2008年潮州市金山中学知识竞赛高二物理竞赛试题

共8页第1页2009年金山中学高二物理竞赛试题考生注意：1、本试题全卷满分100分，考试时间80分钟2、试题答案请全部填写在答题卡上，试题上不填答案；3、重力加速度g取10m/s2。一、选择题。（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项是正确的，有的小题有多个选项是正确的.请将正确选项的字母代号选出填写在答题卡上.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.）1、我国于2007年10月24日发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线示意图如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。已知地球与月球的质量之比为a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星在停泊轨道与工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则（）A．卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度B．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为baC．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为3bD．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的向心加速度之比为2ba2、如图所示，轻质弹簧连接A、B两物体，A放在水平地面上、B的上端通过细线挂在天花板上；已知A的重力为8N、B的重力为6N、弹簧的弹力为4N．则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是A．18N和10NB．4N和10NC．12N和2ND．14N和2N3、甲、乙两物体相距为s,同时开始向同一方向运动.乙在前面做加速度为a1初速度为零的匀加速运动;甲在后面做加速度为a2初速度为v0的匀加速度运动，则A.若a1a2,它们可能相遇两次B.若a1a2,它们不可能相遇C.若a1a2,它们一定能相遇两次D.若a1=a2,它们能相遇一次4、图示为由粗细均匀的细玻璃管弯曲成的“双U形管”，a、b、c、d为其四段竖直的部分，其中a、d上端是开口的，处在大气中。管中的水银把一段气体柱密封在b、c内，达到平衡时，管内水银面的位置如图所示。现缓慢地降低气柱中气体的温度，若c中的水银面上升了一小段高度Δh，则A.b中的水银面也上升Δh共8页第2页B.b中的水银面也上升，但上升的高度小于ΔhC.气柱中气体压强的减少量等于高为Δh的水银柱所产生的压强D.气柱中气体压强的减少量等于高为2Δh的水银柱所产生的压强5、图中L是绕在铁心上的线圈，它与电阻R、R0、电键和电池E可构成闭合回路。线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向，当电流的流向与箭头所示的方向相同时，该电流为正，否则为负。电键K1和K2都处在断开状态。设在t=0时刻，接通电键K1，经过一段时间，在t=tl时刻，再接通电键K2，则能较正确地表示L中的电流I随时间t变化的图线是下面给出的四个图中的哪个图？A.图lB.图2C.图3D.图4二、填空题。（本题共5小题，每空3分，共30分。）1、蟹状星云脉冲星的辐射脉冲周期是0.033s。假设它是由均匀分布的物质构成的球体，脉冲周期是它的旋转周期，万有引力是唯一能阻止它离心分解的力，已知万有引力常量113126.6710Gmkgs，由于脉冲星表面的物质未分离，故可估算出此脉冲星密度的下限是3kgm。2、在国际单位制中，库仑定律写成122qqFkr，式中静电力常量9228.9810kNmC，电荷量1q和2q的单位都是库仑，距离r的单位是米，作用力F的单位是牛顿。若把库仑定律写成更简洁的形式122qqFr，式中距离r的单位是米，作用力F的单位是牛顿，由此式可这义一种电荷量q的新单位。当用米、千克、秒表示此新单位时，电荷新单位=；新单位与库仑的关系为1新单位=C。3、据报道：2008年北京奥运会，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务。光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出（图中所标的为全反射的临界角），则：（1）n1_____n2(填“”,“=”或“”)；（2）光通过光缆的时间为________4、如图甲所示，ABCD为一液体槽，AB、CD所在的侧面为铜板，其他侧面及底面为绝缘板，槽中盛满导电液体(设该液体导电时不发生电解)。现用质量不计的细铜丝在下端固定一共8页第3页铁球构成一单摆，铜丝的上端固定在O点，下端穿出铁球使得单摆摆动时细铜丝始终与导电液体接触(小球与液体不接触)．O点与液体槽的中央在同一条竖直线上．在AB、CD所在的铜板面上接上图示电源，电源内阻可忽略，电动势E＝8Ｖ．将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到传感器上．现将摆球拉离平衡位置使其在垂直于AB、CD的竖直面上做简谐运动．图乙为闭合开关S后某段时间内传感器显示的摆球与CD板之间的电压波形，根据这一波形，可以得出：（1）单摆的摆长为___________m（取2＝10）（2）设AB、CD所在的侧面两铜板内侧之间的距离为cmL4，则细铜丝与导电液体的接触点偏离CD的最大距离mL为__________cm5、如图所示，在距水平地面高为0.4m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m=2kg的小球A。半径R＝0.3m的光滑半圆形细轨道竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响。