上海市第16届高二物理竞赛初赛试卷

上海市第十六届高二物理竞赛（初赛）说明：1．本卷满分100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．单项选择题（每小题3分，共30分）1．一石子从高处以初速度v0做平抛运动，当它的速度方向由水平变化到与竖直方向成角的过程中，石子的水平位移大小为（）（A）v02sing（B）v02cosg（C）v02tang（D）v02cotg2．如图所示，一轻绳跨过一个光滑的定滑轮，两端各系一质量分别为mA和mB的物体，物体A放在地上，开始时静止。当B的质量发生变化时，物体A的加速度大小与物体B的质量的定性关系如下图的（）3．如图所示，轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙上，B端吊一重物P，并用水平绳系在墙上C点，在用水平向右的力F缓慢拉起重物P的过程中，杆AB所受压力的变化是（）（A）一直变大（B）一直变小（C）先变小再变大（D）一直不变4．如图所示，曲线表示一列横波的传播，其中实线是t1＝1s时的波形，虚线是t2＝2.5s时的波形，且（t2－t1）小于一个周期，由此可以判断：①波长一定为40cm②此波一定向x轴正方向传播③振幅为10cm④周期可能为6s，也可能为2s其中正确的是（）（A）只有①和④（B）只有②和③（C）只有①和②（D）只有①、②和③5．20世纪50年代，科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时，磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流，此电流产生了地磁场。连续的磁暴作用可维持地磁场，则外地核中的电流方向为（地磁场N极与S极在地球表面的连线称为子午线）（）（A）垂直磁子午线由西向东（B）垂直磁子午线由东向西（C）沿磁子午线由南向北（D）沿磁子午线由北向南6．一矩形通电线圈abcd可绕其中心轴OO’转动，它处在与OO’垂直的匀强磁场中，BACBAFaaaaggggOmbOmbOmbOmb（A）（B）（C）（D）y/m50102030405060x/cm－5如图所示，在磁场作用下线框开始转动，最后静止在平衡位置，则平衡后（）（A）线框四边都不受磁场的作用力（B）线框四边受到指向线框外部的磁场力，但合力为零（C）线框四边受到指向线框内部的磁场力，但合力为零（D）线框的一对边受到指向线框外部的磁场力，另一对边受到指向线框内部的磁场力，但合力为零7．由同种材料制成的物体A和B放在长木板上，随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，如图所示，已知MA＞MB，某时刻木板停止运动，下列说法中正确的是（）（A）若木板光滑，由于A的惯性较大，A、B间的距离将增大（B）若木板光滑，由于B的惯性较小，A、B间的距离将减小（C）若木板粗糙，A、B一定会相撞（D）不论木板是否光滑，A、B间的相对距离保持不变8．两个宽度相同但长度不同的台球框固定在水平面上，从两个框的长边同时以相同的速度分别发出小球A和B，如图所示，设球与框边碰撞时无机械能损失，不计摩擦，则（）（A）A球先回到出发框边（B）B球先回到出发框边（C）两球同时回到出发框边（D）因两框长度不明，故无法确定哪一个球先回到出发框边9．热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体于不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线：图中横轴表示电磁波的波长，纵轴表示在不同温度下物体辐射电磁波的强度M。则由M-图线可知，同一物体在不同温度下，将（）（A）向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度相同（B）向外辐射的电磁波的波长范围相同（C）向外辐射的最大辐射强度随温度升高而减小（D）向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移10．图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为。取环面中心O为坐标原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O的距离为x，P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强E，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，E的合理表达式应为（）（A）E＝2k（R1x2＋R12－R2x2＋R22）x（B）E＝2k（1x2＋R12－1x2＋R22）xM/1014Wm-3702200K60502000K40301800K201600K100123/mPxR1R2OadIBbcO’ABvAB（C）E＝2k（R1x2＋R12＋R2x2＋R22）x（D）E＝2k（1x2＋R12＋1x2＋R22）x二．多项选择题（每小题4分，共40分。每小题给出的答案中至少有一个是正确的，请把正确的答案全选出来。每一小题全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）11．二十世纪初有一批物理科学家在微观领域的研究中取得了突出的成就，他们也因此获得了崇高的荣誉。下列物理学家中，曾获得诺贝尔物理奖的是（）（A）汤姆孙（B）卢瑟福（C）贝克勒尔（D）查德威克12．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是（）（A）机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用（B）机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象（C）机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播（D）机械波和电磁波都有横波和纵波13．用图示电路观察3个小灯泡的亮度变化和两个电压表的示数变化情况。如果滑动变阻器的滑片P由a端滑至b端，电压表V1示数变化的绝对值为U1，电压表V2示数变化的绝对值为U2，则以下说法中正确的是（）（A）小灯泡L1、L3变暗，L2变亮（B）ΔU1＜ΔU2（C）小灯泡L3变暗，L1、L2变亮（D）ΔU1＞ΔU2。14．