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2012高二物理竞赛物理卷


高二物理竞赛试卷
一.选择题:(本大题共 10 小题,每小题 4 分,满分 40 分,每小题给出四个答案中至少有一 个是正确的,每小题全选对的得 4 分,选对但不全得 2 分,有选错或不答的得 0 分) 1.“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星能把广阔视野内的气象数据发回地面,为天气 预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍, 下

列说法中正确的是:( )
1 倍 n

A.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转的速度的 B.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 C.同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 D.同步卫星运行速度是第一宇宙速度的
1 倍 n

1 倍 n

1 倍 n

2.在离地面足够高的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左 端固定,右端与质量为 m 的一小钢球接触。当弹簧处于自然长 度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示,桌子的右边缘距墙 壁的水平距离为 s,让钢球向左压缩弹簧一段距离 x 后由静止 释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行后打到竖 直墙壁上,下落的高度为 h。则( ) A.弹簧的压缩量 x 越大,其它条件不变,则下落的高度 h 越大 B.桌子的右边缘距墙壁的水平距离 S 越大,其它条件不变,则下落的高度 h 越大 C.如果将该装置放入一匀速下降的电梯中,相同条件下,h 将变小 D.如果将该装置放入一正在水平方向加速行驶的汽车内,相同条件下,h 一定变大 3.如图所示,虚线 EF 的下方存在着正交的匀强电场 E 和匀强磁场 B。一带电微粒自离 EF 为 h 的高处由静止下落,从 B 点进入场区,做匀速圆周运动,从 D 点射出。有同学做出如 下判断: ①微粒受到的电场力方向一定竖直向上 ②微粒做圆周运动的半径为 E 2h
B g

h E B D F C

③从 B 点运动到 D 点的过程中微粒的电势能和重力势能之和 在最低点 C 最小 ④从 B 点运动到 D 点的过程中微粒的电势能增大 下列组合中正确的是:( ) A.①② B.②④ C.①③

D.③④

4.在奥运比赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项。质量为 m 的跳水运动员从高台上跳 下,在他入水前重心下降的高度为 H,经历的时间为 T。入水后他受到水的作用力而做减速 运动,在水中他的重心下降的最大高度为 h,对应的时间为 t。设水对他的平均作用力大小 为 F,当地的重力加速度为 g,则下列说法或关系正确的是:(
1

)

A.他入水后的运动过程中动能减少量为 Fh B.他入水后的运动过程中机械能减少量为 Fh C.他在整个运动过程中满足 Ft=mgT D.他在整个运动过程中机械能减少了 mgh 5.汽 车 B 在 平 直 公 路 上 行 驶 , 发 现 前 方 沿 同 方 向 行 驶 的 汽 车 A 速 度 较 小 , 为 了 避免相撞, 距 A 车 25 m 处 B 车制 动 , 此 后 它 们 的 v- t 图 像 如 图 所 示 , 则( -1 2 v/ms A. B 的 加 速 度 大 小 为 3 . 7 5 m / s 15 B B. A、B 在 t=4s 时的速度相同 10 A C. A、B 在 O~4s 内的位移相同 5 t/s D. A、 B 两 车 不 会 相 撞 0 2 4 6 )

6.图甲中的理想变压器的原副线圈匝数比为 11:1,原线圈接如图乙所示的正弦交流电时电 动机正常工作,此时电流表的读数为 1A,已知 R=20Ω ,电机线圈的内阻 r=0.5Ω ,电流表 和电压表都是理想电表,则:( )

A.电压表的读数为 20 2v

B.流过电阻中的电流为 1A

C.流过电动机的电流为 40A D.电动机输出的机械功率为 200W 7.如图所示,真空中有两个等量异种点电荷 A 和 B,一带负电的试探电荷仅受电场力作用, 在电场中运动的部分轨迹如图中实线所示,M、N 是轨迹上的两点,MN 连线与 AB 连线垂 直,O 为垂足,且 AO>B0.设 M、N 两点的场强大小分别为 EM、EN 电势分别为 ?M , ? N .下 列判断中正确的是:( A.EM 小于 EN B. ? M 大于 ? N C.B 点电荷一定带正电 D.此试探电荷在 M 处的电势能小于 N 处的电势能 8.在 x=-0.5m 处有一波源,产生沿 x 轴正方向传播的简谐横波,传到坐标原点时的波形如 图所示。 当此波到达 P 点时, 处于原点的 O 处的质点所通过的路程和该时刻的位移分别是 ( ) y/cm 2 -0.5 0 -2 A.10.25m, 2cm C.82cm, -2cm
2

)

P 10.25 x/m

B. 10.25m, -2cm D. 82cm, 2cm

9.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳浓度的变 化而变化,在如图所示的电路中,不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻,这样, 显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系,观察仪表指针就能判断一氧化碳是否 超标。有一种氧化锡传感器,其电阻的倒数与一氧化碳的浓度成正比,那么,电压表示 数 U 与一氧化碳浓度 C 之间的对应关系正确的是( ) A.U 越大,表示 C 越大,C 与 U 成正比 B.U 越大,表示 C 越小,C 与 U 成反比 C.U 越大,表示 C 越大,但是 C 与 U 不成正比 D.U 越大,表示 C 越小,但是 C 与 U 不成反比 10.如图所示,有理想边界的直角三角形区域 abc 内部存在着两个方向相反且均垂直纸面 的匀强磁场,e 是斜边 ac 的中点,be 是两个匀强磁场的理想分界线,现以 b 点为原点 O,沿直角边 bc 作 x 轴,让在纸面内与 abc 形状完全相同的金属线框 ABC 的 BC 边处在 x 轴上,t=0 时导线框 C 点恰好位于原点 O 的位置.让 ABC 沿 x 轴正方向以恒定的速度 v 穿过磁场,现规定逆时针方向为导线框中感应电流的正方向,在下列四个 i -x 图象 中,能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是:( )

