2011飞英杯考卷答卷及答案

12011年湖州市第十二届飞英杯高中物理竞赛高二卷(注:本卷共19题，总分为120分，考试时间90分钟，g=10m/s2，请做在答题卷上)一、选择题（每小题4分，共60分，每题有一个或一个以上的选项是符合题目要求的，全部选对得4分，漏选得2分，不选或错选得0分）1．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是A．奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了右手定则B．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力恒量C．伽利略通过理想斜面实验，提出了力是维持物体运动状态的原因D．库仑在前人的基础上，通过实验得到真空中点电荷相互作用规律2.质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至跃过横杆的过程中克服重力所做的功A.都必须大于mghB.都不一定大于mghC．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mghD．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh3.在炎热的夏天，吃上一顿凉面，一定很惬意吧！那你看到过面条是怎么加工出来的吗？也许你自己还亲手用家用的面条机轧过面条吧！加工面条时，需要先把和好的面轧成面片，然后再加工成面条。如图所示，在轧面片的过程，在斜槽中的面片经过下面两个沿图示方向转动的滚轴时被轧薄。请你根据所学的摩擦力的知识判断下面说法中正确的是A.A处的面片受到的摩擦力方向竖直向上的B.A处的面片受到的摩擦力方向竖直向下的C.B处的面片受到的摩擦力方向沿斜槽方向向上D.A处的面片对滚轴的摩擦力方向竖直向下4.如图所示，一根绳子一端固定于竖直墙上的A点，另一端绕过动滑轮P悬挂一重物B，其中绳子的PA段处于水平状态．另一根绳子一端与动滑轮P的轴相连，在绕过定滑轮Q后在其端点O施加一水平向左的外力F，使整个系统处于平衡状态．滑轮均为光滑、轻质，且均可看作质点．现拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动一小段距离后达到新的平衡状态，则该平衡状态与原平衡状态相比较A．拉力F增加B．拉力F减小C．角θ不变D．角θ减小5.如图所示，均匀细杆AB质量为M，A端装有转轴，B端连接细线通过滑轮和质量为m的重物C相连，若杆AB呈水平，细线与水平方向夹角为时恰能保持平衡，则杆对轴A的作用力大小下面表达式中正确的有A.mgB.Mg2sinC.M2－2Mmsin＋m2gD.Mg－mgsin6.如图所示电路中，电源的内阻不能忽略，电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值，当滑动变阻器的滑臂P由变阻器的中点向左滑动的过程中，下列说法中正确的有·θFOPQABABCAB2A．A1的示数不断减小，B．A2的示数不断变大，C．V1的示数先变大后变小，D．V2的示数先变小后变大。7．绝缘水平面上固定一正点电荷Q，另一质量为m、电荷量为–q的滑块（可看作点电荷）从a点以初速度v0沿水平面向Q运动，到达b点时速度为零.已知a、b间距离为s，滑块与水平面间的动摩擦因数为，且最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力，重力加速度为g。以下判断正确的A．滑块在运动过程中所受Q的库仑力有可能大于滑动摩擦力B．滑块在运动过程的中间时刻，瞬时速度的大小等于20vC．此过程中产生的内能为220mvD．Q产生的电场中，a、b两点间的电势差为20(2)2mvgsq8．如图所示，在边长为L的正方形ABCD区域内存在着场强为E的匀强电场，电场方向与AB边平行。一带电量为q的带电粒子以mv2/2的初动能从正方形ABCD一条边的中点射入（该粒子的重力不计），一段时间后，该粒子从一条边的中点射出，此时该带电粒子的动能最多有n种情况，则n等于A．3B．4C．5D．89．