2017年浙江省高中物理联赛试题卷及答案

2017年浙江省高中物理联赛试题卷本试题卷满分200分。特别注意：所有解答均必须写在答题卷上！本卷中重力加速度g均取10m/s2.一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分.选项中只有一个是符合题目要求的，选对的得5分。不选、多选、错选均不得分）1．中国首次在外太空授课活动是在围绕地球运行的天宫一号内进行的。如图所示，女航天员王亚平用单摆进行实验。用同一单摆在天宫一号内进行此实验，下列说法正确的是（）A．将球从静止释放，小球来回摆动B．将球从静止释放，小球“飘浮”在空中C．给小球一个初速度，只有当该初速度大于某一值时，小球才能做匀速圆周运动D．给小球一个初速度，小球就可以一直做速度大小不变的匀速圆周运动2.如图所示，有一能够竖直起降的观光电梯，当其静止在底层时，放入一漂浮着木块的水桶，此时水面恰好与桶口齐平。现让电梯上升到顶层，下列说法正确的是（）A．加速上升阶段水将从桶口溢出B．减速上升阶段水将从桶口溢出C．只有匀速上升阶段没有水从桶口溢出D．整个上升过程均没有水从桶口溢出3.如图所示，一束单色光a射向半球形玻璃砖的球心，在玻璃与空气的界面上同时发生反射和折射。b表示反射光，c表示折射光，它们与法线间的夹角分别为θ和β现逐渐增大入射角α下列说法中正确的是（）A．折射与反射光线始终存在B．b光束的能量逐渐减弱C．b光光子的能量大于c光光子的能量。D．b光在玻璃中的波长小于其在空气中的波长4.如图所示，两块竖直放置的平行金属板A、B间的电势差恒为U，板间距离为d，在两板正中间放一半径为的金属球壳，M、N为球壳上左右两侧离平行板最近的两点，P为球壳上的任意点（图中未标注)，则UAP为（）A．12RUdB．12UC．12RUdD．2RUd5.如图所示，一集装箱船装载着众多“长×宽×高”分别为6.0m×2.6m×2.4m的密闭集装箱，当船遇到风浪倾斜时，有一只集装箱落入海中。设集装箱内装满同一材料的货物，整体的密度为0.5×l03kg/m3,海水的密度是1.0×103kg/m3现用直升机缓慢地将集装箱竖直提升2.0m,则直升机所做的功至少为（）A.2.6×105JB.7.5×105JC.1.9×105JD.3.7×105J6.如图所示，边长为a的等边三角形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B.方向垂直纸面向里。边长也为a的等边三角形导体框架ABC，以周期T绕其中心点在纸面内匀速旋转，设t=0时恰好与磁场区域的边界重合，则该时刻的感应电流大小为（）。设框架ABC的总电阻为R。A．24BaTRB．234BaTRC．236BaTRD．232BaTR二、填空题（本題共6小题，每小题6分，共36分）7．如图所示，为训练航天员适应完全失重状态。可以利用飞机在地球表面附近创造短时间的完全失重环境。若有一架飞机在空气稀薄的高空以与水平面成θ的初速度v1作斜上抛运动,进入完全失重飞行状态，当速率达到v2(v2v1)时结束完全这种失重状态。则这一完全失重状态持续的时间t=___________(用v1、v2、g、θ表示）。8．如图所示，三根轻绳①、②、③和三个小球A、B、C连接，mA=3kg，mB=2kg、mc=4kg,C球离地高度hc=5m，A球距滑轮足够远，不计一切阻力。假设在1s末剪断①号绳，则2s末②号绳上的拉力大小为________N。9．如图所示，板1放在相同的板2上一起以速度v0沿光滑水平面滑动，与相同的板3碰撞后，板2与板3固连在一起，板1从板2上全部移到板3上后恰好相对板3静止。己知板1与板3间的动摩擦因数为μ，板1与板2间的摩擦不计，则板长L=_______（重力加速度g已知）10．如图所示，光源L右侧有两平行挡板A1、A2相距为d,A1上有一单缝S，山上有两平行双缝S1、S2，双缝间距为b，距挡板A2为D处有一光屏A3。已知L、S、S1S2中点、O都在同一直线上，且bd，dD，光源L发出单色光的波长为λ。若在图中阴影区域加上折射率为n的介质，那么双缝干涉中央亮纹与O点的距离为__________。11．如图1所示，4个边长相同、电荷量相同恰均匀分布在表面的带正电的绝缘立方体，并排放在—起（忽略边界效应，假设移近过程电荷分布保持不变）。若在上表面4个角顶点相聚的O点处，测得场强大小是E0，现将前右侧的小立方体移至无穷远处.如图2所示，则此时O点的场强大小变为__________。12.如图所示，有―柱形气缸.除底部加热区以外都是绝热的，中间有两个隔断，上面是一个不计重力的活塞，并放有质量为m的平衡物，中间是一块固定的导热隔板，把气缸分隔成体积相同的A和B两部分，A和B空间内各有1mol单原子理想气体。现由底部缓慢地将320J热量传送给缸内气体，则B空间气体吸收的热量为__________(普适气体常数R=8.31J/kmol).