上海高二物理競賽試卷及參考答案

上海市第十五屆高二物理競賽(川沙中學杯)復賽試題說明：1、本卷共四大題，24小題．總分值150分．答卷時間為120分鐘．2、答案及解答過程均寫在答題紙上。其中第一、二大題只要寫出答案，不寫解答過程；第三、四大題要求寫出完整的解答過程．3，本卷中重力加速度用g表示，需要求教數(shù)值時取10m／s2。一，選擇題(以下每題中有一個或一個以上選項符合題意，每題5分，共40分)(A)安培；(C)(A)安培；(C)麥克斯韋；(B)法拉第；(D)庫侖。2、如以以下圖，有一條形磁鐵在自由下落的過程中遇到一導體圓環(huán)，磁鐵沿著圓環(huán)的軸線運，則磁鐵的加速度在環(huán)的上方時大于g；(C)在環(huán)的下方時大于g；

在環(huán)的上方時小于g；(D)在環(huán)的下方時小于g．〔A〕1212R(N3mg〔A〕1212R(N3mg)〔B〕〔C〕R(Nmg)〔D〕1212R(3mgN)R(N2mg)4、如以以下圖，在水平面上勻加速前進的車廂內，有一與車廂相對靜止的觀測者測得與水平1面角的光滑斜面上的物塊相對于斜面對下的加速a=3 si，由此可以推斷車廂在水2(A)2(A)a0=3gtgθ；2(B)a0=3gctgθ2a0=3gsinθ：

2a0=3gcosθ(A)Af=4As；(C)4Af=As；(B)Af=2As；(D)2Af(A)Af=4As；(C)4Af=As；(B)Af=2As；(D)2Af=As。f6、如以以下圖，彈簧下面掛著質量分別為m1＝0.5kg和m26、如以以下圖，彈簧下面掛著質量分別為m1＝0.5kg和m2＝0.3kg的兩個物體，m1(設彈簧的勁度系數(shù)k=10N／m)和m2 ，m2的最大速率是的連線剪斷后(A)0.77m／s；(B)0.98m／s；A的內能增加了；B的溫度上升了；A和B的總內能增加了；7A和B兩局部，分別布滿兩種不同氣體。在平衡態(tài)A的內能增加了；B的溫度上升了；A和B的總內能增加了；(D)A的分子運動比B的分子運動更猛烈。8、如以以下圖，兩導體板平行放置可構成一平板電容器C，將其接到電源上充電，直到兩導體板的電壓與電源的電動勢E相等。當電容器被布滿電荷時兩導體板分別帶電Q、-Q，電容1器存儲的電能為QC，同時電路中電流為零，在整個充電過程中2(A)在電阻上產生的熱量與電源電動勢E無關；(B)在電阻上產生的熱量與R成正比；(C)在電阻上產生的熱量與R(A)在電阻上產生的熱量與電源電動勢E無關；(B)在電阻上產生的熱量與R成正比；(C)在電阻上產生的熱量與R成反比；9、如以以下圖，一甲蟲從一半球形碗底沿碗內外表緩慢向上爬，已9、如以以下圖，一甲蟲從一半球形碗底沿碗內外表緩慢向上爬，已知球面半徑為R，甲蟲與碗的內外表的靜摩擦因數(shù)為μ=0.25，它可10、如以以下圖，長為l的木板A的質量為M，板上右端有質量為m的物塊B〔不計大小〕，物塊與木板間的滑動摩擦因數(shù)為μ，它們一起靜止在光滑的塊與木板間的滑動摩擦因數(shù)為μ，它們一起靜止在光滑的C至少以 的速邊的U形管內盛有水銀，兩邊水銀液面是平齊的。設此時邊的U形管內盛有水銀，兩邊水銀液面是平齊的。設此時U形管左側水銀面到A端的空氣柱總長度為L0=40cm。假設把左側開口向下的玻璃管豎直插入水銀槽中，使管口A在水銀面下8cm，這時進入左管中水12d，兩板間電勢差為U，板間存在與板平面相平行的磁場，磁感應強度為B12d，兩板間電勢差為U，板間存在與板平面相平行的磁場，磁感應強度為B。用噴霧器噴入帶電油滴，假設某一油滴正好做半徑為r的圓周運動，則該油滴的速率為 。過C點的水平轉軸轉動，轉軸對框架軸承的最大摩擦力矩M0。在三角形框架的下邊框上有一質量為過C點的水平轉軸轉動，轉軸對框架軸承的最大摩擦力矩M0。在三角形框架的下邊框上有一質量為m的小電動玩具汽車從靜止開頭沿O點右方x處。玩具汽車停在任x滿足＿＿13、如以以下圖，一半徑為R的均勻帶電球面，帶電量為Q，在其正上方挖出一半徑為a的小圓盤(a<<R)，將圓盤放到球心時所受的靜電力的大小為 ，方向為 。＿＿＿＿＿＿關系時，三角形框架仍能處于平衡狀態(tài)。15(即熱傳導現(xiàn)象)。比方對一長為L、橫截面為S的細棒，當兩端的溫度維持在時，在穩(wěn)態(tài)下，△t時間內從高溫端向低溫端的熱量傳遞△Q滿足關系式QkSTt，式中可k為細棒材料L的導熱系數(shù)。如以以下圖，長度分別為L

