河南南阳市方城县第一高级中学2025-2026学年高二下学期5月竞赛物理试题（三）

**基本信息** 以机器人运动、卫星发射、波浪发电机等科技情境为载体，融合运动学、电磁学等核心知识，通过分层设问考查物理观念与科学思维，适配高二物理竞赛能力要求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择|7题/28分|运动学（位置-时间图像）、动量守恒、偏振光、共点力平衡、电场强度与电势、天体运动、电磁感应|第6题结合2024年遥感卫星发射考查轨道能量，第7题以波浪发电机为情境分析交变电流| |多项选择|3题/18分|同位素、气体实验定律（p-V图像）、电磁感应（金属环下落）|第8题关联“银河画卷”巡天项目考查分子辐射，第9题通过p-V图像综合分析气体状态变化| |实验题|2题/14分|平抛运动规律、电阻率测量（螺旋测微器使用）|第12题考查电路设计与仪器误差分析，体现科学探究能力| |计算题|3题/40分|机械波（频率波长计算）、动量与能量综合、电磁场复合运动|第15题需建构圆周运动和平抛运动模型，考查科学推理与模型建构素养|

方城县第一高级中学2025-2026学年高二下学期5月竞赛物理试题（三） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 考生注意： 1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。 2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1．为测试人形机器人的稳定性和灵活性，让人形机器人按指令在一条直线上“跑步”，如图（a）所示。人形机器人在一段时间内的位置—时间图像如图（b）所示，设该机器人在内的位移为、速度为内的位移为、速度为，则（　　） A． B． C． D． 2．甲、乙两运动员在光滑水平冰面上进行滑冰训练。以速度运动的甲推一下静止在其正前方的乙，刚分开时，甲、乙的运动方向与的方向相同，且甲的速度为，则刚分开时，甲、乙的动量大小之比为（　　） A．3：1 B．2：1 C．1：2 D．1：3 3．天花板上有一发光的白炽灯，桌上有一盆水。某同学第一次透过偏振片观察白炽灯，如图（a）所示；第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影，如图（b）所示。在两次观察中，以所观察光的传播方向为轴旋转偏振片时，透过偏振片观察到（　　） A．白炽灯和倒影的亮度均变化 B．白炽灯和倒影的亮度均不变 C．白炽灯亮度不变，倒影亮度变化 D．白炽灯亮度变化，倒影亮度不变 4．在一家复古风格的咖啡馆装修过程中，需要将一幅质量分布不均（重心偏左）的矩形照片墙挂在墙上，工作人员用与两根装饰绳来悬挂照片，要求照片墙底部与地面平行，如图所示。后来为了调整装饰布局，在保持绳长度不变的情况下，将端向左移动，使得绳缩短（但绳仍长于绳），照片墙保持原来的状态。针对这一悬挂调整过程，下列说法正确的是（　　） A．绳的拉力大小总等于绳的拉力大小 B．绳的拉力大小不变 C．绳与绳拉力的合力变小 D．绳的拉力大小可能相等 5．如图，M和N是在一直线上相距L的两点，A是MN的中点，直线外的B点与N点相距。在M、N两点分别固定等量的正点电荷q，选取无穷远处为零电势点，设A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则（   ） A．EA < EB，φA > φB B．EA < EB，φA < φB C．EA > EB，φA > φB D．EA > EB，φA < φB 6．2024年8月，我国使用长征四号乙运载火箭，成功将遥感四十三号卫星发射升空。如图为该卫星发射过程的部分轨道示意图，先将卫星发射到近地圆轨道I上运动，然后由圆轨道I的点变轨进入椭圆轨道II，在椭圆轨道II的点再变轨进入圆轨道III上运动。不计卫星质量的变化，下列说法正确的是（　　） A．卫星在轨道I上运动时处于平衡状态 B．卫星在轨道II上运动周期比在轨道I短 C．卫星在轨道III上的机械能比在轨道I大 D．卫星从轨道I进入轨道II需在点加速，从轨道II进入轨道III需在点减速 7．