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高二物理竞赛试卷


大连市第十一中学高二物理竞赛试卷
一、选择题 1.一个质点做直线运动,在下列所给的图象中能够反映该质点最终不能回到初始位置的有( )

2.在大型娱乐场中,某小朋友对一个体验超重、失重的压力传感器产生了浓厚的兴趣。该小朋 友的体重为 G,他站在压力传感器上完成了一次下蹲动作,传感器和计算机相连,经计算机处 理后得到压力 F 随时间 t 变化的图象可能

正确的是( )
F F F G F

G O

G

G

A

t

O

B

t

O

C

t

O

D

t

3.“天宫一号”是中国第一个目标飞行器,在 2011 年 9 月 29 日 21 时 16 分 3 秒在酒泉卫星发 射中心发射。 “神舟八号”于 2011 年 11 月 1 日 5 时 58 分 10 秒由“长征二号”火箭顺利发射升 空。升空后的“神舟八号”将与此前发射的“天宫一号”实现交会对接。在对接前, “天宫一号” 和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动的轨迹如图所示,虚线为各 神舟八号 自的轨道。下列说法正确的是( ) 天 宫 A.“神舟八号”需先点火加速才可能与“天宫一号”实现对接 一 号 地球 B.“天宫一号”的线速度大于“神舟八号”的线速度 C.“天宫一号”的线速度一定大于第一宇宙速度 D.“天宫一号”的向心加速度大于“神舟八号”的向心加速度 4.带式传送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械,又称连续输送机。如图所示,一条 足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行。现将一个木炭包无初速度地放在传送带上,木炭 包在传送带上将会留下一段黑色的径迹。下列说法中正确的是( ) A.黑色的径迹将出现在木炭包的左侧 B.木炭包的质量越大,径迹的长度越短 左 右 C.木炭包与传送带间动摩擦因数越大,径迹的长度越短 v D.传送带运动的速度越大,径迹的长度越短 5.如图所示,质量均为 m 的两个相同的木块 P、Q 叠放在水平地面上,P、Q 接触面的倾角为 θ,
1

现在 Q 上加一水平推力 F,使 P、Q 保持相对静止一起向左加速直线运动,下列说法正确的是 ( ) A.物体 Q 对地面的压力一定为 2mg B.若 Q 与地面间的动摩擦因数为 μ,则 μ=
F 2 mg

C.若 P、Q 之间是光滑的,则加速度 a=gtanθ D.若运动中逐渐减小 F,则地面与 Q 间的摩擦力也逐渐减小 6.如图所示为汽车在水平路面上启动过程中 v-t 图象。 1 时间内为 0~t 匀加速阶段, t1~t2 时间内表示以额定功率行驶时的变加速阶段, t2 后是与 t 轴平行的直线,则下述说法正确的是( ) A. 0~t1 时间内,牵引力增大,功率不变 B. 0~t1 时间内,牵引力不变,功率增大 C. t1~t2 时间内,牵引力增大,加速度减小 D. t1~t2 时间内,牵引力做的功为
1 2 mv 2 ?
2

1 2

mv 1

2

7.如图所示,L 是自感系数很大的线圈,但其自身的直流电阻几乎为零。A 和 B 是两个相同的小 灯泡,下列说法正确的是( ) A.当闭合开关 S 后,灯泡 A 亮度一直保持不变 B.当闭合开关 S 后,灯泡 B 逐渐变亮,最后亮度不变 C.再断开开关 S 后,灯泡 A 逐渐变暗,直到不亮 D.再断开开关 S 后,灯泡 B 由暗变亮再逐渐熄灭 8.如图所示,在等量异号点电荷+Q 和-Q 的电场中,有一个正方形 OABC,其中 O 点为两电荷 连线的中点。下列说法正确的是( ) A.A 点电场强度比 C 的电场强度大 B.A 点电势比 B 的电势高 C.将相同的电荷放在 O 点与 C 点电势能一定相等 D.移动同一正电荷,电场力做的功 WCB=WOA 9.如图所示,回旋加速器 D 形盒的半径为 R,所加磁场的磁感应强度 为 B,被加速的质子从 D 形盒中央由静止出发,经交变电场加速后射 出。设质子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 T,若忽略质子在电场 中的加速时间,则下列说法正确的是( ) A.如果只增大交变电压U,则质子在加速器中运行时间将变短 B.如果只增大交变电压U,则电荷的最大动能会变大 C.质子在电场中加速的次数越多,其最大动能越大 D.高频交流电的周期应为
T 2