现给小球A一个水平向右的恒力F＝55N。则：（1）把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中，力F做功为_____J（2）小球B运动到C处时的速度大小为____________m/s（3）小球B被拉到与小球A速度大小相等时，OPB＝_______(可用反三角函数表示)三、解答题。（本题包括3小题，共50分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）。1、（16分）如图所示长为l的绝缘细线,一端悬挂于O点,另一端连接一质量为m的带负电小球,置于水平向右的足够大的匀强电场区域中,在O点正下方钉一钉子O,已知小球受到的电场力是重力的31.现将细线水平拉直后从静止释放,细线碰到钉子后要使小球刚好绕钉子O在竖直平面内作圆周运动,求OO的距离.共8页第4页2、（16分）如图所示，在直角坐标系0-xy第一象限内有沿x轴负方向的匀强电场，第二、三象限有垂直于纸面的匀强磁场，第四象限内无电场和磁场。质量为m、带电荷量为q的粒子从x轴上的M点以速度v0沿y轴正方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经y轴上的N、P点（P点未画出）后又回到M点。设OM=L，ON=2L，求：（1）电场强度的大小为？（2）磁感应强度B的大小和方向如何？（3）带电粒子从M点出发第一次回到M点的时间为多少？（4）带电粒子回到M点后第二次离开电场区域时的纵坐标是多少？3、（18分）如图所示,是两对接的轨道,左轨道与水平成角,右轨道与水平成角,一质点自左轨道上距O点L0处从静止起滑下,质点与左轨道的动摩擦因数为1,与右轨道的动摩擦因数为2,质点在两轨道间来回滑动(两轨道对接处有一个很小的圆弧,质点与轨道不会发生碰撞),最后静止于O点,求质点从开始直到停止的过程滑动的路程。共8页第5页答案：一、选择题1、BD2、BC3、AD4、AD5、A.二、填空题。1、14103.12、31122kgms51.0610(答51.0510也给)3、（1）（2）1sinnLc或212nLnc4、（1）0.25（2）35、（1）22（2）4（3）3arcsin4三、解答题。（本题包括3小题，共50分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）。1、(16分)如图所示长为l的绝缘细线,一端悬挂于O点,另一端连接一质量为m的带负电小球,置于水平向右的足够大的匀强电场区域中,在O点正下方钉一钉子O,已知小球受到的电场力是重力的31.现将细线水平拉直后从静止释放,细线碰到钉子后要使小球刚好绕钉子O在竖直平面内作圆周运动,求OO的距离.如图所示,电场力Eq与重力mg的合力记为F,因为Eq、mg是保守力,因此F也是保守力,可引入F的势能,它是电势能与重力势能的总和.带电小球在F作用下,沿直线从A运动到B,由于mgEq31,所以OAB是等边三角形,则摆球从A到B的过程有221BmvlF[2分]在B处,将vB分解成v1、v2,细线拉紧后瞬间,径向分量v2损失,切向分量度v1拉紧前后不变.v1=vBcos30=Bv23[2分]接着摆球沿圆孤BC运动,碰到钉子O后,若刚好绕O做圆周运动.过O作AB的平行线交圆O于D点,D点即为小球绕O做圆周运动的“最高点”.在D点满足:RvmFD2[2分]过O点作OPAB,取OP为F对应势能的零点,根据能量守恒有EB=ED共8页第6页即:]30cos)[(21221221RRlFmvlFmvD[6分]由以上四式解得:lR12335[3分]所以OO=l-R=528.0123515ll[3分]2、(16分)如图所示，在直角坐标系0-xy第一象限内有沿x轴负方向的匀强电场，第二、三象限有垂直于纸面的匀强磁场，第四象限内无电场和磁场。质量为m、带电荷量为q的粒子从x轴上的M点以速度v0沿y轴正方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经y轴上的N、P点（P点未画出）后又回到M点。设OM=L，ON=2L，求：（1）电场强度的大小为？（2）磁感应强度B的大小和方向如何？（3）带电粒子从M点出发第一次回到M点的时间为多少？（4）带电粒子回到M点后第二次离开电场区域时的纵坐标是多少？2、解：（1）202mvqL（2）根据粒子在电场中运动的情况可知，粒子带正电；所以磁感应强度方向为垂直纸面向里粒子在电场中做类平抛运动：设到达N点的速度为v，运动方向与y轴正方向的夹角为θ，如图所示。由动能定理得：2022121mvmvqEL将202mvEqL代入可得02vv所以θ=45°粒子在磁场中做匀速圆周运动，经过34个圆周后到达P点时速度方向也与y轴正方向成045角。且粒子在第四象限做匀速直线运动。所以：OP=OM=LNP=NO+OP=3L粒子在磁场中的轨道半径为：0cos45RNP=32L洛仑兹力提供向心力：2mvqvBR共8页第7页解得：qLmvB320（3）带电粒子从M点出发到第一次回到M点的时间为：023224MNNPNPLRLttttvvv将03,22LRvv代入得：033(1)4Ltv（4）带电粒子回到M点时的速度：02vv与x轴正方向成045角分别考虑x、y方向的运动：22200024vqExLvttLvttmL0yvt第二次离开电场区域时0x，(222)yL3、(18分)如图所示,是两对接的轨道,左轨道与水平成角,右轨道与水平成角,一质点自左轨道上距O点L0处从静止起滑下,质点与左轨道的动摩擦因数为1,与右轨道的动摩擦因数为2,质点在两轨道间来回滑动(两轨道对接处有一个很小的圆弧,质点与轨道不会发生碰撞),最后静止于O点,求质点从开始直到停止的过程滑动的路程。设小球起始高度为h1,各次到达轨道最高点的高度如图所示.第一次从左到右:mgh1-1mgcossin1h=mgh2+2mgcossin2h[2分]得:1212cot1cot1hh=k1h1其中cot1cot1211k[1分]第一次从右滑到左:mgh2-2mgcossin2h=mgh3+1mgcossin3h[2分]得:2123cot1cot1hh=k2