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高三物理竞赛试题


高三物理竞赛试题
注意:本卷 g 均取 10。

一、单项选择题(本题共 6 小题,每小题 3 分,共计 18 分,每小题只有一个选项符合题意。 ) .... 1.以下是力学中的三个实验装置,由图可知这三个实验共同的物理思想方法是( A.极限的思想方法 B.控制变量的方法 C.放大的思想方法 )

D.猜想的思想方法
<

br />3.如图甲所示,放在光滑水平面上的木块受到两个水平力 F1 与 F2 的作用,静止不动,现保持力 F1 不变,使 力 F2 逐渐减小到零,再逐渐恢复到原来的大小,在这个过程中,能正确描述木块运动情况的图像是图乙中的 ( )

5.2009 年 4 月 15 日零时 16 分,我国第二颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心发射成功,这颗卫星是中国 “北斗二号”卫星导航系统建设计划中的第二颗组网卫星,是地球同步静止轨道卫星。我国还将在今年和明 年两年发射 10 颗左右的导航卫星,预计在 2015 年建成由 30 多颗卫星组成的、覆盖全球的“北斗二号”卫星 导航定位系统。关于第二颗北斗导航卫星,下列说法中正确的是( ) A.该卫星一定不会运动到北京正上方天空 B.该卫星处于完全失重状态,卫星所在处的重力加速度为零 C.该卫星若受到太阳风暴影响后速度变小,它的轨道半径将变大 D.该卫星相对于地球静止,其运行速度等于地球赤道处自转的线速度 6.如图所示,长为 l 的轻质细绳悬挂一个质量为 m 的小球,其下方有一个倾角 为 θ 的光滑斜面体,放在光滑水平面上。开始时小球刚好与斜面接触,现在用 水平力 F 缓慢向左推动斜面体,直至细绳与斜面平行为止,对该过程中有关量 的描述,正确的有( ) B.重力对小球做负功,斜面弹力对小球做正功 D.推力 F 做的总功是 mg l (1-cosθ)

A.小球受到的各个力均不做功 C.小球在该过程中机械能守恒

7.空间存在一沿 x 轴方向的静电场,电场强度 E 随 x 变化的关系如图所示,图像关于坐标原点对称,A、B 是 x 轴上关于原点对称的两点。下列说法中正确的是( A.电子在 A、B 两点的电势能相等 B.电子在 A、B 两点的加速度方向相反 A C.电子从 A 点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线 D.取无穷远处电势为零,则 O 点处电势亦为零
1

) E

O

B

x

9.如图所示,在倾角为θ 的光滑斜劈 P 的斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块 A、B,C 为一垂直固定在斜面上的挡板。A、B质量均为m,弹簧的劲度系数 为 k,系统静止于光滑水平面。现开始用一水平力 F 从零开始缓慢增大作用于

P, (物块A一直没离开斜面,重力加速度 g)下列说法正确的是(



A.力 F 较小时 A 相对于斜面静止,F 增加到某一值,A 相对于斜面向上滑行 B.力 F 从零开始增加时,A 相对斜面就开始向上滑行 C.B 离开挡板 C 时,弹簧伸长量为 mg sin ? / k D.B 离开挡板 C 时,弹簧原长 10.历史上有些科学家曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动” (现称“另类 匀变速直线运动”, )“另类加速度”定义为 A=(vt-v0)/s,其中 v0 和 vt 分别表示某段位移 s 内的初速和末速。 A>0 表示物体做加速运动,A<0 表示物体做减速运动。而现在物理学中加速度的定义式为 a=(vt-v0)/t, 下列说法正确的是 ( )

A.若 A 不变,则 a 也不变 B.若 A>0 且保持不变,则 a 逐渐变大 C.若 A 不变,则物体在中间位置处的速度为(vt+v0)/2 D.若 A 不变,则物体在中间位置处的速度为 (vt2+v02)/2 11.小灯泡通电后其电流 I 随所加电压 U 变化的图像如图所示,P 为图像上一点,PN
I 为图像的切线,PQ 为 U 轴的垂线,PM 为 I 轴的垂线。则下列说法中正确的是 I2 M P





I1 N Q U1

A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大 U1 B.对应 P 点,小灯泡的电阻为 R= I2 U1 C.对应 P 点,小灯泡的电阻为 R= I2-I1 D.对应 P 点,小灯泡功率为图中矩形 PQOM 所围的面积 12.如图所示的匀强电场 E 的区域内,由 A、B、C、D、A' 、B' 、C' 、D'作为顶点构 成一正方体空间,电场方向与面 ABCD 垂直。下列说法正确的是( ) A.AD 两点间电势差 UAD 与 A A'两点间电势差 UAA'大小相等 B.带正电的粒子从 A 点沿路径 A→D→D'移到 D'点,电场力做正功 C.带负电的粒子从 A 点沿路径 A→D→D'移到 D'点,电势能减小 D.带电的粒子从 A 点移到 C'点,沿对角线 A C'与沿路径 A→B→B'→C'电场力做功相同 13.如图所示,平行金属导轨与水平面成 θ 角,导轨与两相同的定值电阻 R1 和 R2 相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒 ab 质量为 m,棒的电阻 R=0.5R1,
O

U

2

棒与导轨之间的动摩擦因数为 μ。导体棒 ab 沿导轨向上滑动,当上滑的速度为 v 时,定值电阻 R2 消耗的电功 率为 P,此时下列正确的是( )

