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上海市第十三届高二物理竞赛(初赛)


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上海市第十三届高二物理竞赛(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.单选题(每小题 3 分,共 30 分) 1.下列说法中正确的是( ) (A)伽利略发现了单摆的等时性,首先提出了单摆的周期公式 (B)牛顿发现了万

有引力定律,用实验测出了引力恒量 G (C)库仑发现了真空中点电荷之间相互作用的规律,用实验测出了静电力恒量 k (D)楞次发现了判断感应电流方向的规律之后,法拉第发现了电磁感应定律 2.如下图所示,光滑水平面上,一物体以速度 v 向右 v P 做匀速直线运动, 当物体运动到 P 点时, 对它施一水平向左 的恒力。过一段时间,物体反方向通过 P 点,则物体第二次 通过 P 点时的速率( ) (A)等于 v (B)大于 v (C)小于 v (D)无法确定 3.如图所示,有一高为 l 的平口玻璃杯内装有深度为 h 的水,上 面盖有卡片。现将玻璃杯翻转,水仍能留在玻璃杯内。已知大气压强为 p0,水的密度为?,假设玻璃杯倒转后卡片稍微凸出,则水的深度变化 l 量?h 近似为( ) (A) (C)

?gh(l-h)
p0 p0

(B)

?gh(l+h)
p0 p0l ?gh
h

?ghl

(D)

4.一种供仪器使用的小型电池,标准电压为 9 V,允许电池 输出的电流为 60 mA,为了测定这个电池的电动势和内电阻,实 R0 验室利用了如图所示的电路,图中电压表内阻很大,可以不考虑 对电路的影响,R 为电阻箱,阻值范围为 0-9999?,R0 是保护电 V 阻。实验室备有下列定值电阻,R0 应该选用( ) (A)5?,2.5W (B)800?,1W (C)150?,0.375W (D)200?,0.85W 5.如图所示,水平面上一个质量为 m 的物体向右运动, v 将弹簧压缩, 随后又被弹回直到离开弹簧, 则该物体从接触弹 簧到离开弹簧的这个过程中,下列说法中正确的是( ) (A)若接触面光滑,则物体加速度的大小是先减小后增大 (B)若接触面光滑,则物体加速度的大小是先增大后减小再增大 (C)若接触面粗糙,则物体加速度的大小是先减小后增大 (D)若接触面粗糙,则物体加速度的大小是先增大后减小再增大 6.如图所示电路中,电源电动势?=8 V,内阻 r=2 ?,若 定值电阻 R0=6 ?,滑动变阻器最大电阻为 6 ?,若要求滑动变阻 R0 R 器上消耗的功率最大,这时滑动变阻器接入电路的电阻和最大功 率分别为( )

R

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(A)1.5 ?,6W (B)1.5 ?,8W (C)2 ?,8W (D)2 ?,6W 7.如图所示,物体 A 和 B 的质量均为 m,且分别与 轻绳连接跨过定滑轮,现用力拉物体 B,使它沿水平面向右 做匀速运动,物体 B 从 C 运动到 D 的过程中,物体 A 克服 重力做功为 W1,从 D 运动到 E 的过程中,物体 A 克服重力 做功为 W2。如果 CD 和 DE 的距离相等,在此过程中,绳子 A B F 对物体 A 的拉力大小为 T,则( ) C D (A)W1>W2,T>mg (B)W1>W2,T<mg (C)W1<W2,T>mg (D)W1<W2,T<mg 8.如图所示,用不可伸长的细绳(长度为 L)悬于 O 点的小球 被刚性小锤打击,打击后迅速离开,两次打击才能达到最高点,且球 O 总在圆弧上运动。两次打击均在最低点 A 完成,打击的时间极短。锤 第一次对球做功为 W1,锤第二次对球做功为 W2,则 W1:W2 的最大值 为( ) A (A)1:2 (B)1:3 (C)2:3 (D)3:2 9.如图所示,在光滑水平面上,有一竖直向下的匀强磁 v1 ? ? 场分布在宽为 a 的区域内,现有一边长为 L(a>L)的正方形闭 B 合导线框,以初速度 v1 垂直磁场边界滑过磁场后,速度变为 v2, L ? ? 则完全进入磁场中时线框的速度( ) a v1+v2 (A)大于 2 v1+v2 (C)小于 2 v1+v2 (B)等于 2 (D)无法确定

E

? ?

