高中物理競(jìng)賽試卷

1、高中物理競(jìng)賽試卷一、單項(xiàng)選擇題：（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)，每小題5分，共10分。）高三物理競(jìng)賽模擬試題第卷 （非選擇題 共 110 分）二、本題共 3 小題，每小題 5 分，共 15 分.11.起重機(jī)以恒定功率從地面靜止開(kāi)始豎直提升一重物，經(jīng) t 時(shí)間物體開(kāi)始以速度 v勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體離地面高度 h= _.12.如圖圖-7所示，足夠大的方格紙 PQ 水平放置，每個(gè)方格邊長(zhǎng)為 l，在其正下方水平放置一寬度為 L 的平面鏡 MN，在方格紙上有兩小孔 A和 B，AB 寬度為 d，d 恰為某人兩眼間的距離，此人通過(guò) A、B 孔從平面鏡里觀察方格紙，兩孔的中點(diǎn) O 和平面鏡中的點(diǎn) O在同一豎直線

2、上，則人眼能看到方格紙的最大寬度是_，人眼最多能看到同一直線上的方格數(shù)是_.圖- 8圖-7 13.如圖-8所示，固定于光滑絕緣水平面上的小球 A 帶正電，質(zhì)量為 2 m，另一個(gè)質(zhì)量為 m，帶負(fù)電的小球 B 以速度 v0 遠(yuǎn)離 A 運(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)釋放小球 A，則小球 A 和B 組成的系統(tǒng)在此后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其系統(tǒng)的電勢(shì)能的最大增量為_(kāi).三、本題共 3 小題，共 20 分，把答案填在題中的橫線上或按題目要求作圖.圖-914.（6分）在測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，已畫(huà)好玻璃磚界面的兩條直線 aa和bb，無(wú)意中將玻璃磚平移到圖-9中的虛線所示位置.若其他操作正確，則測(cè)得的折射率將_（填“偏大”“偏小”或“

3、不變”）.15.（6分）在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中：（1）首先要確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和電流方向間的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)中所用電流表量程為 100A，電源電動(dòng)勢(shì)為 1.5 V，待選的保護(hù)電阻有：R1 = 100 k，R2 = 1 k，R3 = 10 ，應(yīng)選用_作為保護(hù)電阻.圖-10（2）實(shí)驗(yàn)中已得出電流表指針向右偏轉(zhuǎn)時(shí)，電流是+接線柱流入的，那么在如圖-10所示的裝置中，若將條形磁鐵 S 極朝下插入線圈中，則電流表的指針應(yīng)向_偏轉(zhuǎn).16.（8分）一種供儀器使用的小型電池標(biāo)稱電壓為 9 V，允許電池輸出的最大電流為 50 mA，為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，可用如下器材：電壓表內(nèi)阻很大，R 為電阻箱

4、，阻值范圍為 09999；R0 為保護(hù)電阻，有四個(gè)規(guī)格，即：A.10 ，5 W B.190 ，W C.200 ，W D.1.2 k，1W（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，R0應(yīng)選用_（填字母代號(hào)）較好；（2）在虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖.四、本題共 6 小題，共75 分，解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位.17.（10分）激光器是一個(gè)特殊的光源，它發(fā)出的光便是激光，紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光，每道閃光稱為一個(gè)光脈沖.現(xiàn)有紅寶石激光器，發(fā)射功率為 P = 1.0106 W，所發(fā)射的每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間為t = 1.010-

5、11 s波長(zhǎng)為 6693.4 nm(1 nm = 110-9 m)問(wèn)：每列光脈沖含有的光子數(shù)是多少？（保留兩位有效數(shù)字）18.（10分）兩個(gè)定值電阻，把它們串聯(lián)起來(lái)，等效電阻為 4，把它們并聯(lián)起來(lái)，等效電阻是 1，求：（1）這兩個(gè)電阻的阻值各為多大？（2）如果把這兩個(gè)電阻串聯(lián)后接入一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為 r 的電源兩極間，兩電阻消耗的總功率等于 P1；如果把這兩個(gè)電阻并聯(lián)后接入同一個(gè)電源的兩極間，兩電阻消耗的總功率等于 P2，若要求 P1 = 9 W，且P2P1，求滿足這一要求的 E和 r 的所有值.19.（12分）地球質(zhì)量為M，半徑為 R，自轉(zhuǎn)角速度為，萬(wàn)有引力恒量為 G，如果規(guī)定物體在離

