2025年高中物理知識競賽計(jì)算能力挑戰(zhàn)賽試題（三）一、單項(xiàng)選擇題（每題5分，共30分）勻加速直線運(yùn)動：一物體從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度大小為2m/s2，運(yùn)動過程中依次經(jīng)過A、B兩點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)間距離為18m，物體通過AB段的時(shí)間為2s，則物體經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度大小為（）A.3m/sB.6m/sC.9m/sD.12m/s曲線運(yùn)動與機(jī)械能：質(zhì)量為m的小球用輕繩懸掛于O點(diǎn)，將小球拉至與豎直方向成θ=60°角的位置由靜止釋放，小球下擺過程中輕繩始終伸直，重力加速度為g，當(dāng)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)，繩中拉力大小為（）A.mgB.2mgC.3mgD.4mg電磁感應(yīng)與電路：如圖1所示，邊長為L的正方形單匝線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，線圈總電阻為R，線圈兩端通過滑環(huán)與理想電壓表相連，則電壓表的示數(shù)為（）A.(\frac{BL^2\omega}{2})B.(\frac{BL^2\omega}{\sqrt{2}})C.(BL^2\omega)D.(\frac{BL^2\omega}{R})熱力學(xué)定律：一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A（p?=2atm，V?=1L）經(jīng)等溫膨脹至狀態(tài)B（V?=2L），再經(jīng)等容升壓至狀態(tài)C（p?=2atm），則整個(gè)過程中氣體對外界做功為（已知ln2≈0.693，1atm·L=101J）（）A.70JB.140JC.210JD.280J近代物理：氫原子從n=4的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時(shí)，可能輻射的光子中，波長最長的是（已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量E?=-13.6eV，普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，光速c=3×10?m/s）（）A.4.86×10??mB.6.57×10??mC.1.03×10??mD.1.88×10??m相對論動力學(xué)：一電子以0.8c的速度沿x軸運(yùn)動，其相對論質(zhì)量與靜止質(zhì)量之比為（）A.5/3B.4/3C.3/5D.3/4二、填空題（每題6分，共30分）天體運(yùn)動：地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×10?m，則同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度大小為________km/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。波動光學(xué)：用波長λ=600nm的單色光垂直照射雙縫干涉裝置，雙縫間距d=0.2mm，光屏到雙縫的距離D=1m，若在光屏上P點(diǎn)觀察到第3級明條紋，則P點(diǎn)到中央明條紋中心的距離為________cm。動量守恒與碰撞：質(zhì)量為m?=2kg的小球以v?=3m/s的速度與靜止的質(zhì)量為m?=1kg的小球發(fā)生彈性正碰，碰撞后m?的速度大小為________m/s。熱學(xué)統(tǒng)計(jì)：一定質(zhì)量的氧氣（視為剛性分子理想氣體）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（p?=1atm，T?=273K）的分子數(shù)密度為________m?3（已知阿伏伽德羅常數(shù)N?=6.02×1023mol?1，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體摩爾體積V?=22.4L/mol，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。電磁學(xué)綜合：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷Q?=+4×10??C和Q?=-1×10??C相距r=3cm，若在兩點(diǎn)電荷連線上放置一點(diǎn)電荷q，使q所受靜電力為零，則q到Q?的距離為________cm。三、計(jì)算題（共4題，共90分）12.力學(xué)綜合（20分）如圖2所示，質(zhì)量為M=4kg的木板靜止于光滑水平地面上，木板左端放置一質(zhì)量為m=1kg的小滑塊，滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，重力加速度g=10m/s2。現(xiàn)對滑塊施加水平向右的恒力F=5N，作用時(shí)間t=2s后撤去F，最終滑塊未從木板上滑落。求：（1）撤去F時(shí)滑塊和木板的速度大?。唬?）木板的最小長度。13.電磁學(xué)綜合（25分）如圖3所示，在xOy坐標(biāo)系中，第一象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=2×103V/m；第四象限內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。一帶正電的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v?=2×10?m/s沿x軸正方向射入電場，粒子質(zhì)量m=2×10?1?kg，電荷量q=1×10?1?C，不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子離開電場時(shí)的位置坐標(biāo)；（2）粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑；（3）粒子從O點(diǎn)出發(fā)到第一次回到x軸所經(jīng)歷的總時(shí)間。14.熱學(xué)與力學(xué)綜合（25分）如圖4所示，豎直放置的汽缸內(nèi)有一質(zhì)量為m=2kg、橫截面積S=10cm2的活塞，活塞與汽缸壁間無摩擦且不漏氣，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體。初始時(shí)活塞靜止，距離汽缸底部高度h?=20cm，大氣壓強(qiáng)p?=1×10?Pa，重力加速度g=10m/s2?，F(xiàn)對汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使活塞上升至距離底部h?=30cm處，求：（1）初始時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；（2）加熱過程中氣體吸收的熱量（假設(shè)氣體內(nèi)能變化量ΔU=150J）；（3）若在活塞到達(dá)h?時(shí)停止加熱，同時(shí)在活塞上放置一質(zhì)量為M=3kg的重物，活塞將緩慢下降，求穩(wěn)定后活塞距離汽缸底部的高度。15.近代物理與力學(xué)綜合（20分）在核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，靜止的硼核（(^{10}_5\text{B})）俘獲一個(gè)速度為v?=1.0×10?m/s的中子后發(fā)生核反應(yīng)，生成一個(gè)鋰核（(^7_3\text{Li})）和一個(gè)α粒子，已知中子質(zhì)量m?=1.0087u，硼核質(zhì)量m_B=10.0129u，鋰核質(zhì)量m_Li=7.0160u，α粒子質(zhì)量m_α=4.0026u，1u=1.66×10?2?kg，c=3×10?m/s。求：（1）寫出核反應(yīng)方程；（2）反應(yīng)過程中釋放的核能；（3）若反應(yīng)后鋰核和α粒子的運(yùn)動方向與中子入射方向在同一直線上，求鋰核的速度大小。四、附加題（共20分，不計(jì)入總分，供學(xué)有余力者選做）16.相對論與電磁學(xué)綜合一電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，已知電子的靜止