2025年高中物理知識(shí)競(jìng)賽“物理傳播”方案設(shè)計(jì)大賽試題（三）一、選擇題（每題5分，共30分）物理概念辨析關(guān)于機(jī)械波傳播特性，下列說法正確的是（）A.橫波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直B.縱波的傳播速度僅由介質(zhì)的彈性模量決定，與介質(zhì)密度無關(guān)C.波的頻率由波源和介質(zhì)共同決定，波長隨傳播距離增大而減小D.波發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物尺寸遠(yuǎn)大于波長電磁學(xué)應(yīng)用某同學(xué)設(shè)計(jì)無線充電裝置時(shí)，利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)能量傳輸。已知初級(jí)線圈輸入交變電流頻率為50Hz，若次級(jí)線圈兩端電壓為20V，下列措施可使輸出電壓增大的是（）A.減小初級(jí)線圈匝數(shù)B.增大初級(jí)、次級(jí)線圈間距離C.改用頻率為60Hz的交變電流D.在次級(jí)線圈中插入銅制鐵芯熱力學(xué)現(xiàn)象夏季使用空調(diào)時(shí)，室內(nèi)溫度降低的本質(zhì)是（）A.空調(diào)將室內(nèi)熱量直接轉(zhuǎn)化為電能B.通過制冷劑的相變將室內(nèi)熱量轉(zhuǎn)移到室外C.空調(diào)壓縮機(jī)消耗電能使室內(nèi)分子動(dòng)能減小D.制冷劑在室內(nèi)機(jī)中升華吸熱，在室外機(jī)中凝華放熱近代物理初步氫原子從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射藍(lán)光，從n=5能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射紫光，則下列說法正確的是（）A.藍(lán)光光子的動(dòng)量大于紫光光子B.兩種躍遷過程中原子的電勢(shì)能均增大C.若藍(lán)光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，紫光也一定能D.氫原子在n=5能級(jí)的電離能小于n=4能級(jí)波動(dòng)光學(xué)用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列操作會(huì)使干涉條紋間距變大的是（）A.減小雙縫間距B.減小入射光強(qiáng)度C.增大單縫與雙縫的距離D.將實(shí)驗(yàn)裝置從空氣移入水中力學(xué)綜合如圖所示，質(zhì)量為m的小球用輕繩懸掛于O點(diǎn)，在水平恒力F作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)輕繩與豎直方向夾角為θ時(shí)，小球的速度達(dá)到最大。已知重力加速度為g，此時(shí)繩的拉力大小為（）A.mgcosθ+FsinθB.mg/cosθC.√(F2+m2g2)D.mg+Ftanθ二、填空題（每空3分，共30分）天體運(yùn)動(dòng)我國“嫦娥六號(hào)”探測(cè)器在月球背面著陸時(shí)，需利用反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速。已知月球表面重力加速度為地球的1/6，探測(cè)器質(zhì)量為2000kg，若要產(chǎn)生大小為2m/s2的豎直向上加速度，反推發(fā)動(dòng)機(jī)的推力應(yīng)為________N（地球表面g=10m/s2）。熱學(xué)計(jì)算一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A（p?=2atm，V?=3L）經(jīng)等溫膨脹至狀態(tài)B（V?=6L），再經(jīng)等容升壓至狀態(tài)C（p?=3atm），則從A到C過程中氣體對(duì)外界做功為________J（1atm=10?Pa，ln2≈0.7）。電磁感應(yīng)邊長為0.2m的正方形單匝線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=10πrad/s，線圈電阻R=1Ω，則線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為________A，一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為________J。波動(dòng)現(xiàn)象一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時(shí)刻波形如圖所示，已知波速v=2m/s，則x=1m處質(zhì)點(diǎn)在t=0.5s時(shí)的位移為________cm，該質(zhì)點(diǎn)在0~1s內(nèi)通過的路程為________cm。光學(xué)應(yīng)用某顯微鏡物鏡焦距f?=1cm，目鏡焦距f?=5cm，兩鏡間距d=20cm，若觀察物高為0.01mm，通過目鏡看到的像高為________mm（視角放大率公式：M=-(d-f?)/f?·25/f?）。