为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r=2Ω，把线圈与阻值R=8Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．小灯泡的额定电压为 B．线圈中电流的有效值为 C．发电机的输出功率为 D．一周期内线圈产生的焦耳热为 二、多项选择题（第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分，共18分） 8．观测分子云中的射电谱线对我们理解恒星的诞生、星际物质循环等具有重要意义。我国正在开展的第二期“银河画卷”巡天项目中，观测同位素分子辐射出的电磁波的频率如表所示。下列说法正确的是（　　） CO同位素分子 频率 1.153 1.102 1.098 A．比多两个质子 B．比多一个中子 C．辐射出的光子的能量最小 D．辐射出的电磁波的波长最短 9．如图所示是一定质量的理想气体从状态到状态的图像，线段的延长线过原点。已知该理想气体的内能与热力学温度的关系是（为比例系数，为热力学温度），气体在状态时的温度为，则对气体从状态到状态过程中（　　） A．气体温度保持不变 B．气体分子数密度减小 C．气体对外界做功为 D．气体从外界吸收热量为 10．如图（a），一竖直固定的透明塑料管内固定有6个小磁铁，相邻磁铁同极靠近、间距很小，取距离最上端的小磁铁极处为坐标原点轴正方向竖直向下。将一内径略大于塑料管外径的金属环套在塑料管上，在点处由静止释放，金属环的速度一位置图像如图（b）所示。已知金属环的质量为35.9g，取重力加速度大小为，不计摩擦和空气阻力，则下落过程中，金属环（　　） A．在内所受安培力方向竖直向上 B．在内所受安培力方向竖直向下 C．在内克服安培力做的功为 D．在内感应电流方向为顺时针方向（从上向下看） 三、实验题（本题共2小题，共14分） 11．为了探究平抛运动的规律，将小球和置于同一高度，在小球做平抛运动的同时静止释放小球同学甲直接观察两小球是否同时落地，同学乙拍摄频闪照片进行测量、分析。 (1)通过多次实验，甲同学能够证明________。 A．平抛运动在水平方向是匀速运动 B．平抛运动在竖直方向是自由落体运动 (2)若重力加速度为，坐标纸方格边长为，则乙同学可得到小球平抛时初速度大小为________。 12．某物理兴趣小组要通过实验尽可能精确地测量一根细长且均匀的空心金属管线的电阻率。已知该金属管线的电阻约为，电源为2节干电池，内阻较小。电流表和电压表均可视为理想电表。 (1)用螺旋测微器测量金属管线外径D时，刻度的位置如图甲所示，从图中读出外径为______mm，用毫米刻度尺测得金属管线的长度为L，用游标卡尺测得空心金属管线的内径为d。 (2)实验中实物接线如图乙所示，请指出接线中的错误。 错误1：________________________。 错误2：________________________。 错误3：________________________。 (3)正确连接后测得电压表示数为U，电流表示数为I，请用已知的物理常数和直接测量的物理量（均用符号表示），写出金属管线的电阻率的表达式：____________。 四、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13．医生用超声波检测仪向人体内发射超声波（简谐横波），如图甲所示，探头处质点的振动图像如图乙所示。超声波在人体组织中的传播速度大小。 (1)求超声波的频率和波长； (2)若超声波到达某器官后反射回探头，总用时，求该器官到探头的距离。 14．如图所示，水平面上有一质量为kg的滑块A，滑块A左侧紧靠着一个处于松弛状态的轻质缓冲气囊，气囊质量可忽略不计，开始均处于静止状态。现有一质量也为m的滑块B以m/s的速度撞向气囊，气囊与滑块A、B接触过程中，气囊产生沿水平方向的弹力F与时间t的关系如图所示。已知滑块A、B均可视为质点，重力加速度g取10m/s2。 (1)若水平面光滑，求气囊恢复原状的过程中，气囊的弹力对滑块B冲量大小以及B与气囊分开时的速度大小； (2)若滑块A、B与水平面的动摩擦因素，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且气囊因形变产生的热量忽略不计求； ①滑块A滑动过程中的最大加速度大小a； ②从滑块B接触气囊开始至滑块A、B均停止滑动的整个过程中，A、B滑动的总路程。 15．如图所示，竖直平面内的直角坐标系xOy，第一象限内有竖直向上的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场；第三、四象限有磁感应强度大小为，方向垂直坐标平面向里的匀强磁场。t＝0时刻，质量为m、带电量为＋q的绝缘小球，从x轴的O点，沿x轴正方向以速度射入第一象限，在第一象限做匀速圆周运动并从M点（M点并未画出）离开第一象限；小球离开第一象限后经过第二象限，并从N点（N点并未画出）进入第三象限的磁场区域。不计空气阻力，重力加速度为g。求： (1)电场强度的大小E及小球离开第一象限时的坐标； (2)小球运动到N点时的速度大小及从坐标原点运动到N点所需的时间t； (3)在磁场内，小球离x轴最远距离及对应的速度v大小。 试卷第8页，共8页 试卷第7页，共8页 学科网（北京）股份有限公司 《方城县第一高级中学2025-2026学年高二下学期5月竞赛物理试题（三）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C C D A C C BD BC AC 1．D 【详解】根据图像可知，内的位移为 速度为 内的位移为 速度为 所以 故选D。 2．C 【详解】根据，设甲的初始动量为，则刚分开时，甲的末动量为，甲的动量变化量大小为 根据动量守恒定律，甲、乙系统总动量守恒，乙与甲动量变化大小相等，乙的初动量为零，则刚分开时，乙的动量大小为，所以甲、乙的动量大小之比为1：2。 故选C。 3．C 【详解】白炽灯发出的光为自然光，其振动方向均匀分布，所以第一次透过偏振片直接观察白炽灯，白炽灯亮度不变；而自然光通过水面反射后为部分偏振光，则第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影时，当旋转偏振片时，偏振片的透振方向与反射光的主要振动方向的夹角不断变化，所以倒影的亮度会发生变化。 故选C。 4．D 【详解】A．对照片墙受力分析如图所示 设AB绳上的拉力与水平方向的夹角为，AC绳上的拉力与水平方向的夹角为，根据题意，保持AB绳长不变，将C端左移，AC绳缩短至某一长度（但AC绳仍长于AB绳），则可知该过程中始终不变，且根据几何关系，始终有 在水平方向根据平衡条件有 由于始终大于，因此始终大于，故A错误； C．根据平衡条件可知，AB绳与AC绳拉力的合力与照片墙的重力等大，反向，则AB绳与AC绳拉力的合力保持不变，故C错误； BD．重力为恒力，AB绳上力的方向始终不变，做出力的矢量三角形如图所示 可知，随着AC绳将C端向左移动，绳AC与竖直方向的夹角在减小，该过程中绳AC上的拉力可能先减小后增大，当绳AC垂直于绳AB时，绳AC上的拉力有最小值，因此AC绳的拉力大小可能相等，该过程中绳AB上的拉力逐渐减小，故B错误，D正确。 故选D。 5．A 【详解】根据，结合矢量合成可知，两电荷在A点产生场强等大反向，所以EA = 0 而两电荷在B点合场强不为零，所以EA < EB 等量同种点电荷的电场分布，如图所示 根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可看出φA > φB。 故选A。 6．C 【详解】A．卫星在轨道I上做匀速圆周运动，合力提供向心力，不是平衡状态，故A错误； B．根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道II上运动周期比在轨道I长，故B错误； C．卫星在轨道I上加速进入轨道II，继续加速才可以进入轨道III，所以卫星在轨道III上的机械能比在轨道I大，故C正确； D．卫星从轨道I进入轨道II和从轨道II进入轨道III均做离心运动，需要在相应切点加速，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】由乙图可知，感应电动势有效值为4V，此时小灯泡正好正常发光，则由串联分压可得 则线圈中电流有效值为 发电机输出功率为 由乙图可得周期为0.4s，一周期内线圈产生的焦耳热为 故选C。 