6、地球無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為 0，則質(zhì)量為 m 的物體離地心距離為 r 時(shí)，具有的萬(wàn)有引力勢(shì)能可表示為 Ep = -G.國(guó)際空間站是迄今世界上最大的航天工程，它是在地球大氣層上空地球飛行的一個(gè)巨大的人造天體，可供宇航員在其上居住和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn).設(shè)空間站離地面高度為 h，如果在該空間站上直接發(fā)射一顆質(zhì)量為 m 的小衛(wèi)星，使其能到達(dá)地球同步衛(wèi)星軌道并能在軌道上正常運(yùn)行，則該衛(wèi)星在離開(kāi)空間站時(shí)必須具有多大的動(dòng)能？圖-1120.（13分）如圖-11所示，絕緣木板 B 放在光滑水平面上，另一質(zhì)量為 m、電量為 q 的小物塊 A 沿木板上表面以某一初速度從左端沿水平方向滑上木板，木板周圍空間存在著范圍足夠大的、方向

7、豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng).當(dāng)物塊 A 滑到木板最右端時(shí)，物塊與木板恰好相對(duì)靜止.若將電場(chǎng)方向改為豎直向上，場(chǎng)強(qiáng)大小不變，物塊仍以原初速度從左端滑上木板，結(jié)果物塊運(yùn)動(dòng)到木板中點(diǎn)時(shí)兩者相對(duì)靜止，假設(shè)物塊的帶電量不變.試問(wèn)：（1）物塊所帶電荷的電性如何？（2）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為多少？圖-1221.（15分）如圖-12所示，質(zhì)量為 M = 3.0 kg 的小車靜止在光滑的水平面上，AD 部分是表面粗糙的水平導(dǎo)軌，DC 部分是光滑的 圓弧導(dǎo)軌，整個(gè)導(dǎo)軌由絕緣材料做成并處于 B = 1.0 T的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，今有一質(zhì)量為 m = 1.0 kg的金屬塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）帶電量 q = 2.010-3 C的負(fù)

8、電，它以v0 = 8 m/s 的速度沖上小車，當(dāng)它將要過(guò) D 點(diǎn)時(shí)，它對(duì)水平導(dǎo)軌的壓力為 9.81 N(g 取 9.8 m/s2)求：（1）m從 A 到 D 過(guò)程中，系統(tǒng)損失了多少機(jī)械能？（2）若 m通過(guò)D點(diǎn)時(shí)立即撤去磁場(chǎng)，在這以后小車獲得的最大速度是多少？圖-1322.（15分）“加速度計(jì)”作為測(cè)定運(yùn)動(dòng)物體加速度的儀器，已被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、潛艇、航天器等裝置的制導(dǎo)系統(tǒng)中，如圖-13所示是“應(yīng)變式加速度計(jì)”的原理圖，支架 A、B 固定在待測(cè)系統(tǒng)上，滑塊穿在 A、B 間的水平光滑桿上，并用輕彈簧固定于支架 A 上，隨著系統(tǒng)沿水平做變速運(yùn)動(dòng)，滑塊相對(duì)于支架發(fā)生位移，滑塊下端的滑動(dòng)臂可在滑動(dòng)變阻器

9、上相應(yīng)地自由滑動(dòng)，并通過(guò)電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從 1、2 兩接線柱輸出.已知：滑塊質(zhì)量為 m，彈簧勁度系數(shù)為 k，電源電動(dòng)勢(shì)為 E，內(nèi)阻為 r，滑動(dòng)變阻器的電阻隨長(zhǎng)度均勻變化，其總電阻 R = 4 r，有效總長(zhǎng)度 L，當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)靜止時(shí)，1、2 兩接線柱輸出的電壓 U0 = 0.4 E，取 A 到 B 的方向?yàn)檎较?（1）確定“加速度計(jì)”的測(cè)量范圍.（2）設(shè)在1、2 兩接線柱間接入內(nèi)阻很大的電壓表，其讀數(shù)為 U，導(dǎo)出加速度的計(jì)算式.（3）試在1、2 兩接線柱間接入內(nèi)阻不計(jì)的電流表，其讀數(shù)為 I，導(dǎo)出加速度的計(jì)算式.二、（15分）11.vt- 12.d +2l; 13. mv02三、（20分）14.（

