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文檔簡介
高中物理競賽試卷
一、單項選擇題:(請將正確選項的序號填在括號內,每小題5分,共10分。)
1、如圖所示,把一個架在絕緣支架上不帶電的枕形導體放在帶負電的導體C
附近,達到靜電平衡后,下列對導體A端和8端電勢判斷正確的是()
(取大地為零電勢點)
A.UA>UB>0
B.UAVUBVO
C.UA=UB〈O
D.UA=UR>0
2、一定質量的理想氣體處于某一平衡狀態(tài),此時其壓強為Po,有人設計了四
種途徑,使氣體經(jīng)過每種途經(jīng)后壓強仍為Po,這四種途徑是
①先保持體積不變,降低壓強,再保持溫度不變,壓縮體積
②先保持體積不變,使氣體升溫,再保持溫度不變,讓體積膨脹
③先保持溫度不變,使體積膨脹,再保持體積不變,使氣體升溫
④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.①、②不可能B.③、④不可能
C.①、③不可能D.①、②、③、④都可能
二、填空題:(請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日美國哥倫比亞號航天飛機在返回途中解體,造成人類航天
史上又一悲劇。若哥倫比亞號航天飛機是在軌道半徑為「的赤道上空飛行,且
飛行方向與地球自轉方向相同,已知地球自轉角速度為地球半徑為R,
地球表面重力加速度為g,在某時刻航天飛機通過赤道上某建筑物的上方,則
到它下次通過該建筑物上方所需時間為o
2、如圖所示,在湖面上有一個半徑為45m的圓周,A3是它的直徑,在
圓心0和圓周上的A點分別裝有同樣的振動源,其波在湖面上傳播的波長是
10m。若一只小船在B處恰好感覺不到振動,它沿圓周慢慢向A劃行,在到達
A之前的過程中,還有次感覺不到振動。
三、(14分)如圖所示,斜面重合的兩契塊ABC和ADC,質量均為M,DA、
BC兩面成水平,E是質量為m的小滑塊,契塊傾角為6,各面均為光滑,系
統(tǒng)放置在光滑的水平平臺上自靜止開始釋放,問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
遠鏡觀察被太陽光照射的此衛(wèi)星,試問,春分那天(太陽光直射赤道)在
日落12小時內有多長時間該觀察者看不見此衛(wèi)星?已知地球半徑為R,
地球表面處的重力加速度為g,地球自轉周期為T,不考慮大氣對光的折
射。
五、(15分)如圖所示,許多工廠的流水線上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=2m/s運送質量為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。工件與傳送帶之間的動
摩擦因數(shù)〃=石/2,傳送帶與水平方向夾角是,=30。,傳送帶A、B間長度是
I=16m;每當前一個工件在傳送帶上停止相對滑動時,后一個工件立即放到
傳送帶上,取g=10m/s2,求:
(1)工件放到傳送帶后經(jīng)多長時間停止相對滑動;
(2)在正常運行狀態(tài)下傳送帶上相鄰工件間£B
(3)在傳送帶上摩擦力對每個工件做的功;2:少
(4)每個工件與傳送帶之間由于摩擦產(chǎn)生的P
(5)傳送帶滿載工件比空載時增加多少功率?一一片球一
六、(18分)圖1所示為一根豎直懸掛的不可伸長的輕繩,下端拴一小物塊A,
上端固定在C點且與一能測量繩的拉力的測力傳感器相連。已知有一質
量為制)的子彈B沿水平方向以速度w射入A內(未穿透),接著兩者一
起繞C點在豎直面內做圓周運動,在各種阻力都可忽略的條件下測力傳
感器測得繩的拉力廠隨時間f的變化關系如圖2所示。已知子彈射入的時
間極短,且圖2中f=0為48開始以相同速度運動的時刻,根據(jù)力學規(guī)
律和題中(包括圖)提供的信息,對反映懸掛系統(tǒng)本身性質的物理量(例
如A的質量)及A、8一起運動過程中的守恒量,你能求得哪些定量的結
果?
圖1
七、(18分)用輕彈簧相連的質量均為2kg的4、8兩物塊都以u=6m/s的
速度在光滑的水平地面上運動,彈簧處于原長,質量4kg的物塊C靜止
在前方,如圖所示,8與C碰撞后二者粘在一起運動。求:在以后的運動
中,
(1)當彈簧的彈性勢能最大時,物體A的速度多大?
