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苍南县求知杯高二物理竞赛试卷


苍南县“求知杯”高二物理竞赛试卷
说明:1 本试卷满分为 120 分,答卷时间为 150 分钟。 2 本试卷的解答写在答卷纸上,其中第一至第三大题只写结果,不写解答过程;第四大 题要写解答过程。 一 单选题(本题共 7 小题;每小题 3 分,共 21 分.每题给出的四个选项中只有一个选项 是正确的. ) 1、 质量为 M 的人造地球卫星在距地球表面高度为 R 的轨道上绕

地球做匀速圆周运动, 其 中 R 为地球半径,设地球表面的重力加速度为 g,以下说法正确的是 A.卫星的线速度为 v ? ( )

gR 2

B.一个质量 m 的物体在该卫星内所受的重力为 0 C.如果该卫星经变轨到距地面高为 2R 的新轨道上运动则其运动周期变小 D.该卫星是地球的同步卫星 2、某人在距地面某一高处以初速度 vo 水平抛出一物体,落地速度大小为 2vo,则它在空 中的飞行时间及距地面抛出的高度为 A. (
2


2

3v0 9v 0 , 2g 4g

2

B.

3v0 3v0 , 2g 4g

C.

3v0 3v0 , g 2g

2

D.

v0 v0 , g 2g

3、根据热力学定律和分子动理论,可知下列说法中正确的是 ( ) A.我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引 起其他变化 B.气体的状态变化时,温度升高,气体分子的平均动能增加,气体的压强一定增大 C.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动 D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机 械能,这在原理上是可行的 4、在如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板 B 与一灵敏的静电计相接,极板 A 接 地。若极板 A 稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论 的依据是 ( ) A.两极板间的电压不变,极板上的电量变小 B.两极板间的电压不变,极板上的电量变大 C.极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小 D.极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大 5、一列简谐横波沿 x 轴负方向传播,图 a 是 t ? 1 s 时的波形图,图 b 是波中某振动质元 位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点) ,则图 b 可能是图 a 中哪个质元的振动图线 ( ) y/cm y/cm A. x =0 处的质元 B. x =1m 处的质元 x/m t/s 0 C. x =2m 处的质元 2 3 4 5 6 2 4 5 1 0 1 3 6 D. x =3m 处的质元
(a) (b)

6、古有“守株待兔”的寓言.设兔子的头部受到的打击力大小等于自身的重力时即可致 命,并设兔子与树桩作用时间为 0.5s,则被撞死的兔子其奔跑速度最小为(g=10m/s2)

A.2m/s B.5m/s C.10m/s D.20m/s 7、如图所示,重为 G 的物体用两根绳子 0A、OB 悬挂,开始时 绳 OA 水平,现将两绳同时顺时针缓慢转过 900,始终保持 a 角大小 不变,且物体始终静止,绳 OA 的拉力为 T1,绳 OB 的拉力为 T2,则 在此旋转过程中不可能发生的是 A.T1 先减小后增大 B.T1 先增大后减小 C.T2 逐渐减小 D.T2 最终变为零 二、多项选择题(本题共 10 小题;每小题 4 分,共 40 分.每题给出的四个选项中至少有一个 选项是正确的,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. ) 8、一汽车在平直路面上以一定功率(小于额定功率)匀速行驶,速度为 v0,从 t=0 时刻 开始, 将汽车发动机的输出功率调整为某个值并保持不变, 设汽车行驶过程所受阻力恒定不变, 关于汽车从 t=0 时刻开始的 v-t 图象,下图中可能正确的是 ( ) v v0 o t v0 o t v v0 v v0 t o t v

