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2010年湖州市第十一届飞英杯高中物理竞赛


高二飞英杯

2010-3

2010 年湖州市第十一届飞英杯高中物理竞赛 年湖州市第十一 十一届飞英杯高中物理竞赛 高二卷
(注:本卷共 20 题,总分为 120 分,考试时间 90 分钟,g=10m/s2,请做在答题卷 答题卷上) 答题卷 选择题(每题 4 分,共 60 分,每题有一个或一个以上 一个或一个以上的选项是符合题目要求的,全部选对得 4 分, 一、选择题 一个或一个以上 漏选得 2 分,不选或错选得 0 分) 1.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体 A,A 与竖直墙之间放一光滑圆球 B,整个 装置处于静止状态。现对 B 加一竖直向下的力 F,F 的作用线通过球心,设墙对 B 的 作用力为 F1,B 对 A 的作用力为 F2,地面对 A 的作用力为 F3。若 F 缓慢增大而整个 装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中 A.F1保持不变,F3缓慢增大 B.F1缓慢增大,F3保持不变 C.F2缓慢增大,F3缓慢增大 D.F2缓慢增大,F3保持不变 2.物体做自由落体运动,Ek 代表动能,Ep 代表势能,h 代表下落的距离,以水平地面为零势能面。下列 所示图像中,能正确反映各物理量之间关系的是 EP EP EP EP

O A

t

O B

v

O C

Ek

O D

h

3.如图所示,两光滑斜面的倾角分别为 30°和 45°,质量分别为 2m 和 m 的两个滑块用不可伸长的轻绳通 过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦),分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两滑块位置,再由静 止释放.则在上述两种情形中,以下正确的有 A.质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力 2m 的作用 m B.质量为m的滑块均沿斜面向上运动 45° 30° C.绳对质量为m滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力 D.系统在运动中机械能均守恒 4.如图所示,在一光滑水平面上有两个质量分别为 m1 和 m2 的木 块 1 和 2, 中间用一原长为 l、 劲度系数为 k 的轻质弹簧连结起来, 木块 1 和 2 分别受到方向相反的拉力 F1 和 F2,与轻质弹簧沿同一水平直线,且 F1>F2。当两木块一起稳定 运动时,两木块之间的距离是 A. l +

F1 k

B. l +

F2 k

C. l +

m1 F1 + m2 F2 (m1 + m2 )k

D. l +

m2 F1 + m1 F2 (m1 + m2 )k

5.如图所示,平行于 y 轴的导体棒以速度 v 向右匀速直线运动,经过半径为 R、磁感应强度为 B 的圆形匀 强磁场区域,导体棒中的感应电动势 E 与导体棒位置 x 关系的图像是 E E E E 2BRv 2BRv 2BRv 2BRv y v
× × × × × × ×

O

R A

2R x

O

R B

2R x O
1

R C

2R x O

R D

2R x

O

x

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6. 如图所示, 空间存在一个竖直向下的匀 强电场, 一个带负电的小球以大小为 v0 的 初速度由 A 端向右运动, F 端时的速度 到 减小为 v F ; 若以同样大小的初速度由 F 端向左运动,到 A 端时的速度减小为 v A 。 已知 BC、DE 为两段圆弧面,A 到 F 是一段 粗糙轨道,小球运动过程中始终未离开该轨道,在 B、C、D、E 四连接处不损失能量。比较 v A 大小,结论是 A. v A > v F B. v A = v F C. v A < v F D.无法确定

、 vF 的

7.据报道,我国数据中继卫星“天链一号 0l 星”于 2008 年 4 月 25 日在西昌卫星发射中心发射升空,经 过 4 次变轨控制后,于 5 月 1 日成功定点在东经 770 赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号 01 星” ,下列说法正确的是 A.运行速度大于 7.9 km/s B.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 C.离地面高度一定,相对地面静止 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 8.有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。例如从解的 物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、 实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性。 举例如下:如图所示。质量 M 为倾角为θ的滑块 A 放于水平地面上。把 B 质量为 m 的滑块 B 放在 A 的斜面上,忽略一切摩擦,有人求得 B 相对地面的 加速度 a=
M +m g sin θ ,式中 g 为重力加速度。 M + m sin 2 θ

