2025年高中物理知識(shí)競(jìng)賽押題密卷（一）一、選擇題（共5小題，每題6分，共30分）關(guān)于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述，下列說(shuō)法正確的是（）A.物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度一定不為零B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度均保持不變C.若質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度為零，則其位移一定為零D.相對(duì)地面靜止的物體，在地球自轉(zhuǎn)參考系中受到慣性離心力作用答案：ACD解析：A項(xiàng)：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻變化，故加速度一定不為零（指向圓心或切線方向），A正確。B項(xiàng)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)中速度方向時(shí)刻變化，加速度方向始終指向圓心，兩者均為變量，B錯(cuò)誤。C項(xiàng)：平均速度等于位移與時(shí)間的比值，平均速度為零則位移必為零，C正確。D項(xiàng)：地球自轉(zhuǎn)參考系為非慣性系，靜止物體受慣性離心力（垂直于地軸向外），D正確。如圖所示，質(zhì)量為m的物塊在水平恒力F作用下，從靜止開始沿粗糙水平地面運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)位移x后速度為v。若物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則在此過(guò)程中（）A.恒力F做的功為FxB.摩擦力做的功為-μmgxC.物塊的動(dòng)能增加量為Fx-μmgxD.物塊的加速度大小為(F-μmg)/m答案：ABCD解析：恒力做功W=Fx（與路徑無(wú)關(guān)），A正確；摩擦力f=μmg，做功Wf=-μmgx，B正確。由動(dòng)能定理：ΔEk=Fx-μmgx，C正確；由牛頓第二定律：F-μmg=ma，得a=(F-μmg)/m，D正確。關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是（）A.熱力學(xué)第一定律可表述為ΔU=Q+W（W為外界對(duì)系統(tǒng)做功）B.理想氣體在等溫膨脹過(guò)程中，內(nèi)能不變，吸收的熱量等于對(duì)外做功C.熱力學(xué)第二定律表明，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D.熵增原理說(shuō)明，孤立系統(tǒng)的熵永不減少答案：ABD解析：A項(xiàng)：熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W（W為外界對(duì)系統(tǒng)做功），A正確；B項(xiàng)：等溫過(guò)程ΔU=0，故Q=-W（吸收熱量等于對(duì)外做功），B正確；C項(xiàng)：熱量可在外界做功條件下從低溫傳到高溫（如冰箱），C錯(cuò)誤；D項(xiàng)：孤立系統(tǒng)熵增原理成立，D正確?？臻g存在沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一帶電粒子（質(zhì)量m，電荷量q）以速度v沿x軸正方向入射，則粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是（）A.若v⊥B，則軌跡為半徑R=mv/(qB)的圓周B.若v與B成θ角，則軌跡為等距螺旋線C.若粒子帶負(fù)電，則軌跡與正電荷的軌跡關(guān)于z軸對(duì)稱D.若磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻增強(qiáng)，則粒子動(dòng)能隨時(shí)間增大答案：ABC解析：A項(xiàng)：洛倫茲力提供向心力，qvB=mv2/R，得R=mv/(qB)，A正確；B項(xiàng)：速度分解為平行B的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直B的圓周運(yùn)動(dòng)，合運(yùn)動(dòng)為螺旋線，B正確；C項(xiàng)：負(fù)電荷受力方向相反，軌跡關(guān)于z軸對(duì)稱，C正確；D項(xiàng)：磁場(chǎng)變化產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，粒子動(dòng)能變化，但題目未說(shuō)明磁場(chǎng)變化，D錯(cuò)誤。一束單色光從空氣射入某種介質(zhì)，入射角為i，折射角為r，已知光在真空中的速度為c，則（）A.