o

D B C A 4 9 、某电梯的额定功率为 3.0× 10 W ,其中 10 %的功率消耗在克服摩擦上电梯自重为 6.0× 103N 设每位乘客平均体重为 700N,电梯以 2m/s 的速度匀速上升,那么此电梯最多能载 ( ) A.6 名乘客 B.8 名乘客 C.10 名乘客 D.12 名乘客 10、有两个物体 a 和 b,其质量分别为 ma 和 mb,且 ma>mb,它们的初动能相同.若 a 和 b 分别受到不变的阻力 fa 和 fb 的作用,经过相同的时间停下来,它们的位移分别为 sa 和 sb,则 ( ) A . fa > f b 且 s a < s b B . f a> f b 且 sa> sb C . f a< f b 且 sa> sb D . fa < f b 且 s a < s b 11、如图所示,A、B 是金属球壳,C 是验电器,B 球带正电,用金属导线将 B 的内部和 A、 C 上的金属小球相接,那么金属球 a、内壳 b、金属箔片 c 的带电情况为( ) A、a 带负电,b 带正电,c 带正电 B、a 不带电,b 带负电,c 带正电 C、a 带正电,b 不带电,c 带正电 D、a 不带电,b 带正电,c 带负电

a

b A B

c C

12、水平放置的光滑金属板中点的正上方有一带正电的点电荷,一表面绝缘、带正电的 小球(可视为质点、不影响原电场) ,自左向右运动的过程中 ( ) A、球先减速后加速运动 B、小球做匀速直线运动

C、小球受到电场力的冲量为零 D、电场力对小球不做功 13、在水平地面上着一个物体,质量为 m,它与地面间的摩擦系数为?,用一个水平冲力 冲击它一下,它在地面上滑行 s 后停下,则 ( ) (A)水平力对物体做功为零, (C)水平力对物体做功为?mgs, (B)水平力对物体的冲量为 m ?gs , (D)水平力对物体的冲量为 m 2?gs

14、如图甲所示,两块相同金属板 A 和 B 平行且正对放置,两板间接上周期性变化的交 变电压,电压随时间变化的规律如图乙所示。一些带电微粒(重力不计)从两板中面沿平行极 板的方向持续地射入,下列关于微粒在两板间运动的描述,正确的是( ) (A)微粒在垂直于极板方向的分运动可能是单向直线运动 (B)微粒在垂直于极板方向的分运动可能是往复的直线运动 (C)满足一定条件时,微粒有可能沿与板平行的方向飞出两板间 (D)微粒不可能沿与板平行的方向飞出两板间 A U AB U v 0 1 2 3 4 t B -U 15、如图所示,绝缘地面上固定着金属带电小球 B,在其正上方 h 高 A 处有大小相同的金属小球 A, A 由静止释放, 与 B 相碰后, 竖直向上反弹 (不 计碰撞时 A 球的机械能损失) ,则 A 上升的高度( ) h (A)可能大于 h (B)可能等于 h (C)可能小于 h (D)一定等于 h B 16、如图所示,物块 A 从弧形滑槽上的某一固定高 A 度滑下后,以速度 v1 又滑上粗糙的水平传送带。若传送带 不动,A 滑下后,从离开滑槽进入传送带左端开始计时, 经过时间 t1 滑至传送带右端某处便停止下来而不会掉下 去。若传送带以恒定速率 v2 做逆时针转动,A 滑下后,从 离开滑槽进入传送带左端开始计时,直到又返回传送带左端所用时间为 t2,则以下判断正确的 是 ( ) (A)若 v1>v2,则 t2<2 t1 (B)若 v1<v2,则 t2=2 t1 (C)若 v1>v2,则 t2>2 t1 (D)若 v1=v2,则 t2=2 t1 17、长木板 A 放在光滑的水平面上,质量为 m 的物块 B v/m/s 以水平初速度 v0 从 A 的一端滑上 A 的水平上表面,它们 v0 的 v-t 图线如图所示,则从图中所给出的数据 v0、v1、t1 及 物块质量 m,可以求出 ( ) v1 A.A 板获得的动能 B.系统损失的机械能 C.木板的最小长度 D.A、B 之间的动摩擦因数 O 三、填空题(每小题 4 分,共 28 分) t1 t/s

18、 在水平路面上以速度为 10m/s 匀速运动的汽车在第 2s 末关闭发动机,以后做匀减速运 动,第 3s 内平均速度是 9m/s,则汽车的加速度是_____________m/s2,汽车在 10s 内的位移是 m. Y M E V0 PO O′ X