下列叙述中正确的是（）（A）温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大（B）气体压强越大，气体分子的平均动能就越大（C）在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能必然增加（B）自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性15．如图所示，水平面上两物体m1、m2由一细绳相连，在水平力F作用下处于静止状态，则连接两物体的绳子中的张力可能为（）（A）0（B）F/2（C）F（D）大于F16．如图所示，把A、B两球由图示位置同时由静止释放（绳开始时拉直、不计空气阻力），则在两球向左下摆动时，下列说法中正确的是（）（A）绳OA对A球不做功（B）绳AB对B球不做功（C）绳AB对A球做负功（D）绳AB对B球做正功17．设地球的质量为M，平均半径为R，自转角速度为，万有引力恒量为G，则有关同步卫星的说法中正确的是（）OABV2V1L1L2L3Pm1m2F（A）同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内（B）同步卫星离地的高度为h＝3GM/2（C）同步卫星的向心加速度为a＝2R（D）同步卫星的线速度为v＝3GM18．如图所示，竖直面内虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直面内，不计空气阻力，则（）（A）上升过程中克服磁场力做的功大于下降过程中克服磁场力做的功（B）上升过程中克服磁场力做的功等于下降过程中克服磁场力做的功（C）上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中克服重力做功的平均功率（D）上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中克服重力做功的平均功率19．将四个相同的灯泡分别组成如图所示的甲、乙两种电路并接在相同的端压两端。调节变阻器，使每个灯泡都正常发光。若两个变阻器R1、R2上消耗的功率分别为P1、P2，则P1、P2的大小关系可能为（）（A）P2＝2P1（B）P2＝4P1（C）P2＝8P1（D）P2＝64P120．两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示，P、Q为电场中两点，以无穷远为零电势，则下列说法中正确的是（）（A）P点的场强大于Q点的场强（B）Q点的电势为负（C）负电荷右侧某处有一场强为零的点（D）两电荷连线中点处的电势为零三．填空题（每小题5分，共30分）21．两个质量均为m＝1.0kg的质点A和B，在光滑的水平面上的同一起始线同时开始运动。A、B的初速度分别为vA0＝2.0m/s，vB0＝1.2m/s，方向都向右，如图所示，在运动的同时，A、B都受到大小为F＝0.2N力的作用，A受力方向向左，B受力方向向右，在以后的运动过程中，若用L表示两质点在任意时刻沿运动方向的距离，当L的数值为1.2m时，可判断质点B在A的____________方（选填“左”或“右”），当L的数值范围为______________时不可判断A、B质点谁在左谁在右。22．如图甲所示，一正方形金属线框位于光滑水平面上，线框的右边紧贴着竖直向下的有界匀强磁场的边界，t＝0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动,在t0时刻穿出磁场；图乙为外力F随时间变化的图像，若线框质量为m、电阻为R，图像中的F0、t0也为已知量，则在穿B＋－PQAvA0BvB0R1R2UU甲乙出磁场时的速度v＝___________，匀强磁场的磁感应强度B＝______________。23．如图所示，质量为M的木板，静止放在光滑的水平面上，木板左侧固定着一根劲度系数为K的轻质弹簧，弹簧的自由端到木板的右端的距离为L。一个质量为M/4的小木块从板的右端以初速度v0开始沿木板向左滑行，最终刚好回到木板右端与木板保持相对静止。设木板与木块间的动摩擦因数为，木板加速度最大时的运动速度为＿＿＿＿＿，在木块压缩弹簧过程中（弹簧一直在弹性限度内）弹簧所具有的最大弹性势能为_____________。24．如图所示，竖直放置的气缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成。气缸中有A、B两个用长为L的细绳连接的活塞，它们的截面积分别为SA＝20cm2，SB＝10cm2，活塞A的质量为MA＝1kg，外界大气压p0＝1.0105Pa，当气缸内气体的压强p＝1.2105Pa、温度为T＝600K时，两活塞处于静止，此时两活塞到气缸连接处的高度都是L/2，则活塞B的质量MB＝__________kg，当气缸内气体的温度降到270K时，活塞B距离气缸连接处的高度为__________L（活塞与缸壁间的摩擦不计，气体始终无泄漏）。25．物理学家在微观领域发现了“电子偶数”这一现象。所谓“电子偶数”就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统。已知正、负电子的质量均为me，电量大小均为e，普朗克恒量为h，静电力恒量为k。假设“电子偶数”中正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径r、运动速度v及电子的质量满足量子化理论：2mevnrn＝nh/2，n＝1，2，3，当n＝1时电子旋转的速度大小为____________。“电子偶数”的能量为正、负电子运动的动能和系统的电势能之和，已知两正负电子相距L时的电势能为EP＝－ke2L，则n＝1时“电子偶数”的能量为____________。26．学过单摆的周期公式后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用干的厚度和质量分布均匀的方木块（如一把米尺）做成的摆（这种摆被称为复摆），如图所示，让其在竖直平面内做小角度的摆动，C点为重心，板长为L，周期用T表示。甲同学猜想：复摆的摆长是悬点到重心的距离L/2。乙同学猜想：复摆的摆长应大于L/2。为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的研究：用T0表示板长为L的复摆看成摆长为L/2的单摆时周期的计算值（T0＝2L/2g），用T表示板长为L的复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表：由上表可知，复摆的等效摆长＿＿＿＿＿＿＿L/2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。同学们对数据进行处理，进一步定量研究可得复摆的等效摆长L等＝＿＿＿＿＿＿＿L（结果保留两位有效数字）。ABOCmg板长L/cm2550