2011年宁波市高二物理竞赛试题答案及评分标准

宁波市高二物理竞赛试题答案及评分标准2011.12一．选择题(共10题,每题5分,共50分)12345678910FCADDACCDBDACD二.填空题(共7题,每题8分，共56分,把答案填在指定的横线上)11.天宫一号,神舟八号，7.7[2分,2分,4分]12.a2a1a3,v2v1v313.10N,5.29N14.,65CECE15.avgv2222，)1(212agmv16.30,35J17.kRllktB.)(2210，0.16J[12题到17题,每格4分]三.计算题(共6题,12+12+14+16+20+20分，共94分,必须要有解答过程,只写出结果不能得分)18解:(1)如右图.[4分]12分(2)1.闭合开关S1,记录电压表的示数U1.2.闭合开关S2,记录电压表的示数U2.3.断开S1.[写清1、2步给4分,无法测出RV的不给分,没第3步不扣分](3)121UURURV[4分]19解:设加速的加速度为a1,减速的加速度为a2,下滑最大速度vm,则12分mg-F1=ma1[2分]F2-mg=ma2[2分]2221222avvavhmm[2分]解得:a1=6m/s2,a2=3m/s2,vm=12m/s[各1分]下滑所花时间:521avvavtmms[3分]VRES1S220解:(1)当细绳转过角时,绳拉力为F,以vA标记小球速度,则14分mgLsin=221Amv[1分]LvmmgFA2sin[1分]解得:F=3mgsin[1分当F=mg时,物块B开始上升,即3mgsin=mg[1分]得此时细绳转过的角度5.1931arcsin[2分](2)A球转到O点正下方时的速度vA与水平线的夹角设为.,B上升的高度设为h.根据机械能守恒222121)(AmvmvmghLhmg[2分]vvAsin[2分]解得:22vgLvA,22arcsinvgLv[各2分]21解:(1)金属棒平抛时间ght216分第一次金属棒滑到PP的速度hgxtxv2111[1分]金属棒下滑的加速度hsgxsva422121[2分](2)第二次金属棒滑到PP的速度hgxtxv2222[1分]电阻R上产生的热量)(421212222221xxhmgmvmvQ[2分](3)S闭合时,金属棒从AA和从CC释放均能到达EE,表明金属棒均达到极限速度,这个极限速度就是v2,这时沿轨道向上的安培力与沿轨道向下的力F(F为重力沿轨道分力与摩擦力的合力)相等.F=ma[2分]BIl=F[4分]RBlvI2[1分]解得:hgsxmRlxB2221[3分]AOBLFmg22解:(1)根据动能定理:UBA(-e)=-W20分UBCe=2WB-A=UBA=eW,B-C=UBC=eW2可见BAC,取BC中点D,则A=D连接A、D的直线,即为等势线,过B点作垂直于AD的直线MN交AD于H，则E的方向即为由B指向H的方向,与BA的夹角为45.[2分]E的大小:edWdUdUEABBABHBH245cos[3分](2)电子只有在ABN范围内(不包括边界)向右侧射出,才有可能经过A点.[3分](3)质子只有在BMC范围内(不包括边界)向左侧射出,才有可能经过C点.质子在电场中运动的加速度mdWmEea2质子在B的初速度v0按图中直角坐标系进行分解，质子打到C点应满足：vxt=2dcos5[2分]45sin2212dattvy[2分]则adtatdtdattdvvvyx2414)22()2(2222222220adadtatd)22(241422222[5分]将a代入得质子在B点射出的最小速度mWv)12(2min0[3分]EABCDH45MNEABCDH45vyNyxvxv04523解:(1)由RvmqvB2得20分粒子轨迹半径qBmvR粒子运动周期qBmT2如图所示,粒子1从OD1P轨迹到达P,其圆心角设1,则经历时间1112qBmTt[2分]粒子2从OD2P轨迹到达P,其圆心角设为2,其经历时间2222qBmTt[2分]图中四边形OO1PO2为菱形，记O1OO2=，则1-2=(+)-(-)=2又根据几何关系mvqBLRL222cos所以mvqBL2arccos2[2分]粒子1、2同时到达P点,粒子1应先于粒子2入射,入射的时间差mvqBLqBmqBmqBmttt2arccos42)(2121[3分](2)I.过O点作垂直MN的直线OH,当P点位于直线OH上方或此直线上时,显然不可能有两个入射方向的粒子可打到P点.[1分]II.当P点位于直线OH下方的情况若L2R,一个粒子也打不到P点.若L=2R,只有一个方向(垂直OP)的入射粒子能打到P点.所以必须L2R[3分]III.当P点位于直线OH下方,且L2R的情况作射线OQ,其与OH的夹角记为,则P点的位置可用图的和OP的距离L来定位.对从O点竖直向上射出的粒子,其圆轨迹与OQ交点为P1点,以OH为半径的圆交OQ于P2点，对于不同方向入射的粒子,其轨迹可由图中的圆绕O点顺时针旋转得到.对于图中OP1之间的点P3,以O为圆心OP3为半径作弧P3P3,当圆绕O顺时针旋转时,只有圆上P3点经过P3,即只有一个入射方向的粒子能打到P3点.对于图中P1P2之间的点P4,以O为圆心OP4为半径作弧P4P4P4,当圆绕O顺时针旋转时,圆上有P4、P4两个点能经过P4点,即有两个入射方向的粒子能打到P4点,可见OQ上,P点位于P1P2之间时,才有两个入射方向的粒子打到P点上,即P点的位置要满足:2RcosL2R.(2RcosL2R也可以)[6分]综上所述:原题中能有两个粒子打到P点,必须满足如下条件:1.P点在直线OH以下.2.OP的方位与OP的距离L要满足:2RcosL2R[1分]...................................MNOHvQP1P2P4P4P4P3P3...................................MNOPO1O2D1D212粒子1粒子2