2011年东阳市高二物理竞赛试卷

2011年东阳市高二物理竞赛试卷考生须知：时间120分钟,满分150分；g取10m/s2；可以使用计算器；答案写在答题卷上有效一.选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分）1．如图所示，弹簧秤外壳质量为0m，弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩吊着一质量为m的重物，现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧秤，使其向上做匀加速运动，则弹簧秤的示数为A．mgB．0mmgmmC．00mFmmD．0mFmm2．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B.由上流向下C.逆着v的方向D.顺着v的方向3．从同一地点同时开始沿同一直线运动的两个物体Ⅰ、Ⅱ的速度图象如图所示。在0-t时间内，下列说法中正确的是A．Ⅰ、Ⅱ两个物体所受的合外力都在不断减小B．Ⅰ物体所受的合外力不断增大，Ⅱ物体所受的合外力不断减小C．Ⅰ物体的位移不断增大，Ⅱ物体的位移不断减小D．Ⅰ、Ⅱ两个物体的平均速度大小都是(v1+v2)/24．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.400B.200C.100D.805．一根长为L，质量不计的硬杆，杆的中点及右端各固定一个质量为m的小球，杆可以带着球在竖直平面内绕O点转动，若开始时杆处于水平位置，并由静止释放，如图所示。当杆下落到竖直位置时A.外端小球的速率为12gL5B.外端小球的机械能减少15mgLvCNSv1v2Ot0tⅠⅡvoUAR~C.中点小球的机械能减少15mgLD.每个小球的机械能都不变6．音叉的振动周期T由制作音叉的材料的密度，弹性模量E以及音叉的叉股长L决定（弹性模量反映了材料对于拉伸或压缩变形的抵抗能力，是描写材料本身弹性的物理量，其单位为N/m2）。下列公式中正确反映了振动规律的应是（式中C为无单位的常数）A.T＝CEgL3B.T＝CLEC.T＝CELgD.T＝CLEg7．如图所示，轻质弹簧上端悬挂于天花板，下端系有质量为M的圆板，处于平衡状态．开始一质量为m的圆环套在弹簧外，与圆板距离为h，让环自由下落撞击圆板，碰撞时间极短，碰后圆环与圆板共同向下运动，使弹簧伸长。那么A．碰撞过程中环与板系统的机械能守恒B．碰撞过程中环与板的总动能减小转化为弹簧的弹性势能C．碰撞后新平衡位置与下落高度h无关D．碰撞后环与板共同下降的过程中，它们动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量8．如图，有一理想变压器，原副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是A．原线圈中的电流为nIB．变压器的输入功率为UI/n.C．电动机输出的总功率为I2RD．电动机两端电压为IR9．如图所示，半径为R，质量为M，内表面光滑的半球物体放在光滑的水平面上，左端紧靠着墙壁，一个质量为m的小球从半球形物体的顶端的a点无初速释放，图中b点为半球的最低点，c点为半球另一侧与a同高的顶点，关于物块M和m的运动，下列说法中正确的有A.m从a点运动到b点的过程中，m与M系统的机械能守恒、动量守恒。B.m从a点运动到b点的过程中，m的机械能守恒。C.m释放后运动到b点右侧，m能到达最高点c。D.当m首次从右向左到达最低点b时，M的速度达到最大。10．两根电阻可忽略不计的光滑金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的底端接有电阻R。斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上，质量为m、电阻不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h，如图8所示，在这个过程中hMmbcaA.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于0B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和C.恒力F与安培力的合力所做的功等于0D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热11．图中半径为R，质量为m的匀质细圆环均匀带电，总电量为Q（Q＞0），圆环放在光滑绝缘的水平桌面上，环内外有竖直向上的均匀磁场，磁感应强度为B。若圆环以角速度绕着过圆心的竖直轴匀速转动，则环上任一点的张力大小是A.R2（QB＋m），B.R2QB，C.R4（QB＋m），D.R4QB。12．图为密立根油滴实验的模拟装置，从喷嘴F喷出的雾状油滴由于摩擦而带电，油滴下落时受到空气阻力的大小与油滴半径、下落速度成正比，当阻力和重力相等时，它将以收尾速度v匀速下落，这时的空气阻力为krv（k为比例系数，r为油滴半径，v为收尾速度），一油滴以速度v穿过金属板P上的小孔S，进入P、Q两平行金属板间的匀强电场，油滴最终以收尾速度v′在两板间匀速向下运动，已知电源电动势为E，P、Q两板间的距离为d，则该油滴所带电量为A.Ekrdv'B.EvkrdC.Ekrdvv)('D.Ekrdvv)('二、填空题（本大题共4小题，每题6分，共24分）13．如图所示A、B为两个振源，图中实线圆代表A单独发出的波峰，虚线圆代表B单独发出的波峰。试在答题纸上两波叠加的区域画出一根振动加强的线和一根振动减弱的线，并分别在线上用符号“”和“”标出振动加强和振动减弱的点。14．如图，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为_________.15．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的电阻为Ω。AB/V电压/A电流0.10.20.31.002.03.0乙ES1L2L3L甲16．