上海市第十四屆高一物理競賽試卷

1、第十四屆上海市高中基礎(chǔ)物理知識(shí)競賽（TI杯）考生注意：1、本卷滿分150分。 2、考試時(shí)間120分鐘。 3、計(jì)算題要有解題步驟，無過程只有答案不得分。 4、全部答案做在答題紙上。 5、本卷重力加速度g的大小均取10m/s2。一單選題（每小題4分，共36分）1如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的光滑滑輪用輕繩OB懸掛于B點(diǎn)，一端系住重物G的輕繩跨過滑輪后固定于墻上A點(diǎn)，此時(shí)OA正好處于水平狀態(tài)。若僅緩慢改變懸點(diǎn)B在水平天花板上的位置，使滑輪位置隨之移動(dòng)，則可以判斷懸點(diǎn)B所受拉力T大小的變化情況是（）（A）若B左移，T將增大。（B）若B右移，T將增大。（C）若B左移、右移，T都保持不變。（D）若B左移、右移，T都

2、減小。2某學(xué)生曲蹲在稱量體重的磅秤上，然后快速站立起來。期間，磅秤示數(shù)（）（A）保持不變。（B）持續(xù)增加。（C）先增大后減小。（D）先減小后增大。3圖甲為打撈“南海一號(hào)”寶船的示意圖。圖中A為沉箱，A形狀如一個(gè)中空且上下底面敞開的長方體。打撈作業(yè)時(shí)，先將沉箱沉入海底，靠控制方位及控制沉入海底深度使寶船B全體進(jìn)入沉箱腔體內(nèi)，然后潛水員在海底部分清淤后，將寶船與沉箱加因成一個(gè)剛性結(jié)構(gòu)。起吊時(shí)，吊鉤P起吊與沉箱連接的鋼纜，使沉箱連同寶船一齊上浮。整個(gè)起吊過程極其緩慢，經(jīng)歷數(shù)小時(shí)。圖乙是起吊寶船至海面過程中吊鉤受力F的可能示意圖（G為沉箱與寶船的重力），其中最可能符合實(shí)際情況的圖是（）4噴泉廣場上組合

3、噴泉的噴嘴豎下向上。某一噴嘴噴出水的流量Q300L/min，水的流v020m/s。不計(jì)空氣阻力，則處于空中的水的體積是（）（A）5L。（B）20L。（C）10L。（D）40L。5如圖所示，在水平導(dǎo)軌上放置一輛小車，小車上固定一小風(fēng)扇和一塊擋板。其中風(fēng)扇平面相對(duì)小車可以繞豎直軸360°轉(zhuǎn)動(dòng)，擋板面與導(dǎo)軌垂直，且其面積大于小風(fēng)扇吹出的風(fēng)的面積。當(dāng)風(fēng)扇正對(duì)著擋板吹風(fēng)時(shí)，小車恰好保持不動(dòng)。若風(fēng)扇從正對(duì)著擋板吹風(fēng)開始，然后順時(shí)針緩慢地繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，在此過程中的小車（）（A）始終保持靜止。（B）由靜止先向右運(yùn)動(dòng)，再向左運(yùn)動(dòng)。（C）由靜止先向左運(yùn)動(dòng)，再向右運(yùn)動(dòng)。（D）始終保持向一

4、個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。6如圖所示，一鋼球系在彈性繩的一端，繩的另一端固定在天花板上。先把鋼球托起，然后由靜止釋放。若彈性繩的伸長始終在彈性限度內(nèi)，關(guān)于鋼球的加速度a與速度v分別隨時(shí)間t變化的圖像，下列說法中正確的是（）（A）圖乙表示a-t圖線，圖甲表示v-t圖線。 （B）圖乙表示a-t圖線，圖丙表示v-t圖線。（C）圖丁表示a-t圖線，圖丙表示v-t圖線。 （D）圖丁表示a-t圖線，圖甲表示v-t圖線。7如圖所示，質(zhì)量為m的滑雪運(yùn)動(dòng)員從高為H的凹形雪坡頂A處由靜止開始滑下，然后沿雪坡升到h高的B處恰好停下。接著按原雪坡返回，在返回過程中，運(yùn)動(dòng)員僅在下滑雪坡段做功，最終恰好返回A處。則運(yùn)動(dòng)員所做的功應(yīng)為（

