2026年第43届全国中学生物理竞赛预赛试题

第43届全国中学生物理竞赛预赛试题 (2026年9月5日9：00-12：00) 考生须知 1.本试题共6页，总分为400分。 2.需要阅卷老师评阅的内容必须要写在答题纸上相应题号后面的空白处；阅卷老师只评阅答 题纸上的内容；选择题和填空题也必须在答题纸上作答；写在试题纸和草稿纸上的解答都不 能给分。 一、选择题（本题60分，共5小题，每小题12分。在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项 符合题意，有的小题有多项符合题意。将符合题意的选项前面的英文字母写在答题纸上相应小题题号后面 的括号内。全部选对的给12分，选对但不全的给6分，有选错或不答的给0分。) 1.正午阳光灿烂，小池塘中一片树叶静浮在平静的水面上。池塘水深1m,池底水平。水的折射率为4 在太阳从树叶正上方经过的瞬间，树叶的影子在池底的移动速度大小最接近 A.55μm/s B.73μm/sC.3.1mm/s D.4.2 mm/s 2.一种新型用于癌症治疗的硼中子俘获疗法的原理是：先使含硼的药物富集于肿瘤细胞，然后用热中子照 射肿瘤区域：硼俘获热中子发尘核反应 表2a 9B+0n-→3Li+2He 粒子种类 98 n Li 2He 产生的Li核和He核能杀伤肿瘤细胞。假设反 质量(u) 10.0129 1.0087 7.0160 4.0026 应前B核静止，热中子动能可忽略，反应产物的 速度远小于光速c;中子和各相应原子的质量如表2a所示。已知原子质量单位1u=931.5MeV1c2。反应产生 的He核的动能最接近 A.1.01 MeV B.1.27 MeV C.1.78 MeV D.2.79 MeV 3.一固定在水平面上的圆柱形水杯下端侧面有一小孔，小孔面积是水杯横截面积的】(>1)倍。重力加 速度大小为g,打开小孔。水流稳定时，杯中水的质量为m.此时水杯受到水平流出的水的作用力（以水刚 流出的方向为正方向)为 A._2mg B.2mg C._mg D.mg n n n 4.一带正电荷的小球用不可伸长的绝缘细线悬挂于固定点，整个装置置于竖直向下的足够强的匀强磁场中。 现将小球拉离平衡位置O点，由静止释放，小球开始摆动。从悬挂点正上方俯视，下列关于小球运动轨迹 的图示中，可能正确的是 B 5.人类在2015年首次探测到了双黑洞并合产生的引力波。记双黑洞的质量分别为M和m,它们以角速度 ω绕其质心做准圆周运动，双黑洞引力辐射功率为 P=kGo (Mm) c (M+m) 式中c为真空中的光速，G为引力常量，k为无量纲常数。指数α心、B、y应满足 A.2a+B-y=3 B.3a-y=2 D.a=3 7 C.3a+B-2y=1 二、填空题（本题100分，共5小题，每小题20分，每空10分。把答案填在答题纸上相应题号后面 的下横线上。只需给出结果，不要写出求得结果的过程。) 6.一块小石头竖直下落到水里，在水 面形成以落点为圆心的若干个圆形水 波向外传播。记水波的波长为2，周 期为T，传播速度为V,三者满足关 系式。现以相同高度、相等 的时间间隔△1，在一条直线上间距为 图6a d的各点处依次由静止释放小石子，会在水面依次激发多个水面波，如图6a所示。在满足△1<的条件下， 0 它们向外传播，其波前的公切线如图6a中的长虚线所示。己知此水而波的波速与周期还满足关系2w=gT, 其中g为重力加速度的大小。设该公切线在水面上的法向与石子连线的夹角为0，则cos0为 (用 △1、d小A、g表示)。 2 7.将地球表面附近的空气视为稳定分布的理想气体。考虑高度差为△：的一层空气，其顶部和底部的压强 差为△p,记此层内空气的平均温度为T,平均压强为p,平均摩尔质量为以，重力加速度大小为g,摩尔气 体常量为R,则2 。若不同高度的空气之间没有热传递，则在所考虑的空气层的顶部和底部的温 度差随相应的压强差的变化满足关系△7=aAp.