、L，導熱系數(shù)分別為k、k的兩個橫截面相等的細1 2 1 2T1棒在D處對接。兩細棒的兩端分別與溫度為T、T1

的兩個恒溫熱源有良好的接觸。則在穩(wěn)定216、如以以下圖，由兩種金屬構成一半徑為r導體圓環(huán)，兩局部的電阻均為R416、如以以下圖，由兩種金屬構成一半徑為r導體圓環(huán)，兩局部的電阻均為R44，將其放入磁感應強度B隨時間變化規(guī)律為B=kt〔k>0〕的磁場中，磁場方向垂直于環(huán)面，則兩種金屬接觸點a、b間的電勢差大小△U=＿＿＿＿＿＿＿。1317、如以以下圖，三角板的∠A＝30°，∠B=90°，AC=l，P為AB邊上一點，且∠ACP=30°ABC在紙面內以恒定角速度國繞C點轉動時，A點相對P點速度大小為＿＿＿＿＿＿。18C點的水平軸轉動，半徑為R的半圓環(huán)向右以勻速v運動，運動過程中細桿恒與半18C點的水平軸轉動，半徑為R的半圓環(huán)向右以勻速v運動，運動過程中細桿恒與半時，其繞水平轉軸轉動角速度的大小為＿＿＿＿＿＿。T2m，式中kT2m，式中k為彈簧的勁度系數(shù)，m為懸掛負載的質量。這是在不考km外還應包括彈簧自身質量m的影響，即T量m的影響，即T2 mm0keff,式中meff為彈簧質m對振子周期影響的有效質量。試驗中我們0可以通過轉變負載質量(往懸掛在彈簧下的托盤中添加不同質量的砝碼)同時記錄振子周期的方法獲得彈簧的有效質量m 。下表為試驗中添加的砝碼eff質量和振子周期的幾組(m，T)值，m(g) 2.00 5.00 8.00 14.0020.00 29.00r(s)0.36 0.42 0.47 0.57 0.65 0.75(托盤的質量為mt=1.82g)。推簧振子周期r和彈簧的有效質量meff之間的關系式。(2)選擇坐標軸，依據(jù)上表數(shù)據(jù)作出相應的圖線。eff(3)依據(jù)圖線求出彈簧的勁度系數(shù)k和有效質量所m ，需有相應簡潔的演算過程。eff20、(本小題10分)現(xiàn)有如下試驗器材：*標準鎘汞電池1節(jié)，其電動勢為標準值Es；x*一般的干電池1節(jié)，其電動勢為E；xp*電阻箱1個，用符號R表示；pR*標有長度刻度、粗細均勻的長為11米的電阻絲一根，用符號表示；RL*檢流計1只，用符號G表示；x*待測電池1節(jié)，用符號E表示：x*開關、導線、接線器假設干。請應用如上試驗器材，設計一可以比較準確地測量待測電池最大小的電路。要求：(1)在虛線框內畫出試驗原理圖。(2)寫出主要的試驗步驟。21、(本小題8分)一條輕繩跨過一輕滑輪(21、(本小題8分)一條輕繩跨過一輕滑輪(滑輪與軸間摩擦可無視)，在繩的一端掛一質量為m1的物體，在另一側有一質量為m2的環(huán)，2對地面的加速度各是多少?環(huán)與繩間的摩擦力多大?22、(本小題8分)如以以下圖為法拉第圓盤發(fā)電機。半徑為r的導體圓盤繞豎直軸以角速度旋轉，勻強磁場B豎直向上，電刷a與圓盤外表接觸，接觸點距圓心為r／2，電刷b與圓盤邊緣接觸，無視圓盤電阻和接觸電阻，求通過電阻R的電流強度的大小和方向。23、(本小題10分)質量為m，邊長為l的兩個正方體相距為d0=

