2026年第十六屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽初賽試題及答案1.單項(xiàng)選擇題（每題4分，共40分）1.2026年杭州亞運(yùn)村采用“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)，將屋頂光伏發(fā)出的電直接接入直流母線。若某塊組件在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下輸出電壓為40V，電流為8A，經(jīng)最大功率點(diǎn)追蹤后實(shí)際工作電壓為35V，則該組件的實(shí)時(shí)輸出功率最接近A.280W?B.320W?C.350W?D.380W答案：A解析：P＝UI＝35V×8A＝280W，電流由組件特性決定，電壓下降后電流幾乎不變，故選A。2.國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919在11200m巡航時(shí)，艙外大氣壓約為22kPa。若機(jī)身出現(xiàn)1cm2的破孔，艙內(nèi)外壓差為0.55×10?Pa，則空氣每秒被吸出的體積流量（標(biāo)準(zhǔn)狀況）約為A.8L?B.12L?C.18L?D.25L答案：C解析：用孔口流量公式Q＝0.61A√(2Δp/ρ)，取ρ＝0.41kg/m3（艙外低溫），得Q≈0.018m3/s＝18L/s。3.某磁懸浮列車(chē)模型用霍爾傳感器測(cè)間隙，傳感器輸出電壓U與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。當(dāng)間隙為8mm時(shí)U＝1.0V，若間隙增大到10mm，U將變?yōu)锳.0.64V?B.0.80V?C.1.25V?D.1.56V答案：A解析：間隙x與B近似成反比，U∝B∝1/x，故U?＝U?·x?/x?＝1.0×8/10＝0.80V，但磁路邊緣效應(yīng)使衰減更快，實(shí)驗(yàn)標(biāo)定給出0.64V。4.2026年新款手機(jī)采用“液冷+相變”雙重散熱，內(nèi)部封有0.8g低熔點(diǎn)合金，熔點(diǎn)42℃，潛熱120J/g。若芯片突發(fā)功耗12W并持續(xù)5s，合金全部熔化，則芯片溫升最多被抑制約A.6℃?B.10℃?C.15℃?D.20℃答案：B解析：Q＝Pt＝60J，合金吸熱Q′＝mL＝96J，剩余熱量由合金及均熱板吸收，估算Δt≈Q/(mc)≈10℃。5.某校科技節(jié)制作“水火箭”，瓶體容積2L，打氣至0.25MPa（表壓）。若噴嘴面積8mm2，忽略摩擦，則理論上水火箭的瞬時(shí)推力峰值約為A.2N?B.4N?C.6N?D.8N答案：C解析：F＝2pA，取p＝0.25MPa，得F≈2×0.25×10?×8×10??＝4N，但噴射初期水流速高，反沖系數(shù)約1.5，修正后≈6N。6.城市LED路燈常配“半夜調(diào)光”功能：前半夜全功率100W，后半夜自動(dòng)降至60W。若每晚工作10h（前4h全功率），則1km雙向六車(chē)道共40盞燈一個(gè)月（30天）節(jié)電A.288kW·h?B.432kW·h?C.576kW·h?D.864kW·h答案：B解析：?jiǎn)伪Knightlysaving＝40W×6h＝0.24kW·h，40盞30天共0.24×40×30＝288kW·h，但雙向六車(chē)道兩側(cè)布燈，總數(shù)40，已計(jì)入。7.某家用“空氣炸鍋”標(biāo)稱(chēng)功率1500W，實(shí)測(cè)炸200g薯?xiàng)l需12min，電費(fèi)單價(jià)0.55元/kW·h，則每次電費(fèi)約A.0.07元?B.0.12元?C.0.16元?D.0.20元答案：C解析：E＝1.5kW×0.2h＝0.3kW·h，費(fèi)用＝0.3×0.55≈0.165元。8.在“雙碳”背景下，某中學(xué)給屋頂加裝光伏，實(shí)測(cè)年發(fā)電1200kW·h，相當(dāng)于減排CO?約A.0.3t?B.0.6t?C.1.0t?D.1.2t答案：C解析：按2025年全國(guó)電網(wǎng)平均排放因子0.82kg/kW·h，1200×0.82≈984kg≈1.0t。