2012届高二物理竞赛试题

1245670891033012456789001212ABR02012届高二物理竞赛试题1、建筑、桥梁工程中所用的金属材料(如钢筋钢梁等)在外力作用下会伸长，其伸长量不仅与和拉力的大小有关，还和金属材料的横截面积有关．人们发现对同一种金属，其所受的拉力与其横截面积的比值跟金属材料的伸长量与原长的比值的比是一个常数，这个常数叫做杨氏模量．用E表示，即:LLSFE；某同学为探究其是否正确，根据下面提供的器材:不同粗细不同长度的同种金属丝；不同质量的重物；螺旋测微器；游标卡尺；米尺；天平；固定装置等．设计的实验如图所示．该同学取一段金属丝水平固定在固定装置上，将一重物挂在金属丝的中点，其中点发生了一个微小下移h．用螺旋测微器测得金属丝的直径为D；用游标卡尺测得微小下移量为h；用米尺测得金属丝的原长为2L；用天平测出重物的质量m(不超量程)．①在一次测量中螺旋测微器如下图甲所示，其示数为mm；②用以上测量量的字母表示该金属的杨氏模量的表达式为:E=．2．如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧分别与质量为m1、m2的两物块1、2栓接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2栓接，下端压在桌面上（不栓接），整个系统处于平衡状态，现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端脱离桌面，在此过程中，物块2的重力势能增加了，物块1的重力势能增加了。3.如图所示,A、B之间电压恒定,将一灯泡接在A、B之间时,灯泡消耗的功率为9W;将这个灯泡接在C、D两点时,灯泡消耗的功率为4W(灯泡的电阻认为恒定),则此时图中电阻R上消耗的功率为.4、(8分)在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量，如图所示，为电子秤的原理图，托盘和弹簧的电阻与质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零.设变阻器的总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想表，当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时称量物体的质量.5、如图所示，质量为M=1kg的木板静止在水平地面上，质量m=1kg、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端。设最大静摩擦力都等于滑动摩擦力，已知木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，铁块与木板之间的动摩擦因数μ2=0.4，取g=10m/s2。现给铁块施加一个水平向左的力F。⑴若力F恒为8N，经1s铁块运动到木板的左端。求木板的长度；⑵若力F从零开始逐渐增加，且木板足够长。试通过分析与计算，在坐标图中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图像。FmML左右45231062468102141F/Nf/NFmML左右45231062468102141F/Nf/N2LL+LL+LmhACBDR0403530图甲图乙6．（18分）如图所示，MN为纸面内竖直放置的挡板。P、D是纸面内水平方向上的两点，两点之间的距离PD为L，D点距挡板的距离DQ为L/π。一质量为m、电量为q的带正电粒子（粒子的重力不计）在纸面内从P点开始以v0的水平初速度向右运动，经过一段时间t后在MN左侧空间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，磁场维持t0时间后撤除，随后粒子再次通过D点且速度方向竖直向下。已知挡板足够长，MN左侧空间磁场分布范围足够大。（1）粒子在加上磁场前运动的时间t；（2）满足题设条件的磁感应强度B的最小值及B最小时t0的值。7.设在地面上方的真空室内，存在着方向垂直于纸面向内的匀强磁场，如图所示．一段光滑且绝缘的圆弧轨道AC固定在纸面内，其圆心为O点，半径R=1.8m，O、A连线在竖直方向上，AC弧对应的圆心角θ＝37º，且A点离地面高h=5m．今在OA右方存在着方向水平向右的匀强电场，在OA的左方存在着方向竖直向上场强大小E1=1V/m的匀强电场,有一质量ma=3.6104kg的不带电的金属小球a静止在A点，另有一个大小与a小球完全相同、质量mb=1.8104kg、电荷量q=+1.8103C的带电小球b，以初速度v0沿与水平方向成450角从D点斜射入电磁场中，一段时间后恰好在A点与小球a发生弹性碰撞，碰后瞬间撤去OA左方的电磁场，小球a将沿圆弧轨道运动，一段时间后从C点离开，此后小球a做匀速直线运动．而小球b经一段时间后落在离A点正下方的水平距离为2m的水平地面上。重力加速度g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8．求：（1）水平匀强电场的场强E．（2）小球a进入圆弧轨道后的瞬间，小球a对轨道的压力．（3）D点到A点的竖直距离。8.如图所示，水平面H点的右侧光滑，左侧粗糙．H点到右侧竖直墙壁的距离为L，一系统由A、B两部分和一短而硬（即劲度系数很大）的轻质弹簧构成．A的质量为m1，B的质量为m2，弹簧夹在A与B之间，与二者接触而不固连．让A、B压紧弹簧，并将它们锁定，此时弹簧的弹性势能为E0．通过遥控解除锁定时，弹簧可瞬时恢复原长．该系统在H点从静止开始在水平恒力F作用下开始向右运动，当运动到离墙4LS时撤去恒力F，撞击墙壁后以原速率反弹，反弹后当系统运动到H点前解除锁定．求（1）、解除锁定前瞬间，A、B的速度多少？（2）、解除锁定后瞬间，A、B的速度分别为多少？（3）、解除锁定后F、L、E0、m1、m2满足什么条件A在水平面上运动的最远，A运动的最远距H点多远？（A与粗糙水平面间的摩擦因数为μ）