2022-2023年河南省鄭州第二十四中學高二下學期競賽期中物理試題(解析版)

2022-2023鄭州第二十四中學高二下學期物理競賽期中試題一、選擇題1.在某一瞬時，物體在力矩作用下，則有（）A.角速度可以為零，角加速度也可以為零B.角速度不能為零，角加速度可以為零C.角速度可以為零，角加速度不能為零D.角速度與角加速度均不能為零【答案】C【解析】力矩產(chǎn)生角加速度，故角加速度不能為零；角加速度改變角速度，故某一瞬間角速度可以為零，故C正確，ABD錯誤。故選C。2.一圓盤正繞垂直于盤面的水平光滑固定軸轉(zhuǎn)動，如圖射來兩個質(zhì)量相同，速度大小相同，方向相反并在一條直線上的子彈，子彈射入圓盤并留在盤內(nèi)，則子彈射入后的瞬間，圓盤的角速度（）A.增大 B.不變 C.減小 D.不能確定【答案】C【解析】子彈打入圓盤的過程系統(tǒng)角動量守恒，兩個子彈的角動量在射入過程等大反向，即系統(tǒng)角動量即為圓盤的角動量，子彈射入以后圓盤轉(zhuǎn)動慣量增加，因此角速度減小。故選C。3.一個質(zhì)點在做勻速率圓周運動時（）A.切向加速度改變，法向加速度也改變B.切向加速度不變，法向加速度改變C.切向加速度不變，法向加速度也不變D.切向加速度改變，法向加速度不變【答案】B【解析】一個質(zhì)點在做勻速率圓周運動時，只有法向加速度，方向時刻指向圓心，大小不變，所以法向加速度時刻變化，而切向加速始終為零不變。故選B。4.一質(zhì)點在平面上運動，已知質(zhì)點位置矢量的表示式為（其中、為常量）,則該質(zhì)點作（）A.勻速直線運動 B.變速直線運動C.拋物線運動 D.一般曲線運動【答案】B【解析】速度，大小，方向與成角，則有，即速度大小隨時間均勻增大，速度方向不變，故質(zhì)點做變速直線運動。故選B。5.一電量為的點電荷位于圓心處，、、、為同一圓周上的四點，如圖所示?，F(xiàn)將一試驗電荷從點分別移到、、各點，則（）A.從到，電場力做功最大 B.從到，電場力做功最大C.從到，電場力做功最大 D.從到各點，電場力做功相等【答案】D【解析】、、、位于點電荷為圓心的同一圓周上，故四點電勢相等，因而從點到各點，電場做功為零。故選D。6.若穿過球形高斯面的電場強度通量為零，則（）A.高斯面內(nèi)一定無電荷B.高斯面內(nèi)無電荷或正負電荷的代數(shù)和為零C.高斯面上的場強一定處處為零D.以上說法均不正確【答案】B【解析】由高斯定理可知若穿過球形高斯面的電場強度通量為零，則高斯面內(nèi)無電荷或正負電荷的代數(shù)和為零，高斯面上的場強不一定為零。故選B。7.一長直導線橫截面半徑為，導線外同軸地套一半徑為的薄圓筒，兩者互相絕緣，并且外筒接地，如圖所示。設導線單位長度的電荷為，并設地的電勢為零，則兩導體之間的點（）的場強大小和電勢分別為（）A.，B.，C.，D.，【答案】D【解析】以導線為中心，取一個半徑為，長度為的圓柱，根據(jù)高斯定理，解得，利用，故選D。8.如圖所示，無限長直導線在處彎成半徑為的圓，當通以電流時，則在圓心點的磁感強度大小等于（）A. B. C. D.【答案】D【解析】直導線在圓心點的場強為，而圓環(huán)電流在中心產(chǎn)生的磁場為，因此總磁感應強度為，故選D。9.一列平面簡諧波的波長為。在波源振動相位增加的時間內(nèi)，波傳播的距離為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】波源振動相位增加的時間為半個周期，因此傳播距離為半個波長，為。故選B。10.