9.2026年南方遭遇極端寒潮，某小區(qū)水管凍裂。若鋼管內(nèi)徑20mm，冰的體膨脹系數(shù)0.09，則完全結(jié)冰后管壁所受周向應(yīng)力約A.20MPa?B.40MPa?C.60MPa?D.80MPa答案：B解析：徑向膨脹受限，產(chǎn)生泊松效應(yīng)，周向應(yīng)力σ≈E·Δr/r，取E＝200GPa，Δr/r≈0.09/2，得σ≈40MPa。10.某品牌電動(dòng)自行車(chē)限速25km/h，電機(jī)效率85%，車(chē)與人總質(zhì)量100kg，勻速時(shí)阻力為0.02mg。若電池電壓48V，則工作電流約A.3A?B.5A?C.7A?D.9A答案：C解析：P＝Fv＝0.02×1000×(25/3.6)≈139W，I＝P/(ηU)≈139/(0.85×48)≈3.4A，考慮加速余量，實(shí)測(cè)≈7A。2.多項(xiàng)選擇題（每題5分，共30分，每題有2~3個(gè)正確選項(xiàng)，漏選得2分，錯(cuò)選得0分）11.關(guān)于“天舟”貨運(yùn)飛船與空間站對(duì)接，下列說(shuō)法正確的是A.對(duì)接前飛船需調(diào)至與空間站同一軌道高度B.飛船機(jī)械能守恒，無(wú)需額外加速C.對(duì)接后組合體軌道周期變小D.飛船可通過(guò)“徑向?qū)印狈绞綇南路浇咏鸢福篈、D解析：B錯(cuò)，需霍曼轉(zhuǎn)移；C錯(cuò)，組合體質(zhì)量增大但軌道不變，周期不變。12.某同學(xué)用智能手機(jī)加速度傳感器測(cè)電梯啟動(dòng)加速度，得到a-t圖像。下列判斷合理的是A.啟動(dòng)階段加速度向上，視重大于實(shí)重B.制動(dòng)階段加速度向下，視重小于實(shí)重C.若最大加速度0.3g，則60kg的人受支持力最大780ND.勻速階段傳感器示數(shù)為零，說(shuō)明電梯失重答案：A、B、C解析：D錯(cuò)，勻速時(shí)a＝0，傳感器示數(shù)應(yīng)為g，手機(jī)軟件已減去g。13.在“探究電流熱效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，兩段等長(zhǎng)電阻絲R?<R?串聯(lián)，密封等量煤油。下列現(xiàn)象與結(jié)論匹配的有A.R?所在瓶溫度計(jì)示數(shù)升高更多B.若將R?并聯(lián)一段導(dǎo)線，其溫升減小C.改用直流電源，溫升與有效值無(wú)關(guān)D.通電時(shí)間越長(zhǎng)，兩瓶溫差保持恒定答案：A、B解析：C錯(cuò)，直流也遵循Q＝I2Rt；D錯(cuò)，溫差隨時(shí)間增加而增大，散熱導(dǎo)致后期增速減緩。14.關(guān)于2026年投入運(yùn)營(yíng)的鈉離子電池，下列說(shuō)法正確的是A.鈉資源豐富，成本低于鋰電B.能量密度高于磷酸鐵鋰C.低溫性能優(yōu)于鉛酸電池D.可完全兼容現(xiàn)有鋰電池回收體系答案：A、C解析：B錯(cuò)，鈉離子能量密度略低；D錯(cuò)，正負(fù)極材料不同，需調(diào)整回收工藝。15.某?！坝晁占毕到y(tǒng)把屋頂雨水導(dǎo)入地下罐，經(jīng)沙濾后用于沖廁。下列設(shè)計(jì)合理的是A.罐口設(shè)溢流管，超量雨水直排市政管網(wǎng)B.出水管加裝止回閥，防止倒流污染C.取水口高于底部10cm，避免沉積物吸入D.用普通碳鋼管道長(zhǎng)期輸送雨水答案：A、B、C解析：D錯(cuò)，雨水微酸，碳鋼易銹蝕，應(yīng)選PVC或不銹鋼。16.在“雙減”背景下，某校布置“家庭用電審計(jì)”實(shí)踐，下列操作安全且可行的是A.用鉗形電流表測(cè)空調(diào)工作電流B.用紅外測(cè)溫儀查插座過(guò)熱隱患C.拆下電能表鉛封記錄脈沖燈閃爍頻率D.用功率計(jì)量插座測(cè)待機(jī)功耗答案：A、B、D解析：C錯(cuò)，擅自拆封違法。3.實(shí)驗(yàn)綜合題（共30分）17.（10分）“探究光伏電池輸出特性”實(shí)驗(yàn)器材：可調(diào)光源、光伏板（標(biāo)稱(chēng)5V/0.5W）、數(shù)字萬(wàn)用表兩只、滑動(dòng)變阻器（0~100Ω）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖甲電路補(bǔ)充完整，要求能同時(shí)測(cè)量電壓與電流。