A.此装置因摩擦而产生的热功率为 μmgvcosθ B.此装置消耗的机械功率为 μmg vcosθ

C.导体棒受到的安培力的大小为

4P v

D.导体棒受到的安培力的大小为

8P v

三、填空题(本大题共 5 小题,每小题 4 分,共 20 分) 17.在如图甲所示的电路中,电源电动势为 3.0V, 内阻不计,L1、L2、L3 为 3 个相同规格的小灯泡, 这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关 S 闭合后 L1 消耗的电功率为 W ,L2 的电 乙 地 50Km
电流 / A
0.3

E L 1 L2


S
L3

0.2 0.1

电压 / V
0
1.0



2.0

3.0

19.甲乙两地相距 50km,其间有两条相同的电话 线,在 D 处有一条因绝缘皮被老鼠咬破触地而发 生故障。为了确定触地点到甲地的距离,甲地的 检修人员先让乙地的工作人员把两条电话线短 接, (图中 D、E 两点都接地,可以认为两点间用 导线连接且电阻不计)然后调节电阻箱的阻值 R, 使通过理想电流表 G 的电流为零, 1=R2, R 此时电

甲 地

A R1 电源 G C R2 B E

D R

阻箱的阻值为 360Ω ,已知每 1km 电话线的阻值为 6Ω ,则触地点到甲地的距离为 电阻箱 R 阻值调大,则通过电流表 G 的电流方向为 。

km;若把

四、实验题(本题共二小题,共计 22 分。请将解答写在答题卡相应的位置。 ) 21. (10 分)实验室内有一毫伏电压表 mV(量程 500mV,内阻约 500Ω ) ,现要测其内阻 RV,实验室还提供 下列器材: 干电池 E(电动势约 3V,内阻较小) 定值电阻 R2(电阻为 500Ω ) 滑动变阻器 R1(电阻 0-20Ω ) 定值电阻 R3(电阻为 40Ω )

3

标准电流表○(量程 15mA,内阻约 100Ω ) A

开关 S 及导线若干

(1)请你设计一种能尽可能精确地测出毫伏表内阻 RV 的测量电路,要求在测量中各电表的读数均不小 于其量程的 1/3,把实验电路原理图画在虚线方框内(标明各元件字母代号) 。

(2)写出需要测定的物理量 和字母表示) 。

;写出须直接应用的已知物理量_________________。 (均用文字

(3)用这些物理量计算毫伏表 mV 内阻的表达式为 RV=



五、计算题(本题共 5 小题,共计 58 分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出 最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。 ) 23. (10 分)光滑弯折杆 ABC 处于竖直平面内,分为倾斜部分 AB 与水平部分 BC,在 B 点有一小段圆弧与 两部分平滑连接,杆 AB 的倾斜角为 37° 。有 50 个相 同的带孔小球套在 AB 杆上,小球能沿杆无碰撞地从 AB 段上下滑到 BC 段上,每个小球的质量均为 m= 0.02kg, 直径 d=1cm,现通过作用在最底部的 1 号小 球的水平外力 F,使所有小球都静止在 AB 杆上,此 B 时 1 号小球球心离水平部分 BC 的高度 H=20cm。 (g 取 10m/s2) 试求 : (1)水平外力 F 的大小; (2)撤去外力 F 后,小球沿杆下滑,当第 20 号小球刚到达水 平部分 BC 上时的速度大小? 24. (11 分)在光滑绝缘的水平面上,用长为 2L 的绝缘轻杆连接两 个质量均为 m 的带电小球 A 和 B。A 球的带电量为+2q,B 球的带电 -3q B +2q A 5L
4

A

C

M

N

E

P

Q

量为-3q,组成一带电系统,如图所示,虚线 MP 为 AB 两球连线的垂直平分线,虚线 NQ 与 MP 平行且相距 5L。最初 A 和 B 分别静止于虚线 MP 的两侧,距 MP 的距离均为 L,且 A 球距虚线 NQ 的距离为 4L。若视小 球为质点,不计轻杆的质量,在虚线 MP,NQ 间加上水平向右的匀强电场 E 后,试求: (1)B 球刚进入电场时,带电系统的速度大小; (2)带电系统向右运动的最大距离; (3)带电系统从开始运动到速度第一次为零时,B 球电势能的变化量。 25. (13 分)如图所示,质量为 m 的导体棒垂直放在光滑足够长的 U 形导轨的底 端,导轨宽度和棒长相等且接触良好,导轨平面与水平面成 ? 角,整个装置处在 与导轨平面垂直的匀强磁场中。现给导体棒沿导轨向上的初速度 v0,经时间 t0 导 体棒到达最高点,然后开始返回,到达底端前已经做匀速运动,速度大小为

?0 4

已知导体棒的电阻为 R,其余电阻不计,重力加速度为 g,忽略电路中感应电流之间的相互作用。求: (1)导体棒从开始运动到返回底端的过程中,回路中产生的电能; (2)导体棒在底端开始运动时的加速度大小; (3)导体棒上升的最大高度. 26.(14 分)如图所示,AB 是一段位于竖直平面内的光滑轨道, 高度为 h,末端 B 处的切线方向水平.一个质量为 m 的小物体 P 从 轨道顶端 A 处由静止释放,滑到 B 端后飞出,落到地面上的 C 点, 轨迹如图中虚线 BC 所示. 已知它落地时相对于 B 点的水平位移 OC =l . 现在轨道下方紧贴 B 点安装一水平传送带,传送带的右端与 B 的距离为 l /2.当传送带静止时,让 P 再 次从 A 点由静止释放,它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出,仍然落在地面的 C 点.当驱动轮转 动从而带动传送带以速度 v 匀速向右运动时(其他条件不变),P 的落地点为 D。(不计空气阻力) (1)求 P 滑至 B 点时的速度大小; (2)求 P 与传送带之间的动摩擦因数 ? ; (3)求出 O、D 间的距离 s 随速度 v 变化的函数关系式。

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