(2)彈性勢能的最大值是多大?口
(3)A的速度有可能向左嗎?為什么?f
八、(20分)如圖(1)所示為某一質譜儀的原理示意圖。左側為水平放置的
兩塊平行金屬板AB和CD,右側為有界勻強磁場,邊界MN與PQ(均與
中軸線。。'垂直)相距d=0.5m,磁場的磁感應強度8=5X1(?3T,當
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vo=
5x105mzs沿軸線00,方向射入電場,粒子重力可忽略不計,在每個粒子
通過電場區(qū)域的極短時間內,AB與CD兩板間電壓可看作恒定不變。(本
題最后計算結果取二位有效數(shù)字)
(1)(2)
(1)若入射粒子的荷質比為q/m=108C/kg,在r=0時刻開始入射的粒子沿
直線射入磁場,則此帶電粒子在磁場中運動的時間是多少?
(2)若有一束荷質比未知的帶電粒子以w=5xl()5m/s速度入射,經(jīng)磁場后仍
從邊界MN出射,測得邊界MN上的入射點與出射點間距離為S=0.1m,
則該帶電粒子的荷質比為多少?
高中物理競賽試卷答案
一、單項選擇題:1、C;2、D二、填空題:1、2萬/,釁-g);2、8次
三、解:設兩斜面間的彈力為M,滑塊與楔塊ADC間的彈力為M;設楔塊
ABC,滑塊E的加速度分別為期、生;由于受桌面制約,水平向左,小滑塊
由于水平方向不受力,
所以OE豎直向下。楔形ADC的加速度設為加,方向應沿AC向下。
將三者視為一個整體,它在水平方向不受外力,因此:③=aucosO
因滑塊£緊貼4%故有:匿=zsin。
對楔塊力陽根據(jù)牛頓第二定律知,在水平方向:Nisin6=MaB
對小滑塊£根據(jù)牛頓第二定律知,在豎直方向:mg—Ni=maE
對楔塊ABC,根據(jù)牛頓第二定律知,在豎直方向:M+Mg-Nicos。=
MaosinO
聯(lián)立以上各式解得:.一絲土斑—
M+m+Mcot20
四、解:設所求的時間為3用加、M分別表示衛(wèi)星和地球的質量,「表示衛(wèi)
星到地心的距離。有:=(二)2。春分時,太陽光直射地球赤道,
產(chǎn)T
如圖所示,圖中圓E表示赤道,S表示衛(wèi)星,A表示觀察者,。表示地心;由
圖可看出當衛(wèi)星S繞地心0轉到圖示位置以后.針
方向),其正下方的觀察者將看不見它,據(jù)此再
20mM
rsin0=R;五T;G^=,ng;
由以上各式可解得:E='Tarcsi4n7rC2W/?)-3
乃gT
a=g(〃cos6—sin。)=log管—g)
五、解:(1)/Longcos^-mgsind=ma;
即:a=2.5m/s2;又v=at;/.t-2/2.5=0.8s;
停止滑動前,工件相對地移動的距離為:
11
L=—at"9=—x2.5x0.8~9=0.8m
122
(2)A/=2x0.8=1.6m
(3)W=f]li+/,(/-/,)=jumgcos。?/1+mgsin6?(/_/])
31
=-x5xO.8+-xO.5xlOx(16-0.8)=41J
(4)Q-/,Av=/nmgcos^?(vr--v/)=^-x(1.6-0.8)=3J
(5)〃='=10個;=/.+9/,=—+9x0.5x10x1=26.25N;
M總,242
P=f&-v=26.25x2=52.5W
六、解:由圖2可直接看出,A、8一起做周期性運動,運動的周期T=2/o(式
1);
令加表示A的質量,/表示繩長,匕表示8陷入A內時(即1=0時)A、
8的速度(即圓周運動最低點的速度),匕表示運動到最高點時的速度,
為表示運動到最低點時繩的拉力,也表示運動到最高點時繩的拉力;
根據(jù)動量守恒定律,有:加()%=0()+/〃)/(式2);
在最低點和最高點處運用牛頓定律可得:
F,-(?n+tnQ)g+(式3);F2+{m+mQ)g=(w+w0)(式4);
根據(jù)機械能守恒定律可得:
112
2(式5);
21{m+m0)g=—(m+mn)v,----(m+m())v2
由圖2可知:F2=0(式6);F、=F”,(式7);
由以上各式可解得,反映系統(tǒng)性質的物理量是:
,〃=箍一/(式8);/=36%j送(式外;
6g5F?;
A、B一起運動過程中的守恒量是機械能E,若以最低點為勢能的零點,
則:
后二⑺+取篇(式10);由式2、式8、式10聯(lián)立解得:E=M送g
F
2m
七、解:(1)當A、B、C三者的速度相等時彈簧的彈性勢能最大;
由于A、B、C三者組成的系統(tǒng)動量守恒:(陽A+J%B)V=(m\+m^+mc)v\'
Agzs,(2+2)x6
解得VA二--------m/s=3m/s
