上海市第十九届高二物理竞赛

上海市第十九届高二物理竞赛（浦东新区建平中学杯）初赛试题说明：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10m/s2一．单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个答案中只有一个是正确的）1．物理学的发展史是物理学的一个重要组成部分，通过学习科学大师们的研究方法和探究精神有助于提高同学们的科学素养，本题所列举的科学家都是为物理学发展做出突出贡献的杰出人物。下列表述正确的是（）A．牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常数B．法拉第发现了电磁感应现象，使人类社会进入电的时代C．伽利略发现了行星运动三大定律D．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，并用实验方法给予证实2．a、b两物体从同一位置沿同一直线运动，它们的速度图象如图所示，下列说法正确的是（）A．a、b加速运动时，物体a的加速度大于物体b的加速度B．20秒时，a、b两物体相距最远C．60秒时，物体a在物体b的前方D．40秒时，a、b两物体速度相等，相距200m3．以速度v0水平抛出一小球，如果从抛出到某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等，以下判断正确的是（）A．此时小球的竖直分速度大小等于水平分速度大小B．此时小球的速度大小为2v0C．此时小球速度的方向与位移的方向相同D．小球运动的时间为2v0/g4．大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的。上世纪末，某超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀。如果真是这样，则标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系，大致是下面哪个图()5．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（）6．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器后()A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加7.如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直,当线框向右匀速平动时，下列说法中正的是（)A．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势B．穿过线框的磁通量有变化，MN间有感应电动势C．MN间有电势差，电压表有示数D．MN间有电势差，电压表无示数8．飞机在万米高空飞行的时候，舱外气温往往在－50℃以下，由于机上有空调设备，舱内总是温暖如春。不过这时空调的作用不是使空气升温，而是降温。高空的大气压比舱内气压低，要使舱内获得新鲜空气，必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来。关于机舱内空调降温，下列说法正确的是（）AM×电动机A．由于飞机与空气摩擦，舱内温度升高，需空调降温B．由于万米高空空气稀薄，太阳对飞机的照射更强烈，舱内温度升高，需空调降温C．由于空气压缩机对气体做功，使气体的内能增加，温度升高，需空调降温D．由于空调机能把热量从低温物体传递到高温物体，所以违背了能量转化具有方向性的理论9．如图所示，一质量为M、倾角为θ的斜面体静止放在水平地面上，质量为m的小木块(可视为质点)放在斜面上，现用一平行于斜面、大小恒定的拉力F作用于小木块，拉力在斜面所在的平面内绕小木块旋转一周的过程中，斜面体和木块始终保持静止状态。下列说法中正确的是（）A．小木块受到斜面的最大摩擦力为22)sin(mgFB．小木块受到斜面的最大摩擦力为F-mgsinθC．斜面体受到地面的最大摩擦力为FD．斜面体受到地面的最大摩擦力为Fcosθ10．汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10A，电动机启动时电流表读数为58A，若电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了（）A．35.8WB．43.2WC．48.2WD．76.8W二．多项选择题（每小题4分，共40分。每小题给出的四个答案中有一个以上是正确的，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．如图，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子在从M到达N点的过程中（）A．速率先增大后减小B．速率先减小后增大C.电势能先减小后增大D．电势能先增大后减小12．如图所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角α为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则（）A．物块和木板间的动摩擦因数为0.5B．物块和木板间的动摩擦因数为22C．木板的倾角α为45°时物块可能在斜面上做匀速运动D．木板的倾角α为45°时物块一定在斜面上做匀加速运动13．如图，物体B经一轻质弹簧与下方地面上的物体A相连，A、B都处于静止状态。用力把B往下压到某一位置，释放后，它恰好能使A离开地面但不继续上升。如果仅改变A或B的质量，再用力把B往下压到同一位置后释放，要使A能离开地面，下列做法可行的是（）A．仅增加B的质量B．仅减小B的质量C．仅增加A的质量D．仅减小A的质量14．空间某一静电场的电势在x轴上分布如图所示，x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是BxE、CxE，下列说法中正确的有（）A．BxE的大小大于CxE的大小B．BxE的方向沿x轴正方向C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功15．如图甲所示，O为振源，OP=s，t=0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波。图乙为从t=0时刻开始描绘的P点的振动图像。下列判断中正确的是（）A．该波的传播速度21svttB．这列波的波长211()stttC．t=0时刻，振源O振动的方向沿y轴正方向D．1t时刻，P点的振动方向沿y轴负方向棒H环16．