10、6分）不變； 15.（6分）（1）R1；（2）右；16.（8分）（1）B；（2）如圖-1所示圖-1四、17.（10分）設(shè)每個(gè)光脈沖的能量為E，則 E = Pt，（3分）又光子的頻率 =，（2分）所以每個(gè)激光光子的能量為 E0 = h（2分），則每列光脈沖含有的光子數(shù) n=（2分）即n=3.51013（1分）18.（10分）（1）串聯(lián)電阻：R1 + R2 = 4（）R1 = 2 R2 = 2 (2分)串聯(lián)電阻：= 1 （2）由題意有 P1= 9 W（2分）將前式代入解得：E = 6+1.5r（2分）由題中的條件 P2P1得 （2分）6 VE9 Vr=E - 4或0r2 E= 6 +1.5r（2分

11、）19.（12分）由G=（1分）得，衛(wèi)星在空間站上的動(dòng)能為 Ek= mv2 =G（2分）衛(wèi)星在空間站上的引力勢(shì)能在 Ep = -G（1分） 機(jī)械能為 E1 = Ek + Ep =-G（2分）同步衛(wèi)星在軌道上正常運(yùn)行時(shí)有 G =m2r（1分）故其軌道半徑 r=（1分）由式得，同步衛(wèi)星的機(jī)械能E2 = -G=-G =-m()2（2分）衛(wèi)星在運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械能守恒，故離開(kāi)航天飛機(jī)的衛(wèi)星的機(jī)械能應(yīng)為 E2，設(shè)離開(kāi)航天飛機(jī)時(shí)衛(wèi)星的動(dòng)能為 Ekx，則Ekx = E2 - Ep- +G（2分）20.（13分）（1）帶負(fù)電（2分）s（2）當(dāng) E 向下時(shí)，設(shè)物塊與木板的最終速度為v1，則有mv0 = (M + m

12、)v1（2分）(mg - qE)L =mv02 - (M + m)v12(2分)當(dāng) E 向上時(shí)，設(shè)物塊與木板的最終速度為 v2，則有mv0 = (M +m)v2（2分）(mg + qE) = mv02 - (M + m)v22（2分）解得 E=（3分）21.（15分）（1）設(shè) m抵達(dá)D 點(diǎn)的速度為v1 ，則：Bqv1 +mg=N（2分）v1 = 5.0 m/s（1分）設(shè)此小車速度為v2，金屬塊由 A-D 過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒則：mv0 = mv1 +Mv2（1分）v2 = 1.0 m/s（1分）損失的機(jī)械能E =mv02 -mv12-Mv22 = 4 J（2分）（2）在 m沖上圓弧和返回到 D

13、點(diǎn)的過(guò)程中，小車速度一直在增大，所以當(dāng)金屬塊回到D 點(diǎn)時(shí)小車的速度達(dá)到最大（2分），且在上述過(guò)程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，則：mv1 + Mv2 = mv1 +Mv2（2分）系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則：mv12 + Mv22 = mv12+Mv02（2分）v2=1 m/s和v2=3 m/s（1分）v2=1 m/s舍去，小車能獲得的最大速度為 3 m/s（1分）22.（15分）（1）當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)靜止時(shí)，1、2 接線柱輸出的電壓 U0 =R12（1分）由已知條件 U0 = 0.4可推知：R12 = 2r，此時(shí)滑片 P 位于變阻器中點(diǎn)（1分）待測(cè)系統(tǒng)沿水平方向做變速運(yùn)動(dòng)分加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)兩種情況，彈簧最大壓縮

14、與最大伸長(zhǎng)時(shí)刻，P點(diǎn)只能滑至變阻器的最左端和最右端，故有：a1 =（1分） a2 =-（1分）所以加速度計(jì)的測(cè)量范圍為-（2分）（2）當(dāng)1、2兩接線柱接電壓表時(shí)，設(shè)P由中點(diǎn)向左偏移 x，則與電壓表并聯(lián)部分的電阻 R1 =（- x）（1分） 由閉合電路歐姆定律得：I =（1分）故電壓表的讀數(shù)為：U = IR1（1分）根據(jù)牛頓第二定律得：kx = ma（1分）建立以上四式得：a = -（2分）（3）當(dāng)1、2 兩接線柱接電流表時(shí)，滑線變阻器接在 1、2 間的電阻被短路.設(shè)P由中點(diǎn)向左偏移 x，變阻器接入電路的電阻為：R2 =（ + x） 由閉合電路歐姆定律得：=I(R2 +r)根據(jù)牛頓第二定律得：k

