上海市第十六届高二物理竞赛复赛试卷及解答

甲乙B甲BF乙高二第二学期物理竞赛试题(2010-5-6)说明：1．本卷满分150分，答卷时间90分钟。2．本卷的解答结果写在答卷纸上。3．本卷中重力加速度g取10m/s2。一、不定项选择题（每题6分，共60分，漏选得3分，不选或错选得0分）1．如右图所示的两物块，甲带正电，乙是不带电的绝缘体。甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场。现用一水平拉力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左做匀加速运动，在此运动过程中（）A.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B.甲、乙两物块间的摩擦力保持不变C.水平拉力F保持不变D.水平拉力F不断增大2．在相等的时间内动量的变化P相等的运动有（）A.匀速圆周运动B.自由落体运动C.平抛运动D.匀减速直线运动3．甲乙为两块相同的铝板，在乙上开了若干条窄缝（减少的质量忽略不计），让它们从相同的高度下落，保持垂直穿过同一的磁场后落地（）A.甲和乙始终是做匀加速运动B.甲、乙落地时，铝板都会变热C.甲比乙先落地D.乙比甲先落地4.如图所示，A、B两物体的质量比mA∶mB=3∶2，它们原来静止在平板车C上，A、B间有一根被压缩了的弹簧，A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑，当弹簧突然释放后，则有（）A.A、B系统动量守恒B.A、B、C系统动量守恒C.小车向左运动D.小车向右运动5．如右图所示，一根不光滑．．．的长竖直绝缘杆，套有一个质量为m，带正电q的小球，匀强电场E与匀磁磁场B互相垂直，E和B都与杆垂直，当小球由静止开始下落后()A.小球加速度不断减小，最后为零B.小球加速度先增加后减小，最后为零C.小球速度先增加后减小，最后为零D.小球动能不断增大，直到达到某一最大值ＢＥ6.如图4所示的交流为u=311sin（314t+π/6）V，接在阻值220Ω的电阻两端，则（）A.电压表的读数为311VB.电流表读数为1.41AC.电流表读数是1AD.2s内电阻的电热是440J7．如右图所示，要使金属环C向线圈A运动，导线ab在金属导轨上应（）A.向右做加速运动B.向左做加速运动C.向右做减速运动D.向左做减速运动8．如右图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，副线圈向电阻R1、R2和R3供电，A为交流电流表，V为交流电压表，开关S闭合后与闭合前相比()A.V示数变大，A示数变小，R1消耗的电功率变大B.V示数变大，A示数变大，R1消耗的电功率大C.V示数变小，A示数变小，R1消耗的电功率变小D.V示数变小，A示数变大，R1消耗的电功率变小9．在如右图所示的电路中，电源内阻不能忽略，电流表、电压表都是理想电表，当滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中（）A.V表示数先增大后减小，A表示数减小B.V表示数先减小后增大，A表示数增大C.V表示数先减小后增大，A表示数先增大后减小D.V表示数先增大后减小，A表示数先减小后增大10．如图甲是某电场中的一条竖直方向的电场线，A、B是该电场线上的两点，有一带负电的小球从A点自由释放，小球沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图乙，下列判定正确的是（）A.A、B两点的电势大小关系是UA＜UBB.A、B两点的场强大小关系是EA＜EBC.小球在A、B两点具有的电势能大小关系是EPA＞EPBD.小球在A、B两点受到的电场力大小关系是FA＜FB二、填空题（每小题10分，共30分）11．如图所示，A、B、C为匀强电场中的三点，构成边长为a的等边三角形，场强为E，方向平行于ABC平面，已知电子从A运动到B时，动能增加kE；质子从A运动到C时动能减少甲乙AVBCVAKRkE2，则该匀强电场的场强E为____________，方向.12．图示电路，当k断开时，电压表示数为12V，当k闭合后，电压表示数为11.2V，电流表示数为0.2A，则电源电动势为，内电阻为，外电阻为。13．一匀质细导线圆环，总电阻为R，半径为a，圆环内充满方向垂直于环面的匀强磁场，磁场以速率K均匀的随时间增强，环上的A、B、C三点位置对称，用理想伏特计V连接A、C两点，如图所示，伏特计的示数为伏。三、计算题（每题各15分，共60分）14.