如图（a）所示，一滑块在光滑曲面轨道上由静止开始下滑h高度后进入水平传送带，传送带的运行速度大小为v＝4m/s，方向如图。滑块离开传送带后在离地H高处水平抛出，空气阻力不计，落地点与抛出点的水平位移为s。改变h的值测出对应的s值，得到如图（b）所示h≥0.8m范围内的s2随h的变化图线，由图线可知，抛出点离地高度为H＝__________m，图中hx＝__________m。三.计算题（本大题共5小题，共66分）(7分)17.如图所示，在倾角θ=37的固定斜面上放置一质量M=1kg、长度L=3m的薄平板AB．平板的上表面光滑，其下端B与斜面底端C的距离为7m．在平板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块，开始时使平板和滑块都静止，之后将它们无初速释放．设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为=0.5，求滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差Δt．（sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2）（8分）18．如图所示的装置可以测量飞行器在竖直方向上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的上、下壁上各安装一个可以测力的传感器（可测压力和拉力），分别连接两根劲度系数相同（可拉伸可压缩）的轻弹簧的一端，弹簧的另一端都固定在一个滑块上，滑块套在光ABθChLvHS（a）s2/m2963200.8hx3.2h/m（b）滑竖直杆上．现将该装置固定在一飞行器上，传感器P在上，传感器Q在下．飞行器在地面静止时，传感器P、Q显示的弹力大小均为10N．求：(1)滑块的质量．（地面处的g=10m/s2)(2)当飞行器竖直向上飞到离地面4R处，此处的重力加速度为多大？(R是地球的半径)(3)若在离地面4R处时，传感器P、Q显示的弹力大小均为F=20N，此时飞行器的加速度是多大？传感器始终竖直方向放置，P在上，Q在下。（14分）19．如图所示，磁感应强度为B=2.0×10－3T的磁场分布在xOy平面上的MON三角形区域，其中M、N点距坐标原点O均为1.0m，磁场方向垂直纸面向里。坐标原点O处有一个粒子源，不断地向xOy平面发射比荷为qm=5×107C/kg的带正电粒子，它们的速度大小都是v=5×104m/s，与x轴正方向的夹角分布在0～90°范围内。（1）求平行于x轴射入的粒子，出射点的位置及在磁场中运动时间；（2）若从O点入射的与x轴正方向成θ角的粒子恰好不能从MN边射出，试画出此粒子运动的轨迹；（3）求能从直线MN射出的粒子，从粒子源O发射时的速度与x轴正向夹角范围。（可供参考几个三角函数值sin41°=0.656，sin38°=0.616）。（17分）20.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μ=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分）21．如图所示，在倾角为300的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG，OH∥CD∥FG，∠DEF=600，LABOEFGEFDECD21。一根质量为m的导体棒AB在电机牵引下，以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端开始运动，滑上导轨并到达斜面顶端，AB⊥OH。金属导轨的CD、FG段电阻不计，DEF段与AB棒材料与横截面积均相同，单位长度的电阻均为r，O是AB棒的中点，整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。求：(1)导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小；(2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压；(3)将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功。30°60°LLLL2LABCDEFGOHB2011年东阳市高二物理竞赛答题卷一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分）题号123456答案题号789101112答案二、填空题（本大题共4小题，每题6分，共24分）13．见图14．15．，16.,三、计算题（本大题共4小题，共56分）17.解:18．解：19．解：20．解：21．解：东阳市2011年高二物理竞赛答案一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分）题号123456答案DAAAACB题号789101112答案CBBDADAC二、填空题（本大题共4小题，每题6分，共24分）13．14．6215．PR24hkL216.101.6三、计算题（本大题共5小题，共66分）(7分)17.解：对薄板，由于Mgsin37º（M+m）gcos37º，故滑块在薄板上滑动时，薄板静止不动．对滑块：在薄板上滑行时加速度a1=gsin37º=6m/s2，到达B点时速度126m/svaL（2分）滑块由B至C时的加速度a2=gsin37°－gcos37º=2m/s2，设滑块由B至C所用时间为t，则2212BCLvtat，解得t=1s（2分）对薄板，滑块滑离后才开始运动，加速度a=gsin37°－gcos37º=2m/s2，滑至C端所用AB时间为t'，则212BCLat，解得7st（2分）滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为(71)s1.65sttt(1分)(8分)18．解：解：(1)kgkggFgGm2101022（1