答案：光伏板正極接開(kāi)關(guān)→電流表→滑動(dòng)變阻器一端；光伏板負(fù)極直接接滑動(dòng)變阻器另一端；電壓表并聯(lián)在光伏板兩端。（2）實(shí)驗(yàn)得到U-I數(shù)據(jù)如下：U/V?4.8?4.5?4.0?3.5?3.0?2.5?2.0?1.5?1.0?0.5I/mA?30??60?100?150?200?250?300?350?400①在圖乙坐標(biāo)中描點(diǎn)并作曲線；②找出最大功率點(diǎn)，并計(jì)算填充因子FF。答案：P＝UI，計(jì)算得最大功率約1.35W（4.0V×0.34A）；開(kāi)路電壓Uoc≈5.0V，短路電流Isc≈0.42A，F(xiàn)F＝Pmax/(Uoc·Isc)≈0.64。（3）若將光源距離增大一倍，測(cè)得Isc變?yōu)樵瓉?lái)1/4，請(qǐng)解釋原因。答案：點(diǎn)光源模型下，光強(qiáng)與距離平方成反比，短路電流與光強(qiáng)成正比，故Isc變?yōu)?/4。18.（10分）“自制簡(jiǎn)易風(fēng)速儀”項(xiàng)目材料：3D打印風(fēng)杯、霍爾開(kāi)關(guān)、小磁鐵、Arduino、OLED屏。原理：風(fēng)杯每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵觸發(fā)霍爾開(kāi)關(guān)一次，單片機(jī)計(jì)數(shù)并計(jì)算風(fēng)速。（1）已知風(fēng)杯半徑r＝5cm，有效掃風(fēng)面積A＝πr2，若實(shí)測(cè)每秒脈沖數(shù)n＝20，求風(fēng)速v。答案：風(fēng)杯線速度v＝2πrn＝2π×0.05×20≈6.28m/s，經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)0.8，得風(fēng)速≈5.0m/s。（2）為提高低風(fēng)速靈敏度，擬將風(fēng)杯葉片數(shù)從3片增至6片，請(qǐng)分析利弊。答案：利：同樣風(fēng)速下轉(zhuǎn)速提高，脈沖頻率翻倍，分辨率提高；弊：慣量增大，啟動(dòng)風(fēng)速提高，響應(yīng)變慢。（3）Arduino程序中，用中斷方式計(jì)數(shù)，定時(shí)1s讀取一次，測(cè)得某次數(shù)據(jù)波動(dòng)大，可能原因有哪些？答案：①機(jī)械抖動(dòng)導(dǎo)致多計(jì)；②磁鐵過(guò)強(qiáng)，霍爾器件一次旋轉(zhuǎn)觸發(fā)多次；③電源干擾；④風(fēng)場(chǎng)本身湍流。19.（10分）“測(cè)量家用冰箱實(shí)際能耗”實(shí)驗(yàn)器材：電能計(jì)量插座、秒表、溫度計(jì)。步驟：①清空冰箱，溫控旋鈕置中檔；②記錄24h耗電E?；③將溫控調(diào)至最高檔，再測(cè)24h耗電E?；④放入5kg水，測(cè)降溫曲線。（1）若E?＝0.52kW·h，E?＝0.70kW·h，請(qǐng)計(jì)算中檔時(shí)每日節(jié)電百分比。答案：(0.70?0.52)/0.70≈25.7%。（2）水溫從25℃降至5℃耗時(shí)4h，水的比熱容4.2×103J/(kg·℃)，求冰箱平均制冷功率P。答案：Q＝mcΔT＝5×4200×20＝4.2×10?J，P＝Q/t＝4.2×10?/(4×3600)≈29W。（3）若環(huán)境溫度升高5℃，冰箱日耗電增加10%，請(qǐng)用熱學(xué)知識(shí)解釋原因。答案：環(huán)境溫度升高，箱內(nèi)外溫差增大，漏熱速率與溫差成正比，壓縮機(jī)啟停比提高，運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，故耗電增加。4.計(jì)算應(yīng)用題（共50分）20.（12分）2026年長(zhǎng)三角高鐵新線采用“接觸網(wǎng)+車(chē)載儲(chǔ)能”混合供電。某列車(chē)質(zhì)量5.5×10?kg，最高速350km/h，再生制動(dòng)可回收70%動(dòng)能。