2014年湖州市第十五届飞英杯物理竞赛

2014年湖州市第十五届飞英杯物理竞赛高二试卷注意事项：1．本试卷共23题，满分为150分，考试时间120分钟．2．将每题的答案答题卷上，在试卷上答题无效，本卷g取10m/s2．一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．每小题只有一个选项符合题意)．1.如图所示，棒AB上均匀分布着正电荷，它的中点正上方有一P点，则P点的场强方向为(A)垂直于AB向上(B)垂直于AB向下(C)平行于AB向左(D)平行于AB向右2．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是(A)安培首先提出了磁场对运动电荷的作用力公式(B)法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应(C)法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律(D)楞次发现了电磁感应现象，并研究得出了判断感应电流方向的方法——楞次定律3.两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如下图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知(A)在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同(B)在时刻t1两木块速度相同(C)在时刻t3和时刻t4之间某瞬时两木块速度相同(D)在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同4．如图所示，水平放置的两块带电平行金属板．板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场．假设电场、磁场只存在于两板间．一个带正电的粒子，以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间，恰好做匀速直线运动．不计粒子的重力及空气阻力．则(A)板间所加的匀强磁场0EBv，方向垂直于纸面向里(B)若粒子电量加倍，将会向下偏转(C)若粒子从极板的右侧射入，一定沿直线运动(D)若粒子带负电，其它条件不变，将向上偏转5．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如图（a）、（b）所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是v0E(A)图（a）中的A1、A2的示数相同(B)图（a）中的A1、A2的指针偏角相同(C)图（b）中的A1、A2的示数和偏角都不同(D)图（b）中的A1、A2的指针偏角相同6．如图所示，半径为R的半球形碗固定于水平地面上，一个质量为m的物块，从碗口沿内壁由静止滑下，滑到最低点时速度大小为v，物块与碗之间的动摩擦因数恒为μ，则下列说法正确的是(A)在最低点时物块所受支持力大小为mg(B)整个下滑过程物块所受重力的功率一直增大(C)物块在下滑至最低点过程中动能先增大后减小(D)整个下滑过程摩擦力对滑块做功212mgRmv7．如图所示电路，电源内阻不能忽略，R的阻值小于变阻器的总电阻，开始时滑动变阻器的滑片P停在变阻器的中点，稳定后滑片P由中点向上移动至顶端的全过程中(A)电压表的示数先减小后增大(B)电压表的示数先增大后减小(C)电流表的示数先增大后减小(D)电流表的示数先减小后增大8.如图所示，导线AB可在置于匀强磁场中的不计电阻的金属框架上滑动，则下列判断正确的是(A)AB向左匀加速运动时，电流表中电流均匀增大(B)AB向左减速运动时，电流表中有电流方向由a→b(C)AB向右加速运动时，电流表中有电流方向由b→a(D)AB向左匀速运动时，电流表中有电流方向由a→b9.如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v匀速运动，现将质量为m的物体竖直向下无初速轻轻地放置在木板上的P处，已知物体m和木板之间的动摩擦因数为μ。为保持木板的运动速度不变，从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中，对木板施一水平向右的作用力F，力F要对木板做功，做功的数值可能为(A)4mv2(B)2mv2(C)mv2(D)2mv210.如图所示，在真空中坐标xOy面的x＞0区域内，有磁感应强度B=1.0×10－2T的匀强磁场，方向与xOy平面垂直，在x轴上的P(10,0)点处有一放射源，在xOy平面内向各个方向发射速率为v=1.0×105m/s的带正电粒子，粒子的质量为m=1.0×10－26kg，粒子带电量为q=1.0×10－18C，则带电粒子能打到y轴上的范围是（重力的影响不计）(A)－10cm≤y≤10cm(B)－10cm≤y≤310cm(C)310cm≤y≤310cm(D)310cm≤y≤10cmvabcd二、选择题：（本题共5小题，每小题6分，共30分．每小题有一个或一个以上的选项符合题意．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分）．11．两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，a、b、c、d为电场中几个点，并且a、d为紧靠导体表面的两点，以无穷远为零电势点，则(A)场强大小关系有bcEE(B)电势大小关系有bd(C)将一负电荷放在d点时其电势能为负值(D)将一正电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功12．如图甲所示，一质量为1kg的小木块静置于光滑的水平地面上，并且以此位置为坐标原点向右建立坐标系，在如图乙所示的周期性水平外力作用下木块向右运动，则(A)在x=4m处木块的速度最大(B)在0～2m范围内木块做匀加速直线运动(C)在0～8m内一直沿x方向运动(D)在x=6m处木块的速度大小为2m/s13.如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力f的情况，以下判断正确的是(A)FN先大于mg，后小于mg(B)FN一直大于mg(C)f先向左，后向右(D)f一直向左14．某一学习小组在研究电磁感应现象时，利用一根粗细均匀的金属丝弯成导轨abcd，3abbc．