上海市第17届高二物理竞赛(复赛)试卷

上海市第十七届高二物理竞赛（南汇中学杯）复赛试题说明：1、本卷共四大题，24小题，满分150分，答卷时间为120分钟。2、答案及解答过程均写在答题纸上。其中第一、二大题只要写出答案，不需写解答过程；第三、四大题要求写出完整的解答过程。3、本卷中重力加速度用g表示，需要求数值时取10m/s2。一、选择题（以下每题中只有一个选项符合题意，每小题5分，共40分）1、一长为L的长方形平板静止于平静的湖面上。一个质量与平板相同的人从平板末端走到前端停下，若不计水和空气的阻力，则在此过程中平板将后退（A）L（B）L/2（C）L/3（D）L/4[]2、两个相互接触的粗糙物体发生相对滑动时，两者间的一对滑动摩擦力做功之和（A）恒为负（B）恒为正（C）恒为零（D）可能为正、为负或为零[]3、两个不同容器中分别盛有两种理想气体，它们的温度相同，压强也相同，则它们的（A）体积相同（B）摩尔质量相同（C）密度相同（D）单位体积中的分子数相同[]4、在如图所示的p-V图中，一定质量的理想气体经历AB过程，体积由1V增加到2V，则气体在此过程中发生的变化是①温度升高②温度降低③内能增加④内能减少⑤吸收热量⑥放出热量（A）①③⑤（B）②④⑥（C）②③⑤（D）①③⑥[]5、在水平面上作直线运动的甲、乙、丙三辆小车的质量之比是1:2:3，若它们的初动能相等，且作用于每辆小车上的制动力的大小都相同，方向与各自的速度方向相反，则它们的制动距离之比是（A）1:2:3（B）1:4:9（C）1:1:1（D）3:2:1[]6、如图所示为一圆锥摆，质量为m的小球在水平面内以角速度作匀速圆周运动。在小球运动一周的过程中，小球所受绳子拉力的冲量大小为（A）2πmg（B）2π2mg（C）2πcosmg（D）2π2cosmg[]OVpAV1V2B7、一带正电的球形导体A（电量为q）置于一原来不带电的球形导体空腔B中，若用导线将两者连接，则与末连接前相比，球形导体A的电势将（A）升高（B）降低（C）不变（D）无法判定[]8、如图所示，一段质量为m的铜导线弯成Π形，它的水平部分长为l处于磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。导线的两端竖直部分的下端插入两汞槽内液面下h，两汞槽通过导线分别与内阻可忽略，电动势为的电源正负极连接，电路中的电阻为R。合上开关K，当电动势足够大时，在磁场的作用下导线便从汞槽内跳离，切断电路。导线上升到一定高度后又开始下落，当导线的下端接触到汞液体后，电路重新接通，在磁场的作用下，导线下落速度逐渐降至零。此后，该段导线又重复上述运动过程，形成周期运动。忽略导线和汞液体的电阻，并设h较小，导线在磁场中运动时的电磁感应亦可忽略，则在一个周期内电源做功为（A）222hmBlRmgREE（B）22hmBlRmgREE（C）2222hmBlRmgREE（D）222hmBlRmgREE[]二、填空题（每小题5分，共50分）9、当飞机上升或下降时，很多乘客常伴有耳朵不舒服的现象，可能的物理原因是。10、水流流过一个固定的涡轮叶片，如图所示。水流流过叶片曲面前后的速率都等于v，单位时间流向叶片的水的质量Q保持不变，则水作用于叶片上的力大小为______________。11、可看作质点的滑块质量为m，置于光滑半球面的顶点A处（半球面固定不动），如图所示。当它由静止开始下滑到半球面上B点时（未脱离半球面），它的加速度的大小为。12、一个套在半径为R的竖直圆环上的小珠可以在环上作无摩擦滑动。若圆环以角速度绕圆环竖直直径转动，小珠可以停留在图示位置，则角速度的值为_____________。13、如图所示，在轻活塞下的容器内盛有一定量的理想气体，活塞距容器底的高度为H，容器器壁和活塞均为绝热材料，活塞能无摩擦地在气缸内移动。从活塞上方3/2hH处静止释放一弹性小球，小球与活塞发生多次碰撞，最后小球的动能将变为理想气体的内能，在系统稳定平衡(球落在活塞上)后，活塞位置与初始位置相同。若从hH处静止释放该弹性小球，在系统稳定平衡后活塞位置将（填：升高、降低或不变）。14、如图所示，两个水平放置的玻璃板之间夹了一滴水银。稳定时水银被压成了边缘为半圆、直径为D的圆盘。玻璃板间距为d，且dD。设水银表面的张力系数为、密度为，则上面的玻璃板的质量约为。（提示：液体表面上长为x的线段两侧的液面间的拉力，即表面张力，为fx，其中为表面张力系数，单位为N/m）。