19、如图,在水平方向的匀强电场中,有一带电体 P 自 O 点竖直向上射入,它的初动能为 4J。当它升到最高点 M 时, 它的动能为 5J,则物体折回通过与 O 在同一条水平线上的 O′ 点时,其动能为 。 20、一个小球恰能在一光滑竖直圆轨道内侧做圆周运动,若小球在轨道最高点的速度为 v1,加速度为 a1,对轨道的压力为 N1,而在轨道最低点的速度为 v2,加速度为 a2,对轨道的压 力为 N2,那么,v1:v2= ,a1:a2= ,N1:N2= .

21、 一水平放置的平行板电容器置于真空中, 开始时, 两板间匀强电场的场强大小为 E 1, 这时一带电粒微在该电场中正好处于静止状态。现将两板间场强大小由 E 1 突然变大到 E 2,但 保持方向不变。持续一段时间后又突然将电场反向,而保持场强的大小仍为 E 2,再持续一段同 样长的时间后带电微粒恰好回到最初位置。已知整个过程中微粒并未与极板相碰,设 E 1 已知, 则:场强 E 2 的大小为 。 22、一个质量为 2.0g 的弹丸,其出口速度为 300m/s。弹丸在枪筒中前进时受到的合力是 F=400-8000x/9,其中 F 以牛顿为单位,x 以米为单位,开枪时子弹在 x=0 处。由此可计算出枪 筒长度为 。 A 23、如图所示,已知各接触面间的动摩 F 擦因数为 0.3,人的质量为 40kg,木板质量为 60kg, 绳、 滑轮质量忽略不计, 开始系统静止, 今在滑轮轴上施加一水平拉力 F=320N,则人 与板间的摩擦力 fAB 为 ,板与地间的摩擦力 fBC 2 (g=10m/s )

B 为

24、如图所示,两根劲度系数分别为 K1、K2 的轻质 通过一根轻绳绕过一轻质滑轮悬挂在天花板上, 通过滑轮挂 物,滑轮中心将下移△x。不计一切摩擦,重物重量 为 。

K1

K2

弹 簧 一 重

O

苍南县“求知杯”高二物理竞赛 卷 答题卷

G



一 单选题(本题共 7 小题;每小题 4 分,共 28 分.每题给出的四个选项中只有一个选 项是正确的. ) 题号 1 2 3 4 5 6 7

答案 二、多项选择题(本题共 10 小题;每小题 4 分,共 40 分.每题给出的四个选项中至少 有一个选项是正确的,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. ) 题号 答案 三、填空题(每小题 4 分,共 28 分) 18、 20、 22、 24、 19、 21、 23、 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

四、计算题(共 31 分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤, 有数值计算的要明确写出数值和单位,只有最终结果的不得分。 )
25、(9 分) 地球质量为 M,半径为 R,自转角速度为 ? ,万有引力常量为 G,如果规定物体 在离地球无穷远处势能为零,则质量为 m 的物体离地心距离为 r 时,具有的万有引力势能可表示 为 E P ? ?G Mm . 国际空间站是迄今世界上最大的航天工程, 它是在地球大气层上空绕地球飞行
r

的一个巨大人造天体, 可供宇航员在其上居住和进行科学实验. 设空间站离地面高度为 h, 如果 在该空间站上直接发射一颗质量为 m 的小卫星,使其能到达地球同步卫星轨道并能在轨道上正 常运行,求该卫星在离开空间站时相对于地球必须具有多大的初动能?