10.如图所示,长为 L 的细线一端系一小球,另一端悬于 O ? O 点,把细线拉成水平后,从静止释放小球,球与光滑水平面接触时, 线与水平面的夹角为?,若不计小球接触时的能量损失,触地后,小 球上升的最大高度为( ) (A)L sin ? (B)L sin ? cos2? (C)L sin2 ? cos? (D)L sin3 ? 二.多选题(每小题 5 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 5 分,选对但不全的得 3 分,有选错或不答的 得 0 分) 11.一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路 程的讨论中正确的是( ) (A)车速越大,它的惯性也越大 (B)质量越大,它的惯性也越大 (C)车速越大,刹车后滑行的路程也越大 (D)质量越大,刹车后滑行的路程也越大 12.关于机械波和电磁波,下列说法中正确的是( ) (A)机械波传播需要介质,电磁波传播可以不需要介质 (B)机械波能发生干涉和衍射,电磁波不能发生干涉和衍射 (C)机械波和电磁波从一种介质传向另一种介质时频率不变 (D)机械波和电磁波都存在横波和纵波

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13.人造地球卫星在运载火箭的推力作用下获得发射速度 v1,卫星绕地球做半径为 r 的匀速圆周运动轨道上的线速度为 v2,则下列说法中正确的是( ) (A)v1 越大,r 也越大 (B)v1 越大,r 越小 (C)v1 越大,v2 也越大 (D)v1 越大,v2 越小 14.带正电的小球从空中由静止开始下落,若空中有竖直向上的匀强电场,在不计空 气阻力的情况下( ) (A)小球增加的电势能等于它减少的重力势能 (B)重力和电场力的合力对小球做的功等于小球动能的增加量 (C)小球克服电场力做的功等于小球机械能的减少量 (B)下落过程中小球的电势能、重力势能和动能之和不变 15.一辆汽车在恒定功率牵引下,在平直公路上由静止出发,在 4 min 的时间内行驶 了 1440 m,则 4 min 末汽车的速度可能为( ) (A)6 m/s (B)8 m/s (C)10 m/s (D)12 m/s O 16.一根轻绳上端固定,在绳的不同地方分别系着三个质量均为 m 的小 A 球 A、B、C,绳能承受的最大拉力为 4mg,现用力 F 拉绳的下端,如图所示。 下列说法中正确的是( ) B (A)若 F 从零缓慢地增大到 3mg,能拉下 1 个小球 (B)若 F 从零缓慢地增大到 3mg,能拉下 3 个小球 C (C)若 F=3mg,能拉下 1 个小球 F (D)若 F=3mg,能拉下 3 个小球 17.在空气阻力不计时竖直向上抛出一物体上升时间为 t1,下降时间为 t2,如果空气 阻力大小不变时,用同样的初速度竖直向上抛出一物体上升时间为 t3,下降时间为 t4,则下 列说法中正确的是( ) (A)t1 大于 t3 (B)t2 大于 t4 (C)t1+t2 小于 t3+t4 (D)t1+t2 可能等于 t3+t4 18.如图所示,abcd 是粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框, a M ? 水平放置在竖直向下的匀强磁场中,边长 ad 是边长 ab 的两倍,导体 棒 MN 可在 ad、bc 上无摩擦滑动,且接触良好,导体棒 MN 的电阻与 线框 ab 边的电阻相等, 当 MN 由靠近 ab 边向 cd 边匀速滑动的过程中, 以下说法中正确的是( ) (A)MN 两端电压先增大后减小 (B)矩形线框中消耗的电功率先增大后减小,然后再增大后减小 (C)ab 中的电流先减再增大 (D)矩形线框中消耗的电功率先减小再增大 三.填空题(第 19 题 2 分,20 到 26 题每小题 4 分,共 30 分) 19.当你在商店里打工时,要把货箱搬上离地 12 m 高 P/W 的楼上。现有 30 个同样的货箱,总质量为 150 kg,如果要求 30 你尽可能快地将它们搬上去。 你身体可以提供的功率 (单位为 W)与你搬货箱的质量关系如图所示,则完成这一工作的最短 20 时间为________________min(忽略下楼、搬起和放下货箱等 10 时间) 。
0
b ? N d ? ? ? ? ?B ? c