竖直平面内光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度v0从A点出发沿圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力．下列说法中正确的是A．在B点时，小球对圆轨道的压力不为零B．B到C过程，小球做匀变速运动C．在A点时，小球对圆轨道压力大于其重力D．A到B过程，小球水平方向的加速度先增加后减小10．如图所示，两个固定的相同细环相距一定的距离，同轴放置，O1、O2分别为两环的圆心，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷．一带正电的粒子从很远处沿轴线飞来并穿过两环．则在带电粒子运动过程中A．在O1点粒子加速度方向向左B．从O1到O2过程粒子电势能一直增加C．轴线上O1点右侧存在一点，粒子在该点动能最小D．轴线上O1点右侧、O2点左侧都存在场强为零的点，它们关于O1、O2连线中点对称11.如图所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线框，从相同的高度由静止开始同时下落.三个线框都是由相同的金属材料制成的大小相同的正方形线框.A线框有一个缺口，B、C都是闭合的，但是B线框的导线比C线框的粗，关于它们落地时间的说法正确的是A．三线框落地时间相同B．三线框中A落地时间最短C．B线框落地时间比C线框短D．B、C两线框落地时间相同12．如图所示，一倾斜的丌形轨道上放有一根金属棒，在没有磁场存在时金属棒处于静止，t=0开始，给这个区域加一个垂直于轨道平面向下的从0开始均匀增强的匀强磁场，到时刻z时，棒开始运动,在0～z这段时间内，金属棒所受的摩擦力大小A．不断增大B．不断减小C．先减小后增大D．先增大后减小ABCD1R0RQ-qv0ab313．如图所示，边长为L的等边三角形ABC的三边为两有界匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形外的磁场(足够大)方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B.把粒子源放在顶点A处，它将沿∠A的角平分线发射质量为m、电荷量q、初速度为v0的带负电的粒子(粒子重力不计)．则下列说法正确的是A．若v0＝qBLm，则粒子第一次到达C点所用的时间为πmqBB．若v0＝qBL2m，则粒子第一次到达C点所用的时间为2πm3qBC．若v0＝qBLm，则粒子第一次到达B点所用的时间为2πmqBD．若v0＝qBL2m，则粒子第一次到达B点所用的时间为πm3qB14．如图所示，物体A的质量为m，A的右端连接一个轻弹簧，弹簧原长为0L，劲度系数为k，物体A静止在粗糙的水平面地面上，与地面间的动摩擦系数为，A与地面间的最大静摩擦力可以按滑动摩擦力计算，现将弹簧的右端点B缓慢地向右拉动，使B点向右移动，移动的距离为L，此时，物体A也在地面上移动了一段距离，则下列说法正确的是A．拉弹簧的力对系统做功为mgLB．过程中摩擦生的热为mgLC．系统的机械能增加mgLD．系统增加的机械能与摩擦生热的内能之和小于mgL15.某质点作匀变速曲线运动，依次经过A、B、C三点，运动轨迹如图所示．已知过B点切线与AC连线平行，D点为AC线段的中点，则下列关于质点从A点运动到B点所用的时间tAB与质点从B点运动到C点所用的时间tBC的大小关系；质点经过B点时的加速度a的方向的说法中，正确的是A．tAB不一定等于tBC，a的方向一定由B点指向D点B．tAB不一定等于tBC，a的方向不一定由B点指向D点C．tAB一定等于tBC，a的方向一定由B点指向D点D．tAB一定等于tBC，a的方向不一定由B点指向D点二、填空题（每小题7分，共14分）16．某待测电阻Rx的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A．电流表A1(量程150mA，内阻约为10Ω)B．电流表A2(量程20mA，内阻r2＝30Ω)C．定值电阻R0＝100ΩD．滑动变阻器R，最大阻值约为10ΩE．电源E，电动势E＝4V(内阻不计)F．电键S及导线若干(1)根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的13，请你在方框内画出测量Rx阻值的一种实验电路图(图中元件使用题干中相应英文字母符号标注)．