如图5－8所示，倾角θ=30°，高为h的三角形木块B，静止放在一水平面上，另一滑块A，以初速度v0从B的底端开始沿斜面上滑，若B的质量为A的质量的2倍，当忽略一切摩擦的影响时，要使A能够滑过木块B的顶端，求V0应为多大？15．如右下图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B=2T103；磁场右边是宽度L=0.2m、场强m/V40E、方向向左的匀强电场，一带电粒子电荷量C102.3q19，质量kg104.6m27，以vs/m1044的速率沿'OO垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出。求：（1）大致画出带电粒子的运动轨迹；（2）带电粒子在磁场中运动的轨道半径；16.如图9－4所示，ε1=3V，r1=0.5Ω，R1=R2=5.5Ω，平行板电容器的两板距离d=1cm，当电键K接通时极板中的一个质量m=4×10-3g，电量为q=1.0×10-7C的带电微粒恰好处于静止状态。求：（1）K断开后，微粒向什么方向运动，加速度多大？（2）若电容为1000pF，K断开后，有多少电量的电荷流过R2？（3）带电粒子飞出电场时的动能kE。17．如右下图所示，质量为2g的小球，带有1×10―3C负电荷，静置于水平绝缘桌面MN上的P点，P距右端点N的距离为0.5m，小球与水平桌面之间的动摩擦因数为0.1，桌面MN距水平面OO′高度为1.2m。过N点的竖直线右侧存在互相正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，场强E=20N/C，磁场方向水平向里，磁感应强度B=2.5T。现突然在桌面正上方加一场强也为E，方向水平向左的匀强电场，使小球沿MN运动，最终落到水平面OO′上。g取l0m/s2，求：（1）小球从P点到刚落到水平面OO′所需的时间；（2）小球从P点到刚落到水平面OO′的运动过程中，机械能和电势能的改变量各是多少?MPNOO′EB班级:姓名:座号:分数:甲子中学高二物理竞赛试题答题纸一、选择题（每题6分，共60分，漏选得3分，不选或错选得0分）题项12345得分题项678910得分二、填空题（每题10分，共30分）11、,，12、，，13、三、计算题（每题各15分，共60分）14、题项一二三总分得分15、16、17、MPNOO′EB班级:姓名:座号:分数:甲子中学高二物理竞赛试题答案一、选择题（每题6分，共60分，漏选得3分，不选或错选得0分）题项12345得分BDBCDBDBCAD题项678910得分CDCDDAAC二、填空题（每题10分，共30分）11、2ΔEK/ae；平行AC，由C指向A12、12V，4，56，13、0三、计算题（每题各15分，共60分）14、解:根据水平方向动量守恒有：mv0cosθ=(m+M)v′①15.解析：（1）轨迹如图。题项一二三总分得分（2）带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律，有RvmqvB2①4.0m102102.3104104.6qBmvR319427m②（3）J)104(104.621J2.0102.340mv21EqLE2427192kJ1068.718③16、(1)当K接通电路稳定时，等效电路图如图9－5所示。ε1、r1和R1形成闭合回路，A，B两点间的电压为：电容器中带电粒子处于平衡状态，则所受合力为零，F-mg＝0在B，R2，ε2，C，A支路中没有电流，R2两端等势将其简化，U＋ε2=UAB，ε2=U-UAB=1.25V当K断开电路再次达到稳定后，回路中无电流电路结构为图9－6所示。电容器两端电压U′=ε2=1.25V即带电粒子将以6.875m／s2的加速度向下做匀加速运动。(2)K接通时，电容器带电量为Q=CU=4×1O-9CK断开时，电容器带电量为Q′=CU′=1.2×10-9(C)△Q＝Q—Q′=2.75×10-9C有总量为2.75×10-9(C)的电子从R2由下至上流过。17、解：（1）根据题意小球从P到N做匀加速直线运动，进入复合场后，因mg=2×10―2N，qE=2×10―2N，所以小球在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。从P到N的过程有：Eq－μmg＝ma解得a＝9m/s2∴23/NMNVaSmst1＝VN/a＝1/3s进入复合场后，由qvB=mv2/R知：轨道半径R＝mv/qB＝2.4m又因h=1.2m，故小球在复合场中运动轨迹对应的圆心角为60°∴t2＝T/6＝πm/3qB＝1.6π/3s∴t＝t1＋t2＝(1+0.8π)/3s（2）小球机械能的改变量2211.5102EmghmVJ机小球电势能的改变量21.410pMNEEqLEqhJMPNOO′EB