2013年全中学生物理竞赛河南省预赛试卷

2013年全中学生物理竞赛河南省预赛试卷考试时间：2013年5月13日（星期日）下午14：00----16：00一、选择题（本题10小题。每小题6分，其中第1—5小题为单选题，第6—10为多选题）题号12345678910答案1．截面为直角三角形的木块A质M，放在倾角为的斜面上，当037时，木块恰能静止在斜面上。现将改为300，在A与斜面间放一质量为m的光滑圆柱体B，如图乙，6.037sin08.037cos0A．A、B仍能静止于斜面上B．若mM4则受到斜面的摩擦力为2/5mgC．若mM2则受到斜面的摩擦力为2/3mgD．以上说法都不对2、我国于2010年10月1日成功发射了月球探测卫星“嫦娥2号”（CE-2），（CE-2），椭圆轨道近月点Q完成近月拍摄任务后，到达椭圆轨道的远月点P变轨成圆轨道。如图，忽略地球对（CE-2）的影响则：A．在由椭圆轨道变成圆轨道的过程中机械能不变B．在椭圆轨道上由Q点运动到P点，机械能减少C．在Q点的线速度比沿圆轨道运动的P点的线速度度大D．在圆轨道上的P点的加速度比沿椭圆轨道上的P点的加速度大3．某机器内有两个围绕各自的固定轴匀速转动的铝盘A、B。A盘上有一信号发射装置P，能发射击水平红外线，P到圆心的距离为cm28。B盘上有一个带窗口的线外线信号接受装置Q，Q到圆心的距离为cm16。P、Q转动的线速度相同，都是sm/4。当P、Q正对是P发出的红外线恰好进入Q的接受窗口，如图所示，则Q接受到红外线信号周期是：A．s56.0B．s28.0C．s16.0D．s07.04、在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场，其电势随x坐标值的变化图线如图所示，一质量为m带电荷量为q的带正民的小球（可视为质点）从O点以初速度0v沿轴正向移动。下列说法中正确的是：A．若小能运动到1x处，则该过程中小球所受到的电场力逐渐增大B．若带电小球从1x处运动到3x的过程中，电势能先减少后增大C．若该小球能运动到4x处，则初速0v至少为m/20D．若0v为m/20，带电粒子在运动过程中的最大速度为m/605、在一个相对地球以速度u做匀速运动的火箭上，有人在做测量某粒子速度的实验。假如沿火箭运动方向发射了束速度v为的粒子，则粒子在此方向的长度为L的距离中测得粒子运动的时间为：A．vuLB．221)(cuvuLC．vLD．221cuuL6、如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n。原线圈接电压为tUusin0的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R0，当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时电流表的示数为I，重力加速度为g，下列说法正确的是：A．电动机两端的电压大IRB．电动机发热功率为nIU2/0C．原线圈的电流为nI/D．重物匀速上升的速度为nmgnIRUI22(07、如图半圆形凹槽的半径为R，O点为圆心。在与O点等高的边缘A、B两点分别以速度1v、2v水平抛出两个小球，已知3:1:21vv，两小球恰落在弧面上的P点。则以下说法中正确的是：A．∠060AOPB．若要使两小球落在P点右侧的弧面上的同一点，则应使1v增大，2v减小C．改变1v、2v，只要两小球落在弧面上的同一点，1v与2v之和就不变D．若只增大1v，两小球不可能相遇8、如图所示，光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝矩形线框，线框边长mLAB3.0，，总电阻1.0R。在直角坐标系xoy中，有界磁场区域的下边界与x轴重合，上边界满足曲线方程，)(310sin2.0mxy，磁感应强度大小TB2.0。线框在沿x轴正方向的拉力F作用，以速度smv/10水平向右做匀速运动则下列判断正确的是：A．线框中的电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向B．线框中感应电动势的最大值为V4.0C．线框中感应电流的有效值为A4D．线框穿过磁场区域的过程中外力做功为0.048J9、霍尔式位移传感器的测量原理是：如图所示，有一个沿zz轴方向的磁场，磁感应强度kzBB0（0B、k均为常数），将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）。当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向上的上、下表面的电势差U也不同。则A．磁感应强度越大，上、下表面的电势差越大B．k越大，传感器的灵敏度zU/越高C．若图中霍尔元件是电子导电，则下表面的电势高D．电流I的取值越大，上、下表面的电势差越小10、若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射是原子的特X射线。内层空位的产生有多种机制，其中一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释入的能量交给某内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）。2140P的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量MeVE416.10交给内层电子（如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层）使其电离，实验测得从2140P原了的K、L、M层电离出的电子动能分别为MeVEK323.1MeVEL399.1MeVEM412.1。则可能发生射的特征X射线的能量为：二、填空与实验题（本题4小题。共26分，11、12每小题5分，13、14每小题8分）11、如图所示的电路是个单边线型无限网络，每个电阻的阻值都是R，则A、B间的等效电阻ABR。12、某非理想气体发生绝热膨胀后，经等容过程回到初温状态,接着经等温过程回到初始状态，则绝热膨胀过程中气体所做的功W1=。