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2025年下学期高中物理创新大赛试卷

一、选择题（每题4分，共40分）

置于水平面上的支架悬挂装满细砂的漏斗，漏斗左右摆动时在桌面形成砂堆，其纵剖面形状最接近（）

A.左高右低的斜面B.中间高两侧低的抛物线

C.对称的马鞍形D.均匀分布的矩形

斜面上的木盒恰好匀速下滑，若在盒中加入砝码，木盒运动状态将（）

A.匀速下滑B.加速下滑C.减速下滑D.静止在斜面上

圆盘以角速度ω绕竖直轴转动，离转轴R处的小木块随圆盘匀速圆周运动。已知木块质量m、动摩擦因数μ，下列说法正确的是（）

A.摩擦力大小为mω2R，速度方向指向圆盘中心

B.摩擦力大小为μmg，速度方向沿切线方向

C.摩擦力大小为mω2R，速度方向沿切线方向

D.摩擦力大小为μmg，速度方向指向圆盘边缘

用三根轻绳悬挂质量m的物块，绳ac、bc与竖直方向夹角分别为30°和60°，则ac绳拉力为（）

A.(√3/2)mgB.(1/2)mgC.(√3/4)mgD.mg

理想变压器原线圈匝数n?、电压U?，副线圈匝数n?、接电阻R，副线圈输出电压U?为（）

A.n?U?/n?B.n?U?/n?C.U?R/n?D.U?n?/R

质量m的小球水平抛出，下落高度h过程中动量变化量为（）

A.m√(v?2+2gh)-mv?B.m√(2gh)

C.mgh/v?D.mv?-m√(v?2-2gh)

单摆摆长L，周期T。若摆长变为4L，周期变为（）

A.2TB.4TC.T/2D.T/4

均匀带电球体半径R、电荷体密度ρ，球内距球心r（rR）处电场强度为（）

A.ρr/(3ε?)B.ρR/(3ε?)C.ρ/(3ε?r)D.ρ/(3ε?R)

两列频率、振动方向、振幅均相同的波相向传播，波峰与波峰相遇点是（）

A.静止不动B.振动减弱点C.振动加强点D.振幅为零

相对论多普勒效应：光源以0.6c速度远离地球，发出波长500nm的光，地面接收波长为（）

A.500nmB.800nmC.1000nmD.1250nm

二、填空题（每题5分，共30分）

磁悬浮列车在半径800m的水平弯道行驶，质量20吨，重心高度1.2m，轨距2m。左右电磁铁悬浮力F=k/h2，当速度100m/s时，两侧气隙高度比值h左/h右=________（k=5×10?N·m2）。

柔性太阳能电池板长5m、宽2m，电阻面密度0.1Ω/m2，在B=5×10??T磁场中以0.1rad/s旋转，总动生电动势=________V。

迈克尔逊干涉仪测量薄膜厚度：激光波长632.8nm，移动动镜使条纹移动50条后插入n=1.5的薄膜，条纹回到初始位置，薄膜厚度=________μm。

矩形线圈匝数100、面积0.1m2，在B=0.5T磁场中以10πrad/s转动，外接电阻8Ω，1分钟内外接电阻焦耳热=________J。

μ子静止寿命2.2μs，以0.99c速度竖直向下运动，穿越10km大气层的概率≈________%（γ=7.09）。

系外行星凌日：恒星半径R，行星半径r，轨道半径d（dR），行星完全遮挡恒星时，光强变化率=________（用R、r、d表示）。

三、实验题（20分）

霍尔效应磁传感器标定

器材：霍尔元件（灵敏度KH=40mV/(mA·T)，额定电流10mA）、螺线管（L=30cm，N=1500匝）、恒流源、特斯拉计。

数据记录：

螺线管直径测量值（单位：cm）：1.234，1.236，1.235

霍尔电压UH与螺线管电流I关系：

|I/A|0.50|1.00|1.50|2.00|2.50|

|-----|------|------|------|------|------|

|UH/mV|2.05|4.12|6.08|8.15|10.20|

回答问题：

（1）计算螺线管直径最佳估计值及A类不确定度；

（2）绘制UH-I图像并求斜率，计算B与I的比例系数；

（3）若理论磁场B=μ?NI/L，计算实验值与理论值的相对误差。

四、计算题（共60分）

1.力学综合（15分）

磁悬浮列车过弯道时，车身通过调节左右电磁铁气隙实现平衡。已知列车质量m=20吨，弯道半径R=800m，重心高度H=1.2m，轨距d=2m，悬浮力F=k/h2。

（1）推导速度v时左右气隙高度差Δh的表达式；

（2）当v=100m/s时，计算h左/h右（k=5×10?N·m2）。

2.电磁学应用（15分）

航天器柔性太阳能电池板简化为长5m、宽2m的导电薄膜，电阻面密度0.1Ω/m2，在B=