坦光電效應方程E?=hν-W?=eU?）如圖所示，光滑水平面上有A、B兩球，質(zhì)量分別為m?=1kg、m?=2kg，A球以v?=6m/s的速度向右運動，與靜止的B球發(fā)生彈性碰撞。碰撞后A球的速度大小為________m/s，方向向________（選填“左”或“右”）。（提示：彈性碰撞同時滿足動量守恒和機械能守恒）三、計算題（共3題，共40分）（12分）如圖所示，質(zhì)量為M=4kg的木板靜止在光滑水平面上，木板左端固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧右端與質(zhì)量為m=1kg的物塊接觸但不連接。現(xiàn)給物塊一個水平向左的初速度v?=10m/s，物塊壓縮彈簧至最短后又被彈回，最終物塊恰好能到達木板右端而不滑落。已知物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，g=10m/s2。求：（1）彈簧被壓縮至最短時木板的速度大小；（2）彈簧的最大彈性勢能；（3）木板的長度。（解題思路：（1）彈簧最短時物塊與木板共速，根據(jù)動量守恒定律求解；（2）從初狀態(tài)到共速過程，由能量守恒定律得：初動能=彈簧彈性勢能+摩擦生熱；（3）從初狀態(tài)到最終共速過程，系統(tǒng)動量守恒且能量守恒，摩擦生熱等于滑動摩擦力乘以相對位移（即木板長度）。）（14分）如圖所示，在xOy坐標系中，第一象限存在沿y軸負方向的勻強電場，電場強度E=2×103N/C；第四象限存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T。一質(zhì)量m=1×10??kg、電荷量q=+2×10??C的帶電粒子從原點O以速度v?=2×103m/s沿x軸正方向射入電場。不計粒子重力，求：（1）粒子離開電場時的位置坐標；（2）粒子在磁場中做圓周運動的半徑；（3）粒子從射入電場到離開磁場的總時間。（解題思路：（1）粒子在電場中做類平拋運動，分解為x軸勻速直線運動和y軸勻加速直線運動；（2）進入磁場時速度方向與x軸夾角θ滿足tanθ=v?/v?，洛倫茲力提供向心力qvB=mv2/r；（3）總時間為電場中運動時間與磁場中運動時間之和，磁場中運動軌跡對應的圓心角需結合幾何關系分析。）（14分）如圖所示，傾角為θ=30°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面頂端有一質(zhì)量m=0.2kg的小球A，以初速度v?=4m/s沿斜面向下運動。同時，斜面底端有一質(zhì)量M=0.8kg的小球B，以初速度v?=2m/s沿斜面向上運動，兩球在斜面上P點發(fā)生碰撞。已知碰撞時間極短，碰撞后A球恰好靜止。重力加速度g=10m/s2，求：（1）兩球碰撞前瞬間的速度大?。唬?）碰撞過程中A球?qū)球的沖量大??；（3）碰撞后B球沿斜面上升的最大距離。（解題思路：（1）碰撞前兩球沿斜面做勻變速運動，加速度a=gsinθ，根據(jù)運動學公式v2-v?2=2ax求解；（2）碰撞過程動量守恒，結合動量定理I=Δp；（3）碰撞后B球做勻減速運動，加速度大小為gsinθ，由運動學公式求上升距離。）四、實驗探究題（共1題，15分）某實驗小組為探究“影響平拋運動物體飛行時間的因素”，設計了如圖所示的實驗裝置。實驗中，將小球從斜槽軌道的不同高度h由靜止釋放，使其做平拋運動，記錄小球的落地點與拋出點的水平距離x和豎直高度H（H為固定值），數(shù)據(jù)如下表所示：實驗次數(shù)拋出高度h/cm水平距離x/cm飛行時間t/s（計算值）110.030.0220.042.4330.052.0440.060.0（1）計算表格中“飛行時間t”的數(shù)值（g=10m/s2，保留兩位有效數(shù)字），并分析t與h的關系：________。（2）若某次實驗中，小球離開斜槽后落在斜面上（斜面與水平方向夾角為45°），則小球的飛行時間t=________（用H、θ、g表示，θ為斜面傾角）。（3）該小組發(fā)現(xiàn)，當H不變時，x與√h成正比。請結合平拋運動規(guī)律推導這一結論：________。（4）若要進一步探究“飛行時間與拋出點豎直高度H的關系”，應如何改進實驗方案？________。（提示：平拋運動豎直方向為自由落體運動，飛行時間t=√(2H/g)，水平方向為勻速直線運動x=v?t，其中v?與h的關系可由機械能守恒定律mgh=1/2mv?2推導）五、綜合應用題（共1題，20分）如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一光滑的半圓形軌道ABC，半徑R=0.5m，A為軌道最低點，C為最高點，B為與圓心O等高的點。質(zhì)量m=0.1kg的小球從A點以初速度v?沿軌道向上運動，經(jīng)過B點時對軌道的壓力大小為1N。重力加速度g=10m/s2，求：（1）小球經(jīng)過B點時的速度大??；（2）小球的初速度v?；（3）若小球恰好能通過C點，求此時的初速度v?'；（4）在（3）的條件下，小球落回A點時的速度