B

U

10.如图所示,在绕地球做匀速圆周运动的国际空间站里,一宇航员手拿一 个小球站在朝向地球一侧的“地面”上。下列说法正确的是( )
2

A.宇航员相对于地球的速度介于 7.9 km/s 与 11.2 km/s 之间 B.若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球,小球将落到“地面”上 C.宇航员所受地球引力与他在地球表面上所受重力大小相等 D.宇航员对“地面”的压力等于零 11.如图所示,一木块在光滑水平面上受到一个恒力 F 作用而运动,前方固定一个轻质弹簧, 当木块接触弹簧后,下列判断正确的是( ) A.将立即做匀减速直线运动 B.将立即做变减速直线运动 C.在弹簧弹力大小等于恒力 F 时,木块的速度最大 D.在弹簧处于最大压缩量时,木块的加速度为零 12.如图甲所示,放在固定斜面上的不同质量的物体,受到一个沿斜面向上的力 F 作用始终处于 静止状态,F 的大小随时间变化如图乙所示。则在 0~ t0 时间内的物体所受摩擦力 f 随时间 t 的 变化规律可能为(取沿斜面向上为摩擦力 f 的正方向) ( ) F F

0
甲 乙

t0

t f

f

f

f

0

t0 A

t

0

t0 B

t

0

t0 C

t

0

t0 D

t

13.锂电池因能量高环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池 充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为 U,输出电流为 I,手机电池的内阻 为 r,下列说法正确的是( ) A.电能转化为化学能的功率为 UI—I2r B.充电器输出的电功率为 UI +I2r C.电池产生的热功率为 I2r D.充电器的充电效率为 14.质量相等的 A、B 两物体放在同一水平面上,分别受到水平拉力 F1、F2 的作用而从静止开始从同一位置出发沿相同方向做匀加速 直线运动。经过时间 t0 和 4t0,当二者速度分别达到 2v0 和 v0 时分 别撤去 F1 和 F2,以后物体做匀减速运动直至停止。两物体运动的 v-t 图象如图所示。下列结论正确的是( )
3

A.物体 A、B 的位移大小之比是 6:5 B.在 2t0—3t0 之间的某一时刻 B 能追上 A C.F1 和 F2 的大小之比是 8:1 D.整个运动过程中 F1 和 F2 做功之比是 3:5 15.如图所示,平行导轨之间有一个矩形磁场区,在相等面积的两部分区域内存在着磁感应强 度大小相等方向相反的匀强 磁场。细金属棒 AB 沿导轨从 PQ 处匀速运动到 P′Q′的过 程中,棒上 AB 两端的电势差 UAB 随时间 t 的变化图象正确 的是( ) 二.计算题 16.如图所示,倾角 θ=30° 的斜面上的 P 点距水平面高 h=0.2m,光滑滑块 A 自 P 点由静止释放, 同时滑块 B 自水平面上的 Q 点以速度 v0=5m/s 向右运动, 已知 B 与水平面间的动摩擦因数 μ=0.2, 滑块 A 释放后经过 t=1s 在水平面上刚好与滑块 B 相遇。 假设滑块 A 滑过 O 点时机械能不损失。 2 g 取 10m/s ,两滑块均可视为质点。求 Q 点与斜面底端 O 点的距离。 A
v0 B B A A Q P P O P P h

θ

4

17.如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 竖直放置,其宽度 L=1 m,一匀强磁场 垂直穿过导轨平面, 导轨的上端 M 与 P 之间连接阻值为 R=0.40 Ω 的电阻, 质量为 m=0.01 kg、 电阻为 r=0.30 Ω 的金属棒 ab 紧贴在导轨上。现使金属棒 ab 由静止开始下滑,下滑过程中 ab 始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离 x 与时间 t 的关系如图乙所示, 图象中的 OA 段为曲线, AB 段为直线,导轨电阻不计,g=10 m/s2(忽略 ab 棒运动过程中对原磁场的影响),求: ⑴磁感应强度 B 的大小; ⑵金属棒 ab 在开始运动的 1.5 s 内,通过电阻 R 的 电量; ⑶金属棒 ab 在开始运动的 1.5 s 内,电阻 R 上产生 的热量。