2+2+4
(2)B>C碰撞時3、C組成的系統(tǒng)動量守恒,設碰后瞬間3、。兩者速度
為M;
2x6
則:mnv=;得:u'=----=2m/s
2+4
設物A速度為外,時彈簧的彈性勢能最大為舔,根據(jù)能量守恒,有:
111”
,22
Ep=—(mB+mc)v+—m^v——(tnx+m^+mc)vA
=-X(2+4)X22+-X2X62--X(2+2+4)X32=12J
222
(3)A不可能向左運動。
系統(tǒng)動量守恒:mw+imv=mAVA+(mB+7W)VB
設A向左,即VA<0,則v/?>4m/s;
那么作用后A、B、C動能之和為:
E'=-mAVA2+—(mB+mc)VB2>—(/??B+mc)VB2=48J;
222
實際上系統(tǒng)的機械能為:
1,2
E=EP+—(mA+mB+mc)?=12+36=48J;
根據(jù)能量守恒定律,是不可能的。
八、解:(1)在,=0時刻射入的粒子,在電場中作勻速直線運動,進入磁場
時速度仍為Vo,從MV入射、PQ出射的粒子中,由分析可知:
qB108x5xl03
又d=0.5m;由圖可知&=工;
6
...在磁場中運動的時間加=2丁=4■?濁
2萬2萬Bq
71
-6-6
可知:△」=&2"―_=£xl0^=1.0xl0s
2萬108X5X10-33
(2)設粒子以速度Vb射入電場,而此時電壓為〃;
射出電場時的速度大小為弘,射入磁場時與邊界MN的夾角為0;
s
由圖可知,粒子在磁場中運動半徑為:R'=2
sin。
而電場中又有:cos/7=%=sin6(,為粒子
匕
離開電場時速度與0。間夾角)
聯(lián)立以上三式得:幺=乜三挈=組
mSBS
DD--
2
2015年廣州市高中一年級物理競賽試題
考試時間100分鐘;試卷滿分100分。按要求在答題卷上作答。
1.(5分)假設地球可視為質量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大
小為g°;在赤道的大小為g;地球自轉的周期為T;引力常量為G。地球的密度/=
2.(10分)甲、乙兩船在同一條河流中同時開始渡河,河寬為河水流速為如,劃
船速度均為V,出發(fā)時兩船相距為2石“,甲、乙兩船船頭均與-------「混匕工
3上游?卜游
河岸成60°角,如圖1所示,已知乙船恰好能垂直到達對岸A點,
則上二;甲船的靠岸點在_________(選填"A點"、"AI
%T
點的下游”或“A點的上游”)
2
3.(10分)如圖所示,半徑分別為R、二K的甲、乙二輪摩擦傳動且不打滑,甲輪上
3
A點與中心。2的距離為!及,B、C分別為甲、乙二輪邊緣上的
3R
點。則A、C兩點向心加速度之比%:ac=;乙輪上與B/^c
向心加速度的值相等的點與乙輪中心Ch的距離d=.
4.(10分)如圖,半徑為K的均勻球體的球心,正好位于桌角的正上方,球從靜止開
始以桌角A點為圓心順時針轉動,當球開始離開桌角時,球心降低的高度是__________;
設球心與A點連線轉過的角度為a,貝ijcosa=
77777777^
5.(10分)某節(jié)能混合動力汽車在平直的公路上以V|=90Km/h勻速行駛時,發(fā)動機
輸出功率為P=50KW,駕駛員看到前方有80Km/h的限速標志后,啟動電磁阻尼帶動的發(fā)
電機工作(給電池充電),使汽車減速運動,通過S=72m后,速度變?yōu)関2=72Km/h.在
減速過程中發(fā)動機功率保持不變,發(fā)動機功率的20%用于汽車牽引,80%用于供給發(fā)動
機工作。設發(fā)動機輸送給發(fā)電機的能量有50%轉化為電池能,汽車在整個過程中報受阻
力保持不變,汽車質過m=1000Kg。則汽車從90Km/h減速到72Km/h的過程中,電池獲
得的電能E=只用減速過程中獲得的電能E作為動力,汽車還能繼續(xù)行駛
的!ff;曲I-
6.(10分)如圖,置于圓形水平轉臺邊緣的小物塊隨轉臺加速轉動.當轉速達到某一
數(shù)值時,物塊恰好滑離轉臺開始做平拋運動.現(xiàn)測得轉臺半輪R7.5m,高水平地面的高度
出0.8m,物塊平拋落地過程水平位移的大小s=0.4m.設物塊所受的最
大呼摩擦力等于滑動摩擦力,物塊質量m=0.5Kg取重力加速度
g=10m/s2.則物塊做平拋運動的初速度大小”=.,m/s:物塊
與轉臺間的動摩擦因數(shù)幺=..:物塊落地時的動能
7.(10分)質址m=0.5kg的物體放在水平地面上,受到水平推力尸的作用,尸與時間/
的美系如圖,物體與地面間的摩擦因數(shù)〃=0.4,取重力加速度g=IOm/s2.
