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上海市第十一届高二物理竞赛(初赛)


上海市第十八届高二物理竞赛(初赛)
说明: 1.本卷满分 100 分,答卷时间 90 分钟。 2.本卷的解答结果写在答卷纸上。 3.本卷中重力加速度 g 取 10 m/s2。 一.单项选择题(每小题 3 分,共 30 分) 1.一列车队从同一地点先后开出 n 辆汽车在平直公路上排成直线行驶,各车均由静止出发 先做加速度为 a 的匀加速直线运动,达到同一速度 v 后入做匀

速直线运动, 欲使 n 辆车都匀 速行驶时彼此距离均为 x,则各辆车依次启动的时间间隔为(不计汽车的大小) ( ) (A)2v/a (B)v/2a (C)x/2v (D)x/v 2.一条形磁铁静止在斜面上,固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线 中通有垂直纸面向里的恒定电流, 如图所示。 若将磁铁的 N 极与 S 极位 置对调后,仍放在斜面上原来的位置,则是磁铁对斜面的压力 FN 和摩 擦力 Ff 的变化情况分别是( ) (A)FN 增大,Ff 减小 (B)FN 减小,Ff 增大 (C)FN 与 Ff 都增大 (D)FN 与 Ff 都减小

I S N

3.如图所示,一质量为 M、长为 L 的木板,放在光滑水平面 m 上,在木板的右端放一质量为 m 的小木块,用一根不可伸长 M F 的轻绳通过定滑轮分别与 M 和 m 连接,小木块与木板与间的 动摩擦因数为 ?,开始时木板与木块均静止。现用水平向右的拉力 F 作用在 M 上,将 m 拉 向木板左端的过程中,拉力至少做功为( ) (A)2?mgL (B)?mgL/2 (C)?(M+m)gL (D)?mgL 4.磁带轴未绕磁带时的半径为 R1,设磁带厚度为 d,绕满磁带后的半径为 R2,若磁带以恒 定的角速度?绕磁带,则绕满磁带所用的时间为( ) (A) (R1-R2)/? (B) (R2-R1)/d? (C)2?(R2-R1)/d? (D)?(R2-R1)/d? 5.一只质量为 m 的小猫,跳起来抓住悬挂在天花板上质量为 M 的竖直木杆,当小猫抓住 木杆的瞬间,悬木杆的绳断了,设木杆足够长,由于小猫不断地向上爬,可使猫离地高度始 终不变,则木杆下落的加速度是( ) (A)g (B)Mg/m (C) (M+m)g/M (D) (M-m)g/M 6.如图所示,天平横梁左、右刀口之间的距离 2l=40cm,游码刻度间的距离 2d=30cm, 游码刻度量程 0-10g,则可估算出游码的质量 mx 为( )
2l

0

5 2d

10

1/7

(A) (40/3)g

(B ) (20/3)g

(C) (10/3)g

(D)10g
P v E

7.如图所示,质量为 m、带正电 q 的小球从水平向右的匀强电场中的 O 点以初速度 v 抛出,初速度方向与竖直线夹 ? 角,当小球运动到轨迹的 最高点 P 处时,其速度大小仍为 v,则 P 点必在 O 点的( ) (A)正上方 (B)左上方 (C)右上方 (D)以上三种情况都有可能 8.转动的物体也有动能,物体的转动动能 Ek=I?2/2,其中 I 称为转动惯 量,?为转动的角速度。某人为了测一个飞轮的转动惯量 I,他设计了下列 实验:如图所示,开始飞轮(无动力)以?0 匀速转动,飞轮轴的摩擦不计, 飞轮半径为 r,现将质量为 m 的物体从限位孔中(使物体不能左右移动) 放到转动的飞轮上,将物体放上后,飞轮恰好转过 n 圈停下,已知物体与 飞轮间的动摩擦因数为?,则飞轮的转动惯量 I 为( ) 2 2 (A)4n?r?mg/?0 (B)2n?r?mg/?0 2 (C)n?r?mg/?0 (D)n?r?mg/2?02

?
O

限位孔 m

O
r

?