三、计算题（本题共7小题，共134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,只写出最后结果的不能得分。）13.（6分）如图所示，一个质量为M、半径为R的均质木球用一根长为L的轻质细杆固定在墙上，细杆的左端用铰链与墙壁相连，木球下面垫一质量为m的木板后，细杆恰好水平。假设木球与木板及木板与水平地面的摩擦因数均为μ，最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等，则要将木板从球下面向右水平抽出至少需要多大的水平拉力？14.（18分）“嫦娥一号”探月卫星为绕月极地轨道卫星，利用该卫星可对月球进行成像探测。如图所示是“嫦娥一号”发射过程的示意图。为了计算简单，设卫星在绕月极地轨道上做匀速圆周运动，轨道平面朝向地球并与月球绕地球公转的轨道平面垂直（即轨道平面与地心到月心的连线垂直)。若已知卫星距离月球表面的高度为H，绕行周期为TM；月球绕地球公转的周期为TE,半径为R0；地球半径为RE，,月球半径为RM及光速为c。则：（1）求卫星向地面传送信息所需要的最短时间：（2）忽略地球引力、太阳引力对绕月卫星的影响，求月球与地球质量之比。15.(20分）如图所示，绝缘水平面上固定平行长直金属导轨，导轨间距为L，一端接有阻值为R的电阻，整个导轨平面处于与之垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。一根质量为m的金属杆置于导轨上，与导轨垂直并接触良好。己知金属杆在导轨上的初速度大小为方向平行于导轨。忽略金属杆与导轨的电阻，不计摩擦。当金属杆运动到总路程的λ倍（0≤λ≤1)时，求安培力的瞬时功率。16.(20分）如图所示为一古城墙的入城通道，指向读者的方向为入城方向，通道的门宽L=6.0m,两侧有高H=6.0m的竖直墙，上方接有半圆形的拱顶，竖直墙距离地面h=0.8m处是不平整的墙基。一经过特殊训练的质量m=50kg的“高手”，在城墙门外紧贴城墙，从离左侧墙3m处由静止开始，在水平地面上正对右侧墙沿直线匀加速运动x=9.0m后，临近右侧墙时向上跃起，到达右侧墙基上方时竖直向上分速度恰好为零，随后，“高手”通过蹬右侧墙，使水平速度变为等大反向，并获得一定的竖直速度，经t=1.0s后恰能使其再跳到左侧墙的墙基上方（与右侧起跳点等高）。假设人与地面动摩擦因数均为μ1、人与墙面间的动摩擦因数均为μ2，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，人斜向上跃起前、后水平速度保持不变，蹬墙时脚与墙的竖直面接触。此时不考虑“高手”沿入城方向的运动，忽略蹬墙时人的重力和空气阻力.人可视为质点。求：（1）该“高手”起跳时所需要消耗的人体能量；（2）动摩擦因数μ1、μ2至少为多大？17.(20分）在卢瑟福氢原子模型中，—个静止的带正电的氢核吸引核外的电子作匀速圆周运动，如图所示，电子电荷量为e，电子质量为m，运行轨道半径为r，静电力常数k。（1）根据经典理论，导出电子运动的动能与氢原子的能量表达式；（2）按照经典理论，电子做变速运动时会向外辐射电磁波，原子就不稳定，与实际不符。为解释原子的稳定性’有一种理论认为电子具有波动属性，当电子圆轨道的周长恰等于波长的整数倍时，能量以驻波的形式储存在特定区域内。（3）按照这个理论，请写出氢原子基态轨道对应波长的表达式，并估算波长的最大值。已知氢原子基态轨道半径r0=0.53×10-10m。（4）由玻尔等提出的另—种理论认为：氢原子不同轨道对应的能量满足02EEn，E0=-13.6eV，n为正整数，如果电子从轨道跃迁到轨道(n-1)时发射一个光子，当n很大时，辐射频率ν与能量E满足怎样的关系？18.(20分）2007年，拉塞尔.贝尔斯打破了吉尼斯世界“打水漂”纪录，他扔出的鹅卵石在宾夕法尼亚州的湖上前行了76米，跳跃了51次。现在有一人从岸边离水面高度为h处，以初速度v0水平抛出一质量为m的小石片，小石片会在水面上跳跃数次后沉入水中，即称为“打水漂”（如图所示)。假设每次小石片接触水面滑动的时间均为Δt，所受摩擦力均为f，小石片在水面上滑动后在竖直方向上反弹的速度与此时沿水面滑动的速度之比为常数k，不计空气阻力。求：(1)小石片在水面上一共向前跳跃了几次？(2)小石片沉入水中时的位置与抛出点间的水平距离。19.(20分）一个身高h的人从湖边很高的平台上做“蹦极跳”，弹性绳的一端系在他的脚上，另一端固定在平台上，他从静止开始下落。弹性绳的长度和弹性选择为他的头顶触及湖面时，其速度恰好减小为零。己知绳的原长为l0，当悬挂人体平衡后，绳的长度为l，忽略空气阻力。（1）求跳台离水面的高度；（2）判断在跳下过程中何处速度最大？何处加速度最大？并求出相应的大小（设人的质心位于人体几何中心)；（3）求从开始下落到最低点所用的时间。