（假设在等容过程中气体吸收热量，在等温过程中气体做功W，非理想气体内能U和压强P有如下关系VTpU)(和)(31Tpp，式中)(TP仅是温度的函数，V是气体的体积。）13、频率为的一束光以入射角i照射在平面镜上并完全反射，设光束单位体积中的光子数为n，则每一个光子的能量为，每一个光子的动量为，每一个光子的静质量为，光束以坪面镜的光压（压强）为。14、某些固体材料受到外力作用后，除了产生形变，其电阻率也会发生变化，这种现象称为“压阻效应”。现用如图甲所示的电路研究某长薄板电阻xR的压阻效应。已知xR的阻值变化范围为几欧到几十欧，所用电源的电动势为3V。除甲图的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择。电压表V（量程15V，内阻约为20k，其读数用U表示）电流表A1（量程0.6A，内阻约为6，其读数用I1表示）电流表A2（量程0.6A，内阻约为6，其读数用I2表示）⑴请完成电路图中虚线框内的部分，并用相应的符号标注元件；⑵在电阻xR上加一个砝码，闭合开关S，记下电表读数可得xR=（用题目中的字母表示）⑶改变砝码的个数，测得不同的xR值，再用弹簧测力计测出砝码的重量，绘成图象如图乙所示，可得xR与所受压力F的关系是xR=。三、综合应用题（本题共4小题，计64分）15、（12分）如图所示，木板与水平地面间的夹角可以随意改变，当030时，可视为质点的一小木块恰好能沿木着木板匀速下滑。若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率0v沿木板向上运动，随着的改变，小物块沿木板滑行的距离x将发生变化，重力加速度为g。求：⑴小物块与木板间的动摩擦因数⑵当角满足什么条件时，小物块沿木板滑行的距离最小，并求出此最小值。16、（12分）如图所示是一皮带传输装载机械示意图，井下挖掘工将矿物无初速放置于沿图示方向运行的传送带A端，被传输到末端B处，再沿一圆形轨道到轨道的最高点C处，然后水平抛到货台上。已知半径mR4.0的圆形轨道与转送带在B点相切，O点为半半圆的圆心，BO、CO分别为圆形轨道的半径，矿物m可视为质点，传送带与水平面之间的夹角037，矿物与传送带之间的动摩擦因数8.0，传送带匀速运行时的速度smv/80，传送带AB点间的长度为mxAB45，若矿物落点D处离最高点C的水平距离mxCD2，竖直距离为mhCD25.1，矿物质量kgm50，6.037sin08.037cos0计空气阻力。求：⑴矿物到达B点时速度的大小⑵矿物到达C点时对轨道的压力的大小⑶矿物由B点到达C点的过程中，克服阻力所做的功17、(18分)如图所示,在xoy平面的第Ⅱ象限内有半径为R的圆分别与x轴、y轴相切于P、Q两点，圆内存在垂直于xoy面向外的匀强磁场。在第Ⅰ象限内存在沿轴y负方向的匀强电场，电场强度为E，一带正电的粒子（不计重力）以速率0v从P点射入磁场后恰好垂直y轴进入电场，最后从)03/8(，RM点射出电场，出射方向与x轴正向夹角为，且满足5/4tan求：⑴带电粒子的比荷⑵磁场磁感应强度B的大小⑶若粒子从P点入射方向与x轴负方向的夹角为，则cos之值为多少？18、（22分）如图所示，两平行光滑MN、PQ的金属导轨固定在水平面上，相距为L，处于竖直向下的确磁场中，整个磁场由n个宽度皆为0x的条形匀强磁场区域1、2、3、、、n组成，从左向右依次排列，磁感强度的大小分别为1B、2B、3B、4B、、、nB，两导轨左端间接入电阻R，一质量为m的金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上，与导轨接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。⑴对导体棒ab施加水平向右的力，使其从图示位置开始运动并穿过n个磁场区，求导体棒穿越磁场区1的过程中通过电阻的电量q⑵对导体棒ab施加水平向右的恒力0F，让它从磁场区1的左边界开始运动，当向右运动距离2/0x时做匀速运动，求棒通磁场区1所用的时间t⑶对导体棒ab加水平向右的力，让它从距离磁场区1左侧0xx的位置由静止开始做匀加速运动，当ab进入磁场区1时开始做匀速运动。此后在不同的磁场区施加不同的拉力，使棒ab保持匀速运动通过整个磁场区域，求棒ab通过第i区域时水平拉力iF和ab在穿过整个磁场区域所产生的电热Q。2013年全中学生物理竞赛河南省预赛试题参考答案及评分标准一、选择题题号12345678910答案BCACCACDABCABDABAC二、填空题11、R)31(12、QW313、h；ch；0；imhcos214、⑴如图所示（3分）⑵1211IIrI（2分）⑶F218（3分）15、⑴当030NFmgsin0cosmgFN3/3（4分）⑵当变化时木块的加速度为amamgmgcossin（2分）axv220)cos(sin220gvx（2分）令tan)sin(2cos20gvx当090时x最小，gvxmix4320（4分）16、⑴设矿物始终加速221)sincos(BABmvSmgmgsmvB/6假设成立到达B处速度为smvB/6⑵tvSCCD221gthCDsmvc/4RvmmgFc2NFF1500⑶2202121)37cos1(cBfmvmvWmgRJWf14017、⑴在M处tan0vvymaqEatvytvR03/8REvmq321520⑵粒了运动轨迹如图所示,设为1o磁场圆心,2o为粒子轨迹圆心,P为粒子射出磁场的位置,依题意可知,粒子垂直y轴进入电场,则2OP∥1PO,显然POO21≌POO21,∠PO2D=∠21OPO=∠21POO=∠HOP1=,即粒子轨道半径为:RrrvmBqv20001532vEB⑶粒子从N点进入电场,ON的长度y满足:ayvy223/5Ry由几何关系:cosRRy3/2cos18(22分)⑴电路中产生的感应电动势tE通过电阻的电量tREtIq导体棒穿过1区过程0BLx解得:RxBLq0⑵设导体匀速运动的速度为0v则RBLvI00导体棒受到水平力0F平衡00BLvF2200LBRFv设棒通过磁场区1在时间t内，速度的变化为v，对应的位移为x则:tvmBILF0xmRLBtmFtvmRLBtmFv220220xmRLBtmFv220解得：220