(2)实验时电流表A1的读数I1，电流表A2的读数为I2，用题中已知的和实验测得的物理量表示待测电阻阻值的表达式为Rx＝____▲____.(用字母表示)三、计算题（共46分）17．（14分）如图所示一根原长为1ｍ粗细不均匀的轻质弹簧，经测定弹簧受到的弹力与弹簧的形变量的关系为bxaxF2（ａ、ｂ为未知的常数，ｘ为弹簧的形变量）。现弹簧的下端固定在水平桌面上，上端固定一个质量为３０ｇABABF4的物体A，A静止时弹簧的压缩量为1.0ｍ，在A上再放一个质量为５０ｇ的物体B，待A、B静止后，弹簧的压缩量变为2.0ｍ。⑴则ａ、ｂ为多少？⑵然后在B上施加一个竖直向下的力F，使Ａ、Ｂ缓慢向下运动，力F使弹簧又压缩0.4ｍ，这时弹簧的的弹性势能为1.08J，现突然撤去力F，则B、A两物体分离时弹簧的长度为多少？这时B的速度为多大？18.（16分）如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN为其左边界，以O1为原点，O1M方向为y轴的正方向。磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒，圆心O到MN的距离OO1=2R，圆筒轴线与磁场平行．圆筒用导线通过一个电阻r0接地，最初金属圆筒不带电．现有范围足够大的平行电子束以速度v0从很远处沿垂直于左边界MN向右射入磁场区，忽略电子间的作用，已知电子质量为m，电量大小为e．（1）若电子初速度满足meBRv30，则在最初圆筒上没有带电时，能够打到圆筒上的电子对应MN边界上O1上下两侧的入射范围是多大？（2）当圆筒上电量达到相对稳定时，测量得到通过电阻r0的电流恒为I，忽略运动电子间的相互作用，求此时电子到达圆筒时速度v（取无穷远处或大地电势为零）．（3）在（2）的情况下，求金属圆筒的发热功率.19.（16分）如图所示，在竖直向下的足够宽广的xOy平面中，每隔d的区域内就有一段宽为d的区域内存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场(电场强度为E，磁感强度为B=0.1T，d=0.1m)。有一带电量为q=+2.0×10-10C,质量为m=1.1×10-11kg的带电粒子从O点自由下落，且qE=mg。求粒子到达第几个有电场和磁场分布的区域时，带电粒子不能从该区域的下方射出来？1Oy0vBBE52011年湖州市第十二届飞英杯高中物理竞赛·高二卷·答案一、选择题（每题4分，共60分，漏选得2分，不选或错选得0分）二、填空题（第16题每小题4分，第17题每小题6分，共24分）16．（1）（2）I2(R0＋r2)I1－I2三、计算题（共46分）17（14分）解:（1）把x1=0.1m和x2=0.2m代入bxaxF2得：2/10mNa………………（3分）mNb/2………………（3分）（2）分离时A、B间支持力为0，则B物体的加速度gaB，所以gaA，可知A、B分离时，弹簧为自然长度，即m10LL。……………………………………（2分）对A、B和弹簧系统为研究对象，22121)mm(21)mm(vghEp弹………………………………………………（3分）2)0.050.03(216.010)0.050.03(08.1vkgJJ得smv/15……………………………………………………（3分）18（16分）解：（1）如图所示，设电子进入磁场回旋轨道半径为r，则rmvBqv200解得r=3R…………………………………（2分）大量电子从MN上不同点进入磁场轨迹如图，从O1上方P点射入的电子刚好擦过圆筒RRROO32)2()4(2221……………………………………………（3分）RrOOPO)323(211同理可得到O1下Q点距离RQO)332(1所以，MN边界上O1上下两侧的入射范围：RyR)323()323(……………………………………………（3分）（2）稳定时,圆柱体上电荷不再增加，与地面电势差恒为U0rIU电子从很远处射到圆柱表面时速度为v，有2022121mvmveU………………………………………………………（2分）题号12345678答案DCBCADABCBCDDC题号9101112131415答案BDACDBDCBCDCy1A2A0RxRRE6meIrvv0202……………………………………………………………（2分）（3）电