15、x = m a聯(lián)立上述三式得：a=（2分）1、 如圖所示，把一個(gè)架在絕緣支架上不帶電的枕形導(dǎo)體放在帶負(fù)電的導(dǎo)體C附近，達(dá)到靜電平衡后，下列對(duì)導(dǎo)體A端和B端電勢(shì)判斷正確的是 ( )（取大地為零電勢(shì)點(diǎn)）AUAUBOBUAUBOCUAUBODUAUBO2、一定質(zhì)量的理想氣體處于某一平衡狀態(tài)，此時(shí)其壓強(qiáng)為P0，有人設(shè)計(jì)了四種途徑，使氣體經(jīng)過(guò)每種途經(jīng)后壓強(qiáng)仍為P0，這四種途徑是先保持體積不變，降低壓強(qiáng)，再保持溫度不變，壓縮體積先保持體積不變，使氣體升溫，再保持溫度不變，讓體積膨脹先保持溫度不變，使體積膨脹，再保持體積不變，使氣體升溫先保持溫度不變，壓縮氣體，再保持體積不變，使氣體降溫可以斷定( )A、不

16、可能B、不可能C、不可能D、都可能二、填空題：（請(qǐng)將答案填在題中的橫線上，每小題5分，共10分。）1、2003年2月1日美國(guó)哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在返回途中解體，造成人類航天史上又一悲劇。若哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)是在軌道半徑為r的赤道上空飛行，且飛行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，已知地球自轉(zhuǎn)角速度為0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g, 在某時(shí)刻航天飛機(jī)通過(guò)赤道上某建筑物的上方，則到它下次通過(guò)該建筑物上方所需時(shí)間為_(kāi)。ABO2、如圖所示，在湖面上有一個(gè)半徑為45m的圓周，AB是它的直徑，在圓心O和圓周上的A點(diǎn)分別裝有同樣的振動(dòng)源，其波在湖面上傳播的波長(zhǎng)是10m。若一只小船在B處恰好感覺(jué)不到振動(dòng)，它沿圓周

17、慢慢向A劃行，在到達(dá)A之前的過(guò)程中，還有_次感覺(jué)不到振動(dòng)。ACBDD123三、（14分）如圖所示，斜面重合的兩契塊ABC和ADC，質(zhì)量均為M，DA、BC兩面成水平，E是質(zhì)量為m的小滑塊，契塊傾角為，各面均為光滑，系統(tǒng)放置在光滑的水平平臺(tái)上自靜止開(kāi)始釋放，問(wèn)斜面未分離前小滑塊的加速度為多少？四、（15分）某顆地球同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一觀察者，他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察被太陽(yáng)光照射的此衛(wèi)星，試問(wèn)，春分那天（太陽(yáng)光直射赤道）在日落12小時(shí)內(nèi)有多長(zhǎng)時(shí)間該觀察者看不見(jiàn)此衛(wèi)星？已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g, 地球自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，不考慮大氣對(duì)光的折射。五、（15分）如圖所示，許多工廠的流水線上

18、安裝有傳送帶用于傳送工件，以提高工作效率。傳送帶以恒定的速率v = 2 m/s運(yùn)送質(zhì)量為m = 0.5kg的工件，工件從A位置放到傳送帶上，它的初速度忽略不計(jì)。工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=/2，傳送帶與水平方向夾角是= 30o，傳送帶A、B間長(zhǎng)度是l = 16m；每當(dāng)前一個(gè)工件在傳送帶上停止相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，后一個(gè)工件立即放到傳送帶上，取g = 10m/s2，求：（1）工件放到傳送帶后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間停止相對(duì)滑動(dòng)；（2）在正常運(yùn)行狀態(tài)下傳送帶上相鄰工件間的距離；（3）在傳送帶上摩擦力對(duì)每個(gè)工件做的功；（4）每個(gè)工件與傳送帶之間由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能；（5）傳送帶滿載工件比空載時(shí)增加多少功率？六、（18分）圖

19、1所示為一根豎直懸掛 的不可伸長(zhǎng)的輕繩，下端拴一小物塊A，上端固定在C點(diǎn)且與一能測(cè)量繩的拉力的測(cè)力傳感器相連。已知有一質(zhì)量為m0的子彈B沿水平方向以速度v0射入A內(nèi)（未穿透），接著兩者一起繞C點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在各種阻力都可忽略的條件下測(cè)力傳感器測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示。已知子彈射入的時(shí)間極短，且圖2中=0為A、B開(kāi)始以相同速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖）提供的信息，對(duì)反映懸掛系統(tǒng)本身性質(zhì)的物理量（例如A的質(zhì)量）及A、B一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量，你能求得哪些定量的結(jié)果？七、（18分）用輕彈簧相連的質(zhì)量均為2 kg的A、B兩物塊都以v6 ms的速度在光滑的水平地面