三、實(shí)驗(yàn)題（共20分）實(shí)驗(yàn)主題：用單擺測(cè)量重力加速度并設(shè)計(jì)誤差分析方案某實(shí)驗(yàn)小組用長為L的單擺測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)步驟如下：①將擺線一端固定在鐵架臺(tái)上，另一端系質(zhì)量為m的小球，使擺線自然下垂，用米尺測(cè)量擺線長度L?；②將小球拉至擺角θ≈5°處由靜止釋放，用秒表記錄單擺完成30次全振動(dòng)的時(shí)間t；③改變擺線長度，重復(fù)步驟①②，得到多組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理某次實(shí)驗(yàn)中，擺線長度L?=98.0cm，小球直徑d=2.0cm，30次全振動(dòng)時(shí)間t=59.8s，計(jì)算重力加速度g=________m/s2（保留三位有效數(shù)字）。誤差分析（1）若擺線彈性形變較大，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的g值________（填“偏大”“偏小”或“不變”）；（2）設(shè)計(jì)一種減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的改進(jìn)方案：________________________。創(chuàng)新設(shè)計(jì)請(qǐng)利用智能手機(jī)的加速度傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)量g的實(shí)驗(yàn)方案，寫出實(shí)驗(yàn)原理和關(guān)鍵步驟：四、計(jì)算題（共40分）力學(xué)綜合（15分）如圖所示，質(zhì)量M=2kg的木板靜止在光滑水平面上，木板左端有一質(zhì)量m=1kg的物塊，物塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2?，F(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的恒力F=6N，作用t?=2s后撤去F，最終物塊與木板相對(duì)靜止。已知重力加速度g=10m/s2，求：（1）撤去F時(shí)物塊和木板的速度大??；（2）整個(gè)過程中物塊相對(duì)木板的位移。電磁學(xué)綜合（25分）如圖所示，兩平行金屬板A、B豎直放置，間距d=0.2m，板長L=0.4m，板間電壓U=100V。在金屬板右側(cè)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，磁場(chǎng)右邊界距極板右邊緣x=0.3m。一帶電粒子（電荷量q=+2×10??C，質(zhì)量m=1×10?1?kg）從A板左端由靜止釋放，經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小；（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑；（3）判斷粒子是否會(huì)打在磁場(chǎng)右邊界上，并說明理由。五、綜合應(yīng)用題（共30分）主題：設(shè)計(jì)“家庭節(jié)能物理傳播方案”隨著“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)，家庭節(jié)能成為社會(huì)關(guān)注熱點(diǎn)。請(qǐng)結(jié)合高中物理知識(shí)，完成以下任務(wù)：原理分析（1）解釋為什么空調(diào)溫度設(shè)置每調(diào)高1℃（夏季）可節(jié)約約6%的電能：________________（2）推導(dǎo)家用LED燈與白熾燈的節(jié)能率公式（已知LED燈功率P?，光效η?；白熾燈功率P?，光效η?）：節(jié)能率=________方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)包含至少3種物理原理的家庭節(jié)能裝置（如：利用熱傳遞、電磁感應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化等），要求：①畫出裝置結(jié)構(gòu)示意圖；②說明核心部件的工作原理；③估算該裝置每月可節(jié)約的電能（需給出計(jì)算過程）。傳播建議針對(duì)中學(xué)生群體，設(shè)計(jì)兩種“物理知識(shí)+節(jié)能實(shí)踐”的科普活動(dòng)形式，并說明活動(dòng)亮點(diǎn)：（1）活動(dòng)形式一：________________（2）活動(dòng)亮點(diǎn)：________________六、開放探究題（共20分）題目：“聲波滅火”的物理原理探究2024年某科技展中，“聲波滅火”裝置引發(fā)熱議：通過特定頻率的聲波可使蠟燭火焰熄滅。請(qǐng)結(jié)合波動(dòng)理論和燃燒條件，完成以下探究任務(wù)：提出假設(shè)猜測(cè)聲波滅火的兩種可能物理機(jī)制：（1）________________（2）________________實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)，要求寫出：①實(shí)驗(yàn)器材：音叉（500Hz、1000Hz）、蠟燭、聲波傳感器、________②關(guān)鍵步驟：