取g=9,8ms2,a=弓，R=8.31J-Kmol, 2 μ=29gmol1，由此估算每上升1.0km,空气温度下降K(结果保留两位有效数字)。 8.某智能快充系统可简化为如图8a所示的电路，其中电源电动势恒为E,内阻为r, 电阻R的阻值由快充系统实时调节，以优化充电过程。被充电的电池可等效为电容C 与电阻R,(R。=r)的串联组合。系统内置有恒流、恒功率两种充电模式。设电容初 始电压为零。若采用恒流模式充电，始终保持回路电流。= 不变，则电容电压从0 4r 充到号 所需的时间为 若采用恒功率模式充电，使电容充电功率始终不 图8a 变，则充电过程中回路电流随电容电压U增大而 (填“增大”、“减小”或“不变”)，且该模式 无法从U。=0开始实施。 9.如图9，水平面内固定有两根足够长的光滑平行导轨， 以 ×XXX××X× ×××XXXXX 导轨间距为d,电阻不计；导轨左端接入两个单刀双掷开 ××XXXX×X 关S、S2,在电容器和线圈之间串联一理想二极管，在线 S ××××××××B X××xX XXX 圈和电源之间串联一电阻：导轨置于竖直向下的匀强磁场 d a ×XX XX XXX 图9a 中，磁感应强度大小为B；一电阻不可忽略的导体棒静止 置于导轨上，且与导轨垂直。初始时，S拨向a,S,在c、d之间来回切换足够多次后，将S拨向b,则导 体棒将沿导轨开始向（填“左”或“右”）运动。若导体棒在运动过程中所受空气阻力与速度成正比， 比例系数为k,测得导体棒在导轨上运动的总路程为x,可知在S,拨向b的瞬间，电容器上的电荷量 为 10.如图10a,置于粗糙斜面上的物块A与置于粗糙水平面 上的物块B,由不可伸长的轻绳跨过轻质光滑滑轮组相连， B 物块C挂在动滑轮下端；整根轻绳处于斜面的正截面内，斜 面上的绳与斜面平行，动滑轮两侧的绳沿竖直方向，水平面 -30° 上的绳水平。已知A、B和C的质量分别为m4m和4m;A 图10a 3 所在斜面的顿角为30，A与斜面间的动摩擦因数为5：B与水平面间的动摩擦因数为片， 重力加速度大 小为g.初始时用外力使系统保持静止，绳处于张紧状态：撤除外力，当C由静止下落高度h时，A的位 移大小为 ,轻绳的张力大小为 。A、B在运动过程中均未与定滑轮碰撞。 二、计算题（本题240分，共6小题，每小题40分。计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重 要的演算步骤，只写最后结果的不给分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值，有单位的必须写出单 位。) 11.在攀岩运动中，攀登者通过绑定弹性绳索防止坠落受伤。如图11a,攀岩时，跨 过保护点（相当于光滑定滑轮）的弹性绳将攀登者与固定端连接，固定端和攀登者 之间的绳素未受力时自然长度为L。设弹性绳的劲度系数为气，其中C为常量。一 质量为m的攀登者，在保护点上方发生坠落，此时绳索未张紧。在自由坠落距离H 后，绳索开始仲长。忽略空气阻力和人的横向摆动，重力加速度大小为g.不计绳 保护点 的质量。 (1)试导出绳的最大伸长△L所满足的代数方程； 弹性绳 (2)求绳对攀登者的最大拉力的大小F与H的关系： 固定端 (3)当H趋于0时，F为何值？在此极限下，绳索从最大伸长恢复到原长所用的 图11a 时间1为多少？ 数为∫=取C=2.0×10N:m,m=60kgg=9.8m/s2.人能承受 12kN,求人承受最大拉力时对应的冲坠系数f 12.当带电粒子从弱磁场区域向强磁场区域运动时，在某些条件 下会被“反射”回来（磁镜效应）。考虑一个理想化的关于z轴 对称的磁镜磁场，其示意图如图12a所示：磁场沿z轴方向缓慢 增强，在z轴附近的磁感应强度的z分量的形式为B.=B。+kc (k>0且很小)。