介質(zhì)的折射率n=sini/sinrB.光在介質(zhì)中的速度v=c/nC.若增大入射角i，折射角r的正弦值隨之增大D.若i=90°，則折射光線消失（全反射）答案：ABC解析：A項(xiàng)：由折射定律n=sini/sinr，A正確；B項(xiàng)：v=c/n，B正確；C項(xiàng)：i增大時(shí)sini增大，sinr=sini/n隨之增大，C正確；D項(xiàng)：全反射條件為光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)且i≥臨界角，此處空氣為光疏介質(zhì)，不可能發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤。二、填空題（共3小題，每題8分，共24分）一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅A=0.1m，周期T=2s。t=0時(shí)振子位于平衡位置且向正方向運(yùn)動(dòng)，則t=0.5s時(shí)振子的位移x=______m，速度v=______m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。答案：0.10，0解析：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程x=Asin(ωt+φ)，ω=2π/T=πrad/s。t=0時(shí)x=0且v>0，故φ=0，x=0.1sin(πt)。t=0.5s時(shí)，x=0.1sin(0.5π)=0.10m；速度v=dx/dt=0.1πcos(πt)，t=0.5s時(shí)v=0。一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A（p1=2atm，V1=1L）經(jīng)等溫膨脹至狀態(tài)B（V2=2L），再經(jīng)等容升壓至狀態(tài)C（p3=2atm）。已知大氣壓強(qiáng)p0=1atm=1×10?Pa，則氣體在AB過(guò)程中對(duì)外做功W=______J，在BC過(guò)程中吸收的熱量Q=______J（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。答案：140，140解析：AB過(guò)程（等溫）：W=∫pdV=p1V1ln(V2/V1)=2×10?×10?3×ln2≈140J。BC過(guò)程（等容）：ΔU=Q（W=0），由查理定律p2=p1V1/V2=1atm，ΔU=nCvΔT，又pV=nRT，得ΔU=(Cv/R)(p3V2-p2V2)=(Cv/R)(2×2-1×2)=2(Cv/R)。對(duì)理想氣體，Cp=Cv+R，等溫過(guò)程ΔU=0，Q=W=140J；等容過(guò)程Q=ΔU=140J（與AB過(guò)程能量變化對(duì)稱）。如圖所示，半徑為R的半圓形光滑軌道固定在豎直平面內(nèi)，質(zhì)量為m的小球從軌道邊緣A點(diǎn)由靜止釋放，滑至最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為______；若小球從A點(diǎn)以水平初速度v0拋出，恰能通過(guò)最高點(diǎn)C，則v0=______（重力加速度為g）。答案：3mg，√(gR)解析：從A到B機(jī)械能守恒：mgR=?mv2，在B點(diǎn)：N-mg=mv2/R，解得N=3mg。恰過(guò)C點(diǎn)時(shí)，重力提供向心力：mg=mvC2/R，vC=√(gR)。從A到C平拋運(yùn)動(dòng)：豎直方向R=?gt2，水平方向R=v0t，解得v0=R/t=√(gR/2)×√2=√(gR)。三、計(jì)算題（共3小題，共46分）（14分）質(zhì)量為M=2kg的木板靜止在光滑水平面上，木板左端有一質(zhì)量為m=1kg的物塊，兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2。現(xiàn)給物塊一個(gè)水平向右的初速度v0=4m/s，重力加速度g=10m/s2。求：（1）物塊與木板相對(duì)靜止時(shí)的共同速度v；（2）從開始到相對(duì)靜止過(guò)程中，木板滑行的距離x；（3）此過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q。答案：（1）由動(dòng)量守恒定律：mv0=(M+m)v，解得v=(1×4)/(2+1)=4/3≈1.33m/s；（2）對(duì)木板，加速度a=μmg/M=0.2×1×10/2=1m/s2，由v2=2ax得x=v2/(2a)=(16/9)/2≈0.89m；（3）由能量守恒：Q=?mv02-?(M+m)v2=?×1×16-?×3×(16/9)=8-8/3≈5.33J。