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15上海市第十五届高二物理竞赛预赛试卷及解答


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上海市第十五届高二物理竞赛(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 10 m/s2。 一.单项选择题(每小题 3 分,共 30 分) 1. 在核反应堆中, 是靠熔化的钠来传递核燃烧产

生的热量的。 抽动液态钠的“泵”有传动部分不允许和钠接触,因此常使用一种 称为“电磁泵”的机械。如图所示为这种泵的结构,N、S 为磁铁的 两极,C 为在磁场中的耐热导管,熔融的钠从其中流过,v 为钠的流 动方向,要使钠液加速,加在导管中钠液的电流方向应为( ) (A)由下流向上 (C)逆着 v 的方向 (B)由上流向下 (D)顺着 v 的方向
B
N v C S

2.如图所示,一倾斜的金属框架上放着一根金属棒,由于摩擦 力的作用,金属棒在没有磁场时处于静止状态,从 t0 时刻开始,给框 架区域加一个垂直框架平面斜向上的逐渐增强的匀强磁场,到时刻 t 金属棒所受的摩擦力 ( 时, 棒开始运动, t0 到 t 这段时间内, 在 (A)不断增大 (C)先减小后增大 (B)不断减小 (D)先增大后减小 ) )
α

α

3.地球赤道上的重力加速度为 g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为 a,要使 赤道上的物体“飘”起来,则地球的转速应为原来的( (A)g/a 倍 (C) (g-a)/a 倍 (B) (g+a)/a 倍 (D) g/a 倍 )
V1 V2 V3

4.三个相同的电压表接入电路中,如图所示,已知 V1 表有示 数为 8V,V3 表有示数为 5V,那么,V2 表有示数应为( (A)5V (C)8V (B)3V (D)大于 3V 而小于 5V

5.一个实心球由两种不同的均匀物质构成,各占一半体积,其 密度分别为ρ1、ρ2,如图所示。如果实心球完全浸没入密度为ρ的静水中 能保持加速度等于零,则下面哪种情况是正确的( (A)ρ1=ρ2 (C)ρ1-ρ2=ρ (B)ρ1+ρ2=ρ (D)ρ1+ρ2=2ρ )
ρ1 ρ2

6.甲、乙两容器形状不同,容积却相同,如图所示。现有 两块完全相同的金属块用细线系着,分别浸没入同样深度,这时 两容器水面平齐,如果将金属块匀速提出水面,则( (A)从甲容器中把金属块提出水面时拉力做功多些 (B)从乙容器中把金属块提出水面时拉力做功多些 (C)从甲、乙容器中把金属块提出水面时拉力做功相同 (D)做功多少无法比较
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甲 乙



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7.如图所示,是某一电场中一根弯曲的电场线,A、B 是电场 线上的两点,一个正点电荷原来静止在 A 点,释放后仅在电场力作用 下运动,下列说法中正确的是( )
A B

(A)电荷可能沿电场线运动到 B 点 (B)电荷可能沿其他路径运动到 B 点 (C)电荷不可能通过 B 点 (D)电荷是否通过 B 点无法判断 8.用两根长度相等的绝缘细 线系住两个质量相等的带电小球 A 和 B,A 带正电,B 带负电,且|qA| =3|qB|, 悬挂在水平向右的匀强电场 中,保持平衡状态,能正确表示系 统平衡状态的图是( )
B (A) B (B) B (C) B (D) O E A O E A O E A O E A

9.有一弹簧座垫,宽为 22.7cm,它的弹簧成对地如图 所示排列,所有弹簧的劲度系数均为 k=10N/m,有一重为 100N 的物体放在座垫上,座垫的表面将下降 10cm,假定当物 体放上时,弹簧的长度都相同,则此座垫有多少个弹簧?( ) (A)400 (B)200 (C)100 (D)80
× × B× × × × × × × × v × × v

10.粗细相同的同种电阻丝制成的两个半径之比为 2:1 的圆环置 于同一匀强磁场之中,其环面与磁场方向垂直,现以相同速度将两环分 别沿垂直于磁场方向匀速拉出磁场,如图所示,则此过程中大小两环中 发热量之比是( (A)8:1 ) (B)4:1 (C)2:1 (D)1:1

