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上海市第十八届高二物理竞赛(初赛)_图文

上海市第十八届高二物理竞赛(初赛)
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 10 m/s2。 一.单项选择题(每小题 3 分,共 30 分) 1. 一列车队从同一地点先后开出 n 辆汽车在平直公路上排成直线行驶, 各车均由静止 出发先做加速度为 a 的匀加速直线运动,达到同一速度 v 后入做匀速直线运动, 欲使 n 辆车 都匀速行驶时彼此距离均为 x,则各辆车依次启动的时间间隔为(不计汽车的大小) ( ) (A)2v/a (B)v/2a (C)x/2v (D)x/v
I S N

2.一条形磁铁静止在斜面上,固定在磁铁中心的竖直上方的水平 导线中通有垂直纸面向里的恒定电流,如图所示。若将磁铁的 N 极与 S 极位置对调后,仍放在斜面上原来的位置,则是磁铁对斜面的压力 FN 和摩擦力 Ff 的变化情况分别是( (A)FN 增大,Ff 减小 (C)FN 与 Ff 都增大 ) (B)FN 减小,Ff 增大 (D)FN 与 Ff 都减小

3.如图所示,一质量为 M、长为 L 的木板,放在光滑 水平面上,在木板的右端放一质量为 m 的小木块,用一根不 可伸长的轻绳通过定滑轮分别与 M 和 m 连接,小木块与木板
M

m F

与间的动摩擦因数为 ?,开始时木板与木块均静止。现用水平向右的拉力 F 作用在 M 上, 将 m 拉向木板左端的过程中,拉力至少做功为( (A)2?mgL (B)?mgL/2 ) (D)?mgL ) (C)?(M+m)gL

4.磁带轴未绕磁带时的半径为 R1,设磁带厚度为 d,绕满磁带后的半径为 R2,若磁 带以恒定的角速度?绕磁带,则绕满磁带所用的时间为( (A) (R1-R2)/? (C)2?(R2-R1)/d? (B) (R2-R1)/d? (D)?(R2-R1)/d?

5.一只质量为 m 的小猫,跳起来抓住悬挂在天花板上质量为 M 的竖直木杆,当小猫 抓住木杆的瞬间,悬木杆的绳断了,设木杆足够长,由于小猫不断地向上爬,可使猫离地高 度始终不变,则木杆下落的加速度是 -----------( (A)g (C) (M+m)g/M (B)Mg/m (D) (M-m)g/M
0 2l



6. 如图所示, 天平横梁左、 右刀口之间的距离 2l=40cm, 游码刻度间的距离 2d=30cm, 游码刻度量程 0-10g, 则可估算 出游码的质量 mx 为( (A) (40/3)g ) (B ) (20/3)g (C) (10/3)g
P v
5 2d 10

(D)10g
E

7.如图所示,质量为 m、带正电 q 的小球从水平向右的匀强电 场中的 O 点以初速度 v 抛出,初速度方向与竖直线夹 ? 角,当小球运 动到轨迹的最高点 P 处时,其速度大小仍为 v,则 P 点必在 O 点的( )

?
O

(A)正上方 (C)右上方

(B)左上方 (D)以上三种情况都有可能

8.转动的物体也有动能,物体的转动动能 Ek=I?2/2,其中 I 称为转动惯量,?为转动 的角速度。某人为了测一个飞轮的转动惯量 I,他设计了下列实验:如 图所示,开始飞轮(无动力)以?0 匀速转动,飞轮轴的摩擦不计,飞轮 半径为 r,现将质量为 m 的物体从限位孔中(使物体不能左右移动)放 到转动的飞轮上,将物体放上后,飞轮恰好转过 n 圈停下,已知物体与 飞轮间的动摩擦因数为?,则飞轮的转动惯量 I 为( (A)4n?r?mg/?02 (C)n?r?mg/?02 (B)2n?r?mg/?02 (D)n?r?mg/2?02
d a b cM
m 限位孔



O
r

?