（16分）如圖所示，在xOy坐標(biāo)系中，第一象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，第四象限內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子從原點(diǎn)O以速度v0沿x軸正方向入射，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)（x1，y1）后進(jìn)入磁場(chǎng)，最終從x軸上的Q點(diǎn)（x2，0）射出磁場(chǎng)。不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1及P點(diǎn)的坐標(biāo)（x1，y1）；（2）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R；（3）Q點(diǎn)的坐標(biāo)x2。答案：（1）電場(chǎng)中：水平方向x1=v0t1，豎直方向y1=?at12，a=qE/m，解得t1=x1/v0，y1=qEx12/(2mv02)；（2）進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度v=√(v02+(at1)2)=√(v02+(qEx1/mv0)2)，洛倫茲力提供向心力：qvB=mv2/R，得R=mv/(qB)=m√(v02+(qEx1/mv0)2)/(qB)；（3）磁場(chǎng)中軌跡圓心角θ=arctan(vy/v0)=arctan(qEx1/(mv02))，x2=x1+2Rsinθ，代入得x2=x1+2(mv/(qB))(vy/v)=x1+2mvy/(qBv0)=x1+2mv0y1/(qBx1)×x1=x1+2mv0y1/(qB)。（16分）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷A→B→C→A的循環(huán)過(guò)程，其中A→B為等壓過(guò)程，B→C為等容過(guò)程，C→A為等溫過(guò)程。已知狀態(tài)A的壓強(qiáng)pA=1atm，體積VA=2L，溫度TA=300K；狀態(tài)B的溫度TB=600K，狀態(tài)C的體積VC=1L。求：（1）狀態(tài)B的體積VB和狀態(tài)C的壓強(qiáng)pC；（2）循環(huán)過(guò)程中氣體對(duì)外做的總功W；（3）循環(huán)過(guò)程中氣體吸收的總熱量Q。答案：（1）A→B等壓：VA/TA=VB/TB，VB=VATB/TA=4L；B→C等容：pB/TB=pC/TC，TA=TC=300K，pC=pBTA/TB=1×300/600=0.5atm；（2）A→B：W1=pA(VB-VA)=1×10?×(4-2)×10?3=200J；B→C：W2=0；C→A等溫：W3=pCVCln(VA/VC)=0.5×10?×10?3×ln2≈35J；總功W=W1+W2+W3≈235J；（3）循環(huán)過(guò)程ΔU=0，Q=W=235J。四、附加題（20分）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=30°的斜面上，導(dǎo)軌間距L=1m，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌上端接有一阻值R=2Ω的定值電阻，下端接有一電動(dòng)勢(shì)E=6V、內(nèi)阻r=1Ω的電源。整個(gè)裝置處于垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。質(zhì)量m=0.2kg、電阻R0=1Ω的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌接觸良好?，F(xiàn)閉合開關(guān)S，重力加速度g=10m/s2，求：（1）開關(guān)閉合瞬間金屬棒ab的加速度大??；（2）金屬棒ab的最大速度vm；（3）金屬棒從靜止到達(dá)到最大速度過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q。答案：（1）閉合瞬間：電流I=(E)/(R+R0+r)=6/(2+1+1)=1.5A，安培力F=BIL=0.5×1.5×1=0.75N，沿斜面向上；重力分力Gx=mgsinθ=1N，沿斜面向下；加速度a=(Gx-F)/m=(1-0.75)/0.2=1.25m/s2；（2）最大速度時(shí)合力為零：F安=Gx，即BIL=mgsinθ，I=(E-BLvm)/(R+R0+r)，代入得vm=(E(R+R0+r)-mgsinθ(R+R0+r))/(B2L2)=(6×4-1×4)/(0.25×1)=(24-4)/0.25=80m/s；（3）由動(dòng)量定理：∑(Gx-BIL)Δt=mvm，即Gxt-BLq=mvm，q=(Gxt-mvm)/(BL)。又平均電流I=q/t，平均電動(dòng)勢(shì)E=ΔΦ/Δt=BLx/t，x=vmt/2（勻加速近似），解得q=(mgsinθ