在答題卡上的坐標圖中作出物體速度v隨時間,的變化關系圖線.
8.(12分)小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則.
(I)實驗記錄紙如題8-1圖所示,。點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置.
兩彈簧測力計共同
作用時,拉力汽和吊的方向分別過尸1和尸2點.一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力用的方向過
8點.三個力的大小分別為:尸產(chǎn)3.3ON、產(chǎn)2=3.85N和F3H4.25N.請根據(jù)圖中給出的標度
作圖求出為和尸2的合力.
(2肝細分析實驗,小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化,影響實驗結
果.他用彈簧淵力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度,發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同,于是進一步探究
了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響.
實驗裝置如題8-2圖所示,將一張臼紙固定在豎耳放置的木板上,械皮筋的上端固定于。
點,卜NN掛一重物.用與白紙平行的水平力線慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡.重復
上述過程,再次記錄下N的軌跡。
兩次實驗記錄的軌跡如題8-3圖所示.過O點作一條直線與軌跡交于外。兩點,則實驗中
檄皮筋分別被拉伸到。和6時所受拉力凡、見的大小關系為.
(3)根據(jù)(2)中的實驗,可以得出的實驗結果有哪些?(填寫選項前的字母)
A.椽皮筋的長度與受到的拉力成正比
B,兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第2次的長度較長
C.兩次被拉伸到相同長度時,椽皮筋第2次受到的拉力較大
9.(18分)如圖是“深坑打交機”的示意圖:首先,電動機帶動兩個摩擦輪勻速轉動,
將壓緊的夯桿從深坑提起:當夯桿的下蜩剛到達坑口時,兩個摩擦輪將夯桿松開;夯在自身
重力的作用卜',最后落回坑底,這樣,周而復始地進行,就可以達到將坑底夯實的目的.
己知兩摩擦輪邊緣的線速度為Im/s,對夯桿的正壓力均為F=2X104N,與夯桿的動摩擦
因素為U=0.3,夯桿的質量為m=1.0X10\g,坑深h=6.4m,不計夯實引起的深度變化,試
計算:
(1)每個打秀周期中,摩擦輪對夯桿做的功
(2)每個打夯周期中,摩擦輪與桿因摩擦產(chǎn)生的熱量?
(3)打夯周期
2015年廣州市高中一年級物理競賽試題答案及評分標準
題,每空5分
3^gp
G廠g(rg
2.2>A點
4
3.2:9;-R
9
442
4,33
5.63xl04;131.56.%=1〃=0.24.25
7.如圖,作對1段給3分;作對2段給6分:作對3段給10分
8.(1)見卜圖,尸*=4.6~49都算對;(件圖正確給4分:標對F*給2分)
(2)F.=R(3分)(3)BD(選對一項給1分,選對兩項給3分;有錯選不給分)
9.分析:在每一個周期中,夯桿先在滑動摩擦力和歪力作用下,做初速度為零的勻加
速運動;然后,在靜摩擦力和重力作用下,以速度v=4m/s勻速運動;最后,離開摩擦輪,
在重力作用下做豎直上拋運動,宜至落回坑底.