导体棒ef的电阻是bc段电阻的两倍，如图所示，现将它们放在两个靠得非常近的异名磁极间，其间磁场可视为匀强磁场，当用平行于导轨的外力F将导体棒ef由靠近bc位置匀速向右移动时，则(A)导体棒ef两端的电压变大(B)导体棒ef中的电流变大(C)拉力F的瞬时功率变小(D)导轨abcd消耗的电功率一直变小15．如图所示，两个带正电的小球套在一个倾斜的直杆上，其中A球固定，两球均可视为点电荷，B球质量为m．现将B球从M点由静止释放，它能自由向下滑行至N点恰好静止，且MO=ON，则(A)若将B球由N点释放可能滑至M点(B)在MO与ON段电场力对B球做功相等(C)B球从M至N点，重力势能未能完全转化为电势能(D)若从比M点更高点滑下时，B球速度最大的位置仍然不变三、填空题：（每题8分，共48分，其中第18、19、20题每空4分）BAMONFxO图甲图乙0/xm222468/FNBabcdvef16.游泳速度大小分别为1.2m/s和0.9m/s的甲乙两人，在长50m的泳池同一端同时出发匀速游向另一端，当游到另一端时立即以原来速率反向游，如此往复，在25min时间内，甲从后面超乙的次数为▲次。17.如图所示，质量为m的运动员站在质量为m的均匀长板AB的中点，板位于水平地面上，可绕通过A点的水平轴无摩擦转动.板的B端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后，握在运动员的手中.当运动员用力拉绳子时，滑轮两侧的绳子都保持在竖直方向，则要使板的B端离开地面，运动员作用于绳的最小拉力是_▲_.18.下图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。下图B中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔△t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是v=340m／s，若汽车是匀速运动的，则根据图可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是_▲_m，汽车的速度是_▲_m／s.19.如图所示,OP1Q1与OP2Q2是位于同一水平面上的两根金属导轨,处在沿竖直方向的匀强磁场中,(磁场充满区域)磁感应强度为B.导轨的OP1段与OP2段相互乖直,长度相等,交于O点.导轨的P1Q1段与P2Q2段相互平行,并相距2b.一金属细杆在t=0的时刻从O点山发,以恒定的速度v沿导轨向右滑动.在滑动过程中.杆始终保持与导轨的平行段相垂直.速度方向与导轨的平行段相平行,杆与导轨有良好的接触.假定导轨和金属杆都有电阻,每单位长度的电阻都是r.(1)金属杆在正交的OP1、OP2导轨上滑动时,金属杆上通过的电流1I▲；(2)当t=vb2时,通过金属杆中的电流2I▲。20．如图所示电路，电源电动势为E、内电阻为r，1R、2R、3R的阻值均为r，则变阻器4R=▲时，它的功率最大，最大值等于▲。21.如图所示，有一只老鼠以不变的速度v1沿着直线MN逃跑，一猫以不变的速率v2追击，其运动方向始终对准老鼠，某时刻老鼠在F处，猫在D处，FD⊥MN，且FD=L，则猫此时的加速度大小为▲.NM图A图B四、计算论述题：本题共2小题，共32分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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．22．（16分）如图所示一个半径R=1.0m的圆螺旋形光滑细管轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与竖直方向夹角60。C为外圈轨道最低点，E为内圈轨道最低点，D为轨道最高点。一个质量kgm5.0的小滑块（可视为质点）从空中A点以速度smv/0.40水平抛出，恰好从外轨道的B端沿切线方向进入外轨道。经过最高点D后，沿圆周经过最低点E进入左侧一倾角为37、动摩擦因数5.0的倾斜直轨道EF，轨道EF足够长。其中圆轨道与倾斜直轨道EF在E处以微小圆弧相接，不计此处的碰撞能量损失。重力加速度2/10smg，00sin370.6,cos370.8。试求：(1)滑块抛出点A距水平地面的高度h(2)滑块到达轨道最高点D时对轨道的压力FD(3)滑块第一次进入倾斜直轨道EF后，能否返回到与O点处于同一水平高度的轨道上的P点？如果不能，还可以有多少次通过圆轨道上距水平地面高为0.02m的某一点?23.（16分）如图(a)所示，真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000V的加速电场后，由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入，A、B板长l=0.20m，板间距离d=0.02m.加在A、B两板问的电压随时间变化的u-t图线如图(b)所示。设A、B间的电场可看作是均匀的，且两板外无电场，在每个电子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒，筒的左侧边缘与极板右端距离b=0.15m，筒绕其竖直轴匀速转动，周期T=0.20s，筒的周长s=0.20m，筒能接收到通过A、B板的全部电子。(1)以t=0时(见图(b)，此时u=0)电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点，并取y轴竖直向上。试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标(不计重力作用)。(2)在给出的坐标纸(图(c))上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线.Am0vAOPBRθ37°C(E)FhD2014年湖州市第十五届飞英杯物理竞赛高二试卷参考答案一、二选择题（1-10题每题4分，11-15题每题6分，部分对得2分）123456789101112131415ACCABCBCCBBDACDADACCD三、填空题：（每题8分，共48分，其中第18、19、20题每空4分）16.4次；17.32mg；18.17，17.9(或19340)；19.(1)rBv)12(I1,(2)rBv)22(I2；20.r53，rE602；21.Lvv21四、计算论述题：本题共2小题，共32分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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．22．．（16分）解：（1）由平抛运动知识分析得出008/cos60