5、）（A）Wmg（Hh）。（B）W2mg（Hh）。（C）W2mg（Hh）。（D）2mg（Hh）Wmg（Hh）。8如圖所示，輕彈簧上端固定在O點(diǎn)，下端拴一個(gè)鋼球P，球處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)對(duì)鋼球P施加一個(gè)方向向右的水平外力F，使鋼球緩慢偏移。若移動(dòng)中保持彈簧與豎直方向的夾角q90°，且伸長量不超過彈性限度。則下面給出的彈簧伸長量x與cosq的函數(shù)關(guān)系圖像中，最接近的是（）9圖甲是t1.0s時(shí)沿x軸負(fù)方向傳播的平面簡諧波圖像。已知波速v1.0m/s，則x1.0m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像是圖乙中的（）二多選題（每小題5分，共20分。選對(duì)部分答案得2分，有錯(cuò)不得分）10科學(xué)家觀察到太陽系外某一恒星有一行星

6、，并測得它繞該恒星運(yùn)行一周所用的時(shí)間為1200年。行星與該恒星的距離為一球到太陽距離的100倍。假定該行星繞恒星運(yùn)行的軌道和地球繞太陽運(yùn)行的軌道都是圓形軌道。僅利用以上兩個(gè)數(shù)據(jù)可以求出的量有（）（A）恒星密度與太陽密度之比。（B）恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比。（C）行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比。（D）行星運(yùn)行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比。11在交通事故中，測定碰撞瞬間的汽車速度對(duì)于事故責(zé)任的認(rèn)定具有重要的作用。中國汽車駕駛員雜志曾給出一個(gè)估算公式：設(shè)甲車為碰撞汽車，則甲車在碰撞瞬間的車速v，式中DL是甲車散落在事故現(xiàn)場路面上的A、B兩物體，沿公路方向的水平距離之差，h1、h2分別是A、B兩物體在車上時(shí)的離地高度

7、。即只要用米尺測量出事故現(xiàn)場的DL、h1、h2三個(gè)量，根據(jù)上述公式就能估算出甲車碰撞瞬間的速度。下列敘述中正確的是（）（A）A與B是甲車上任意兩個(gè)部件。（B）A與B沒有牢固地固定在甲車上。（C）A與B的水平正前方都不存在阻擋物。（D）A與B物體的質(zhì)量與體積之比不能太小。12如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為l的懸繩固定城O點(diǎn)，在O點(diǎn)的正下方2l/3處有一顆釘子O。把懸繩拉至與豎直方向成p/3弧度，然后沿切線方向以的初速度釋放小球，則以下說法中正確的是（）（A）當(dāng)懸繩碰到釘子O時(shí)，小球的速度值突然變大。（B）當(dāng)懸繩碰到釘子O時(shí)，小球的向心加速度值突然變大。（C）當(dāng)懸繩碰到釘子O后，小球能運(yùn)動(dòng)到釘子O

8、的正上方。（D）當(dāng)懸繩碰到釘子O后，小球不能做半徑rl/3的圓周運(yùn)動(dòng)。13如圖所示，一根自然長度為l0，勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定于水平光滑平板上的O點(diǎn)，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）?，F(xiàn)將平板以過O點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，直到平板變?yōu)樨Q直狀態(tài)。若彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，則此過程中（）（A）球的豎直高度一定不斷增大。（B）球的豎直高度可能不斷增大。（C）對(duì)確定的彈簧，則球的質(zhì)量足夠大時(shí)，總能使球的豎直高度先增大后減小。（D）球的豎直高度變化情況僅與球的質(zhì)量有關(guān)，而與彈簧的自然長度無關(guān)。三填空題（每小題4分，共24分）14如圖所示，小球A、B、C、D的質(zhì)量均為m，其中

9、A、C球均用細(xì)線分別懸掛于O1、O2點(diǎn)，A、B球用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接，C、D球用細(xì)線連接。若用剪刀分別剪斷細(xì)線O1A與O2C，在剪斷瞬間，A球的加速度的大小為；B球的加速度的大小為；C球的加速度的大小為；D球的加速度的大小為。15如圖所示，一光滑軌道由水平軌道和圓弧形軌道構(gòu)成，放在豎直平面內(nèi)，圓弧形軌道半徑分別為R和2R，在水平軌道上有A、B兩物體，A、B中間隔有一輕彈簧，用細(xì)線連接A、B并使輕彈簧處于壓縮狀態(tài)。若剪斷細(xì)線，A、B兩物體能分別運(yùn)動(dòng)到左右兩圓弧形軌道的最高點(diǎn)，且對(duì)軌道壓力都為零。若不計(jì)任何摩擦，則A、B兩物體的質(zhì)量mA和mB之比為。16圖為觀察物體碰撞現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置