9.在水平桌面 M 上放置一块正方形薄木板 abcd,在 木板正中点放置一个质量为 m 的木块,如图所示。先以木 板的 ad 边为轴,将木板向上缓慢转动,使木板的 ab 边与桌 面的夹角为?,再接着以木板的 ab 为轴,将木板向上缓慢转

动,使木板的 ad 与桌面的夹角也为?(ab 边与桌面的夹角仍为?不变) 。在转动过程中木块 在薄木板上没有滑动,则转动以后木块受到的摩擦力的大小为( (A)2 2mgsin? (B) 2mgsin? (C)mgsin2?
O x d P

) (D)mgsin 2?
B x

10.如图所示,在坐标原点 O 处有一波源,它所激发 的振动表达式为 y0=cos2?vt。 该振动以平面波形式沿 x 轴正 方向传播, 在距波源 d 处有一平面 B 将波反射回来 (反射时 无半波损失) ,则在坐标为 x 的 P 处反射波的表达式为( ) (A)y=Acos2?(vt- 2d-x )

?

2d-x (B)y=Acos2?(vt+ )

?

d-x (C)y=Acos2?(vt- )

?

(D)y=Acos2?(vt+

d-x )

?

二.多项选择题(每小题 4 分,共 40 分。每小题给出的答案中至少有一个是正确的, 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.如图所示,从地面上 A 点发射一枚远程弹道导弹,在引力作用下,沿 ACB 椭圆 轨道飞行击中地面目标 B,C 为轨道的远地点,距地面高度为 h,已知地球半径为 R,地球 质量为 M,引力常量为 G。设距地面高度为 h 的圆形轨道上卫星运动的周期为 T0,下列结 论正确的是( ) GM R+h GM R +h
B C H A

(A)导弹在 C 点的速度大于 (B)导弹在 C 点的速度小于

地球 R

GM (C)导弹在 C 点的加速度等于 (R+h)2 4?2(R+h) (D)导弹在 C 点的加速度等于 T02

12.有一种观点认为地磁场产生的原因是:由于地球不是中性的,所以当地球绕其自

转轴旋转时,运动的电荷会产生磁场。同时由于潮汐等因素地球自转的周期会变长,则下列 说法中正确的是( ) (B)地球的净电荷为负电荷 (D)地球的磁性会变弱 (A)地球的净电荷为正电荷 (C)地球的磁性会变强

13.如图所示,直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图线,直线 B 为电源 b 的路 端电压与电流的关系图线, 直线 C 为一电阻 R 两端电压与电流的关系 图线,将这个电阻分别接到 a、b 两电源上,那么( (A)R 接到 b 电源上时电源的效率较高 (B)R 接到 b 电源上时电源的输出功率较大 (C)R 接到 a 电源上时电源的输出功率较大,但效率较低 (D)R 接到 a 电源上时电源的输出功率较大,效率也较高 14.如图所示,电源电动势 E=8V,内阻 r=4?,电灯 A 的电 阻为 10?, 电灯 B 的电阻为 8?, 滑动变阻器的总电阻为 6?.闭合开关 S,当滑动触头 P 由 a 端向 b 端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变 化) ,下列说法正确的是( )
V S A



U A B C

O

I

A a B b P

(A)电流表示数先减小后增大 (B)电压表示数先减小后增大 (C)电灯 A 的亮度不断减小 (D)电源的最大输出功率为 4W 15.如图所示,AB 为斜面,BC 为水平面,从 A 点以水 平速度 v0 抛出一小球,其第一次落点到 A 的水平距离为 s1。 从 A 点以水平速度 3v0 抛出一小球,其第一次落点到 A 的水 平距离为 s2。不计空气阻力,则 s1:s2 可能等于( (A)1:3 (B)1:6 (C)1:9 ) (D)1:12
A v0