9.在水平桌面 M 上放置一块正方形薄木板 abcd,在木板正 d cM 中点放置一个质量为 m 的木块,如图所示。先以木板的 ad a b 边为轴,将木板向上缓慢转动,使木板的 ab 边与桌面的夹 角为?,再接着以木板的 ab 为轴,将木板向上缓慢转动,使木板的 ad 与桌面的夹角也为? (ab 边与桌面的夹角仍为?不变) 。在转动过程中木块在薄木板上没有滑动,则转动以后木 块受到的摩擦力的大小为( ) (A)2 2mgsin? (B) 2mgsin? (C)mgsin2? (D)mgsin 2?

10.如图所示,在坐标原点 O 处有一波源,它所激发的振 O 动表达式为 y0=cos2?vt。该振动以平面波形式沿 x 轴正方 向传播,在距波源 d 处有一平面 B 将波反射回来(反射时 无半波损失) ,则在坐标为 x 的 P 处反射波的表达式为( ) (A)y=Acos2?(vt- 2d-x )

P x

B

x

?

2d-x (B)y=Acos2?(vt+ )

?

d-x (C)y=Acos2?(vt- )

?

(D)y=Acos2?(vt+

d- x )

?

二.多项选择题(每小题 4 分,共 40 分。每小题给出的答案中至少有一个是正确的,请把 正确的答案全选出来。每一小题全选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的 得 0 分) 11.如图所示,从地面上 A 点发射一枚远程弹道导弹,在引力作用下, 沿 ACB 椭圆轨道飞行击中地面目标 B,C 为轨道的远地点,距地面高 度为 h,已知地球半径为 R,地球质量为 M,引力常量为 G。设距地面 高度为 h 的圆形轨道上卫星运动的周期为 T0,下列结论正确的是( )
2/7

C H B A

地球 R

(A)导弹在 C 点的速度大于 (B)导弹在 C 点的速度小于

GM R+h GM R+h

GM (C)导弹在 C 点的加速度等于 (R+h)2 4?2(R+h) (D)导弹在 C 点的加速度等于 T02 12.有一种观点认为地磁场产生的原因是:由于地球不是中性的,所以当地球绕其自转轴旋 转时,运动的电荷会产生磁场。同时由于潮汐等因素地球自转的周期会变长,则下列说法中 正确的是( ) (A)地球的净电荷为正电荷 (B)地球的净电荷为负电荷 (C)地球的磁性会变强 (D)地球的磁性会变弱 13.如图所示,直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图线,直线 B 为电源 b 的路端电压与电流的关系图线,直线 C 为一电阻 R 两端电压 与电流的关系图线,将这个电阻分别接到 a、b 两电源上,那么( ) (A)R 接到 b 电源上时电源的效率较高 (B)R 接到 b 电源上时电源的输出功率较大 (C)R 接到 a 电源上时电源的输出功率较大,但效率较低 (D)R 接到 a 电源上时电源的输出功率较大,效率也较高 14. 如图所示, 电源电动势 E=8V, 内阻 r=4?, 电灯 A 的电阻为 10?, 电灯 B 的电阻为 8?, 滑动变阻器的总电阻为 6?.闭合开关 S, 当滑动触 头 P 由 a 端向 b 端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化) ,下列说法 正确的是( ) (A)电流表示数先减小后增大 (B)电压表示数先减小后增大 (C)电灯 A 的亮度不断减小 (D)电源的最大输出功率为 4W 15.如图所示,AB 为斜面,BC 为水平面,从 A 点以水平速 A 度 v0 抛出一小球,其第一次落点到 A 的水平距离为 s1。从 A 点以水平速度 3v0 抛出一小球, 其第一次落点到 A 的水平距离 为 s2。不计空气阻力,则 s1∶s2 可能等于( ) (A)1:3 (B)1:6 (C)1:9 (D)1:12 16.如图所示,滑块 A、B 的质量均为 m,A 套在固定竖直杆上, A、B 通过转轴用长度为 L 的刚性杆连接,B 放在水平面上交靠着 竖直杆,A、B 均静止。由于微小的扰动,B 开始沿水平面向右运 动。不计一切摩擦,滑块 A、B 视为质点。在 A 下滑过程中,下列 说法中正确的是 ( ) (A)A、B 组成的系统机械能守恒
3/7
v0 B C