22 l，，放置在光滑水平面上；將一個完全一樣的正方體輕輕地斜放在兩個正方體上(如以以下圖)。設正方體間的接觸處是光滑的，求放上后上方正方體和下方右側正方體在相互脫離前的加速度大小。24、(本小題14分)如以以下圖，質量為m，邊長為l的正方形平板與彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，另一端固定于地面，平板處于平衡狀態(tài)。質量為m的第一個小球從平臺以確定速度垂(設平臺與板間高度差為h，拋出點在平板的左邊緣正上方)(假定在任何狀況mg下平板始終保持水平，無視平板在水平方向上的運動，且為便利計算起見，h=3 )k求第一個小球落到平臺上形成的振子系統(tǒng)的周期和頻率；(3)在(2)(3)在(2)的狀況下，兩小球拋出的時間差是多少?參考答案一、選擇題題號12345678答案DBDAABCABCD二、填空題4179、H＝R〔1－ 〕17

10、v＝ m2g2gl(mM)(2mM)c11、4cm 12、U3kQ2a4 Q2a4 23

M mgx13、 或16R6 64 R60

14、0≤a≤

03 mLLkT

LkT

rk15、

122

211

16、 2Lklk12 2133

4vsintan17、3lω

18、R三、試驗題19、〔1〕由T2

(mm)m ft efk得：T2(mm)m ft efkk eff k tt〔2〕把表中數(shù)據(jù)在方格坐標紙上作〔m＋m〕－T2圖，描出試驗數(shù)據(jù)點，畫出擬合直線t〔3〕找出兩個數(shù)據(jù)在方格坐標紙上的點〔5.00，0.145〕，(25.00，0.475)〔兩個“＋”，盡量取m為某一格上的點〕斜率k

42

0.4750.145

0.016，0 k 25.005.00所以勁度系數(shù)k

42k

=2470g/s2=2.47kg/s20擬合直線，在T2軸上的截距為(T2) 0.0640k(T2)則有效質量為meff20、

042

＝4.00g試驗原理如以以下圖主要試驗步驟如下：①先接通K1，調整電阻箱Rp，使電路中的電流I適中；K E K E 2 s Ls 長度Ls，則 IcL＝E〔式中cs K E ③然后再把接通K E 2 x Lx x 絲長度L，則IcL＝x x Lx④則待測電源的電動勢為：E= xExL ss物體受力如以以下圖，分別對兩個物體列出動力學方程m物體受力如以以下圖，分別對兩個物體列出動力學方程mgfma1 11mgfma222f加速度滿足關系式aaaf212解方程得：(mm)gmam1gm2ga 11

222m m21(mm

2)gma1a 212

12m m1 2mm(2ga)f

1 2 2m m1 21Ob間的電動勢為(r)

r2B2rOa間的電動勢為( )r

1r2B2 2 4r 3則ab間的電動勢

(r)( )

方向由b到aab通過RIab

2 3r2B

方向向下R 8Rmg23、 N′mg2N2NNN物體脫離前，受力分析如以以下圖，其中＝＝ N1NNN1 2對于上方正方體，由對稱性分析得知，：其只有豎直N方向上有運動 ′N1mg2Ncosma mgy＝45，右側正方體向右運動滿足Nsinmax加速度滿足關系ay

atan45oax x解得a a g24、〔124、〔1〕碰撞前后小球與平板〔2m一起在的平衡位置上下做簡諧振動，如圖中虛線所示攏子系統(tǒng)的周期為T22mk攏子系統(tǒng)的頻率為 12 2k〔式中ω為角頻率〕2m碰撞前，第一個小球在豎直方向的速度為v y

2gh gh2gh2發(fā)生完全彈性碰撞，豎直方向有近似動量守恒mv 發(fā)生完全彈性碰撞，豎直方向有近似動量守恒mv 2mvy y則碰撞后平板運動的速度為v1vαy2yOA(v)2y2(mgk)22mgkYcos

mg 1，則mgkh 2 3設析運動到最低點位置時其次