KREBdDmRO水流叶片vvAB(A)I(V)UOAB3060900.20.40.6162460气体15、两个带同种电荷的金属球，它们半径之比为r1:r2=1:2，带电量之比为q1:q2=1:4。若把两球接触一下再分开，则两金属球带电量之比变为q1:q2=。16、在如图所示的电路中，各个电阻的阻值已在图中标出，则端点A、B间的等效电阻为。17、如图所示，金属杆ab可以无摩擦地沿水平的平行金属导轨滑动。导轨和电阻R连接，放在竖直向上的均匀磁场中，金属杆ab的初速度为v0=1m/s。金属杆ab在磁场中运动时，由于电磁感应，金属导体回路中将有感应电流产生，则金属杆ab的运动将受到磁场的阻力（安培力）的影响，其速度将逐渐减小。已知金属杆ab的速度大小从v0降到v0/10的时间为1s，实验中用于测量速度的传感器能感知的最小速度值为0.0001m/s，则金属杆ab在停下运动前所用的总时间为s。18、质点初速大小为v0，在恒力作用下运动，经1s，速度大小为v0/2，再经1s，速度大小为v0/4，则再经1s，速度大小为。三、实验与分析题（共2题，20分）19、（本小题10分）两个试管由一软管联通（如图所示），左边试管由一段长为24cm的水银柱封住一段长为60cm、温度为300K的气体，这时水银面距管侧面小孔还有16cm，右边空试管为防溢用。现有一控温系统可以持续升高或降低气体的温度，当气体温度升高到一定值时水银会从左边试管溢到右边的试管中。左边试管固定不动，右边的试管可以上下移动，上移时可使右边试管中的水银回流到左边试管、从而控制左边试管中水银柱的高度。（1）求稳定状态下左边试管中水银面与小孔平齐时，气体的温度T与水银柱高度x的关系式（取大气压强为76cmHg）；（2）在答题纸的方格坐标中作出（1）中的气体温度T与水银柱高度x的关系图（要求纵坐标为T，横坐标为x）；（3）怎样才能使左边试管中只剩下4cm高的水银柱、且水银面恰好与小孔平齐？写出具体操作步骤。20、（本小题10分）灯泡A和灯泡B的灯丝用不同的材料做成，额定电压都是110V，但功率不同，其伏安特性曲线如图所示。当把两个灯泡串联后接到一电压可变的电源上时，（1）若要求两个灯泡工作电压都不超过额定电压，可变电源的电压应满足什么条件？（2）调节电源电压使灯泡B的实际功率为25W，根据图中数据计算此时灯泡A的实际功率。（注意：要求计算结果保留小数点后一位有效数字）AB92222345RBab0v四、计算题（共4题，40分）21、（本小题10分）如图所示，气缸左右两侧的气体由绝热活塞隔开，活塞与气缸间为光滑接触。气体的摩尔数之比为12:5:4nn，平衡时体积之比为2:1:21VV。在保持右侧气体温度不变的前提下，左侧气体的温度升高到原来的多少倍才使两侧气体的体积相同？22、（本小题10分）如图所示，在地面上有一始终向右作匀速直线运动的车厢，车厢对地的速度为ev。车厢内一水平轻弹簧的一端与车厢的后档板相连，另一端连接质量为m的物体A。设车厢底板光滑，物体的平衡位置为O点。起始时刻，物体位于在平衡位置左边O＇点处，且相对车厢静止。释放后，当物体运动到平衡位置O点处时，获得相对于车厢的速度rv，方向与车厢运动方向相同。在地面参考系中，求（1）物体由O＇点运动到O点过程中，弹簧对物体的作用力所做的功；（2）车厢的后档板对弹簧的作用力所做的功。23、（本小题10分）如图所示，质量为2m的直杆B可以在固定的竖直套管中自由地移动，杆的下端搁在质量为1m、斜面倾角为的物块A上，物块A放在水平面桌面上。劲度系数为k的轻弹簧一端连着物块A，另一端连在竖直墙面上。设所有接触面都光滑，整个系统一开始处于平衡状态，且直杆B下端位于物块A斜面的中点。现把物块A从平衡位置向右移动距离d后（直杆B的下端仍在斜面上），由静止将其释放，（1）d满足什么条件时，在此后的运动过程中直杆B与物块A始终有接触；（2）在满足（1）的条件下，证明物块A和直杆B的运动为简谐振动，并求振动的周期。24、（本小题10分）如图所示，平板电容器极板1和2间距为d，水平放置且固定不动，通过电路连接到电动势为的电源的正负极上。质量为M的电中性薄导体板3平放在板2上，且与板2有良好电接触。所有导体平板具有相同尺寸，导体板面积均为S，导体平板间的电场可看作匀强电场。整个系统处于真空室内，真空的介电常数为0。将电键K闭合，若电源电动势足够大，能使平板3向上运动，求导体平板3的加速度a与导体平板3到平板2的距离x的关系。（注：（1）为了计算方便，不考虑平板3的厚度；（2）当平板电容器两个极板带电量为Q时，极板间匀强电场的电场强度为0QES）E123K1V2VABOO'Akev