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竞赛题1


2012-2013 学年下学期大连海湾高级中学下学期竞赛 高二物理学科试卷
总分 110 分 时间 150 分钟 命题人:张继福 审校人:纪红岩
14.我国“蛟龙号”深潜器经过多次试验,终于在 2012 年 6 月 24 日以 7020 m 深度创下世界最 新纪录(国外最深不超过 6500 m) .这预示着它可以征服全球 99.8%的海底世界,假设在某次 实验

时, 深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面 10 min 内全过程的深度 曲线(a)和速度图象(b) ,则下列说法中正确的是( )

A.图中 h3 代表本次最大深度 B.全过程中最大加速度是 0.025m/S2 C.潜水员感到超重发生在 3~4 min 和 6~8 min 的时间段内 D.整个潜水器在 8~10 min 时间段内机械能守恒. 15.如图所示, 在竖直放置的穹形光滑支架上, 一根不可伸长的轻绳通过光 滑滑轮悬挂一重物 G,其一端固定于支架的 A 点,另一端从穹形顶端 B 沿 支架缓慢地向 C 点靠近,C 点与 A 点等高。则在此过程中绳子拉力大小的 变化情况是( ) B.先变大后不变 A.先变小后变大
A C B

C.先变小后不变 D.先变大后变小 16. 世界上海拔最高、线路最长的青藏铁路全线通车,青藏铁路安装的一种电磁装置可以向 控制中心传输信号,以确定火车的位置和运动状态,其原理是将能产生匀强磁场的磁铁 安装在火车首节车厢下面, 如图甲所示 (俯视图) , 当它经过安放在两铁轨间的线圈时,线圈便产生 一个电信号传输给控制中心。线圈边长分别为 l1 和 l2 ,匝数为 n,线圈和传输线的电阻忽略不计。 若火车通过线圈时,控制中心接收到线圈两端的 电压信号 U 与时间 t 的关系如图乙所示(ab、cd 均为直线) ,t1 、t2 、t3 、t4 是运动过程的四个时 刻,则火车( ) A.在 t1 ~t2 时间内做匀加速直线运动
1

B.在 t3 ~t4 时间内做匀减速直线运动 C.在 t1 ~t2 时间内加速度大小为

U 2 ? U1 nBl1 (t2 ? t1 ) U 3+U 4 2nBl1

D.在 t3 ~t4 时间内平均速度的大小为

17.如图所示, 距离水平地面高为 h 的飞机沿水平方向做匀加速直线运动, 从飞机上以相对地面 的速度 v0 依次从 a、b、c 水平抛出甲、乙、丙三个物体,抛出的时间间隔均为 T,三个物体分 别落在水平地面上的 A、 B、 C 三点, 若 AB=l1 、 AC=l2 , 不计空气阻力, 下列说法正确的是( A.物体甲在空中运动的时间为 B.飞机的加速度为 2h )

g

l2 -l1 T2 l2

C.物体乙刚离开飞机时飞机的速度为 2T D.三个物体在空中运动时总在一条竖直线上 18.据新华网报道,嫦娥一号在接近月球时,要利用自身的火箭发动机点火减速,以被月球引力 俘获进入绕月轨道。这次减速只有一次机会,如果不能减速到 一定程度,嫦娥一号将一去不回头离开月球和地球,漫游在更 加遥远的深空;如果过分减速,嫦娥一号则可能直接撞击月球 表面。该报道地图示如下。则下列说法正确的是( )

A. 实施首次“刹车”的过程,将便得嫦娥一号损失的动能转化为势能,转化时机械能守恒 B. 嫦娥一号被月球引进俘获后进入绕月轨道,并逐步由椭圆轨道变轨到圆轨道 C. 嫦娥一号如果不能减速到一定程度,月球对它的引力将会做负功 D. 嫦娥一号如果过分减速,月球对它的引力将做正功,撞击月球表面时的速度将很大 19.如图所示,是一辆质量为 4t 的无人售票车在 t=0 和 t=3s 末两个时刻的照片。 当 t=0 时,汽 车刚启动。图丙是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像(图中θ 为已知) 。若将汽车的 运动视为匀加速直线运动,根据上述信息,可以估算出的物理量有( ) A.汽车的长度 B.3s 末汽车的速度 C.3s 内牵引力对汽车所做的功 D.3s 末汽车牵引力的瞬时功率
2

20.阴极射线示波管的聚焦电场是由电极 A1 、A2 、A3 、A4 形成的,实线为电场线,虚线为等势线,

z 轴为该电场的中心轴线,P、Q、R 为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则
( ) A.电极 A1 的电势高于电极 A2 的电势 B.电场中 Q 点的电场强度大于 R 点的电场强度 C.电子在 P 点处的动能大于在 Q 点处的动能 D.电子从 P 运动到 R 的过程中,电场力对它一直做正功 21.如图所示,一个金属圆环固定在处于径向对称方向水平发散的磁场中,环面与磁感线平行, 圆环的密度 ρ =8g/cm 、横截面积 S=10mm ,环上各处的磁感应强度大小为 B=0.04T,若在环 中通以顺时针方向(俯视)的恒定电流 I=10A,保持电流恒定,将圆环由静止释放.不计空气阻 力,不考虑磁场在圆环内外的差异,g=10m/s ,则下列说法正确的是( A.圆环的张力为零 B.圆环有扩张的趋势 C.圆环将向下做自由落体运动 D.圆环在 0.2s 内下落的高度为 0.1m 22.(6 分) 某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验: ①用天平测出电动小车的质量为 0.4kg; ②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装; 打点计时器 纸带
2 3 2

