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第二次理科综合竞赛物理试题


第二次理科综合竞赛物理试题
14.学习物理除了知识的学习外,还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法,如图所示是 我们学习过的几个实验,其中研究物理问题的思想与方法有用到控制变量法的是

A (1) B(2) C(3) D(4) 15.如图(甲)所示,两段等长细线串接着两个质量相 等的小球a、b,悬挂于 O 点。现在 两个小球上分别加上水平方向的外力,其中作用在 b 球上的力大小为 F、作用在 a 球 上的力大小为 2F,则此装置平衡时的位置可能如图(乙)中( ) 。
O O O 2F O O 2F

a
F

a

a
F

2F

a

2F F

a

b
(甲)

b
A

b
B

F (乙)

b
C

b
D

16.如图所示,真空中存在一个水平向左的匀强电场,场强大小为 E。一根不可伸长的绝缘 细线长为 l, 细线一端拴一个质量为 m、 电荷量为 q 的带负电小球, 另一端固定在 O 点, 把小球拉到使细线水平的位置 A,由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成 θ=60°角的位置 B 时速度为零。以下说法中正确的是( ) 。 A.小球在 B 位置处于平衡状态 B.小球受到的重力与电场力的关系是 3Eq ? mg C.小球将在 AB 之间往复运动,且幅度将逐渐减小 D.小球从 A 运动到 B 过程中,电场力对其做的功为

1 ? qEl 2
17.如图所示,AB 为光滑竖直杆,ACB 为构成直角的光滑 L 形直轨道, C 处有一小圆弧连接可使小球顺利转弯(即通过转弯处不损失机械 能) 。套在 AB 杆上的小球自 A 点静止释放,分别沿 AB 轨道和 ACB 轨道运动,如果沿 ACB 轨道运动的时间是沿 AB 轨道运动时间的 1.5 倍,则 BA 与 CA 的夹角为: ( ) 。 A.30? B.45? C.53? D.60? A

C B

二、选择题(本题共 3 小题。在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的 有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。 ) 18、 如图所示为某质点运动的 v﹣t 图象, 2~4s 内图线为对称弧线, 若 4s 末质点回到了出发点,则下列说法错误的是( ) A.1~2s 内质点的加速度大小为 8m/s2 B.2~4s 内质点的位移大小为 8m C.3s 末质点的加速度等于零 D.3s 末质点的速度为 8m/s 19.如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相 同的带电小球, P 小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q 小球从两 板正中央由静止开始释放,两小球最后都能打在右极板上的同一点。 则从开始释放到打到右极板的过程中 A.它们的运行时间 tP>tQ B.它们的电荷量之比 qP:qQ=2:1 C.它们的动能增加量之比△EkP:△EkQ=4:1 D.它们的电势能减少量之比△EP:△EQ=4:1 20.如图所示, 小球以初速度 v0 从光 滑斜面底部向上滑, 恰能到达最大高度为 h 的斜面顶部. A 是内轨半径大于 h 的光滑轨道、B 是内轨半径小于 h 的光滑轨道、C 是内轨直径等于 h 的光 1 滑轨道、D 是长为 h 的轻棒,其下端固定一个可随棒绕 O 点向上转动的小球.小球在底端时 2 的初速度都为 v0,则小球在以上四种情况下能到达高度 h 的有 ( )

第Ⅱ卷 非选择题(共 180 分)
21. (10 分)几个同学合作用如图所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系” ,他们先读 出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度(图中标尺等分刻度只是示意图) ,然 后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,依次读出指针所指的标尺刻度,所得数 据列表如下:(弹簧弹力始终未超过弹性限度,重力加速度 g=9.8 m/s2) 砝码质量 m/g 标尺刻度 x/cm 0 6.00 50 8.02 100 10.00 150 13.12 200 14.10 250 15.92

(1)根据所测数据,在右侧坐标纸上作出弹簧指针所指的标 尺刻度 x 与砝码质量 m 的关系曲线; (要求曲线充分利 用坐标纸) (2)根据作出的 x—m 曲线,可以求得这种规格弹簧的劲度 系数为____________N/m; (结果保留两位有效数字) ; (3)从装置图可看出,弹簧不挂砝码时,刻度尺的“0”刻 度线与弹簧下端的指针并没有对齐,这对准确测出弹 簧的劲度系数是否有影响?若有,请分析说明有什么

x/cm

样的影响;若没有,请说明理由。 22. (10 分)某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度. (1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当: ① ;② . (2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个打点A、B、C、D、E、F为
源:Z_xx_k.Com]

m/g

[来

计数点,测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5.若打点的频率 为f,则打E点时重物速度的表达式为vE = ;若分别计算出各计数点对应的速 2 度数值,并在坐标系中画出速度的二次方(v )与距离(h)的关系图线,如图丙所示, 则重力加速度g= m/s2. (3)若当地的重力加速度值为9.8m/s2,你认为该同学测量值存在偏差的主要原因 是 .
将纸带由 静止释放
打点计时器

A h1

B

C

D

E

F

h2 h3 h4 纸 带 h5

图乙

v2/(m·s-1)
8.3
2

直流 交流

学生电源 重 图甲 物

3.6 O 图丙 0.25 h/m

23. (16 分) 教练员在指导运动员进行训练时, 经常采用“25 米往返跑”来训练运动员的体能, “25 米往返跑”的成绩反应了人体的灵敏素质。测定时,在平直跑道上,运动员以站立 式起跑姿势站在起点终点线前,当听到“跑”的口令后,全力跑向正前方 25 米处的折返 线, 教练员同时开始计时。 运动员到达折返线处时, 用手触摸折返线处的物体 (如木箱) , 再转身跑向起点终点线,当胸部到达起点终点线的垂直面时,教练员停表,所用时间即