8．BD 【详解】A．12C18O和12C16O中C均为12C，质子数均为6，氧的质子数均为8，两者分子总质子数均为6+8=14 质子数相等，故A错误； B．13C中子数为13-6=7 12C中子数为12-6=6 13C比12C多1个中子，两者的O均为16O，中子数相同，故13C16O总中子数比12C16O多1，故B正确； C．光子能量公式为，由表格可知12C16O的辐射频率最大，对应光子能量最大，故C错误； D．电磁波波长与频率关系为，频率越大波长越短，12C16O频率最大，故波长最短，故D正确。 故选BD。 9．BC 【详解】A．根据 可知气体从状态到状态b过程中乘积增大，可知该过程温度逐渐升高，故A错误； B．气体从状态到状态b过程中体积在增大，分子总数保持不变，所以单位体积内分子数在减少，即气体分子数密度减小，故B正确； C．图像与横坐标所围面积表示气体做的功，故ab过程中气体体积增大，气体对外做功，且大小为，故C正确； D．气体从状态到状态b过程中有 可知气体在状态b时的温度为 可知该过程中内能增加量 根据热力学第一定律 其中，代入可得气体从外界吸收热量，故D错误。 故选BC。 10．AC 【详解】AD．在内，由图（a）可知，穿过金属环的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可知，感应电流方向为逆时针方向（从上向下看）；根据楞次定律“来拒去留”推论可知，金属环所受安培力方向竖直向上，故A正确，D错误； B．在内，穿过金属环的磁通量向上减小，根据楞次定律结合安培定则可知，感应电流方向为逆时针（从上向下看），根据楞次定律“来拒去留”推论可知，金属环所受安培力方向竖直向上，故B错误； C．由图（b）可知，在内金属环的动能变化为0，根据动能定理可得 可得克服安培力做的功为，故C正确。 故选AC。 11．(1)B (2) 【详解】（1）实验中，自由下落，、两球同时落地，只能说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。 故选B。 （2）竖直方向上，由匀变速直线运动的推论得 解得 故平抛时初速度大小为 12．(1)6.703/6.704/6.705/6.706/6.707 (2) 电流表量程选择错误 电压表量程选择错误 滑动变阻器的接线错误 (3) 【详解】（1）根据螺旋测微器的读数规则，可知 考虑到估读，结果在6.703~6.707mm范围内皆可； （2）[1][2][3]电源为2节干电池，电源电动势为3V，则电压表的量程选择错误；待测金属管线阻值约为，则总电流约为0.5A，则电流表的量程选择错误；滑动变阻器的接线错误，应该按“一上一下”的原则连接； （3）由欧姆定律可得 由电阻定律可得 空心金属管横截面积为 联立解得金属管线的电阻率为 13．(1)， (2) 【详解】（1）由图乙可知周期为 则超声波的频率为 根据 代入数据解得波长为 （2）超声波往返的总路程为 又 联立解得该器官到探头的距离为 14．(1)，0 (2)①；② 【详解】（1）气囊从开始压缩到恢复原状过程中，气囊对滑块B的冲量大小 解得 根据动量定理，气囊恢复原状后，滑块B反向，即 解得 （2）①由图可知时刻内，图像斜率 当时，滑块A加速度最大，根据牛顿第二定律 解得 ②整个运动过程，根据能量守恒，最终动能全部转化为摩擦生热，因此滑块A、B运动的总路程满足 解得 15．(1)， (2)， (3)， 【详解】（1）在第一象限内做匀速圆周运动，则 解得 第一象限，根据洛伦兹力等于向心力， M点到O点的距离为 故M点坐标为 （2）小球在第二象限做平抛运动，则 解得 则 则 与x轴负方向夹角的正切值为 匀速圆周运动半周，其时间为 小球在第二象限做平抛运动的时间为 小球从坐标原点到N点所需的时间为 解得： （3）在磁场B2内小球离x轴最远距离ym，此时对应的速度为，由动能定理 水平方向由动量定理 即 取向右为正方向，则 可得小球离x轴最远距离及对应的速度大小分别为， 答案第8页，共8页 答案第1页，共8页 学科网（北京）股份有限公司 $