用波長為的單色光垂直入射空氣中的介質(zhì)薄膜，薄膜的厚度為，折射率為，在薄膜上、下表面反射光干涉加強的條件是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】反射光要干涉加強，光程差應為波長的整數(shù)倍，光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)表面，反射光會發(fā)生半波損失，故有，故選C。11.壓強、體積和溫度都相同（常溫條件）的氧氣和氦氣在等壓過程中吸收了相等的熱量，它們對外作的功之比為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】氧氣是雙原子分子，因此自由度是，氦氣是單原子分子，因此自由度是，由理想氣體狀態(tài)方程可知兩種氣體的物質(zhì)的量相同，由等壓過程吸熱公式，可得，由熱力學第一定律可得，解得，故選C。12.用單色光垂直照射牛頓環(huán)裝置，設其平凸透鏡可以在垂直的方向上移動，在透鏡離開平面玻璃的過程中，可以觀察到這些環(huán)狀干涉條紋（）A.向右平移 B.向中心收縮 C.向外擴張 D.向左平移【答案】B【解析】牛頓環(huán)是等厚干涉條紋，當平凹透鏡垂直向上移動而遠離玻璃時，某一厚度的空氣膜將向中心收縮，因此環(huán)裝條紋向中心收縮。故選B。13.分振動方程分別為和（制）則它們的合振動表達式為（）A. B.C. D.【答案】C【解析】由簡諧振動合振幅為，代入數(shù)據(jù)可得，初相位角為，可得，因此可表達為。故選C。14.若把牛頓環(huán)裝置由空氣搬入折射率為的水中，則干涉條紋（）A.變密 B.變疏 C.中心暗斑變成亮斑 D.間距不變【答案】A【解析】牛頓環(huán)由空氣放入水中，折射率變大則光的波長變小，則干涉條紋間距變小，即變密。故選A。15.氣體的摩爾定壓熱容大于摩爾定體熱容，其主要原因是（）A.膨脹系數(shù)不同 B.溫度不同C.氣體膨脹需做功 D.分子引力不同【答案】C【解析】摩爾定體吸熱升溫時不需要對外做功，而摩爾定壓吸熱溫度升高過程體積變大對外做功。故選C。二、判斷題16.（1）靜電場中任意兩點的電勢差，跟試驗電荷的正負有關。（）（2）波速由介質(zhì)決定，但波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關。（）（3）氣體的溫度是大量氣體分子熱運動的集體表現(xiàn)，具有統(tǒng)計意義。（）（4）感生電場與靜電場的相同之處是都對電荷有作用力。（）（5）質(zhì)點做圓周運動的切向加速度反映速度方向的變化。（）【答案】①.錯誤；②.正確；③.正確；④.正確；⑤.錯誤【解析】（1）靜電場中任意兩點的電勢差，跟試驗電荷的正負無關，錯誤。（2）波速由介質(zhì)決定，但波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關，正確。（3）氣體的溫度是大量氣體分子熱運動的集體表現(xiàn)，具有統(tǒng)計意義，正確。（4）感生電場與靜電場的相同之處是都對電荷有作用力，正確。（5）質(zhì)點做圓周運動的切向加速度反映速度大小的變化，錯誤。三、填空題17.質(zhì)量為的物體和一個輕彈簧組成彈簧振子，其固有振動周期為。當它作振幅為的自由簡諧振動時，其振動能量________?！敬鸢浮俊窘馕觥繉τ趶椈烧褡?，有，，解得。18.要使一熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過________或________兩種方式，或者兩種方式兼用來完成。熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時，其內(nèi)能的改變量決定于________，而與________無關?！敬鸢浮竣?做功；②.熱傳遞；③.始末狀態(tài)；④.過程【解析】[1][2][3][4]外界對系統(tǒng)做功或者由外界向系統(tǒng)傳遞熱量都可以增加系統(tǒng)的內(nèi)能。