B

C

16.如图所示,滑块 A、B 的质量均为 m,A 套在固定竖直杆上,A、B 通过转轴用长 度为 L 的刚性杆连接,B 放在水平面上交靠着竖直杆,A、B 均静止。由于微小的扰动,B 开始沿水平面向右运动。不计一切摩擦,滑块 A、B 视为质点。 在 A 下滑过程中,下列说法中正确的是 ( (A)A、B 组成的系统机械能守恒 (B)在 A 落地之前轻杆对 B 一直做正功 (C)A 运动到最低点时的速度为 2gL (D)当 A 的机械能最小时,B 对水平面的压力大小为 2mg 17.如图所示,有一半径为 r 的导电圆环处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场方 向垂直纸面向里且与圆环平面垂直,圆环的电阻为 R,a、b、c 为圆环上等间距的三点。若 磁感应强度 B 在时间?t 内均匀减小到零,则此过程( (A)圆环内的感应电流为 B?r /R?t
2

A


B



? a ? ?

? ? ? b

? ? ?

? c ?B ?

(B)流过圆环截面的电量为 B?r2/R (C)a、b 间的电压等于 b、c 间的电压,且电压不等于零 (D)a、b 间的电压等于 b、c 间的电压,且电压均为零

18.边长为 a 的正方形导线框在光滑水平面上以初速度 v0 进入有界磁场,匀强磁场的 宽度 L>a,如图(a)所示,则线框进入该磁场后的感应电流随时间变化的 i-t 图像可能是

图(b)中的
L ? a ? v0 (a) ? ?


i


i i i

0 (A)

t

0 (B)

t

0 (C)

t

0 (D)

t

(b)

19.如图,两等量异号的点电荷相距为 2a。M 与两点电荷 共线,N 位于两点电荷连线的中垂线上,两点电荷连线中点到 M 和 N 的距离都为 L,且 L? a。略去(a/L)n(n≥2)项的贡献, 则两点电荷的合电场在 M 和 N 点的强度( (A)大小之比为 2,方向相反 (B)大小之比为 1,方向相反 (C)大小均与 a 成正比,方向相反 (D)大小均与 L 的平方成反比,方向相互垂直 20.如图所示,三个质量均为 m 的弹性小球用两根长均为 L 的不可伸长的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上。 现给 A 中间的小球 B 一个水平初速 v0,方向与绳垂直。小球相互碰撞 时无机械能损失。则下列说法正确的是( ) )
L

N

-q +q L M

v0

B
L L

C

(A)当小球 A、C 第一次相碰时,小球 B 的速度大小为 v0/3,方向与图中 v0 同向 (B)当三个小球再次处在同一直线上时,小球 B 的速度大小为 v0/3,方向与图中 v0 反向 (C)当三个小球处在同一直线上时,绳中的拉力大小为 mv02/L (D)运动过程中小球 A 有最大动能时两根绳的夹角?为 60? 三.填空题(6 小题,共 30 分) 21. (4 分)如图所示,在橄榄球比赛中,一个质 量为 100kg 的橄榄球前锋以 5m/s 的速度跑动, 想穿越防 守队员到底线角地得分。就在他刚要到底线时,迎面撞 上了对方两名质量均为 75kg 的队员,一个速度为 2m/s, 另一个速度为 4m/s,然后他们就扭在了一起。则他们碰 撞后的共同速率为___________m/s(结果保留一位有效 数字) ,并说明这名前锋能否得分,答:______得分(填 “能”或“不能” ) 。 22. (5 分)如图所示,波源 s1 在绳的左端发出频率 为 f1、振幅为 A1 的半个波形 a,同时,波源 s2 在绳的右端 发出频率为 f2、振幅为 A2 的半个波形 b,已知 f1<f2,若 P 为两波源连线的中点,则两列波波峰相遇的位置在 P 点的_______侧(选填“左”或“右” ) , 若使 a、b 的波峰恰在 P 点叠加,则 a、b 自波源发出的时间差为___________。
PA 碰撞前状态 底线 PB PC 碰撞后状态 底线