U A B C

O

I

A a B b P

V S A

A

B

(B)在 A 落地之前轻杆对 B 一直做正功 (C)A 运动到最低点时的速度为 2gL (D)当 A 的机械能最小时,B 对水平面的压力大小为 2mg 17.如图所示,有一半径为 r 的导电圆环处于磁感应强度为 B 的匀强磁场 中,磁场方向垂直纸面向里且与圆环平面垂直,圆环的电阻为 R,a、b、 c 为圆环上等间距的三点。若磁感应强度 B 在时间?t 内均匀减小到零,则 此过程( ) (A)圆环内的感应电流为 B?r2/R?t (B)流过圆环截面的电量为 B?r2/R (C)a、b 间的电压等于 b、c 间的电压,且电压不等于零 (D)a、b 间的电压等于 b、c 间的电压,且电压均为零

? a ? ?

? ? ? b

? ? ?

? c ?B ?

18. 边长为 a 的正方形导线框在光滑水平面上以初速度 v0 进入有界磁场, 匀强磁场的宽度 L >a,如图(a)所示,则线框进入该磁场后的感应电流随时间变化的 i-t 图像可能是图(b) 中的 ( )
L ? a ? v0 (a) ? 0 (A) t 0 (B) (b) t 0 (C) t 0 (D) t ? i i i i

19.如图,两等量异号的点电荷相距为 2a。M 与两点电荷共线, N 位于两点电荷连线的中垂线上, 两点电荷连线中点到 M 和 N 的 距离都为 L,且 L?a。略去(a/L)n(n≥2)项的贡献,则两点 电荷的合电场在 M 和 N 点的强度( ) (A)大小之比为 2,方向相反 (B)大小之比为 1,方向相反 (C)大小均与 a 成正比,方向相反 (D)大小均与 L 的平方成反比,方向相互垂直
L

N

-q +q L M

20.如图所示,三个质量均为 m 的弹性小球用两根长均为 L v0 A B C 的不可伸长的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上。现 L L 给中间的小球 B 一个水平初速 v0,方向与绳垂直。小球相互 碰撞时无机械能损失。则下列说法正确的是( ) (A)当小球 A、C 第一次相碰时,小球 B 的速度大小为 v0/3,方向与图中 v0 同向 (B)当三个小球再次处在同一直线上时,小球 B 的速度大小为 v0/3,方向与图中 v0 反向 (C)当三个小球处在同一直线上时,绳中的拉力大小为 mv02/L (D)运动过程中小球 A 有最大动能时两根绳的夹角?为 60? 三.填空题(6 小题,共 30 分) 21. (4 分)如图所示,在橄榄球比赛中,一个质量为 100kg 的橄榄球前锋以 5m/s 的速度跑动, 想穿越防守队
4/7
PA PB PC