对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题。他进一步 利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对 的” 。但是,其中有一项是错误的。请你指出该项。 ..
A.当 θ=0 时,该解给出 a=0,这符合常识,说明该解可能是对的 B.当 θ=90°时,该解给出 a=g,这符合实验结论,说明该解可能是对的 C.当 M>>m 时,该解给出 a=gsinθ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的 D.当 m>>M 时,该解给出 a =

A

θ

g ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的 sin θ

9.一个 T 型电路如图所示,电路中的电阻 R1 = 10 , R2 = 120, R3 = 40 .另有一测试电源,电动势为 100V,内阻忽略不计.则 A.当 cd 端短路时,ab 之间的等效电阻是 40 B. 当 ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是 40 C. 当 ab 两端接通测试电源时, cd 两端的电压为 80 V D. 当 cd 两端接通测试电源时, ab 两端的电压为 80 V 10.如图,在真空中一条竖直向下的电场线上有两点 a 和 b。一带电质点在 a 处由静止释放后沿 电场线向上运动,到达 b 点时速度恰好为零。则下面说法正确的是 A.a 点的电场强度大于 b 点的电场强度 B.质点在 b 点所受到的合力一定为零 C.a 点的电势高于 b 点的电势 D.带电质点在 a 点的电势能大于在 b 点的电势能 11.一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心.若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞机位于赤

道上空
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A.由东向西水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B.由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C.沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由下向上 D.沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动势 12.1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质 D 形盒 D1、 D2 构成,其间留有空隙,下列说法正确的是 A.离子由加速器的中心附近进入加速器 B.离子由加速器的边缘进入加速器 C.离子从磁场中获得能量 D.离子从电场中获得能量 13.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中 R1、 R2、R3 和 R4 均为固定电阻,开关 S 是闭合的。 V1 和 V2 为理想电压表, 读数分别为 U1 和 U2; A1 、 A2 和 A3 为理想电流表,读数分别为 I1、 I2 和 I3。现断开 S,U1 数值不变,下列推断中正确的是 A.U2 变小、I3 变小 B.U2 不变、I3 变大 D.I1 变大、I2 变大 C.I1 变小、I2 变小 14.如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且 AB=BC,电场 中的 A、B、C 三点的场强分别为 EA、EB、EC,电势分别为 φA、φB、 φC,AB、BC 间的电势差分别为 UAB、UBC,则下列关系中正确的 有 A.φA>φB>φC B.EC>EB>EA D.UAB=UBC C.UAB<UBC 15.匀强电场中有 a、b、c 三点.在以它们为顶点的三角形中,∠a=30°、∠c =90°,电场方向与三角形所在平面平行.已知 a、b 和 c 点的电势分别为 b

(2 3) V、 (2 + 3) V 和 2 V.该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为
A. (2 3) V、 (2 + 3) V B.0 V、4 V C. (2

a

30°

c

4 3 4 3 ) V、 (2 + ) 3 3

D.0 V、 3 V

二、填空题(每空 6 分,共 18 分) 填空题 16.同学利用图(a)所示的电路研究灯泡 L1(6V,1.5W) 2(6V,10W)的发光情 、L 况 (假设灯泡电阻恒定) 图 , (b) 为实物图。 (1)他分别将 L1、L2 接入图(a)中的虚 线框位置,移动滑动变阻器的滑片 P,当电 压表示数为 6V 时, 发现灯泡均能正常发光。 在图(b)中用笔画线代替导线将电路连线 补充完整。 (2)接着他将 L1 和 L2 串联后接入图(a)中的虚线框位置,移动 E S (a) (b) R P A V