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)

11.一个物体在若干个力的作用下处于平衡状态,若使其中一个力逐渐减小到零,再 恢复到原值,而其他力均不变,则物体的运动可能是( (A)一直加速 (C)先加速后减速 程中( ) (B)一直减速 (D)先减速后加速
通 大 气 C A B



12.如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图,在输液过 (A)A 瓶中的药液先用完 (B)B 瓶中的药液先用完 (C)随着液面下降,A 瓶内 C 处气体压强逐渐增大 (D)随着液面下降,A 瓶内 C 处气体压强逐渐减小

D

13.两电阻串联接在电压恒定的电源上,用两只精度都很高的不同的电压表分别去测 量同一电阻两端的电压,甲表测得示数为 10.1V,乙表测得示数为 10.3V,则可知( ) (A)乙表示数比甲表示数更接近该电阻两端原来的电压
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(B)甲表内阻比乙表内阻大 (C)该电阻两端原来的电压必大于 10.3V (D)该电阻两端原来的电压必在 10.1V 和 10.3V 之间 14.如图所示,一列横波在 t=0 时刻波形如图,A、B 两 质点间距为 8m,B、C 两质点平衡位置的间距为 3m,当 t=1s 时,质点 C 恰好通过平衡位置,则波速有可能是( (A)1.5m/s (C)13m/s (B)3m/s (B)37m/s
A O B



A C

B

15.如图所示,一个均匀的金属圆盘被固定在一根水平均 匀的杠杆 A 端,在 A 点相切,中点 O 这固定转动轴,现在 B 点 用竖直向下的力 F 使其绕 O 点顺时针慢慢转动,在此过程中力 F 的力矩的大小 M 和力 F 的大小变化情况为( (A)M 一直变大 (C)F 一直变大 (B)M 先变大后变小 (D)F 先变大后变小 )

F

16.如图所示,粗细均匀的 U 形管竖直放置,左端封闭,右端开口。开 始时,左管内水银面高于右管内水银面,现要使两管内水银面等高,可采用 的办法是( ) (B)对左管气体加热 (D)让 U 形管自由下落
a A

(A)从右管口灌入水银 (C)在左管顶部开一个小孔

17.如图所示,质量为 10kg 的物体 A 拴在一个被水平拉伸 的弹簧一端,弹簧拉力为 5N,物体处于静止状态,若小车以加速 度 a=1m/s2 向右开始运动后( ) (A)物体 A 相对于小车仍静止 (B)物体 A 受到的摩擦力减小 (C)物体 A 受到的摩擦力大小不变 (D)物体 A 受到的弹簧拉力增大 18.如图所示,A、B 两个异种电荷的小球,分别被两根绝缘细绳 系在木盒内的一竖直线上。静止时,木盒对地面的压力为 N,细绳对 B 的拉力为 F,若将系 B 的细绳断开,下列说法中正确的是( (A)细绳刚断开时,木盒对地面的压力仍为 N (B)细绳刚断开时,木盒对地面的压力为 N+F (C)细绳刚断开时,木盒对地面的压力为 N-F (D)在 B 向上运动的过程中,木盒对地面的压力逐渐变大 )
A B