26、 (10 分)光滑绝缘斜槽与水平面成θ =370 角,下端有一固定的电荷量为 Q=+10-6C 的点电荷,斜槽上方 1m 处有一个电荷量为 q=+5×10-8C、质量为 0.3g 的点电荷小球从静止开 始下滑。 若点电荷电场的电势计算公式是 ? =

kQ 。 求: 球在什么位置速度最大, 最大是多少? r

27、 (12 分)在一具有绝热壁的刚性圆柱形密闭气缸内, 有一绝热活塞, 活塞可

在气缸内无摩擦地滑动 , 气缸左端装有电热器 H, 可用于加热气体. 起初活塞在气 缸中央位置把气缸分成体积相等的 A、B 两室, A、B 内各充有 n =2.0mol 的 He 气, 温 度都为 T = 280K. 现用电热器加热气体, 加热完毕并经过一定时间后, 得知 A 室内 气体压强变为加热前的 1.5 倍, B 室的体积变为原来的 0.75 倍. 求电热器传给气体的 热量. (本题要用到的相关知识: 一定质量的理想气体, 其状态发生变化时, 压强 p 与体积 V 的乘积与热力学温度 T 成正比, 即: 度增加的内能为 12.5J )
A H B

pV ? 恒量. 每摩尔 He 气每升高 1K 温 T

苍南县“求知杯”高二物理竞赛试卷 参考答案
一 单选题(本题共 7 小题;每小题 4 分,共 28 分.每题给出的四个选项中只有一个选 项是正确的. ) 题号 答案 1 A 2 C 3 D 4 D 5 A 6 B 7 A

二、多项选择题(本题共 10 小题;每小题 4 分,共 40 分.每题给出的四个选项中至少 有一个选项是正确的,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. ) 题号 答案 8 BC 9 C 10 A 11 C 12 BD 13 CD 19、 14 ABC 24J 21、 2E1 15 AB 16 BCD 17 ABCD

三、填空题(每小题 4 分,共 28 分) 18、 -2 45 20、 1:√5 1:5 0

22、 0.45m 24、

23、 120

280

G?

4 K1K 2 .?? K1 ? K 2

四、计算题(共 31 分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算 步骤,有数值计算的要明确写出数值和单位,只有最终结果的不得分。 )
25、 (9 分)解:人造卫星作匀速圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供. 由 G Mm ? m v 得卫星在空间站上动能为
r2 r
EK ? 1 2 GMm mv ? 2 2( R ? h)
2

(2 分)

卫星在空间站上的引力势能为 E ? ? GMm ,则机械能为 P
( R ? h)

E ? EK ? EP ?

? GMm 2( R ? h)
GMm ? mr ? 2 r2

(2 分) 故其轨道半径 r ? 3 GM 2
?

同步卫星在轨道上正常运行时有 由上式可得同步卫星的机械能
E2 ? ? GMm 1 ? ? m3 G 2 M 2? 2 2r 2

(2 分)

卫星运动过程中机械能守恒,故离开空间站的卫星机械能 E1/ ? E2 设离开空间站时卫星的初动能为 Eko,则
E k 0 ? (? GMm 1 ) ? ? m3 G 2 M 2? 2 R?h 2

? Ek 0 ? ?

1 3 2 2 2 GMm m G M ? ? 2 2( R ? h)

(3 分)

26、 (10 分)当小球所受合外力为零、加速度为零时,速度达到最大。设此处距离 斜槽下端为 x .

KQq ? mg sin ? ? 0 x2

得:x=0.5m

(4 分)

小球从静止到最大速度 vm 得这一段过程利用能量守恒

m g(r0 ? x) sin ? ?
Vm= 3 m/s

KQq 1 KQq ? m vm ? r0 2 x
(6 分)

27、(12 分)解: 在电热器加热前, A、B 室中气体的压强和体积分别记为 p 和 V0 , 则加 热后 A 室内气体压强为 1.5p,体积为 1.25V0, 温度设为 TA. B 室内气体压强为 1.5p, 体积为 0.75V0, 温度设为 TB. 那么 对 A 室中气体:

pV0 1.5 p ? 1.25V0 ? T TA
T A 15 ? T 8
得 ?T A ? 7 T

[2 分]



8

[2 分]

对 B 室中气体:

pV0 1.5 p ? 0.75V0 ? T TB
TB 9 ? T 8
得 ?TB ? 1 T

[2 分]



8

[2 分]

电热器传给气体的热量 Q 等于气缸内 He 气增加的内能, 所以 Q =12.5n?TA + 12.5n?TB = 12.5nT =7000 J [4 分]


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