3

4

高二物理竞赛试题答题纸
班级 姓名
一.选择题:(本大题共 10 小题,每小题 4 分,满分 40 分,每小题给出四个答案中至少有一 个是正确的,每小题全选对的得 4 分,选对但不全得 2 分,有选错或不答的得 0 分) 题号 答案 二、实验题和填空题(本题共 3 小题共 15 分)将答案填在横线上或作图和连线. 11. (4 分)在用图示装置做《探究功与速度变化》的 关系实验时 (1)下列说法正确的是: A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 (2)实验时为了使小车只在橡皮筋的作用下运动应采取的措施是 。 12. (1) (8 分)某变压器不能拆解,课外活动小组准备用下列器材测定其原线圈使用的铜 丝长度:多用电表、电流表(0~0.6~3A) 、电压表(0~3~15V) 、开关、滑动变阻器 (0~5Ω ) 、导线、干电池等. 15 10 0 5 5

- ~
V ~

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ω

A — V— Ω

①用螺旋测微器、多用电表的欧姆×1 挡分别测量铜丝的直径、阻值,结果如上图所示,则 铜丝的直径为 线. mm、电阻约为 Ω; ②请在下面方框中画出测量铜丝电阻的实验原理图,并在下面实物图中补画出未连接的导

13.(3 分)如图所示,半圆玻璃砖的半径 R=10cm,折射率为 n= 3 ,直径 AB 与屏幕垂直并 接触于 B 点. 激光 a 以入射角 i=30°射向半圆玻璃 砖的圆心 O, 结果在水平屏幕 MN 上出现 两个光斑.求两个光斑之间的距离 L=_____________ cm。
5

三、简答题(本题共四小题共计 45 分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题.答案中必须明确写出数值和单位) 14. (10 分)一光滑金属导轨如图所示,水平平行导轨 MN、ST 相距 l =0.5m,竖直半圆轨 道 NP、TQ 直径均为 D=0.8m,轨道左端用阻值 R=0.4Ω 的电阻相连.水平导轨的某处 有一竖直向上、磁感应强度 B=0.06T 的匀强磁场.光滑金属杆 ab 质量 m=0.2kg、电 阻 r=0.1Ω ,当它以 5m/s 的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场后恰好能到达竖直半圆 轨道的最高点 P、Q.设金属杆 ab 与轨道接触良好,并始终与导轨垂直,导轨电阻忽略 不计.取 g=10m/s2,求金属杆: (1)刚进入磁场时,通过金属杆的电流大小和方向; (2)到达 P、Q 时的速度大小; (3)冲入磁场至到达 P、Q 点的过程中,电路中产生的焦耳热. B M R S a v b T N P Q

15、(10 分)如图所示,质量为 m、电量为+q 的带电小球固定于一不可伸长的绝缘细线一 端,绳的另一端固定于 O 点,绳长为 l ,O 点有一电荷量为+Q(Q>>q)的点电荷 P, 现加一个水平向右的匀强电场,小球静止于与竖直方向成 θ 角的 A 点。已知静电力恒 量为 k。求: (1)小球静止在 A 点处绳子受到的拉力; (2)外加电场大小; (3)将小球拉起至与 O 点等高的 B 点后无初速释放, 则小球经过最低点 C 时, 绳受到的 拉力.

6

16.(12 分)如图所示,在倾角为θ 的足够长的斜面上,有一质量为 M 的长木板,开始时长 木板上有一质量为 m 的小铁块(视为质点)以相对地面的初速度 v0,从长木板的中点沿长 木板向下滑动,同时长木板在沿斜面向上的拉力作用下始终做速度为 v 的匀速运动(v>v0) , 小铁块最终跟长木板一起向上做匀速运动。 已知小铁块与木板、 木板与斜面间的动摩擦因数 均为μ (μ >tanθ ),试问: (1)小铁块在长木板上滑行时的加速度为多大? (2)长木板至少为多长? (3)小铁块从中点开始运动到最终匀速运动的过程中,拉力做了多少功? F v v0

θ

7

17、 (13 分)如图所示,虚线 MO 与水平线 PQ 相交于 O,二者夹角θ =30°,在 MO 左侧存在 电场 强度为 E、方向竖直向下的匀强电场,MO 右侧某个区域存在磁感应强度为 B、垂直纸 面向里的匀强磁场,O 点处在磁场的边界上,现有一群质量为 m、电量为+q 的带电粒子在纸 面内以速度 v(0≤v≤

E )垂直于 MO 从 O 点射入磁场,所有粒子通过直线 MO 时,速度方 B

向均平行于 PQ 向左,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,求: (1)速度最大的粒子自 O 开始射入磁场至返回水平线 POQ 所用的时间. (2)磁场区域的最小面积.

8


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