解:(D根據(jù)功能除理,旭個打夯周期中,摩擦輪對夯桿做的功等于夯桿增加的機械能,
即:%=mg/7+;mv2=7.2x10’J……2分
(2)在摩擦輪的作用下,夯桿上升的加速度為:a=2W-":g=2m/s2……2分
當速度達到產(chǎn)4m/s時,夯桿不再滑動,即否桿與摩擦輪的相對位移為:
v~
Ns=—=4m...2分
2a
所以摩擦產(chǎn)生的熱量為:。=2加=2MAs=4.8X104J……2分
(3)夯桿加速上升的時間為:t,=-=2s……2分
a
勻速上升的時間為:G="S=06S……2分
V
根據(jù)豎直上拋運動的位移公式,有:-刀=討3-;m:……2分
得:廳=l.6s...2分
第三屆全國高中應用物理知識競賽吐京賽區(qū)決賽試卷
(同方創(chuàng)新妹)
注意事項:
1.請在密封線內填寫所在區(qū)縣、學校、姓名和考號。
2.本試卷共有十個題,總分為150分。
3.答卷時間:2008年4月27日(星期日)上午9:30-11:30。
題號12345678910總分
分數(shù)
復核
人
得分評卷人1.(9分)如圖1所示為大學教室里常見的兩
塊可上下拉動的活動黑板,兩塊黑板的形狀和
質量均相同,通過兩只定滑輪用繩索相連.某同學要把前面的黑板
向下移動,他有兩種方法,一是勻速向下拉前面的黑板,二是勻速
向上推后面的黑板.如果兩次移動黑板的速度大小都相等,那么這
兩種方法中,哪種方法人做功的功率較大?為什么?圖1
得分評卷人2.(9分)用玻璃制作的平面鏡要鍍一層
反射膜,這層膜鍍在玻璃前表面的稱為“正
面鏡”,鍍在后表面的則稱為“背面鏡”.正面鏡的工藝、成本
和價格都遠高于背面鏡,一般生活中用的穿衣鏡等都用背面
鏡,而如圖2所示的投影器的反射鏡卻一定要用正面鏡,否
則不能保持成像質量.
(1)如果投影器的反射鏡用背面鏡,成像質量不能滿足
要求,這是為什么?
(2)為什么一般生活中用的穿衣鏡用背面鏡而不用正面鏡?
得分評卷人3.(12分)把一個功率為100W的“熱得快”(即一種直接
插入容器的水中燒開水的電熱器)插到一個裝有一升水的
金屬容器中("熱得快''完全浸沒水中),開始一段時間,水的溫度升高較快,
后來溫度的升高就越來越慢,當溫度升高到約70℃后,溫度就不再上升.
(1)是什么原因造成“熱得快”繼續(xù)通電而水的溫度不再升高?
(2)如果在溫度達到最高約70C后關閉電源并把“熱得快”從水中取出來,
水的溫度將下降,求它下降大約需要多長時間?已知水的比熱為4.2X103J/
(kg.K).
得分評卷入4.(15分)圖3a、圖38是伏安法測電阻的實驗電路圖,
被測電阻Rxi約IkQ,Hx2約100Q,供電電路(虛線框內
的部分)分別是分壓電路和限流電路,電源電動勢田=8V,
&=3V.兩圖中電壓表和電流表都滿足測量要求.現(xiàn)有最大阻值分別為
圖3a圖36圖4
Ri=10。,7?2=1OOQ,R3=200Q,/?4=1000Q的四種變阻器(這四種變阻器不是
我們中學實驗室常用的滑動變阻器,而是如圖4所示的電位器,它的a、Ac
三個接線頭分別對應著滑動變阻器的。、b,c三點),這四個變阻器的最大阻
值不同,但調節(jié)旋鈕最大旋轉角度都相同,而且調節(jié)旋鈕時電阻的變化都是
均勻變化(即線性變化)的.要求在兩個電路中分別增加一個變阻器,使每
個供電電路有兩個變阻器,可以對輸出電壓(或電流)進行粗調和細調,粗
細比為10:1(即要使第一個電路中的輸出電壓——或第二個電路中的輸出電
流一一變化某一數(shù)值,只調節(jié)粗調變阻器或只調節(jié)細調變阻器,二者旋鈕轉
動的角度之比是1:10).要求分別畫出兩個新電路圖,注明你選用的變阻器
的代號(兩個電路可選擇同一種變阻器);指出哪個變阻器是粗調,哪個變阻
器是細調;分別說明工作時如何使用這兩個變阻器把電壓(或電流)的輸出
值精確調整到要求的數(shù)值.