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滑动变阻器的滑片 P,当电压表示数为 6V 时,发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的 原因是 ▲ 。

17.如图所示,半径为 r 的铅球内有一半径为

r 的球形空腔,其表面与球面相切, 2

此铅球的质量为 M,在铅球和空腔的中心连线上,距离铅球中心 L 处有一质量为 m 的小球(可以看成质点) ,则铅球小球的引力为 ▲ 。 计算题: (共 42 分) 三、计算题: 18. (14 分)如图所示为某一电路的俯视图,空中存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为 B,在同一水平 面上固定着平行金属轨道 MN 和 PQ,两轨道间的距离为 l。金属杆 ab 沿垂直轨道方向放置在两轨道上, 金属杆 ab 在 MN 和 PQ 间的电阻为 r,且与轨道接触良好。与两轨道连接的电路中有两个阻值相同的电阻 R1 和 R2, R1=R2=R, 且 电阻 R2 与一电容器串联, 电容器的电容为 C, a 轨道光滑且不计轨道的电阻。 若金属杆 ab 在某一水平拉力的作用下 M N C 以速度 v 沿金属轨道向右做匀速直线运动,那么在电路稳定后,试 v R1 求: R2 P Q b ⑴流过电阻 R1 的电流为大小; ⑵电容器的带电量; ⑶这个水平拉力及其功率。

19. (14 分) 金属硬杆轨道“ABCDEFGHIP”固定置于竖直平面内,CDE、FGH 两半圆形轨道半径分别为 a 、 2a ,足够长的 PI、AB 直轨与水平均成 θ=37°,一质量为 m 的小环套在 AB 杆上,环与 BC、EF、HI 水平 直杆轨道间的动摩擦因数均为 =0.1,其中 BC= a 、EF= 2a 、HI= 3a ,其他轨道均光滑,轨道拐弯连接处 也光滑,环通过连接处时动能损失忽略不计,现环在 AB 杆上从距 B 点 6a 处的地方无初速释放.已知 sin37°=0.6,试求: (1)从释放到第一次到达 B 所用的时间; (2)第一次过小圆道轨最高点 D 时,环对轨道的作用力; (3)小环经过 D 的次数及环最终停在什么位置?

20. (14 分)在显示器中,用到了电场和磁场对电荷运动的控制,下图为一个利用电场、磁场对电荷运动控 制的模型图,在区域 I 中的 P1 P2 分别为加速电场的正负两极板,P2 中央有一小孔,两极板竖直平行正对放 置,开始加有大小为 U 电压。区域 II 中有一以 l 及 l ′ 为边界的竖直向下的匀强电场。在区域 III 中有一以 l ′ 为左边界垂直于纸面的匀强磁场。现有一带正电的粒子(重力不计) ,质量为 m,电量为 q,从极板 P1 由 静止开始沿中轴线 OO ′ 方向进入区域 II, 从边界 l ′ 的 o P 点离开区域 II,此时速度与水平方向夹角 α=30 。 若两极板所加电压改为 U ′ ,其它条件不变,粒子则从 边界 l ′ 的 Q 点离开区域 II,此时速度与水平方向夹角 o β=60 。已知 PQ 两点的距离为 d。 ⑴.求 U ′ 和区域 II 中电场强度 E 的大小 ⑵.若两次进入区域 III 的粒子均能回到边界 l ′ 上的 同一点,求区域 III 中磁场的磁感应强度 B 的大小和 方向(磁场足够宽)

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得 分
题号 答案 题号 答案 9 10 11 12 13 14 15

高二答题卷
一、选择题(每题 4 分,共 60 分,漏选得 2 分,不选或错选得 0 分) 选择题 1 2 3 4 5 6 7



8

得 分
二、填空题(每空 6 分,共 18 分) 填空题 16.(1)

(2). 17. 三、计算题(共 42 分) 计算题 18.(14 分)解 得



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得 分

19.(14 分)解:

得 分

20.(14 分)解:

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