20、上運(yùn)動(dòng)，彈簧處于原長(zhǎng)，質(zhì)量4 kg的物塊C靜止在前方，如圖所示，B與C碰撞后二者粘在一起運(yùn)動(dòng)。求：在以后的運(yùn)動(dòng)中，(1) 當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，物體A的速度多大?(2) 彈性勢(shì)能的最大值是多大?(3) A的速度有可能向左嗎?為什么?八、（20分）如圖（1）所示為某一質(zhì)譜儀的原理示意圖。左側(cè)為水平放置的兩塊平行金屬板AB和CD，右側(cè)為有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界MN與PQ（均與中軸線OO垂直）相距d = 0.5m，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 510-3T，當(dāng)兩金屬板間加上如圖（2）所示電壓u后，帶電粒子連續(xù)地以速度v0 = 5105m/s沿軸線OO方向射入電場(chǎng)，粒子重力可忽略不計(jì)，在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極

21、短時(shí)間內(nèi)，AB與CD兩板間電壓可看作恒定不變。（本題最后計(jì)算結(jié)果取二位有效數(shù)字） （1） （2）（1）若入射粒子的荷質(zhì)比為q/m = 108C/kg，在t = 0時(shí)刻開(kāi)始入射的粒子沿直線射入磁場(chǎng)，則此帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少？（2）若有一束荷質(zhì)比未知的帶電粒子以v0 = 5105m/s速度入射，經(jīng)磁場(chǎng)后仍從邊界MN出射，測(cè)得邊界MN上的入射點(diǎn)與出射點(diǎn)間距離為S =0.1m，則該帶電粒子的荷質(zhì)比為多少？高中物理競(jìng)賽試卷答案一、單項(xiàng)選擇題：1、C ；2、D 二、填空題：1、；2、8次三、解：設(shè)兩斜面間的彈力為N1，滑塊與楔塊ADC間的彈力為N2；設(shè)楔塊ABC、滑塊E的加速度分別為aB、aE

22、；由于受桌面制約, aB水平向左，小滑塊由于水平方向不受力，所以aE豎直向下。楔形ADC的加速度設(shè)為aD，方向應(yīng)沿AC向下。將三者視為一個(gè)整體,它在水平方向不受外力,因此：aB = aDcos 因滑塊E緊貼ADC, 故有： aE = aDsin 對(duì)楔塊ABC,根據(jù)牛頓第二定律知,在水平方向: N1sin= MaB 對(duì)小滑塊E,根據(jù)牛頓第二定律知,在豎直方向: mg N2 = maE 對(duì)楔塊ABC,根據(jù)牛頓第二定律知,在豎直方向: N2 + Mg N1cos = MaDsin 聯(lián)立以上各式解得： 四、解：設(shè)所求的時(shí)間為t，用m、M分別表示衛(wèi)星和地球的質(zhì)量，r表示衛(wèi)星到地心的距離。有：。 春分時(shí)，

23、太陽(yáng)光直射地球赤道，如圖所示，圖中圓E表示赤道，S表示衛(wèi)星，A表示觀察者，O表示地心；由圖可看出當(dāng)衛(wèi)星S繞地心O轉(zhuǎn)到圖示位置以后（設(shè)地球自轉(zhuǎn)是沿圖中逆時(shí)針?lè)较颍湔路降挠^察者將看不見(jiàn)它，據(jù)此再考慮到對(duì)稱性，有：； ； ； 由以上各式可解得： 五、解：（1）； 即：2.5 m/s2； 又 ； t = 2/2.5 = 0.8 s ；停止滑動(dòng)前，工件相對(duì)地移動(dòng)的距離為：m（2）m（3） = 41 J（4）=J（5）；N；= 26.252 = 52.5W六、解:由圖2可直接看出，A、B一起做周期性運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的周期（式1）； 令表示A的質(zhì)量，表示繩長(zhǎng)，表示B陷入A內(nèi)時(shí)（即時(shí)）A、B的速度（即圓周運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的速度），表示運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的速度，F(xiàn)1表示運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力，F(xiàn)2表示運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力；根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有：（式2）；