得分評卷人5.(15分)圖5所示,是收藏在半坡博物館的一件中國五
千至六千年前仰韶文化時期的文物,是一種盛放禮儀、祭
祀用酒的容器,尖底瓶高多在(30~40)cm左右,所以它剛
好適合于被原始人雙手抱在胸前,是最早的“欹(音qi)器”原型.圖6是清代
欹器的實物照片,圖7是剖面示意圖,為沿水平方向的轉動軸.該容器的
質量分布不以縱軸對稱,而且內部容積部分也不以縱軸對稱.在沒有裝水或少
裝水時就會傾斜(虛而欹),水裝得適中不多不少的時候會是端正的(中而正),
里面的水裝得過多或裝滿了它會翻倒(滿而覆).后人把它總結為“謙受益,
圖6
滿招損”,作為人生的格言.請分析它的這三個過程的物理原理,可以在欹器
的示意圖7中用字母標注說明,或畫草圖說明:
(1)沒有裝水或少裝水時就會傾斜;
(2)水裝得適中不多不少的時候就會是端正的;
(3)里面的水裝得過多或裝滿了它會翻倒.
得分評卷人6.(15分)陳思同學因為感冒,到醫(yī)院看病,護士給他測
量體溫.護士看了一眼體溫表,又甩了幾下,再讓陳思將
體溫表夾在腋下,5min后取出,護士告訴陳思體溫為
37.8℃.陳思接過體溫表,但是看不到水銀柱,護士告訴他將體溫表略微旋轉
一下,就可以看到.陳思按護士的方法略微轉了一個角度,立刻看到相當寬的
水銀柱.陳思同學回家后查閱了體溫表的有關資料,并且仔細觀察了體溫表的
圓柱面一
玻璃柱水銀柱
璃管
乳白色涂層
甲
乙
圖8
結構,他發(fā)現(xiàn)小小的一支體溫表竟然應用了很多物理知識.如圖8所示是他畫
出的體溫表的結構圖,甲是外形和內部結構,乙是橫截面.
請回答陳思所考慮的幾個問題:
(1)體溫表的最低溫度刻度和最高溫度刻度分別是多少?
(2)為什么要將體溫表“略微旋轉”,才能看清表內的水銀柱?
(3)護士在給陳思量體溫之前為什么要甩幾下?
(4)如果測量時間大大超過預定的5min,體溫表的示數(shù)是否會超過人的
體溫?為什么?
(5)體溫表中不選擇酒精而選擇水銀作為測量溫度的工作介質的主要原
因是什么?
得分評卷人7.(15分)常用的給電池充電的裝置(充電器)中,是利用
晶體二極管把交流電變成直流電的.最簡單的實驗電路如
圖9甲所示,其中D為整流用的硅二極管,E為低壓正弦交流電源,其頻率/
=50Hz.圖9乙為已經(jīng)調節(jié)好工作狀態(tài)的示波器,在它的“Y輸入”和“地”兩個
接線柱之間無信號輸入時,屏幕上的水平掃描線mn剛好與坐標的橫軸注重
圖9
合.當“Y輸入”的電勢高于“地”時,示波管中的電子束向上偏轉,Y軸的靈敏
度為5.0V/格.
(1)用示波器對實驗電路中不同的部位進行測試,會顯示圖9丙所示的
某一種穩(wěn)定的波形,他們都是在同一掃描頻率下得到的.請在表格中填寫出
“Y輸入”和“地”按照下面表格中所列出的每一種連接時,所顯示波形的代碼
(字母).
“Y輸入”連接baea
“地”連接eebb
顯示的波形
(2)由圖9丙[A]可知:此時示波器的掃描電壓的頻率和電源輸出的
正弦交流電壓的有效值分別是多少?加在電阻R兩端的電壓有效值是多少?
得分|評卷人8.(18分)為了保證家庭用電的安全,近年來各種在危險
|1情況下能自動斷電的保護裝置進入家庭.家庭用自動斷電
保護裝置有很多種,其中有些含有多種功能.如圖10所示
的甲、乙、丙三幅圖分別是三種不同功能的自動斷電保護裝置的原理示意圖:
甲、乙兩圖都有一個電磁鐵,當電磁鐵線圈中的電流達到一定值時(這個電流
圖10
的值可以調節(jié)),會吸引連桿上的銜鐵,使連桿向下移動,并使脫扣開關(脫
扣開關本身及連桿與脫扣開關間的機械裝置圖中都未畫出)斷開,從而切斷電
源,保證安全.兩圖不同之處是甲圖把火線與零線并在一起,采用雙線繞法,
而乙圖則只把火線繞在電磁鐵上.丙圖則沒有電磁鐵線圈,而是讓火線通過一
個雙金屬片,當電流超過某一定值時(這個電流值也可以調節(jié)),雙金屬片向
下彎曲代替連桿,同樣使脫扣開關切斷.
