高二物理竞赛试题

高二物理第1页永济市涑北中学校2013-2014学年学科竞赛高二物理试题2014年4月28日满分100分用时90分钟一、本题共10个小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分（多选已注明）1．在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图所示，圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，当不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点。为了使屏幕上出现一条以M点为中点的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律就是图中的()2、如图所示，有一个位于光滑水平面的有界磁场，磁场宽度大于线圈边长。磁场的两侧边界MM’与NN’平行。一正方形线圈abcd进入磁场前的速度为v1，当其完全进入磁场内时速度为v2，设线圈完全离开磁场后的速度为v3（运动过程中线圈ab边始终与磁场的两侧边界平行），则有()A、v3＝v1－v2B、v3＝2v2－v1C、v3＝（v1－v2）/2D、缺乏必要条件，无法确定3、（多选）两根电阻可忽略不计的光滑金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的底端接有一电阻R，斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上，质量为m、电阻不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h，如图所示，在这个过程中()A、作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于0B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热C、恒力F与安培力的合力所做的功等于0D、恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热4、如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，用绝缘细线吊一金属环a处于静止状态，在其内部也用绝缘细线吊一金属环b处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上，当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，a、b两环的运动情况将是()A、a右摆，b左摆，B、a左摆，b右摆，C、a右摆，b不动，D、a左摆，b不动5．（多选）一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，右图所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图（a）所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图（b）所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则：（）A.由图线可知T0=4sB.由图线可知T0=8sC.当T在4s附近时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小D.当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小6．一匀强磁场，磁场方向垂直于xoy平面，在xoy平面上，磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内，一个质量为m、带电量为q的带电粒子，由原点O开始运动，初速度为v，方向沿x轴正方向。后来，粒子经过y轴上的P点，如图示。不计重力的影响，粒子经过P点时的速度方向可能是图中箭头表示的()A．只有箭头a、b是可能的B．只有箭头b、c是可能的C．只有箭头c是可能的D．箭头a、b、c、d都是可能的BtOBtOBtOBtOBtOABCDPMQO高二物理第2页7．一根用绝缘材料制成的劲度系数为k的轻质弹簧，左端固定，右端与质量为m、带电为+q的小球相连，静止在光滑绝缘的水平面上，在施加一个场强大小为E、方向水平向右的匀强电场后，小球便开始做简谐运动，那么()A．小球到达最右端时，弹簧的形变量为2qE/kB．小球做简谐运动的振幅为2qE/kC．运动过程中小球、弹簧组成的系统机械能守恒D．运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量保持不变7题图8题图9题图8.图为理想变压器初、次级匝数比为3:1，图中四个灯泡规格相同，若L3、L4恰能正常发光，则A.L1、L2正常发光，B.L1、L2比正常发光时暗些，C.L1、L2比正常发光时亮些，D.条件不足，无法判断。9.（多选）如图所示，在“日”字形导线框中，ae与bf的电阻不计，ab、cd、ef的电阻均为R，当线框以一定速度v匀速进入一匀强磁场的过程中，比较ab进入后与cd进入后，下列说法中正确的是（）A.ab中的电流强度相等，B.cd中的电流强度相等，C.ab间的电压相等，D.导线框消耗的总电功率相等。10.（多选）图示两光滑平行导轨放置在匀强磁场中，磁场垂直于导轨平面，金属棒ab可沿着导轨自由滑动，导轨一端跨接一个定值电阻R，导轨电阻不计，现将金属棒沿导轨由静止向右拉，若保持拉力F1恒定，经过时间t1后速度变为v，加速度为a1，它的功率为P1，最终以速度2v作匀速运动，若保持拉力的功率P2恒定，经时间t2后速度为v，加速度为a2，此时拉力为F2，最终也以2v速度作匀速运动，以下判断中正确的是()A.t2＜t1，B.F2＝2F1，C.a2＝3a1，D.P2＝4P1。二．简答题：本题共2小题，每空3分，共18分。11．（6分）（1）光敏电阻是用半导体材料制成的。如图所示，将一个光敏电阻与多用电表联成一电路，此时选择开关放在欧姆档，照射在光敏电阻上的光强逐渐增大，则欧姆表指针的偏转角度（填“变大”、“变小”或“不变”）。若将选择开关放在电流挡，同样增大照射光强度，则指针偏转角度。（填“变大”、“变小”或“不变”）。（2）如图所示的各个图中电源的电动势均为6V，内阻不计，电灯的额定电压也均为6V，滑动触头可上下调节，则各图中电灯可能正常工作的是：()12．（6分）某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边，当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。