宁波市2011高二物理竞赛试题

宁波市高二物理竞赛试题考试时间3小时，满分200分2011年12月题号一二181920212223总分得分评卷人一．选择题(共10题，每题5分，共50分，有些题有多个选项是正确，把答案填在指定的括号内)1．对下列物理概念或物理现象的说法，正确的是()A．功是物体能量多少的量度B．热量用来量度物体热能多少的物理量C．力是使物体获得速度的原因D．速度是使物体具有惯性的原因E．做匀速直线运动的物体机械能必定守恒F．摩擦力可以是物体运动的动力2．如图所示，质量为m的小物块A静止地放在半径为R的半球体上，物块与半球体间的动摩擦因数为μ，物块与球心的连线与水平地面的夹角为θ，下列说法中正确的是()A．地面对半球体的摩擦力方向水平向左B．地面对半球体的摩擦力方向水平向右C．物块所受摩擦力大小为mgcosθD．物块所受摩擦力大小为μmgsinθ3．如图所示，一带电粒子沿着图中曲线，穿过一匀强电场，a、b、c、d为匀强电场的等势线，且dcba，不计粒子所受的重力，则()A．该粒子一定带负电。B．若粒子从A运动到B，则粒子的电势能增加。C．若粒子从B运动到A，则粒子的动能增加。D．曲线L是一段抛物线。4．如图所示电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，当滑动变阻器的滑片P由a向b滑动的过程中，电流表、电压表(均为理想表)的示数变化情况是()A．电流表示数一直减小，电压表示数一直增大B．电流表示数一直增大，电压表示数一直减小C．电流表示数先增大后减小，电压表示数先减小后增大D．电流表示数先减小后增大，电压表示数先增大后减小5．甲、乙两位同学多次进行百米赛跑，每次都是甲比乙提前10m到达终点．那么以下情况下，对于谁先到达终点的判断正确的是()A．若甲远离起跑点10m，同时起跑，则仍是甲先到达终点。B．若乙的起跑点往前lOm，同时起跑，则乙先到达终点。C．若乙先跑10m甲再起跑，则乙先到达终点。D．若乙先跑0.5s，甲再起跑，则乙先到达终点。7．如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，一质量为m的带电质点，在场内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点()A．带有电荷量为Emg的正电荷B．沿圆周逆时针运动C．运动的角速度为EgBD．运动的速率为BE7．如图所示，小车上一木块用呈水平的轻质弹簧连接着，且弹簧处于伸长状态．开始时整个装置静止，水平面光滑。现对小车施加一个水平向右且从零起逐渐增大的力，考虑从力作用起到木块刚要开始滑动的过程，木块受到的摩擦力()A．逐渐增大，方向始终向左。B．逐渐减小，方向始终向左。C．先增大后减小，方向从向左变为向右。D．先减小后增大，方向从向左变为向右。E．先增大后减小，方向一直向左。F．先减小后增大，方向一直向左。8．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的下端接有电阻R，导轨的电阻忽略不计．斜面处于一匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿斜面且与棒垂直的恒力F的作用下，沿导轨加速上滑h高度，如图所示．则在这一过程中()A．F对棒做的功等于棒增加的机械能B．F和安培力对棒做的总功等于棒增加的机械能C．F和安培力对棒做的总功等于棒增加的机械能加上电阻R增加的内能D．安培力对棒做的功的值等于电阻R上产生的焦耳热9．空间存在一个有竖直边界、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。现将一个等腰梯形闭合导线框，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过这个区域，磁场边界及等腰梯形的尺寸如图所示，则下面四个图中能正确反映该过程线框中感应电流随时间变化的图象是()10．如图所示，固定的斜面底端静止一个物体，物体与斜面的动摩擦因数为μ，第一次用平行斜面的恒力F1推，第二次用水平的恒力F2推，中途都撤去推力，结果都能使物体刚好滑上斜面顶端而静止，而且所花的时间相等，则下列判断正确的是()A．F2作用时间比Fl作用时间长。B．两次克服摩擦力做的功一样多。C．F2做的功比Fl做的功多。D．F2的最大瞬时功率比F1的最大瞬时功率大。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)11．2011年11月3日凌晨1点多，在距地面343km甘肃、陕西上空发生了将会永久载入史册的历史性一幕，中国航天人实现了两个航天器的完美对接，标志着中国航天迈入了空间站时代。这两个航天器的名称是。已知地球半径R=6400km，第一宇宙速v1=7.9km／s，航天器运行轨道为圆轨道，则航天器运行的速度大小为km／s。(取二位有效字)12．地球同步卫星的加速度为a1，线速度为v1；近地轨道(轨道半径可近似认为等于地球半径)运行的人造卫星加速度为a2，线速度为v2；静止在地球赤道上的物体加速度为a3，线速度为v3，则a1、a2、a3，的大小关系为,v1、v2、v3的大小关系为。13．