为“25 米往返跑”的成绩。设某运动员起跑的加速度为 4m/s2,运动过程中的最大速度为 8m/s,快到达折返线处时需减速到零,减速的加速度为 8m/s2,返回时达到最大速度后 不需减速,保持最大速度冲线。求该运动员“25 米往返跑”的成绩为多少秒? 24.(20 分)一般来说,正常人从距地面 1.5m 高处跳下,落地时速度较小,经过腿部的缓 冲,这个速度对人是安全的,称为安全着地速度。如果人从高空跳下,必须使用降 落 伞才能安全着陆,其原因是,张开的降落伞受到空气对伞向上的阻力作用。经过大量实 验和理论研究表明,空气对降落伞的阻力 f 与空气密度 ρ、降落伞的迎风面积 S、降落 伞相对空气速度 v、阻力系数 c 有关(由伞的形状、结构、材料等决定),其表达式是 f=

1 cρSv2。根据以上信息,解决下列问题。(取 g=10m/s2) 2

-1 (1)在忽略空气阻力的情况下,计算人从 1.5m v/m?s 高处跳下着地时的速度大小(计算时人可视 为质点); 20 (2)在某次高塔跳伞训练中,运动员使用的是有 排气孔的降落伞,其阻力系数 c=0.90,空气 3 密度取 ρ=1.25kg/m 。降落伞、运动员总质 量 m=80kg,张开降落伞后达到匀速下降时, 10 要求人能安全着地,降落伞的迎风面积 S 至 少是多大? (3)跳伞运动员和降落伞的总质量 m=80kg,从 0 跳伞塔上跳下,在下落过程中,经历了张开 1.0 2.0 降落伞前自由下落、张开降落伞后减速下落 和匀速下落直至落地三个阶段。如图是通过 固定在跳伞运动员身上的速度传感器绘制出 的从张开降落伞开始做减速运动至达到匀速运动时的 v-t 图像。根据图像估算运动员 做减速运动的过程中,空气阻力对降落伞做的功。
[来源:Z&xx&k.Com]

t/s
3.0

25.(22 分)如图所示,一小球从 A 点以某一水平向右的初速度出发,沿水平直线轨道运动到 B 点后,进入半径 R=10cm 的光滑竖直圆形轨道,圆形轨道间不相互重叠,即小球离开 圆形轨道后可继续向 C 点运动,C 点右侧有一壕沟,C、D 两点的竖直高度 h=0.8m,水 平距离 s=1.2m,水平轨道 AB 长为 L1=1m,BC 长为 L2=3m,.小球与水平轨道间的动摩擦 2 因数 μ =0.2,重力加速度 g=10m/s ,则: (1)若小 R v0 球恰能通过圆形轨道的最高点,求小球在 A 点的初速 C B A 度? L1 L2 h (2)若小球既能通过圆形轨道的最高点,又不掉进壕 沟,求小球在 A 点的初速度的范围是多少? s

D

x/cm 21. (1)请在坐标纸上作出 x—m 曲线; (2)________________

(3)_____________________________________________ m/g _____________________________________________

题号 答案

14 D

15 C

16 D

17 C

18 D

19 BD

20 AD

21、

(1)

(2)24.5(24.5~25.0 均可) (3)无影响

22. (10 分) (1)打点计时器应接交流电源 (2)

重物释放时应紧靠打点计时器 空气阻力和摩擦阻力的影响

( h5 ? h3 ) f 2

9.4

(3)

[来源:Z,xx,k.Com]

23. (16 分)对运动员,由起点终点线向折返线运动的过程中 加速阶段: t ? vm ? 2s ; s1 ? 1 vmt1 ? 8m 1
a1
2

(3 分) (3 分) (3 分)

减速阶段 : t ? vm ? 1s ; s3 ? 1 vmt3 ? 4m 3
a2
2

匀速阶段: t ? l ? ?s1 ? s3 ? ? 1.625s 2
vm

由折返线向起点终点线运动的过程中 加速阶段: t4 ?

vm ? 2 s ; s4 ? 1 vmt4 ? 8m a1 2
l ? s4 ? 2.125s vm

(3 分)

匀速阶段: t5 ?

(2 分)

受试者“10 米折返跑”的成绩为: t ? t1 ? t2 ? t3 ? t4 ? t5 ? 8.75s

(2 分)

24.(20 分)(1)设人从 1.5m 高处跳下着地时的安全速度大小为 v0,则
2 v0 ? 2 gh

(4 分) (2 分)

v0 ? 2 gh = 30 m/s=5.5m/s

(2)由(1)可知人安全着陆的速度大小为 30 m/s,跳伞运动员在空中匀速下降时空 气阻力大小等于运动员的重力,则

mg ?

1 c?Sv 2 2
(2 分)

(4 分)

S?

2m g 2 ? 80 ? 10 m2=47.4m2 2 = c?v 0.9 ? 1.25 ? 30

(3)设空气阻力对降落伞做功为 Wf,由 v-t 图可知,降落伞张开时运动员的速度大小 v1=20m/s,运动员收尾速度即匀速直线运动的速度 v2=5.0m/s,设在这段时间内运动员下落 的高度为 h,根据动能定理

mgh+Wf=

1 2 1 2 mv 2 ? mv1 2 2

Wf=- mgh+

1 2 1 2 mv2 ? mv1 (4 分) 2 2

(说明以上两式只要有一个正确就给 4 分) 由 v-t 图线和时间轴所围面积可知,在 0~3s 时间内运动员下落高度 h=25m,(2 分) 带入数据解得: W ? ?3.5 ?104 J (2 分)

说明:由于 h 是估算值, W ? ?3.4 ?104 J 至 W ? ?3.6 ?104 J 都算正确。


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