如图所示，质量分别为m1、m2的两个小球A、B，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上。突然加一水平向右的匀强电场后，两球A、B将由静止开始运动，对两小球A、B和弹簧组成的系统，在以后的运动过程中，以下说法正确的是（弹簧不超过弹性限度）()A．A、B两小球处于平衡状态B．A、B两小球将作简谐振动C．系统机械能不守恒D．系统机械能和电势能总量守恒17．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2（v2＜v1）。若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则（）A．小物体上升的最大高度为22124vvgB．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小18．如图所示A、B两物体用跨过定滑轮的轻绳相连，A放置在水平面上，与水平面的动摩擦因数恒定，对A施加水平向右的外力F，使A沿水平面向右运动的过程中B保持匀速上升。设绳的拉力为T，地面对物体A的弹力为N，地面对A的摩擦力为f，以下判断正确的是（）A．T保持不变B．N逐渐减小C．f逐渐增大D．F逐渐增大19．如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高Ｈ，上端套着一个细环。棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，大小为kmg（k1）。断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。则（）A．棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，棒和环都做匀减速运动B．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于地面始终向下运动C．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于棒有往复运动，但总位移向下D．从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力做的总功为21kmgHk20．如图所示，两平行导轨M、N水平固定在一个磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中；两根相同的导体棒Ⅰ、Ⅱ垂直于导轨放置，它们的质量都为m，电阻都为R，导体棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，导体棒与导轨间的动摩擦因数均为μ。开始时两导体棒处于静止状态，现对Ⅰ棒施加一平行于导轨的恒力F（方向如图所示），使I棒运动起来。关于两棒的最终运动状态，下列说法可能正确的是（）A．Ⅰ棒最终做匀速运动而Ⅱ棒静止B．Ⅰ、Ⅱ两棒最终都以相同的速度做匀速运动C．两棒最终都匀速(不为零）运动，但Ⅰ棒的速度较大D．两棒最终都以相同的加速度（不为零）运动三．填空题（每小题5分，共30分）21．如图所示，水平放置的旋转平台上有一质量m=2kg的小物块，物块与转轴间系有一劲度系数k=100N/m的轻质弹簧。当旋转平台转动的角速度ω在2rad/s至4rad/s之间时物块可与平台一起转动而无相对滑动，此时物块到转轴间的距离R=50cm。据此可判断平台表面__________，（选填“一定光滑”、“一定不光滑”或“光滑和不光滑均可能”）。轻质弹簧的原长为____________cm。22．如图所示，水平地面上固定着一个开口竖直向上的较长的直筒形气缸，气缸内有一个质量M=4kg、横截面积S=1.0×10-3m2的厚度可忽略的活塞。活塞上质量m=2kg的小物体处于静止状态。开始时活塞被销子拴住，此时活塞至气缸底部的距离L=0.10m，气缸内封闭气体的压强p=2.0×105Pa。拔去销子后活塞向上运动至某一位置时物体脱离活塞向上抛出，此时气缸内的气体压强为________Pa。物体上抛运动的最高点距离其最初静止位置的高度h=0.30m，则从拔出销子到物体脱离活塞的过程中气体对活塞做的功为_____________J(大气压强p0=1.0×105Pa。活塞与气缸壁的摩擦不计，气缸内气体的温度不变）。23．图示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=300μA，内阻Rg=100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的ErRABRx电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx=____kΩ。若该欧姆表使用较长时间后，电池电动势减小到1.25V，内阻增大到15Ω，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，则测量结果Rx=_____kΩ。24．2008年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系。研究发现，有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50102天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上。观测得到S2星的运行周期为15.2年。（1）若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50102天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量MA是太阳质量Ms的________倍(结果保留一位有效数字)；（2）黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚。由于引力的作用，黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为Ep=—GMmR(设粒子在离黑洞无限远处的势能为零)，式中M、R分别表示黑洞的质量和半径。已知引力常量G=6.710—11N·m2/kg2，光速c=3.0108m/s，太阳质量Ms=2.01030kg，太阳半径Rs=7.0108m，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座A*的半径RA与太阳半径Rs之比应小于_________（结果按四舍五入保留整数）。25．如图所示，横截面为矩形的管道中，充满了水银，管道的上下两壁为绝缘板，左右两