5

18.如图所示, “∠”形挡板 ABC 夹角θ 为 60° BC 板水平,AB 板上有一个小孔 D,BD 间的 且 距离为 a ,一水平放置的平行板电容器板间距离为 d,板长 L=
3

d,下板的右端紧靠 D 孔。

现有质量为 m, 电荷量为+q 的粒子组成的粒子束, 以速度 v0 从电容器的中央水平射入匀强电场, 并恰好射入 D 孔 (不计粒子所受的重力) 。 ⑴求在 D 点射出电场时粒子的速度; ⑵如果在 AB 和 BC 两板所夹的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,要使从小孔 D 飞入的这 些粒子打不到 BC 板,求磁场的磁感应强度 B1 的最小值; ⑶如果在 AB 和 BC 两挡板间, 只有一部分区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场。 要使从小孔 D 飞入的这些粒子经过磁场偏转后能垂直打到水平挡板 BC 上(之前与挡板没有碰撞) ,求磁场的 磁感应强度 B2 的最小值。
A

L= 3 d v0 d D

B

θ
C

1.BC 2.D 3.A 13. AC 14. A

4.C 15 C

5.AC

6.B

7.D

8.AC

9.A 10. D

11. C

12.BCD

13.A 物体从斜面下滑过程中由机械能守恒定律得: mgh=
1 2 mv
2 A

则:vA=

2 gh

=2m/s

??? (2 分)

设此下滑过程中所用的时间为 t1,由运动学公式得:
h sin 30
o

=

0 ? vA 2

t1

所以:t1=0.4s ??? (2 分)

A 至水平地面时做匀速运动,在 t2=0.6s 的时间内的位移为: xA= vA t2=1.2m ??? (1 分) B 物体在摩擦力的作用下做匀减速运动,设其加速度的大小为 aB: aB=μg=2m/s2 ??? (1 分) 设刹停时间为 t0,由 v=v0+at ,得 t0=2.5s﹥1s,所以可知:A 与 B 相遇时 B 未停???(1 分) 设在 t=1s 的时间的 B 物体的位移为 xB, 再由运动学公式得:xB= v0t ?
1 2

a t2

所以:xB=4m ??? (1 分)
6

所以 Q 点与斜面底端 O 点的距离 L= xA +xB=5.2m ??? (1 分) 14. (10 分)解: (1)棒在 AB 段匀速运动,由图象得: v ?
I ? BLv r? R ?x ?t ? 7 m / s ??? (1 分)

??? (1 分)

mg=BIL??? (1 分) B=0.1T??? (1 分) (2)q= I ? t ??? (1 分)
?

v0 v0 D v

I ?

?

?? ( R ? r )?t

??? (1 分)

A

由上式得:q=1 C ??? (1 分) (3) Q ? mgh ?
1 2 mv
2

??? (1 分)
v0 D B

解得 Q=0.455J??? (1 分)
QR ? R r? R Q ? 0 . 26

J??? (1 分)

θ
C

15.(13 分) (1)粒子在匀强电场中做类平抛运动,得
3

d = v0t ① ??? (1 分)
1 2 at
2

d 2

?

②??? (1 分)

vy=at ③??? (1 分) 设速度偏向角为 α,则有: tanα=
vy v0

=

3 3

,所以 α= 30°

所以:v=

2 3 3

v0,方向与 AB 板垂直。??? (1 分)

(2)如图所示,进入磁场后,根据左手定则,所受的洛伦兹力斜向上,要使粒子不打到水平挡 板 BC,则粒子的圆周轨迹恰与 BC 板相切。
qv B 1 ? mv r1
2

④??? (1 分)

由几何关系得: 1+b)sin60° r1 ⑤??? (1 分) (r = 由③和④式得:B1=
2(2 ? 3 ) mv 0

??? (2 分)

3 bq

(3)磁场 B 越小,则半径 r 越大,临界情况是粒子圆周运动的轨迹恰好跟两挡板相切,如图所
7

示。 根据对称性圆周运动的圆心 O、交点 G 位于∠ABC 的角平分线上,则由几何关系可得: ADEO 是边长为 r 的正方形。则在三角形 BOA 中, 有:
3

r2= b + r2 ⑥ ??? (1 分)
b 3 ?1
mv r2
2

A

可得 r2 ?
qv B 2 ?

??? (1 分)
O


3 ) mv 0

??? (1 分)
B

D G E C

B2 ?

2(3 ?

??? (2 分)

3 bq

8


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