23. (5 分)已知地面附近每升高 12m,大气压降低 1mmHg.为了观测大 气压这一微小变化,某实验小组巧妙地设计了如图所示的一个实验,在一个 密闭的玻璃瓶的塞子上插入一根开口且足够长的细玻璃管,瓶内有一定量的 水和空气。由于内外压强差,细玻璃管内水面 a 上升到一定的高度。将玻璃 瓶放置在地面上,记录下此时管内水面 a 的位置,再将玻璃瓶放到离地 1.2m 的讲台上时,则玻璃管内水面将_____mm(应填上升或下降多少) 。同 时小组成员想用此装置来测高度,先将此装置放在温度为 27?C、大气压为 750mmHg 的实验楼前场地上,测得水柱的高度为 h=204mm。然后将装置缓慢地平移到二 楼的实验室桌面上,待稳定后发现水柱升高了 40.8mm,已知实验室比楼下场地的温度高 1?C,实验室桌面与楼下场地的高度差为_____________m。 (不计水面升降引起的瓶内空气 何种的变化,水银的密度为 13.6?103kg/m3) 24. (5 分)平行金属板 A、B 相距 d,如图 a 所 示,板间加有随时间变化的电压,如图 b 所示,设 U0 和 T 已知,A 板上 O 点处有一带电粒子,其电量为 q, 质量为 m(不计重力)在 t=0 时刻受板间电场加速向 B 板运动,途中由于电场反向又向 A 返回。为使 t=T 时该粒子恰好回到 O 点,则比值 U0/Ux=__________,这种情况下为使粒子在由 A 向 B 运 动中不致碰到 B 板,则 U0 的取值范围是__________。 25. (5 分)如图所示,静止的立方体形水平放置的箱内正 好装有一半容积的水,将箱底左下角的小孔 P 打开时,水以 v0 速 率向外流出。今使水箱水平向右以 a=g 的加速度运动,待箱中的 水达到稳定状态,箱中的水面和水平方向的夹角为__________, 如果此时再打开小孔 P,水将以 v=__________v0 的速率相对水箱 向外流出。设外界和水箱内气体压强几乎始终相等。 26. (6 分)实验室现有以下器材:直流电源 E,其电动势约为 6V,内阻可忽略不计; 固定电阻 R1=2500?,固定电阻 R2=5000?;直流电流表 A1,量程为 7.5mA;直流电流表 A2,量程为 15mA;直流电流表 A3,量程为 30mA;三个电流表内阻都为十几欧左右。直流 电压表,量程为 5V,内阻 RV=5000?;单刀开关 S;导线若干。现要在以上器材中选用直 流电源、单刀开关、导线、一个固定电阻、一块电流表和一块电压表来测量一个阻值约为 500?的未知电阻 Rx。为提高测量的准确程度,要求测量时电表读数超过其量程的 2/3。 (1) 在答题纸上画出实验原理电路图,图中器材均需用题目中给定的符号标出。 (2)若连接好电 路并将开关闭合以后, 电流表与电压表的示数分别为 I 和 U, 则可以推导出 Rx=_____ __。 (需要修正电表接入引起的误差)
l P a=g
u O 0 -Ux T/2 T 3T/2 t d U0 u
h a

参考答案: 一、单项选择题 1 D 2 C 3 D 4 C 5 C 6 B 7 C 8 A 9 B 10 A

二、多项选择题 11 BCD 12 BD 13 AC 14 AC 15 ABC 16 AC 17 ABD 18 ABC 19 AC 20 ABC

三、填空题 21.0.2;能, 23. 上升 1.36;5.4, 25. 45?; 2, U(RV+R1) 26.电流表用 A2, , IR-U f2-f1 22.左; , 4f1f2 24.1/3; U0<6md2/qT2