10、在豎直平面內(nèi)等高地懸掛著5個(gè)完全相同的鋼性小球A、B、C、D、E，懸掛線間距等于小球的直徑。在豎直平面內(nèi)使小球A向左側(cè)拉成與豎直方向成q角度后自由釋放，則撞擊發(fā)生后A、B、C、D、E中球會(huì)被彈起；若將A、B、C三小球同時(shí)向左側(cè)拉成與豎直方向成q角度后自由釋放，則撞擊發(fā)生后A、B、C、D、E中球會(huì)被彈起；若同時(shí)將小球A、E分別向左側(cè)和右側(cè)拉成與豎直方向成q角度后自由釋放，則撞擊發(fā)生后A、B、C、D、E中球會(huì)被彈起。17風(fēng)能是一種環(huán)保能源。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，設(shè)空氣的密度為r，水平風(fēng)速為v，風(fēng)力發(fā)電機(jī)有3個(gè)葉片，每個(gè)葉片迎風(fēng)垂直面積為S。設(shè)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為h，那么該風(fēng)力發(fā)電

11、機(jī)的電功率P。182007年10月24日18時(shí)05分，中國第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征三號(hào)甲運(yùn)載火箭發(fā)射成功。在火箭勻加速階段，監(jiān)測系統(tǒng)每隔2.5s對(duì)火箭拍攝一張照片，在連續(xù)三個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，拍攝得到火箭在不同位置的照片。已知火箭的長度為40m，現(xiàn)用刻度尺對(duì)該照片進(jìn)行測量，如圖所示，則運(yùn)載火箭在照片中B位置時(shí)速度的大小vm/s，已知“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星整體質(zhì)量為2350kg，運(yùn)載火箭處于B位置時(shí)的質(zhì)量為200 t，則火箭在勻加速階段的推力FN。19如圖所示，質(zhì)量分別為M和m的兩滑塊迭放在光滑水平面上，滑塊M傾斜面的傾角為q，不計(jì)一切摩擦阻力，當(dāng)滑塊m下滑時(shí)，滑塊M的加速度大小為

12、。四計(jì)算題（共70分）20（12分）已知汽車質(zhì)量為m，行駛速度為v，汽車剎車系統(tǒng)的制動(dòng)力大小恒為F，設(shè)駕駛員的反應(yīng)時(shí)間為t0。求：（1）駕駛員從發(fā)現(xiàn)情況到完全停車經(jīng)過的總距離s；（2）根據(jù)（1）中的計(jì)算表達(dá)式，請你推斷交通法規(guī)中會(huì)有哪些嚴(yán)禁的違章條例。21（13分）如圖所示，光活見鬼水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小球被一勁度系數(shù)為k的彈性細(xì)繩系于墻上，設(shè)繩自然長度為l，且拉直時(shí)呈水平狀態(tài)。現(xiàn)向右拉小球，使繩伸長為（lDl），然后由靜止釋放，若運(yùn)動(dòng)過程中無機(jī)械能損失。求小球振動(dòng)的周期T。22（15分）圖是新興的體育比賽“冰壺運(yùn)動(dòng)”的場地平面示意圖。其中，內(nèi)圓的半徑為0.6 m，外圓的半徑為1.8 m，

13、欄線A點(diǎn)距內(nèi)圓的圓心O點(diǎn)為30 m，比賽時(shí)，若參賽一方將已方的冰石壺推至內(nèi)圓內(nèi)，并將對(duì)方冰石壺?fù)舫鐾鈭A，則獲勝。在某次比賽中，甲隊(duì)隊(duì)員以速度v13 m/s將質(zhì)量為m19 kg的冰石壺從左側(cè)欄線A處向右推出，恰好停在O點(diǎn)處。乙隊(duì)隊(duì)員以速度v25 m/s將質(zhì)量為M20 kg的冰石壺也從A處向右推出，沿中心線滑動(dòng)到O點(diǎn)并和甲隊(duì)冰石壺發(fā)生碰撞。設(shè)兩個(gè)冰石壺均可看成質(zhì)點(diǎn)且碰撞前后均沿中心線運(yùn)動(dòng)，不計(jì)碰撞時(shí)的動(dòng)能損失，兩個(gè)冰石壺與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。求：（1）冰石壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）乙隊(duì)冰石壺能否停在內(nèi)圓區(qū)域內(nèi)并把甲隊(duì)冰石壺?fù)舫鐾鈭A從而獲勝。為什么？23（15分）如圖所示，水龍頭開口處A的直

