2025年高中物理知識(shí)競賽終極挑戰(zhàn)賽試題（三）一、力學(xué)（共60分）1.運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合題（15分）在傾角為37°的固定斜面頂端，一物體以初速度v?=10m/s水平拋出，恰好落在斜面底端。已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（2）斜面的長度；（3）物體落到斜面底端時(shí)的速度大小及方向與水平方向的夾角。2.動(dòng)力學(xué)與能量綜合題（15分）質(zhì)量為m=2kg的物塊靜止于水平地面，物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5?，F(xiàn)對物塊施加一個(gè)與水平方向成θ=37°角的拉力F，F(xiàn)的大小隨時(shí)間變化規(guī)律為F=10t（N）。已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）物塊開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的時(shí)刻t?；（2）t=3s時(shí)物塊的速度大小；（3）0~3s內(nèi)拉力F對物塊做的功。3.動(dòng)量與碰撞綜合題（15分）光滑水平面上有A、B兩小球，質(zhì)量分別為m?=1kg、m?=2kg。A球以v?=6m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)，與靜止的B球發(fā)生碰撞。碰撞后A球的速度大小為2m/s，方向向左。求：（1）碰撞后B球的速度大小和方向；（2）碰撞過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能；（3）若兩球碰撞時(shí)間Δt=0.01s，求碰撞過程中A球?qū)球的平均作用力大小。4.剛體力學(xué)題（15分）一質(zhì)量為m=2kg、半徑為R=0.5m的均勻圓盤，可繞通過圓心且垂直于盤面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)用一水平力F=10N作用于圓盤邊緣，方向始終與圓盤相切。已知圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I=?mR2，重力加速度g=10m/s2。求：（1）圓盤的角加速度大小；（2）從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)t=2s時(shí)，圓盤邊緣一點(diǎn)的線速度大小；（3）在這2s內(nèi)，力F對圓盤做的功。二、電磁學(xué)（共60分）5.靜電場題（15分）真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量分別為Q?=+4×10??C和Q?=-1×10??C，相距r=0.3m。已知靜電力常量k=9×10?N·m2/C2。求：（1）兩點(diǎn)電荷之間的庫侖力大小和方向；（2）在兩點(diǎn)電荷連線上，電場強(qiáng)度為零的位置到Q?的距離；（3）將一電荷量q=1×10??C的點(diǎn)電荷從Q?處移到Q?處，電場力做的功。6.穩(wěn)恒電流題（15分）如圖所示電路，電源電動(dòng)勢E=12V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R?=3Ω，R?=6Ω，R?=4Ω，R?=12Ω。求：（1）開關(guān)S閉合前，電路中的總電流；（2）開關(guān)S閉合后，通過R?的電流大??；（3）開關(guān)S閉合前后，電源的輸出功率變化量。7.磁場與電磁感應(yīng)題（15分）一足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L=0.5m，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在空間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T。導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1Ω的金屬棒ab。現(xiàn)用一水平拉力F=0.2N作用于金屬棒，使其從靜止開始運(yùn)動(dòng)。求：（1）金屬棒的最大速度大?。唬?）當(dāng)金屬棒的速度v=2m/s時(shí)，其加速度大小；（3）金屬棒從靜止開始到達(dá)到最大速度過程中，通過金屬棒的電荷量q=0.5C，求此過程中拉力F做的功。8.電磁復(fù)合場題（15分）如圖所示，在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，電場強(qiáng)度E=10N/C，方向水平向右；磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，方向垂直紙面向里。一電荷量q=+2×10??C、質(zhì)量m=1×10??kg的帶電粒子，以某一速度v?進(jìn)入復(fù)合場，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。重力加速度g=10m/s2。求：（1）粒子的速度大小和方向；（2）若撤去磁場，粒子在電場中運(yùn)動(dòng)t=0.1s時(shí)的速度大小；（3）若撤去電場，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。三、熱學(xué)（共30分）9.氣體性質(zhì)題（15分）一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A（p?=1×10?Pa，V?=2m3，T?=300K）經(jīng)等壓變化到狀態(tài)B，體積變?yōu)閂?=4m3。再經(jīng)等溫變化到狀態(tài)C，壓強(qiáng)變?yōu)閜?=0.5×10?Pa。求：（1）狀態(tài)B的溫度T?；（2）狀態(tài)C的體積V?；（3）從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中，氣體對外界做的總功。10.熱力學(xué)定律題（15分）一熱機(jī)工作于溫度T?=400K的高溫?zé)嵩春蚑?=300K的低溫?zé)嵩粗g，每循環(huán)一次從高溫?zé)嵩次鼰酫?=400J，對外做功W=100J。求：（1）熱機(jī)的效率；（2）每循環(huán)一次向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縌?；（3）若此熱機(jī)為卡諾熱機(jī)，其效率應(yīng)為多大？每循環(huán)一次對外做的功應(yīng)為多少？四、振動(dòng)與波（共20分）11.機(jī)械振動(dòng)題（10分）一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m，振子質(zhì)量m=0.4kg。t=0時(shí)刻振子位于平衡位置右側(cè)x?=0.2m處，速度v?=0。求：（1）振子的振動(dòng)周期T；（2）振子的最大速度v?；（3）t=0.1s時(shí)振子的位移x。12.機(jī)械波題（10分）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速v=20m/s。t=0時(shí)刻的波形圖如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P位于x=1m處，位移y=0，速度方向向上。求：（1）該波的波長λ和頻率f；（2）質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程；（3）t=0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的位移和速度方向。五、光學(xué)（共30分）13.幾何光學(xué)題（15分）一凸透鏡的焦距f=10cm，物體放在透鏡左側(cè)u=15cm處，高度h=2cm。求：（1）像的位置v；（2）像的高度h'；（3）若將物體向透鏡移動(dòng)5cm，求此時(shí)像的位置和性質(zhì)（虛/實(shí)像，正/倒立，放大/縮小）。14.物理光學(xué)題（15分）用波長λ=600nm的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，雙縫間距d=0.2mm，雙縫到光屏的距離L=1m。求：（1）相鄰明條紋的間距Δx；（2）中央明條紋兩側(cè)第3條明條紋之間的距離；（3）若用波長λ'=400nm的單色光替換，相鄰明條紋的間距變?yōu)槎啻螅苛?、近代物理（?0分）15.原子物理題（10分）氫原子的基態(tài)能量E?=-13.6eV，電子的軌道半徑r?=0.53×10?1?m。求：（1）電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大??；（2）氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時(shí)，輻射光子的能量；（3）該輻射光子的波長（普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，電子電荷量e=1.6×10?1?C，電子質(zhì)量m=9.