這三種功能分別是:①過載保護:當電流超過額定電流值不是很多時,電
路不立即被切斷,而是要經(jīng)過一段時間,如果電流仍沒有減小,再切斷電源;
②短路保護:當電路中發(fā)生短路現(xiàn)象時,立即自動切斷電路,避免災害發(fā)生;
③漏電保護:當家庭中火線絕緣皮破損而與導體接觸,并且導體與地連接,造
成漏電,這時要自動切斷電源.
請指出甲、乙、丙三圖各是哪種功能?并簡單說明其工作原理.
得分評卷人9.(18分)2007年10月24日我國發(fā)射了第一顆探月衛(wèi)
星嫦娥一號,經(jīng)過幾次變軌和修正,11月5日到達月球捕
獲點,經(jīng)有效制動進入周期為6T的月球極軌橢圓軌道I,后又經(jīng)過兩次制動
進入周期為T的月球極軌圓形軌道III,從而開始了正
式的探月工作,如圖11所示.
已知月球的質量為M,月球的半徑為R,萬有引力
常量為G,還已知衛(wèi)星繞月飛行遵守開普勒行星運動定
圖11
律,即衛(wèi)星軌道半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等.求軌
道III的半徑及軌道I的近月點及遠月點離月球表面的高度各是多少.
得分評卷人10.(24分)2008年8月,北京將舉辦第29屆奧運會,實
現(xiàn)新中國幾代人的夢想.在奧運會的三大球項目中,女排
是最有可能爭奪冠軍的隊伍,她們曾有著五連冠的輝煌,又是上屆雅典奧運會
的冠軍,全國人民都對她們寄予厚望.
排球的標準場地長18m、寬9m,女排網(wǎng)高2.24m,每半場都畫有一條3m
線,從而把場地分為前場和后場,如圖12甲所示.圖中A點為對方場地3m
線與邊線的交點,假設對方某運動員于A點處豎直起跳,沿水平方向擊球,
擊球點離地高度為/7=3.OOm,不考慮球的旋轉與空氣阻力,把球看作質點,已
知重力加速度g=10m/s2.8點為該邊線正上方網(wǎng)口上的一點,以3點為坐標
原點,沿網(wǎng)水平向右為x軸、豎直向上為y軸,建立平面直角坐標系,如圖
12乙所示.我方攔網(wǎng)的運動員只要把哪個區(qū)域封死,就能保證對方的這次擊
球不能直接得分?請通過計算后把這個區(qū)域標在乙圖的坐標系上,并注明邊界
處幾個關鍵點的坐標.
圖12
第三屆全國高中應用物理知識競賽北京決賽試題答案與評分標準
(同方創(chuàng)新妹)
2008.4.27
1、向下拉前面的黑板做功的功率較大.(3分)由于兩塊黑板的重力相
等,人在勻速移動黑板的過程中,所用的力只要等于受到的阻力即可.(2分)
系統(tǒng)移動過程中受到的阻力主要為滑輪與滑輪軸間的摩擦力,該摩擦力大
小與壓力成正比,向下拉時繩張力較大,因而對滑輪對滑軸軸的壓力較大,摩
擦力較大.因此向下拉前面的黑板做功的功率較大.(4分)
2、(1)如果投影器的反射鏡用背面鏡,鏡面的前表面和后表面各自反射
成像,從前表面反射所成的像強度較弱,從后表面反射回來所成的像要經(jīng)過兩
次折射和一次反射,以及介質的吸收,強度雖然減弱但仍大于從前表面反射而
成的像,這兩個像錯開一點而重疊,因此很不清晰.(5分)
(2)人在穿衣鏡前看自己的像時,光線基本上是垂直于鏡面入射(正入
射),從前表面反射而成的像對從后表面反射所成的像的干擾不大.而且背面
鏡的價線要便宜得多,清潔擦拭時不會傷到反射膜,因此一般對成像質量要求
不高的場合都使用背面鏡.(4分)
3、(1)“熱得快”給水加熱的同時,水通過容器還要向外散熱.而水與外
界的溫度差越大,散熱也越快,當單位時間內容器向外散失的熱量與“熱得快”
中電能轉化為內能的數(shù)量相等時,達到熱平衡,水的溫度不再升高.(4分)
(2)在水的溫度下降很小的時間段內,可以認為向外散熱的功率不變,
即尸=100W。(2分)
由于e=cmAT=4.2xlO3x1.0x1J=4.2xl03J(3分)
所需時間,=2=^^3^-S=42S.(3分)
11
4、分壓電路變阻器選擇舟=10Q,R2=100Q,電路圖如下圖左邊所示.限
流電路變阻器選擇足=100。,7?4=1000Q,電路圖如右邊所示.兩個電路粗細
調整方法相同,先調節(jié)粗調變阻器,基本調到所要求的電壓或電流附近,再調
節(jié)細調變阻器,調到準確值.可能要粗細配合,反復調整兩三次才能精確達到
要求的數(shù)值.
