2025年高中物理競賽創(chuàng)新思維挑戰(zhàn)賽試題（一）一、選擇題（共5題，每題6分，共30分）1.運動學(xué)與相對運動在光滑水平面上，質(zhì)量為M的長木板以速度v?向右勻速運動。某時刻將質(zhì)量為m的小滑塊（可視為質(zhì)點）無初速度放在木板左端，滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ。已知木板足夠長，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.滑塊與木板最終將以相同速度運動B.整個過程中摩擦力對滑塊做的功為mv?2/2C.木板相對地面的位移大小為v?2/(2μg)D.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為Mmv?2/(2(M+m))2.電磁學(xué)綜合半徑為R的絕緣圓環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的正電荷，圓環(huán)平面與垂直紙面的勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B）平行。若圓環(huán)以角速度ω繞通過圓心且垂直環(huán)面的軸勻速轉(zhuǎn)動，則環(huán)內(nèi)等效電流及所受磁力矩大小分別為（）A.I=Qω/(2π)，M=0B.I=Qω/(2π)，M=πBωR3QC.I=Qω/(π)，M=0D.I=Qω/(π)，M=πBωR3Q/23.熱力學(xué)與熵增原理一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程（A→B→C→A），其中A→B為等溫膨脹，B→C為等容降溫，C→A為等壓壓縮。下列說法正確的是（）A.整個循環(huán)過程中氣體對外做功大于外界對氣體做功B.B→C過程中氣體分子的平均動能增大C.C→A過程中單位時間內(nèi)碰撞器壁的分子數(shù)減少D.循環(huán)過程中氣體的熵保持不變4.剛體力學(xué)質(zhì)量為m、長度為L的均勻細桿可繞過端點O的水平軸自由轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)將桿從水平位置由靜止釋放，當桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，其角速度及軸O處的作用力大小分別為（）A.ω=√(3g/L)，F(xiàn)=5mg/2B.ω=√(6g/L)，F(xiàn)=5mg/2C.ω=√(3g/L)，F(xiàn)=3mg/2D.ω=√(6g/L)，F(xiàn)=3mg/25.波動光學(xué)單色光垂直照射到厚度為e、折射率為n的薄膜上，已知薄膜上下表面反射光的光程差為2ne+λ/2（λ為入射光在真空中的波長），則下列說法正確的是（）A.若2ne=λ/2，則反射光干涉相消B.若2ne=λ，則透射光干涉相長C.增大薄膜厚度e，反射光強度一定增強D.換用波長更長的單色光照射，干涉條紋間距不變二、填空題（共5題，每題6分，共30分）6.天體運動某行星繞恒星做橢圓運動，近日點距離為r?，遠日點距離為r?，已知恒星質(zhì)量為M，則行星在近日點與遠日點的速率之比v?/v?=，運動周期T=（用r?、r?、M及引力常量G表示）。7.電磁感應(yīng)邊長為L的正方形線框（電阻為R）以速度v勻速穿過寬度為d（d>L）的勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B），磁場方向垂直紙面向里。線框從剛進入磁場到完全離開磁場的過程中，通過線框某截面的電荷量q=，線框產(chǎn)生的焦耳熱Q=。8.熱學(xué)計算一定質(zhì)量的氧氣（視為剛性雙原子分子理想氣體）從狀態(tài)1（p?=1atm，V?=2L，T?=300K）變化到狀態(tài)2（p?=3atm，V?=2L），則此過程中氣體內(nèi)能變化ΔU=______J，吸收的熱量Q=______J（已知1atm=10?Pa，普適氣體常量R=8.31J/(mol·K)）。9.振動與波一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時刻的波形如圖所示，已知波速v=2m/s，則平衡位置在x=1m處的質(zhì)點振動方程為y=cm，t=1.5s時x=3m處的質(zhì)點速度方向為（填“沿y軸正方向”或“沿y軸負方向”）。10.狹義相對論在慣性系S中觀察到兩個事件同時發(fā)生在x軸上相距1m的兩點，在相對S系沿x軸正方向勻速運動的S'系中觀察到兩事件相距2m，則S'系相對S系的運動速度v=______c（c為真空中光速），在S'系中兩事件的時間間隔Δt'=______s。三、計算題（共4題，每題20分，共80分）11.力學(xué)綜合如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點，靜止時位于A點?，F(xiàn)用水平恒力F將小球從A點拉到B點（繩與豎直方向夾角θ=60°），然后由靜止釋放。（1）求小球運動到最低點C時的速度大小及繩的拉力大小；（2）若在最低點C處突然剪斷輕繩，同時給小球施加一個豎直向上的恒力F'=2mg，求小球從C點開始上升的最大高度H。12.電磁學(xué)綜合如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B），磁場邊界上的P點有一粒子源，可沿半徑方向向磁場內(nèi)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計重力）。（1）若粒子速度大小為v?，求粒子在磁場中運動的時間t；（2）若粒子從P點發(fā)射后，經(jīng)過磁場邊界上的Q點（∠POQ=120°）離開磁場，求粒子速度大小v及運動軌跡半徑r；（3）若在圓形磁場區(qū)域外疊加一個同心的圓形有界勻強電場（內(nèi)半徑為R，外半徑為2R，電場強度大小為E，方向沿徑向向外），粒子從P點以速度v?發(fā)射后，恰好能沿半徑方向穿過電場區(qū)域，求v?的大小。13.熱學(xué)與統(tǒng)計物理一絕熱氣缸內(nèi)有一質(zhì)量為m、橫截面積為S的絕熱活塞，活塞下方封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞上方與大氣相通（大氣壓強為p?）。初始時活塞靜止，氣體溫度為T?，氣柱高度為h??，F(xiàn)用電阻絲緩慢加熱氣體，使活塞上升到h=2h?處。（1）求此時氣體的溫度T；（2）若氣體為單原子分子理想氣體，求加熱過程中氣體吸收的熱量Q；（3）若在活塞上緩慢添加質(zhì)量為m的沙子，活塞又下降到初始高度h?，求此時氣體的溫度T'。14.近代物理如圖所示，氫原子從n=4的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，可能輻射出多種頻率的光子。（1）求輻射光子的最大頻率ν???及最小波長λ???；（2）若其中一種光子照射到逸出功為W?=2.25eV的金屬鈉表面，能產(chǎn)生光電子，求光電子的最大初動能E?；（3）若將該光電子垂直射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，其運動軌跡半徑為r，求B的大小（用E?、電子質(zhì)量m?、電荷量e及r表示）。（已知氫原子基態(tài)能量E?=-13.6eV，普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，真空中光速c=3×10?m/s，1eV=1.6×10?1?J）四、附加題（共1題，20分）15.流體力學(xué)與伯努利方程如圖所示，一粗細均勻的U形管豎直放置，左端封閉，右端開口，管內(nèi)裝有密度為ρ的水銀，初始時左右兩管水銀面等高，封閉端空氣柱長度為L。現(xiàn)從右端管口緩慢注入水銀，使封閉端空氣柱長度變?yōu)長/2。已知