碰撞前状态 底线

碰撞后状态 底线

员到底线角地得分。就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名质量均为 75kg 的队员,一 个速度为 2m/s,另一个速度为 4m/s,然后他们就扭在了一起。则他们碰撞后的共同速率为 ___________m/s(结果保留一位有效数字) ,并说明这名前锋能否得分,答:______得分(填 “能”或“不能” ) 。 22. (5 分)如图所示,波源 s1 在绳的左端发出频率为 f1、 振幅为 A1 的半个波形 a,同时,波源 s2 在绳的右端发出频 率为 f2、振幅为 A2 的半个波形 b,已知 f1<f2,若 P 为两 波源连线的中点,则两列波波峰相遇的位置在 P 点的 _______侧(选填“左”或“右” ) ,若使 a、b 的波峰恰在 P 点叠加,则 a、b 自波源发出的 时间差为___________。 23. (5 分)已知地面附近每升高 12m,大气压降低 1mmHg.为了观测大气压这 一微小变化,某实验小组巧妙地设计了如图所示的一个实验,在一个密闭的玻 a 璃瓶的塞子上插入一根开口且足够长的细玻璃管,瓶内有一定量的水和空气。 由于内外压强差,细玻璃管内水面 a 上升到一定的高度。将玻璃瓶放置在地面 h 上,记录下此时管内水面 a 的位置,再将玻璃瓶放到离地 1.2m 的讲台上时, 则玻璃管内水面将______mm(应填上升或下降多少) 。同时小组成员想用此装 置来测高度, 先将此装置放在温度为 27?C、大气压为 750mmHg 的实验楼前场 地上,测得水柱的高度为 h=204mm。然后将装置缓慢地平移到二楼的实验室桌面上,待稳 定后发现水柱升高了 40.8mm,已知实验室比楼下场地的温度高 1?C,实验室桌面与楼下场 地的高度差为_____________m。 (不计水面升降引起的瓶内空气何种的变化,水银的密度为 3 3 13.6?10 kg/m )

d u 24. (5 分)平行金属板 A、B 相距 d,如图 a 所示,板 U0 间加有随时间变化的电压,如图 b 所示,设 U0 和 T 已 O 0 T/2 T 3T/2 t 知,A 板上 O 点处有一带电粒子,其电量为 q,质量为 u -Ux m (不计重力) 在 t=0 时刻受板间电场加速向 B 板运动, 途中由于电场反向又向 A 返回。为使 t= T 时该粒子恰好回到 O 点,则比值 U0/Ux = __________,这种情况下为使粒子在由 A 向 B 运动中不致碰到 B 板,则 U0 的取值范围是 __________。

25. (5 分)如图所示,静止的立方体形水平放置的箱内正好装有 一半容积的水,将箱底左下角的小孔 P 打开时,水以 v0 速率向外 流出。今使水箱水平向右以 a=g 的加速度运动,待箱中的水达到 稳定状态,箱中的水面和水平方向的夹角为__________,如果此 时再打开小孔 P, 水将以 v=__________v0 的速率相对水箱向外流 出。设外界和水箱内气体压强几乎始终相等。

a=g l P

26. (6 分)实验室现有以下器材:直流电源 E,其电动势约为 6V,内阻可忽略不计;固定 电阻 R1=2500?,固定电阻 R2=5000?;直流电流表 A1,量程为 7.5mA;直流电流表 A2, 量程为 15mA;直流电流表 A3,量程为 30mA;三个电流表内阻都为十几欧左右。直流电压 表,量程为 5V,内阻 RV=5000?;单刀开关 S;导线若干。现要在以上器材中选用直流电
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源、单刀开关、导线、一个固定电阻、一块电流表和一块电压表来测量一个阻值约为 500? 的未知电阻 Rx。为提高测量的准确程度,要求测量时电表读数超过其量程的 2/3。 (1)在答 题纸上画出实验原理电路图,图中器材均需用题目中给定的符号标出。 (2)若连接好电路并 将开关闭合以后,电流表与电压表的示数分别为 I 和 U,则可以推导出 Rx=________。 (需 要修正电表接入引起的误差)

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参考答案:
一、单项选择题 1 D 2 C 3 D 4 C 5 C 6 B 7 C 8 A 9 B 10 A

二、多项选择题 11 BCD 12 BD 13 AC 14 AC 15 ABC 16 AC 17 ABD 18 ABC 19 AC 20 ABC

三、填空题 21.0.2;能, 23. 上升 1.36;5.4, 25.45?; 2, U(RV+R1) 26.电流表用 A2, , IR-U f2-f1 22.左; , 4f1f2 24.1/3; U0<6md2/qT2

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