2025年高中物理競賽推理判斷題專項(xiàng)訓(xùn)練（五）一、力學(xué)模塊推理判斷題（一）運(yùn)動(dòng)學(xué)概念辨析v-t圖像綜合分析甲、乙兩物體的運(yùn)動(dòng)v-t圖像如圖所示，其中甲的圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線，乙的圖像為開口向上的拋物線。判斷下列說法的正誤：A.t=3s時(shí)兩物體相遇B.乙物體的加速度始終大于甲物體C.0~5s內(nèi)甲物體的平均速度大于乙物體D.t=2s時(shí)兩物體的瞬時(shí)加速度大小相等推理要點(diǎn)：相遇條件需同時(shí)滿足位移相等和初始位置相同，圖像面積表示位移但未給出初始位置關(guān)系，故A錯(cuò)誤；乙圖像斜率（加速度）隨時(shí)間增大，t=0時(shí)乙的加速度為零，小于甲的恒定加速度，故B錯(cuò)誤；0~5s內(nèi)甲的位移為圖像三角形面積（75m），乙的位移為拋物線與時(shí)間軸圍成的面積（60m），平均速度甲更大，故C正確；甲的加速度為2m/s2，乙的加速度a=2kt（k為拋物線系數(shù)），t=2s時(shí)乙的加速度為4k，需通過圖像交點(diǎn)計(jì)算k值驗(yàn)證，最終D正確。分段運(yùn)動(dòng)函數(shù)轉(zhuǎn)化公交車啟動(dòng)過程的位移公式為：0≤t≤5s：x=2t2t>5s：x=50t-5t2+50判斷下列結(jié)論正誤：A.剎車時(shí)的加速度大小為10m/s2B.總位移為175mC.勻速運(yùn)動(dòng)階段的速度為20m/s推理要點(diǎn)：0~5s內(nèi)為勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度a=4m/s2，t=5s時(shí)速度v=20m/s（C正確）；剎車階段（t>5s）的位移公式導(dǎo)數(shù)為速度公式v=50-10t，剎車初速度為20m/s，解得剎車時(shí)間t=3s，加速度a=-10m/s2（A正確）；分段計(jì)算位移：加速階段50m，剎車階段30m，總位移80m（B錯(cuò)誤）。（二）靜力學(xué)條件分析雙物體關(guān)聯(lián)平衡問題如圖所示，傾角30°的固定斜面上放置質(zhì)量為m的物塊A，通過輕質(zhì)細(xì)繩跨過光滑定滑輪連接物塊B，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。判斷下列說法的正誤：若A與斜面間無摩擦，B的質(zhì)量必須等于m/2若動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3，B的質(zhì)量范圍為0.2m≤m_B≤0.8m在動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3時(shí)，向B添加質(zhì)量Δm的砝碼后系統(tǒng)仍靜止，A所受摩擦力先減小后反向增大推理要點(diǎn)：無摩擦?xí)rA沿斜面的下滑力為mgsin30°=mg/2，B的質(zhì)量需等于mg/2以平衡，故1正確；有摩擦?xí)r，靜摩擦力可沿斜面向上或向下，臨界狀態(tài)為f=±μmgcos30°，解得m_B范圍為0.5m±0.3m×(√3/2)≈0.2m~0.8m，故2正確；添加Δm后，B的重力增大，A所受摩擦力先沿斜面向上減小，當(dāng)m_B超過0.5m后摩擦力反向增大，故3正確。二、電磁學(xué)模塊推理判斷題（一）電路動(dòng)態(tài)分析柔性迭代電路電阻計(jì)算如圖所示的分形電路，每個(gè)單元由3個(gè)2Ω電阻組成，當(dāng)?shù)螖?shù)n→∞時(shí)，判斷下列結(jié)論正誤：總電阻趨近于(1+√3)Ω若移除最右側(cè)電阻，總電阻變?yōu)樵瓉淼?/3通入電流I時(shí)，第n個(gè)單元的功率為初始單元的(1/2)^n推理要點(diǎn)：設(shè)總電阻為R，根據(jù)分形結(jié)構(gòu)列方程R=2+2//R，解得R=1+√3（Ω），故1正確；移除右側(cè)電阻后電路變?yōu)楹唵未?lián)，總電阻為4Ω，原電阻約2.732Ω，比例關(guān)系不成立，故2錯(cuò)誤；電流在分形電路中按等比數(shù)列分配，第n個(gè)單元電流為I×(1/2)^n，功率P=I2R，故3正確。（二）電磁感應(yīng)現(xiàn)象跳環(huán)實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)推理閉合線圈上方放置鋁環(huán)，當(dāng)開關(guān)閉合瞬間，判斷下列說法正誤：鋁環(huán)中感應(yīng)電流方向與線圈電流方向相反鋁環(huán)受到的安培力方向豎直向上若將鐵芯抽出，鋁環(huán)的跳起高度增大若電源改為交流電，鋁環(huán)將持續(xù)懸浮推理要點(diǎn)：開關(guān)閉合時(shí)線圈磁通量增大，鋁環(huán)感應(yīng)電流方向與線圈相反（楞次定律），故1正確；感應(yīng)電流與原磁場相互排斥，安培力向上，故2正確；鐵芯抽出后磁場減弱，感應(yīng)電流減小，跳起高度降低，故3錯(cuò)誤；交流電產(chǎn)生交變磁場，鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流并受安培力，但無法持續(xù)懸?。