如图所示，两块固定的木板A、B之间夹着一块长方体木块C，木块重6N，木板A、B对C的压力大小都是10N，C与A、B之间的动摩擦因数都为0.4，今对C施以一外力F，将C从两板间水平向前匀速拉出，则F的大小为N。若对C施加水平向前外力F’将C从两板间拉出，则F’的大小为N。14．如右图所示的电路，电源电动势为E，内阻不计。其余各元件的参数如图中所标，现将开关S闭合，待电路稳定后，电容为C的电容器所带的电荷量为，电容为2C的电容器所带的电荷量为。15．如图所示，一水平的传送带(足够长)上放置一质量为m的煤块(可视为质点)，煤块与传送带间的动摩擦因数为μ。开始传送带和煤块都是静止的，现让传送带以恒定的加速度a开始运动，当其速度达到v后便匀速运动．经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色的痕迹。不计煤块质量的变化，则传送带上黑色痕迹的长度为。由于煤块与传送带的摩擦产生的热量为。16．如图所示，从平直斜坡(足够长)上的A点，以9J的初动能水平抛出一个小球，小球到达斜坡上的B点时动能为21J，则斜坡的倾角a=。若在A点再平抛另一小球，其初动能为15J，它到达斜坡上时的动能为J。17．如图所示，金属杆ab放在光滑的水平金属导轨上，与导轨组成闭合矩形电路，矩形长l1宽l2,回路总电阻为R，回路处在竖直方向的匀强磁场中，金属杆用水平轻绳通过定滑轮连接重为G的木块，磁感应强度从B0开始随时间均匀增强，不计一切摩擦，则金属棒所受的安培力随时间t变化的表达式。若l1=0.8m，，l2=0.5m，R=0.2Ω，G=0.4N，B0=1T，当T=5s时木块开始要离开地面，则前5s时间回路产生的焦耳热Q=。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．测量一只量程已知的电压表的内阻，可供选择的器材如下：A．待测电压表一只(量程3V，内阻约3kΩ)。B．电流表一只(量程0.6A，内阻0.1Ω)。C．定值电阻一个（R=3kΩ，额定电流0.5A)。D．电池组(电动势略小于3V，内阻不计)E．单刀开关两个F．导线若干(1)请设计一个测量电压表内阻的电路，画在右边的方框中。(2)简要写出测量主要步骤，并用相应符号记录测得的物理量。(3)写出测得的电压表内阻Rv的表达式。19．某处高楼着火，消防队员救了一个小孩后，从距地面h=34.5m处的窗户外沿一条竖直悬垂的救生绳滑下，为缩短下滑时间，起先消防员手脚对悬绳施加F1=640N的压力，使自己匀加速滑下，一段时间后，消防员手脚对悬绳施加F2=2080N的压力，使自己匀减速下滑，滑至地面时速度达到安全速度v=3m/s，己知两人的总质量m=80kg，手脚与悬绳的动摩擦μ=0.50，求消防员滑至地面所花的时间。20．如图所示，一根不可伸长的细轻绳，跨过光滑的水平固定的细轴O，两端分别连接质量均为m的小球A和物块B，物块B置于O点正下方的水平地面上，拉直细绳使OA水平，此时OA的长度为L，然后释放小球A。(1)小球A绕轴O转过多大角度，物块B开始上升。(2)若当A球转到0点正下方时，物块B的速度达到v，求此时A球速度的大小和方向。(设A与B不会相碰)21．如图所示，粗糙的平行金属导轨倾斜放置，导轨电阻不计，顶端QQ'之间连接一个阻值为R的电阻和开关S，底端PP'处有一小段水平轨道相连，匀强磁场方向垂直于导轨平面．断开S，使一根质量为m、长为l、电阻不计的金属棒从AA'处静止起滑下，结果落在水平面上的FF'处；闭合S，使金属棒仍从AA'处静止起滑下，这次落在水平面上的EE'处，测得相关数据如图所示，忽略金属棒经过轨道拐弯处的动能损失．(1)开关S断开时，求金属棒下滑的加速度大小。(2)第二次滑下过程，求电阻R上产生的热量Q。(3)开关S仍闭合，再一次让金属棒从轨道上另一位置CC'处静止起滑下，结果金属棒仍落在水平面上的EE'处，求磁感应强度B的大小。22．有一匀强电场，在与电场线平行的平面P内有A、B、C三点，AB=d,BC=2d,且AB垂直BC，如图所示，一电子(电荷量为-e，e0)在平面P内从B点射出经过A点，动能减小W(WO)，一质子(电荷量为e)在平面P内从B点射出经过C点，动能增加2W,不计粒子的重力，求：(1)电场强度E的大小和方向。(2)指出电子在B点射出时的可能方向。(3)己知质子的质量为m，求出质子在B点射出时的最小速度大小。23．如图所示，图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，O是MN上的一点，从O点可以向磁场区域发射电荷量为+q、质量为m、速率为v的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇，P点到O点的距离为L,不计粒子的重力及粒子间的相互作用。(1)求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔．(2)题述中“先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇”，而对P点的位置没有限制条件，有人提出疑问：难道对磁场中任意位置的P点，这样的两个粒子都存在?请你研究这个问题，解答这个疑问。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