電路圖每個4分,共8分.選對變阻器并且說明哪是粗調哪是細調的,每
個]分,共4分.說明如何~?—
Rx
\fI
HZ±J------------(=K
Ki細顯粗
5、(1)這時欹器I____、縱軸對房
后重心落在靠近軸A3的下方,圖(b)S容器處于穩(wěn)為
(2)這時重心恰好在中心縱軸上,并且在A3的下方或在軸AB上,圖(c)
或(d);(5分)
(3)這時的重心隨著水的增加而上升,當重心升高到軸AB上方時,如
圖(e),這時處于不穩(wěn)平衡狀態(tài),再加上容器質量及容積部分分布不均勻,
就會傾倒,造成水的流出.水流出后重心逐漸降低,當重心低到A3軸時,又
虛而欹中而正滿而覆
Co為容器的重心J為少量水和容器的總重心C3為裝滿水時和容器的總重心
C2為較多水和容器的總重心
傾斜后,Co在A下方,奉夢私融定
為穩(wěn)定平衡、C2都在A下方,重力力矩就使其傾
為穩(wěn)定平衡覆
恢復到(c)或(d)直立的穩(wěn)定狀態(tài).(5分)
6、(1)35℃,42℃(2分)
(2)讓視線從乙圖上方垂直于乳白色涂層的方向看去,就可以觀察到經(jīng)
放大得到的較寬的水銀柱.這是因為圓柱面玻璃柱相當于凸透鏡(但不是球面
鏡而是柱面鏡),人通過它觀察能看到水銀柱生成橫向放大的虛像,并且后面
是乳白色涂層的背景,能看得清楚.(3分)
(3)這是因為體溫表內靠近玻璃泡部分有一段“狹窄細管”,當體溫表離
開人體后,水銀溫度下降,水銀剛一收縮,就從狹窄細管處斷開,從而能夠保
證上面的水銀柱不會退回玻璃泡中,便于離開人體后讀數(shù).下一次使用前,都
要用力“甩幾下”,使狹窄細管以上的水銀柱縮回泡中(3分)
(4)不會.當水銀從人體吸熱,溫度升高到與人體溫度相等時,即達到
熱平衡狀態(tài),此后,溫度表與人體間的熱傳遞就會停止.這個過程遵守熱力學
第零定律.(3分)
(5)酒精浸潤玻璃而水銀不浸潤玻璃,當體溫計離開人體溫度下降時,
管內的水銀會從狹窄細管處斷開,如果用酒精則不會從狹窄細管處斷開.此外
水銀受熱膨脹其體積隨溫度變化的線性比較好,這樣刻度可以是均勻的.(4
分)
7、(1)D,A,E,C(4分)
(2)25Hz(3分),7.1V(4分),5.0V(4分)
8、甲圖是③漏電保護:沒有發(fā)生漏電事故時,火線與零線中的電流方向
總是相反的,而且大小相等,電磁鐵線圈沒有磁性,當發(fā)生漏電事故時,經(jīng)過
導體直接流入地下的電流不通過零線,只通過火線,電磁鐵將產(chǎn)生磁性,從而
吸引銜鐵而斷電.(判斷正確3分,解釋正確再得3分,共6分)
乙圖是②短路保護:正常工作時,電流雖通過線圈,但不足以使銜鐵移動,
發(fā)生短路時,電流瞬時變得很大,會使電磁鐵磁性突然變大而吸引銜鐵,切斷
電源.(判斷正確3分,解釋正確再得3分,共6分)
丙圖是①過載保護:正常通電時,電流的熱效應不足以使雙金屬片克服彈
簧的拉力而向下彎曲,當電流超過額定電流時但超過不是很多時,電源不會立
即被切斷,經(jīng)過一段時間,通過雙金屬片所生熱量積累到一定程度,雙金屬片
向下彎曲,產(chǎn)生的力能克服彈簧彈力而觸動脫扣開關,切斷電源.(判斷正確
3分,解釋正確再得3
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