一质量为m、电荷量为g(q>0)的粒子，从 原点O附近以初速度。（远小于光速）射入，速度方向与z轴 图12a 正方向的夹角为日。（0<O,<90°)。此后，粒子在每个回旋周期内可视为绕z轴做近似闭合的回旋运动，粒 4 子离开或趋近z轴的径向速度分量远小于其环绕z轴的速度分量。每个回旋轨道包围的磁通量近似相等， 不计重力。 (1)记粒子速度垂直于z轴的分量的大小为)，，求粒子在每个回旋周期内近似做圆周运动的半径r(用)，、 B、m和g表示)： (2)证明，在题给条件下，粒子在运动过程中，其磁矩μ=心近似为常量： 2B. (3)若粒子在z=L处被“反射”，求日。的正弦以及粒子从出发到返回至z=0平面所需的时间。 13.从月球表面发射一物体，在随月球中心平动的参考系中，可定义三种宇宙速度： 月球第一宇宙速度，：发射物体绕月球飞行所需的最小速度： 月球第二宇宙速度)，：发射物体脱离月球引力所需的最小速度： 月球第三宇宙速度)？：发射物体脱离地-月系统引力所需的最小速度。 已知月球绕地球近似做匀速圆周运动，其轨道半径为R=3.84×103m,周期为T=27.32d: v,≈1.68km/s.忽略月球的自转。仅根据本题所给数据，求 (1)月球绕地球的轨道运动速度的大小： (2)v2的大小： (3)v的大小。 14.如图14，空间中存在一个沿x轴正方向的均匀磁场，磁感应强度大小B。=1.0×104T.同时存在一 个方向沿z轴的电场，其强度为E=E(1-az),其中E。=0.50N/C,a=2.0m.一质 量为m=1.6×10-26kg、电荷量为g=1.6×1018C的带电粒子，从原点0(0,0,0)以初 速度v。=1.0×104m/s沿x轴正向射入。不计空气阻力及重力。 (1)求粒子在运动过程中的最大速度及在z方向上的最大位移； （2)求粒子在2方向的位移随时间的变化关系，以及粒子达到z方向上最大位移时的 图14a x、y坐标； (3)粒子能否回到原点？若能，求粒子从射入开始到第一次返回原点所用的时间；若不能，请说明理由。 5 15.如图15a,一固定的斜面长度为L,与水平面的夹角为8，斜面底端固定有 垂直于斜面的海挡板：将一个可视为质点的滑块置于斜面顶端，在1=0时刻 由静止释放滑下。滑块与斜面的动摩擦因数为μ，u<tan0.滑块与挡板之间 1=0 发生弹性正碰。重力加速度大小为g,忽略空气阻力。每次碰撞的持续时间极 7 短。 图15a (1)求物块与挡板首次碰撞的时刻1. (2)求物块停止运动的时刻T (3)如图15b,若在1=△1时刻（△山<T-4),在斜面顶端再由静止释放一 个同样的滑块，两滑块间的碰撞是弹性的。求两滑块都停止运动的时刻T, 图15b 16.一检测手机屏幕因电池鼓包（拱柱）导致的弯曲的装置示意 玻璃块 图如图16a所示，其中拱柱的侧面与竖直面（纸面）垂直，弧AB P 是拱柱与纸面的交线（近似为圆弧)：激光器发出的水平光线从 激光器 圆柱拱 屏幕 AB上最高点P的上方掠过，垂直照射到屏幕中央的O点。为了 图16a 测量该交线在P点处的曲率半径，取弧AB上P点两边邻近的两 点A和B,将一长方体玻璃块置于拱柱上，其底面与AB相切于A点。激光在玻璃块上的入射面与出射面平 行，相距为S,但折射光不在纸面内，在屏幕上的照射点偏移至O点左上方，到O点的距离为d,该偏移 方向与竖直方向的夹角为O、:再移动此玻璃块使其底面与AB相切于B点，光线经玻璃块后在屏幕上的照射 点偏移至0点右下方，到0点距离为d。,与竖直方向的夹角为O。,如图16b所 ●1 示。已知AB的弧长为l,所对应的圆心角很小：空气折射率为n,玻璃折射率为2： d、dn均远小于s.当8很小时，sin0≈0.求 (1)光线在进入点A处的玻璃块时的偏转角度： (2)光线在进入点A处的玻璃块时与入射面法线的夹角： (3)AB对应的圆心角及AB弧上P点的曲率半径。 图16b 6