19.在电场强度大小为 E 的匀强电场中,将一个质量为 m、电量为 q 的带电小球由静 止开始释放, 带电小球沿与竖直方向成θ角做直线运动。 关于带电小球的电势能ε和机械能 W 的判断,正确的是( ) (A)若θ<90°且 sinθ=qE/mg,则ε、W 一定不变 (B)若 45°<θ<90°且 tanθ=qE/mg,则ε一定减小、W 一定增加 (C)若 0<θ<45°且 tanθ=qE/mg,则ε一定减小、W 一定增加 (D)若 0<θ<45°且 tanθ=qE/mg,则ε可能减小、W 可能增加 20.如图所示,在光滑水平面上有一质量为 m 的小球向右运动,右面有一静止的表面
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光滑的质量也为 m 的凸形木块,设小球在凸形木块上滚动时始终不脱离接触表面,则下列 说法中正确的是( 左运动 (B)小球若不能翻越木块,则最后将停止运动 (C)小球若能翻越木块,则将维持原速前进,木块将静止不动 (D)小球若能翻越木块,则小球和木块将一起向右运动 三.填空题(每小题 5 分,共 30 分) 21.如图所示,小球位于竖直墙壁 OA 和水平地面 OB 等距离处 P 点,且 P 到 OA 和 OB 的垂直距离均为 L,紧靠小球(小球视为质点) 左侧有一固定点光源 S,当小球以某一初速水平抛出,恰好落在墙角 O 处,则小球经时间______________落在墙角 O 处,小球在空中运动过程 中其影子沿墙面运动时任意点的瞬时速度为______________。 22.如图所示,河道宽 L=100 m,河水越到河中央流速 越大,假定流速大小 u=0.2x m/s(x 是离河岸的垂直距离)一 汽船相对水的航速是 10 m/s, 它自 A 处出发, 船头垂直河岸方 向渡河到达对岸 B 处, 则过河时间为_____s, 直线距 AB 离为______m。 23.如图所示,A、B、C、D 为带电金属极板,长 度均为 L,其中 A、B 两板水平放置,间距为 d,电压为 U1,C、D 两板竖直放置,间距也为 d,电压为 U2,今有 一电量为 e 的电子经电压 U0 加速后,平行于金属板进入 电场,则电子经过时间_____离开电场,这时它的动 力) 24.如图所示,间距为 1m 的平行导轨,水平 固定放置在磁感应强度为 1T 的匀强磁场中, 磁场方 向垂直导轨所在平面,导轨一端跨接一个阻值为 R =0.4?的定值电阻(导轨电阻不计) ,质量为 0.2kg、 电阻为 0.6?的金属棒 NN’可沿导轨滑动,导轨与棒 间的动摩擦因数为 0.5,用电动机 D 牵引 NN’,从静止开始运动,当 NN’向右移动 s=3.8m 时获得稳定速度,此过程中定值电阻 R 上产生的焦耳热为 0.72J,电动机牵引棒时电压表和 电流表示数分别为 7V 和 1A, 电动机内阻为 1?, 则导体棒获得的稳定速度为__________m/s, 导体棒从静止到获得稳定速度所需时间为__________s。 25.如图所示,一根长为 l 的轻绳一端固定在 O 点,另一端拴一 质量为 m 的小球,拉起小球使轻绳水平伸直,然后无初速释放小球,小 球运动至轻绳达到竖直位置的过程中,当轻绳和水平方向的夹角为 ____________ 时 小 球 重 力 做 功 的 瞬 时 功 率 的 值 最 大 , 最 大 值 为 ____________。
O
N R O N’ A D V 电源



(A) 小球若不能翻越木块, 则将从凸面上回落并向

S

P

A

B

O

B 100m A u

A D v C B l

d d

能为_____________。 (假设电场只存在于极板间,并设电子未与极板相遇,且不计电子的重

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26.如图所示,两带电平行长金属板相距 4r,对称 x 轴水 平放置,板间中心处有一只金属丝网制成的直径为 2r 的空心圆 筒,筒内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B,一个质 量为 m、 带电量为 q 的带电粒子由静止从正极板飞出, y 轴负 沿 方向进入圆筒,在磁场中飞行后,又沿水平方向飞出圆筒,最 终抵达负极板,则粒子在金属筒内运动的时间为______ _,两极间电压为_______。 (不计带电粒子的重力) 参考答案: 一、1、A, 7、C, 15、B、C, B、C, 2、C, 8、C, 3、B, 9、A, 12、A、C, 4、B, 10、B, 13、A、C, 17、A、C, 14、B、C、D, 18、B、D, m 2eU0 19、A、 5、D, 6、A,
- + y × × - × x × - + +

二、11、A、B、D, 20、B、C,

16、A、B、C,

三、21. 2L/g , gL/2 el2 (U12+U22) 4d2U0

22、10,50 5

23 、 l

, eU0 + 26、

24、2m/s,1s,

25、arccot 2 ,2mg gl/3 3 ,

πm/2qB,r2qB2/m,

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