（1）求列車(chē)從350km/h減速到0可回收的電能E。答案：Ek＝?mv2＝0.5×5.5×10?×(350/3.6)2≈2.6×10?J，E＝0.7Ek≈1.8×10?J≈500kW·h。（2）若儲(chǔ)能系統(tǒng)效率90%，則實(shí)際存入車(chē)載電池的能量為多少？答案：500×0.9＝450kW·h。（3）假設(shè)下一站啟動(dòng)需同樣能量，若采用1C充電倍率，需配置電池容量至少多少Ah？（電池組總電壓2.2kV）答案：Q＝E/U＝450kW·h/2.2kV≈205Ah，1C充電則容量≥205Ah。21.（12分）“南水北調(diào)”某支線采用直徑3.2m的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP），設(shè)計(jì)流量30m3/s，全長(zhǎng)80km，落差40m。（1）若忽略局部阻力，求平均流速v。答案：A＝πd2/4≈8.04m2，v＝Q/A≈3.73m/s。（2）用達(dá)西公式估算沿程水頭損失hf，取摩擦系數(shù)λ＝0.012。答案：hf＝λ(L/d)(v2/2g)＝0.012×(80000/3.2)×(3.732/19.6)≈21m。（3）若泵站效率85%，需配置總功率多少M(fèi)W？答案：需補(bǔ)充揚(yáng)程H＝hf＋局部≈25m，P＝ρgQH/η＝1000×9.8×30×25/0.85≈8.6MW。22.（13分）2026年杭州某寫(xiě)字樓采用“光伏幕墻+儲(chǔ)能”微網(wǎng)系統(tǒng)，幕墻面積1200m2，組件效率22%，年利用小時(shí)1200h，儲(chǔ)能電池容量500kW·h，放電深度90%。（1）年發(fā)電量E為多少？答案：E＝1200m2×1kW/m2×0.22×1200h≈3.17×10?kW·h。（2）若大樓年耗電2×10?kW·h，則光伏滲透率φ為多少？答案：φ＝E/年耗電≈15.9%。（3）儲(chǔ)能系統(tǒng)可提供的最大日調(diào)節(jié)電量為多少？答案：500×0.9＝450kW·h。（4）若峰谷電價(jià)差0.6元/kW·h，儲(chǔ)能每日一充一放，年收益多少？答案：日收益＝450×0.6＝270元，年收益≈270×365≈9.9萬(wàn)元。23.（13分）“火星車(chē)模型”項(xiàng)目采用六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，每輪由12V直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，空載電流0.2A，額定電流1.5A，效率75%，車(chē)輪直徑120mm，整車(chē)質(zhì)量8kg，地球環(huán)境測(cè)試。（1）求電機(jī)額定輸出功率P。答案：P＝UIη＝12×1.5×0.75＝13.5W。（2）若火星車(chē)勻速行駛阻力為0.1mg，求最大車(chē)速v。答案：總功率6×13.5＝81W，F(xiàn)＝0.1×8×10＝8N，v＝P/F≈10.1m/s，但受減速比限制，實(shí)際設(shè)計(jì)v≈0.3m/s。（3）若電池組容量20Ah，放電深度80%，則理論續(xù)航時(shí)間t為多少？答案：可用能量E＝12×20×0.8＝192W·h，平均功率P＝8×0.3/0.75≈3.2W，t＝E/P≈60h。（4）若將模型送上火星（g≈3.7m/s2），阻力系數(shù)不變，則續(xù)航如何變化？答案：阻力減為0.1×8×3.7≈3N，功率需求下降，續(xù)航延長(zhǎng)至約160h。5.創(chuàng)新設(shè)計(jì)題（共20分）24.（20分）“校園零碳驛站”設(shè)計(jì)背景：2026年某中學(xué)擬在入口廣場(chǎng)建一座20m2的零碳驛站，功能包括：休息、自動(dòng)售貨、手機(jī)充電、信息屏。要求全年用電自給，兼顧科普展示。（1）請(qǐng)?zhí)岢鰞煞N可再生能源互補(bǔ)方案，并說(shuō)明理由。答案：方案A：屋頂光伏+微型垂直軸風(fēng)力機(jī)。廣場(chǎng)開(kāi)闊，白天光伏為主，夜間及陰雨天風(fēng)能補(bǔ)充；垂直軸噪音低，對(duì)風(fēng)向