功率-质量

10 m/kg

20

30

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20.如图所示水平轨道 BC,左端与半 A O1 径为 R 的四分之一圆周 AB 光滑连接,右端 E 与四分之三圆周 CDEF 光滑连接, 圆心分别 R 为 O1 和 O2。质量为 m 的过山车从距离环底 F O2 D 高为 R 的 A 点处,由静止开始下滑,且正好 能够通过环顶 E 点,不计一切摩擦阻力。则 B C 过山车在通过 C 点后的瞬间对环的压力大 小为______________,在过环中总 D 点时的加速度大小为______________。 21. 在均匀介质中, 各质点的平衡位置均在同一直线上, y 相邻两个质点之间的距离均为 1.5 cm。 若振动从质点 1 开始向 y 轴负方向运动,经过 0.24 s 时间第一次形成如下图所示的波 1 3 5 7 9 11 13 形 , 则 此 波 的 周 期 T 为 ______________s , 波 速 为 ______________m/s。 22.在足够大的长方形 abcd 区域内有水平向右的匀强电场,其中 a b v0 ad 边与水平方向垂直,现有一带电的质点从 O 点沿电场方向射入该区 O A 域,它的动能为 10 J,当它到达距 ad 边最远的 A 点时,所具有的动能 为 25 J ( 如 图 所 示 ) ,此过程中带电质点的电势能增加了 E ______________J。该带电质点折回通过 ad 边上的 O’点时,其动能为 O’ ______________J。
d c

23.如图所示,平行正对金属板 A 和 B 相距 A C S 为 d, 板长为 L, 板间电压为 U0。 C 为宽为 d 的挡板, 其上、下两端点与 A、B 板水平对齐,且 C 离金属 板与屏 S 的距离均为 L/2, C 能吸收射到它表面的所 有粒子。 现让电荷量为 q 的带电粒子沿 A、 B 两板中 B 心线入射,带电粒子的质量、速率均不变,重力不 计。 带电粒子到达屏 S 上的宽度为_________________, 初动能在_________________范围内 的粒子都能打到屏 S 上。
B C v (m/s) 24.如图所示,连通器有三根竖直开口的细管 A、B、 A C,两管之间的距离为 L。现向连通器中注入适量的水,并 8 ? h 让它绕中间的细管 B 转动起来,当转动角速度为?时,中间 h 细管 B 内的水面恰与横管内水面相齐。 则距离转轴 x 处的压 强为_______;A 管中水面的高度 h 为______ O x 0 10 20 t (s) _。 25.一质点沿直线运动,其速度随时间变化的关系图像即 v-t 图像,恰好是与两坐标 轴相切的四分之一圆弧,切点的坐标分别为 8 m/s 和 20 s,如图所示,则该质点在这 20 s 内 位移为_______m,该质点在第 10 s 末时的加速度大小为_______m/s2。

26.如图所示,足够长的光滑金属框与水平面成 30? 角倾斜放置,金属框的宽度为 L=0.50 m,框上边的电阻 为 R1=0.30?,下边的电阻为 R2=0.60?,框左右两边的 电阻不计,垂直于金属框的匀强磁场的磁感应强度为 B= 1.0 T。 金属棒 MN 的质量为 m=0.10 kg, 电阻为 R=0.20?。

B

M R1

R2 30?

N

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现让 MN 无初速释放并保持与框接触良好地滑下。 则 MN 棒所受重力的最大功率为____ ___W;MN 棒从释放到达最大速度的过程中通过棒某截面的电量为 q=5.0 C,则电阻 R1 上产生的焦耳热为_______。 参考答案: 一、1、C, 2、A, 3、A, 4、D, 5、D, 6、A, 7、C, 8、C, 9、B, 10、B, 二、11、B、C, 12、A、C, 13、A、D, 14、B、C、D, 15、 B、C, 16、B、C, 17、A、D, 18、A、B, 三、19、12,
2

20、6mg, 10 g,
2

21.0.12,1,
2 2

22、10,110, 25 、

3d qUL qUL 23、 , 2 <Ek< 2 , 4 2d d 34.4,约 0.23, 26、0.4 W,0.67 J,

1 ?L 24、 ??2x2+p0,h= , 2 2g


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