系統(tǒng)的內(nèi)能是處于某種狀態(tài)而具有的能量，其內(nèi)能的改變量決定于始末狀態(tài)，與變化過程無關。19.如圖所示，一長為、質(zhì)量為的均勻細棒自由懸掛于通過其上端的水平光滑軸上，棒對軸的轉(zhuǎn)動慣量為?，F(xiàn)有一質(zhì)量為的子彈以水平速度射向棒上距軸處，并以的速度穿出細棒，則此后棒的最大偏轉(zhuǎn)角為________?！敬鸢浮俊窘馕觥孔訌棌纳淙氲酱虺龅倪^程系統(tǒng)角動量守恒，木棒上升過程機械能守恒可得，解得，角度為。20.在半徑為的圓周上運動的質(zhì)點，其速率與時間關系為（為常數(shù)），則從到時刻質(zhì)點走過的路程________；時刻質(zhì)點的切向加速度________；時刻質(zhì)點的法向加速度________。【答案】①.；②.；③.【解析】[1]由題意可得。[2]切向加速度大小。[3]法向加速度大小。21.一飛輪以的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動慣量為，現(xiàn)加一恒定的制動力矩使飛輪在內(nèi)停止轉(zhuǎn)動，則該恒定制動力矩的大小________?！敬鸢浮俊窘馕觥坑深}意可得角速度為，則角加速度為，則力矩為。22.質(zhì)點從靜止出發(fā)沿半徑為的圓周運動，切向加速度為，則質(zhì)點任意時刻的速率為________，任意時刻的法向加速度的大小為________，質(zhì)點的總加速度大小________。【答案】①.；②.；③.【解析】質(zhì)點任意時刻的速率為，任意時刻的法向加速度的大小為，總加速度為。23.所有帶電體或其它微觀粒子的電荷都是電子電荷的整數(shù)倍，這種現(xiàn)象稱為電荷的________?！敬鸢浮苛孔踊窘馕觥俊驹斀狻克袔щ婓w或其它微觀粒子的電荷都是電子電荷的整數(shù)倍，這種現(xiàn)象稱為電荷的量子化。24.兩點電荷的電量分別為、，相距。則兩點電荷連線中點處的場強大小為________，電勢為________；若將一帶電量為的點電荷從無窮遠處移到處，電場力作的功為________。【答案】①.；②.；③.【解析】[1]由電場疊加可知點場強為。[2]由點電荷的電勢公式即疊加可知該點電勢為。[3]無窮遠處和點電勢相等，因此電場力做功為零。四、計算題25.有一輕彈簧，下面掛一質(zhì)量為的物體時，伸長量為。用此彈簧和一質(zhì)量為的小球構(gòu)成一彈簧振子，將小球由平衡位置向下拉開后，給予向上的初速度。試求振動的周期及振動表達式?！敬鸢浮?；【解析】由題意可得，當時，，取向上為正，角速度，周期為，因此振幅為，初相位，可得，所以表達式為。26.一單色平行光垂直入射一單縫，其衍射第級明紋位置恰與波長為的單色光垂直入射該縫時衍射的第級明紋位置重合，試求該單色光波長?！敬鸢浮俊窘馕觥坑晒鈻叛苌涔娇傻?，，解得。27.如圖所示，一個質(zhì)量為的物體與繞在定滑輪上的繩子相聯(lián)，繩子質(zhì)量可以忽略，它與定滑輪之間無滑動。假設定滑輪質(zhì)量為、半徑為，其轉(zhuǎn)動慣量為，滑輪軸光滑。試求該物體由靜止開始下落的過程中，下落速度與時間的關系?！敬鸢浮俊窘馕觥繉ξ矬w牛頓第二定律可得，對滑輪有，運動學關系為，聯(lián)立可得，速度為。28.一波源作簡諧振動，振幅為,周期為，經(jīng)平衡位置向正方向運動時，作為計時起點。設此振動以的速率沿軸正方向傳播，求：（1）波源的振動方程；（2）該波的波函數(shù)；（3）距波源處質(zhì)元的振動方程；（4）距波源和處質(zhì)元的相位差是多少?【答案】見解析【解析】（1）由題可知，振動方程為。（2）波函數(shù)為。（3）將代入波函數(shù)