（1）在图像记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是。（2）圆盘匀速转动时的周期是s。（3）该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈，当测得磁感强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时。按照这种猜测()A．在t=0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化B．在t=0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化C．在t趋近0.1s时，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值D．在t趋近0.15s时，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值三．计算题（本题共4小题，共42分．请按题目的要求作答，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，有数值计算的必须明确写出数值和单位.）13.(10分)如图甲所示，质量为m=50g，长l=10cm的铜棒，用长度亦为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1/3T。未通电时，轻线在竖直方向，通入恒定电流EB~n1n2eCR1R2EAL1~eLDR1R2EL-2.0-3.03.02.01.000.10.30.50.70.91.11.3-1.0B/mTB/mTt/s图乙磁感强度传感器图甲条形磁铁高二物理第3页后，棒向外偏转的最大角度θ＝37°，求棒中恒定电流的大小。(g=10m/s2)某同学解法如下：对铜棒进行受力分析，通电时导线向外偏转，说明安培力方向垂直电流和磁场的方向向外，受力如图乙所示（侧视图）。当最大偏转角θ＝37°时，棒受力平衡，有：tanFBIlmgmgBlmgItan请你判断，他的解法是否正确？若正确，请计算结果。若不正确请指出错在哪里，并且给出正确解。14.（10分）一个正方形导线圈边长0.2ma，共有N=100匝，其总电阻4r，线圈与阻值16R的外电阻连成闭合回路，线圈所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直线圈所在平面，如图甲所示，磁场的大小随时间作周期性变化，如图乙所示，求：(1)0~0.01s时间内通过电阻R的电流大小；(2)0~3s内电阻R所产生的焦耳热。15．（12分）如图14所示，直角三角形abc区域内，有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度为B，三角形bc边长为L，在bc边中点P有速率不同的带负电的粒子垂直bc射入并垂直进入磁场，粒子的质量为m，带电量为q（粒子的重力不计），求：（1）从ac边射出的粒子的速度范围；（2）ac边上有粒子射出的线段长；（3）从ac边射出的粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间分别为多少。（可用反三角函数表示）（sin37°=0.6cos37°=0.8）16、（10分）如图所示，两条平行的长直金属细导轨KL、PQ固定于同一水平面内，它们之间的距离为l，电阻可忽略不计；ab和cd是两根质量皆为m的金属细杆，杆与导轨垂直，且与导轨良好接触，并可沿导轨无摩擦地滑动．两杆的电阻皆为R．杆cd的中点系一轻绳，绳的另一端绕过轻的定滑轮悬挂一质量为M的物体，滑轮与转轴之间的摩擦不计，滑轮与杆cd之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行．导轨和金属细杆都处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度的大小为B．现两杆及悬物都从静止开始运动，当ab杆及cd杆的速度分别达到v1和v2时，两杆加速度的大小各为多少？命题人：赵小文dMabcBBKLPQB/T1.000.010.020.030.040.050.06t/s图乙图甲高二物理答卷页高二物理答卷页一、选择题(每空4分共40分)二、实验,探究题(每空3分，共18分)11、（1）（２）（３）12、（１）（２）（３）三、计算题(4小题，共42分)13、（10分）14、（10分）15、（12分）16、（10分）高二物理答案2sin37(1cos37)0BIlmgl高二物理竞赛参考答案选择4分，半对2分共40分题号12345678910答案BBADDACBABBDABC11（1）_变大_（2分）、_不变_（2分）；（2）【AB】（2分）12．（1）_先匀速转动，后越来越慢_（2分）（2）0.2（2分）（3）【AC】（2分）13.（10分）解：该同学的解法错误（1分）错误原因：认为物体速度为零时，一定处于平衡状态。（2分）正确解法如下：铜棒向外偏转过程中，导线拉力不做功，如图丙所示。BIllsinθF做功为：重力做功为：由动能定理得：AABlmgI56.01.031)8.01(1005.037sin)37cos1(00(7分)14.（10分）解：（1）由图乙可知，0.01s时间内：1.0T/s100T/s0.01Bt…………（1分）0.01s时间内线圈中产生的感应电动势为：4001002.010022tBNatNEV…………………（2分）0.01s时间内通过电阻R的电流大小为：20416400rREIA…………（2分）（2）由图乙可知通过电阻R的电流的变化周期为T=0.03s，每个周期只有23时间有电流，t=3s合100个周期,故t=3s内电流通过电阻R所产生的热量为：tRIQ322…（4分）代入数据得：421028.13321620QJ……………（1分）15．（12分）解：（1）如图，当粒子轨迹与ab相切时，在bdo中10137sin)2(RRL，∴LR431；----（1分）当粒子轨迹与ac相切时，42LR---（1分）由RvmBqv2得mBqRv----∴mBqLv431----（1分）mBqLv42----（1分）则从ac边射出的电荷的速度范围mBqLvmBqL434-----（1分）（2）如图，ac边上ec部分有负电荷射出。421LLRoc，----（1分）在oce中22221LocRec，ac边上有电荷射出的线段长为22L-----（2分）（3）从c点射出的粒子在磁场中运动的时间最长由BqmT2----∴BqmTt2max-----（2分）从e点射出的粒子在磁场中运动的时间最短，设圆心角为θ22tanocec