14、徑d12cm，A離地面B的高度h80cm，當(dāng)水龍頭打開時(shí)，從A處流出的水流速度v11 m/s，在空中形成一完整的水流束。求該水流束在地面B處的截面直徑d2。以下是某同學(xué)對(duì)該題的解題思路（如下附文所示），請判斷該同學(xué)的解題思路正確與否。若你認(rèn)為該同學(xué)的解題思路正確，請算出直徑d2。若你認(rèn)為該同學(xué)的解題思路有錯(cuò)，請指出錯(cuò)誤之處并分析錯(cuò)誤原因。附：某同學(xué)的題解：從水龍頭A處流出的水是做初速為v1、加速度為g的直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)水到達(dá)地面所需時(shí)間為t，則滿足方程hv1tgt2 （1）在時(shí)間t內(nèi)，從水龍頭A處流出的水的體積VApv1td12。該水的體積同時(shí)也為AB空間區(qū)域中水的體積。可以這樣計(jì)算水的體積：設(shè)B

15、處水截面直徑為d2，則水流束平均截面積，故AB空間區(qū)域中水的體積VABh。因?yàn)樗捏w積VAVAB，即pv1td12 （2）（1）（2）方程組中，t、d2為未知量，故方程組有解。將已知數(shù)據(jù)代入可求得具體的d2值。經(jīng)物理合理性討論，從而最后確定合適的d2值。24（15分）設(shè)質(zhì)量為m的地球衛(wèi)星正繞著地球沿半徑為r0的圓形軌道運(yùn)動(dòng)。（1）若地球衛(wèi)星的機(jī)械能為E、動(dòng)能為Ek，地球質(zhì)量為M，萬有引力恒量為G。已知與地球相距為r0的地球衛(wèi)星的引力勢能EP，試證明EEk。（2）若衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)受到微弱的摩擦阻力f（常量）作用，使衛(wèi)星軌道半徑r逐漸變小而接近地球。已知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)一周，軌道半徑的減小量Drr。試證明：衛(wèi)星

16、運(yùn)動(dòng)一周，軌道半徑減小量Dr與軌道半徑r的3次方成正比；速率增量Dv與軌道半徑r的次方成正比。參考答案：一1、C，2、C，3、D，4、B，5、C，6、A，7、C，8、D，9、A。二10、B、D，11、B、C、D，12、B、C，13、B、C，三14、2g，0，g，g，15、:1，16、E，C、D、E，A、E，17、hrSv3，18、42，3.6´106，19、mg sinq cosq/（Mm sin2q），四20、（1）車輛的減速度a，則svt0vt0；（2）由以上關(guān)系式可知，當(dāng)F恒定時(shí)，s與t0、m、v有關(guān)。故在交通法規(guī)中應(yīng)有嚴(yán)禁的條例是：嚴(yán)禁酒后駕車；嚴(yán)禁超載；嚴(yán)禁超速。21、小球在平衡位置右側(cè)是做簡諧運(yùn)動(dòng)，在平衡位置左側(cè)是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，碰墻后原速率返回平衡位置，右側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t1p；左側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t2，由機(jī)械能守恒得mv2kDl2，vDl，所以周期Tt1t2。22、（1）由動(dòng)能定理得：mmgs0mv12，m0.015；（2）乙隊(duì)員拋出的冰石壺到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的速度v：Mv22Mv2mMgs，v 4 m/s，兩冰石壺發(fā)生彈性碰撞（設(shè)碰撞后M和m的速度分別為v和v3）：由MvMvmv3和Mv2Mv2mv32解得：v3v4.1 m/s，v0.1 m/s，碰撞后，甲冰石壺移動(dòng)距離s1為mmgs1mv32，s156 m，乙冰石壺移動(dòng)距離s2為s20.033 m，甲出外