2025年“創(chuàng)新杯”高中物理競(jìng)賽試題一、選擇題（共5題，每題6分，共30分）質(zhì)量為m的小球以速度v水平拋出，不計(jì)空氣阻力，小球在飛行過程中某時(shí)刻的速度方向與水平方向成θ角。此時(shí)小球的速度大小和加速度大小分別為（）A.v,gB.v√2,gC.v/√2,gD.v,√2g一個(gè)質(zhì)量為m的物體在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體受到水平拉力F作用，其加速度大小為（）A.F/mB.(F-μmg)/mC.F/(m+μmg)D.F/(m-μmg)半徑為R的均勻球體質(zhì)量為M，其表面的引力加速度大小為（）A.GM/R2B.GM/(2R2)C.GM/(R2/2)D.GM/(4πR3ρR2)電容為C的平行板電容器兩板間電壓為U，其儲(chǔ)存的能量為（）A.CU2B.?CU2C.2CU2D.?CU單擺擺長(zhǎng)為L(zhǎng)時(shí)周期為T，若擺長(zhǎng)變?yōu)?L，周期變?yōu)椋ǎ〢.2TB.4TC.T/2D.T/4二、填空題（共5題，每題6分，共30分）質(zhì)量m=0.2kg的小物塊從光滑水平軌道以v?=6m/s的初速度出發(fā)，受到恒定空氣阻力f=0.1N，運(yùn)動(dòng)距離s=10m后速度大小為______m/s（重力加速度g=10m/s2）。U型導(dǎo)軌間距L=0.4m，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)棒以v=5m/s的速度切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為______V。理想變壓器原線圈匝數(shù)n?=1000匝、電壓U?=220V，副線圈匝數(shù)n?=200匝，副線圈輸出電壓U?=______V。質(zhì)量m的小球從高度h自由落下，落地時(shí)的動(dòng)量大小為______（不計(jì)空氣阻力）。均勻帶電球體半徑R=0.1m，電荷體密度ρ=1×10??C/m3，球心處電場(chǎng)強(qiáng)度大小為______N/C（真空介電常數(shù)ε?=8.85×10?12F/m）。三、力學(xué)綜合探究題（40分）（一）情境分析與模型構(gòu)建某實(shí)驗(yàn)裝置由水平光滑軌道AB、半徑R=0.5m的四分之一圓弧軌道BC、傾角θ=37°的斜面CD組成，軌道間平滑連接。質(zhì)量m=0.2kg的小物塊從A點(diǎn)以v?=6m/s的初速度出發(fā)，運(yùn)動(dòng)過程中受到恒定空氣阻力f=0.1N。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2。分析物塊從A到B的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，計(jì)算到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大??；判斷物塊能否通過圓弧軌道最高點(diǎn)C，若能，求出此時(shí)對(duì)軌道的壓力；推導(dǎo)物塊在斜面CD上滑行的最大距離x。（二）誤差分析與改進(jìn)實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)測(cè)量值比理論計(jì)算值偏小15%，提出三種可能的誤差來(lái)源，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其中一種假設(shè)。（三）拓展探究若將斜面CD替換為半徑r=1m的豎直圓軌道，物塊與軌道間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3：計(jì)算物塊通過圓軌道最低點(diǎn)時(shí)的最小速度；分析物塊在圓軌道中可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（完整圓周運(yùn)動(dòng)/非完整圓周運(yùn)動(dòng)/靜止），并繪制動(dòng)能隨θ角（圓心角）變化的函數(shù)圖像；當(dāng)圓軌道繞豎直軸以角速度ω旋轉(zhuǎn)時(shí)，求物塊相對(duì)軌道靜止時(shí)的位置參數(shù)。四、電磁學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用題（45分）（一）電磁感應(yīng)與電路綜合如圖所示，足夠長(zhǎng)的U型導(dǎo)軌間距L=0.4m，傾角α=30°，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上。質(zhì)量M=0.2kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，電阻R=0.3Ω，與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=√3/6。導(dǎo)軌右側(cè)連接電容C=1000μF的電容器和理想二極管D（正向電阻為0，反向電阻無(wú)窮大）。t=0時(shí)刻將金屬棒由靜止釋放。定性描述金屬棒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，推導(dǎo)加速度a與速度v的函數(shù)關(guān)系；計(jì)算電容器穩(wěn)定后的帶電量Q，說明二極管在電路中的作用；繪制0~3s內(nèi)通過金屬棒的電流i隨時(shí)間t變化的圖像（需標(biāo)注關(guān)鍵坐標(biāo)值）。（二）天體運(yùn)動(dòng)與能量轉(zhuǎn)化某空間站在距地球表面高度為h的圓軌道運(yùn)行，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，空間站質(zhì)量為m。推導(dǎo)空間站運(yùn)行的線速度v和周期T的表達(dá)式；若空間站執(zhí)行燃料補(bǔ)給任務(wù)，需將軌道調(diào)整為近地點(diǎn)高度h?、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度h?的橢圓軌道，計(jì)算推進(jìn)器做的功W；補(bǔ)給完成后，空間站需返回原圓軌道，應(yīng)在橢圓軌道的哪個(gè)位置點(diǎn)火？說明理由。五、碰撞與動(dòng)量守恒拓展題（35分）質(zhì)量為m的小球A以速度v?沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，與靜止的質(zhì)量為2m的小球B發(fā)生彈性碰撞，碰撞后B球進(jìn)入半徑為L(zhǎng)的光滑半圓形軌道，軌道出口與傾角θ=30°的斜面平滑連接，斜面動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。求碰撞后A、B兩球的速度；若B球恰好能通過半圓形軌道最高點(diǎn)，求v?的大??；分析B球在斜面上滑行的最大距離與軌道半徑L的關(guān)系，并繪制函數(shù)圖像。六、近代物理與實(shí)驗(yàn)探究題（30分）（一）相對(duì)論效應(yīng)光源以0.6c的速度遠(yuǎn)離地球，發(fā)出波長(zhǎng)500nm的光，地面接收的波長(zhǎng)為______nm（光速c=3×10?m/s）。（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)某實(shí)驗(yàn)小組用“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象：閉合開關(guān)瞬間，線圈產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，鋁環(huán)中感應(yīng)出渦流并向上跳起。若將鋁環(huán)更換為開口環(huán)，現(xiàn)象如何變化？請(qǐng)解釋原因。（三）數(shù)據(jù)分析某同學(xué)測(cè)量單擺周期時(shí)，得到數(shù)據(jù)如下表：|擺長(zhǎng)L/m|周期T/s||