ㄐ杼囟l率條件），故4錯(cuò)誤。三、熱學(xué)與光學(xué)綜合推理題（一）熱力學(xué)過程分析理想氣體V-T圖像判斷一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷a→b→c→d的循環(huán)過程，其V-T圖像中ab為過原點(diǎn)的直線，bc為平行于T軸的直線，cd為雙曲線，da為平行于V軸的直線。判斷下列說法正誤：ab過程中氣體對外做功bc過程中氣體內(nèi)能不變cd過程中氣體放熱循環(huán)過程的效率為25%推理要點(diǎn)：ab過程為等壓膨脹（V/T=常量），氣體對外做功，故1正確；bc過程體積不變，溫度升高，內(nèi)能增大，故2錯(cuò)誤；cd過程為等溫壓縮（雙曲線），外界對氣體做功且內(nèi)能不變，需放熱，故3正確；效率η=W/Q_吸，需計(jì)算各過程功和熱量，最終η=（W_ab+W_cd）/（Q_ab+Q_bc）≈20%，故4錯(cuò)誤。（二）幾何光學(xué)折射推理大氣折射與日出延遲地球半徑為R，大氣層厚度為h（h?R），太陽光視為平行光，折射率隨高度線性變化n(h)=n?-kh。判斷下列結(jié)論正誤：日出時(shí)太陽實(shí)際位置在地平線下方折射角隨高度增加而增大延遲時(shí)間與大氣層厚度h成正比推理要點(diǎn)：大氣層折射使光線彎曲，觀察者看到的是太陽虛像，實(shí)際太陽在地平線下方，故1正確；高度增加時(shí)折射率減小，根據(jù)折射定律，折射角隨折射率減小而增大，故2正確；延遲時(shí)間由光程差決定，與h2成正比，故3錯(cuò)誤。四、近代物理推理判斷題（一）氫原子能級躍遷氫原子能級圖中，電子從n=4能級向低能級躍遷，判斷下列說法正誤：可輻射出6種不同頻率的光子輻射光子的最小能量為0.66eV若躍遷過程中釋放X射線，則一定是從n=4躍遷到n=1推理要點(diǎn)：躍遷種類為C?2=6種，故1正確；最小能量為n=4→n=3的躍遷（0.66eV），故2正確；X射線為高能光子，對應(yīng)n=4→n=1（12.75eV），故3正確。（二）相對論質(zhì)能關(guān)系某核電站利用鈾核裂變釋放能量，已知鈾核質(zhì)量為235u，裂變后生成鋇核（141u）和氪核（92u），放出2個(gè)中子。判斷下列結(jié)論正誤：質(zhì)量虧損為0.2u釋放能量約為1.8×102MeV若鈾核速度接近光速，質(zhì)量虧損將增大推理要點(diǎn)：質(zhì)量虧損Δm=235u-(141u+92u+2×1u)=0.2u，故1正確；能量E=Δmc2=0.2×931MeV≈186MeV，故2正確；相對論質(zhì)量虧損與速度無關(guān)，僅取決于靜止質(zhì)量差，故3錯(cuò)誤。五、綜合應(yīng)用題（一）力學(xué)與電磁學(xué)交叉電磁軌道炮模型電容器電容C=1000μF，充電電壓U=2000V，通過電阻R=0.5Ω的導(dǎo)軌對質(zhì)量m=0.1kg的炮彈加速。判斷下列說法正誤：電容器釋放的電能為2000J炮彈最大速度可達(dá)200m/s（不計(jì)摩擦）若導(dǎo)軌長度增加1倍，炮彈速度增大√2倍推理要點(diǎn)：電能E=?CU2=2000J，故1正確；能量守恒：?CU2=?mv2+I2Rt，實(shí)際速度小于200m/s，故2錯(cuò)誤；導(dǎo)軌長度增加使加速時(shí)間延長，焦耳熱損耗增大，速度增量小于√2倍，故3錯(cuò)誤。（二）流體力學(xué)與功能關(guān)系噴泉水流形態(tài)分析噴口直徑d=2cm，流量Q=0.01m3/s，判斷下列結(jié)論正誤：噴口處水流速度為31.8m/s水柱上升高度為51m距噴口10m高處的水流直徑為3cm推理要點(diǎn)：流速v=Q/(πd2/4)=31.8m/s，故1正確；上升高度h=v2/(2g)=51m，故2正確；根據(jù)連續(xù)性方程v?S?=v?S?，10m高處速度v?=√(v?2-2gh)=√(1011-196)=28.6m/s，直徑d?=d?√(v?/v?)=2.2cm，故3錯(cuò)誤。六、創(chuàng)新情境推理題（一）機(jī)器人爬墻受力分析清潔機(jī)器人通過8個(gè)吸盤吸附在豎直玻璃上，每個(gè)吸盤直徑5cm，大氣壓強(qiáng)取1×10?Pa。判斷下列說法正誤：每個(gè)吸盤產(chǎn)生的最大靜摩擦力為196N機(jī)器人質(zhì)量不超過1568N時(shí)可保持靜止若減少2個(gè)吸盤，機(jī)器人仍能靜止推理要點(diǎn)：吸盤面積S=πr2=1.96×10?3m2，摩擦力f=pS=196N，故1正確；總摩擦力8f=1568N，機(jī)器人重力需小于該值，故2正確；減少吸盤后總摩擦力減小，若機(jī)器人質(zhì)量不變則無法靜止，故3錯(cuò)誤。（二）光梳頻率測量某光梳裝置產(chǎn)生頻率間隔Δf=100MHz的頻譜，其中某一頻率成分經(jīng)邁克爾遜干涉儀后產(chǎn)生等傾干涉條紋。判斷下列說法正誤：移動(dòng)反射鏡1mm，條紋移動(dòng)10條若光梳頻率范圍為500THz~600THz，可產(chǎn)生10?條譜線干涉條紋間距與光梳頻率成正比推理要點(diǎn)：光程差Δ=2d=kλ，移動(dòng)d=1mm時(shí)，k=2d/λ