)

图甲 ③接通打点计时器(其打点周期为 0.02s) ; ④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止 时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定) 。 在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。

6.00

6.01

5.99

6.00

5.78 图乙

5.35

5.04

4.71 4.40 4.07 单位:cm

请你分析纸带数据,回答下列问题: (1)该电动小车运动的最大速度为
3

m/s;

(2)该电动小车的额定功率为

W。

23.(10 分)某物理兴趣小组的同学利用实验探究电池的电动势和内阻,实验的主要操作如下: (1) 先用电压表直接接在电池两极粗测电池的电动势, 这样测出的电动势比真实值_______ (选 填:“偏大”或“偏小”) 。 (2)再按图甲接好电路进行实验,记下电阻箱和电压表对应的一系列读数 R、U ,并计算得下 表所列数据。

1 -1 /(V ) U 1 /(Ω -1 ) R

0.80 0.2

1.07 0.5

1.30 0.8

1.47 1.0

1.80 1.5

2.27 2.0

1 U
3.00 R 2.50 V r 图甲 2.00 1.50 E S 1.00 0.50 0 第 23 题图

/ V-1

1 R
0.5 1 1.5 2 2.5

/ Ω-1

图乙

(3)在图乙坐标纸上画出

1 1 — 图象; R U

(4)根据(3)所画的图象可算出电池的电动势为________V,电池的内阻为________Ω 。(结 果保留三位有效数字) 24.(13 分)下图为一条平直公路中的两段, 其中 A 点左边的路段为足够长的柏油路面, A 点右边 路段为水泥路面.已知汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数μ 1 =0.25,与水泥路面的动摩擦 因数为μ 2 =0.50. 当汽车以速度 v0 =20m/s 沿柏油路面行驶时, 若刚过 A 点时紧急刹车后 (车 轮立即停止转动) ,汽车要滑行一段距离到 B 处才能停下;若该汽车以速度 2v0 在柏油路面 上行驶,突然发现 B 处有障碍物,需在 A 点左侧的柏油路段上某处紧急刹车,若最终汽车 刚好撞不上障碍物, (重力加速度为 g) ,求:
4



A

B



(1)水泥路面 AB 段的长度; (2)在第二种情况下汽车从刹车开始运动了多长时间才停下? 25. (18 分)如图所示,在水平面内建立一直角坐标系 xoy,虚线 MN 与 X 轴正方向成 450 角将 第一和第三象限各分成两个区域。区域 l、Ⅱ分别存在磁感应强度大小均为 B、方向相反的 匀强磁场。第二象限有水平向右、电场强度为 E1 的匀强电场,MN 右侧有水平向左、电场强 度大小未知的匀强电场 E2 。现将一带电量为 q,质量为 m 的带正电的粒子从 P 点由静止释 放,粒子沿 PQ 做直线运动,从 y 轴上坐标为(0,h)的 Q 点垂直 y 轴射入磁场 I 区,偏转后 从 MN 上某点 D(D 点未画出)沿 y 轴负方向进入电场 E2 ,粒子重力不计。求: (1)释放点 P 距 Q 点的距离 L。 (2)欲使粒子从 OM 边界穿出后经过偏转电场 E2 由 0 点进入磁场Ⅱ区,电场强度 E2 的大小。 (3)粒子从 O 点进入磁场Ⅱ后,从 MN 上某点射出时,该点与 D 点间的距离 S 的大小。
·
L P y

E1

· · ·

· · ·
o Q



·

M

× × × × × × Ⅱ× × × ×

x E2

【物理—选修 3-5】 (15 分) 35.(1) (6 分)如图甲是氢原子的能级图,对于一群处于 n=4 的氢原子,下列说法中正确的是 (填入正确选项 前的字母,选对 1 个给 3 分,选对 2 个给 4 分,选对 3 个给 6 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) 。 A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁 B.这群氢原子能够发出 6 种不同频率的光 C.这群氢原子发出的光子中,能量最大为 10.2 eV D.如果发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应,其中 一种一定是由 n=3 能级跃迁到 n=1 能级发出的 E.从 n= 4 能级跃迁到 n =3 能级发出的光的波长最长

N n ∞ 5
4 3 2 En/eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4

1

-13.6

(2)(9 分)如图所示,A、B 两木块靠在一起放于光滑的水平面上,A、B 的质量分别为 mA =2.0 kg、 mB =1.5 kg。一个质量为 mC =0.5 kg 的小铁块 C 以 v0 =8 m/s 的速度滑到木块 A 上,离开木块 A 后最终与木块 B 一起匀速运动. 若木块 A 在铁块 C 滑离后的速 度为 vA =0.8 m/s ,铁块 C 与木块 A、B 间动摩擦因数均为 μ =0.4,取 g=l0m/s2 。 求:①铁块 C 在滑离 A 时的速度;②木块 B 的长度至少为多长。
5

v0
C

A

B

物理竞赛卷答题卡 22、 (1 ) (2 ) 23、 (1 ) (3)
3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0
0.5 1 1.5 2 2.5

1 U

/ V-1

1 R

/ Ω-1

(4 )① 24、


左 右

A

B

6

25、
E1 P L

· · · ·
o Q

y

· · ·



·

M

× × × × × × Ⅱ× × × ×

x E2

N

35、 (1 ) —————————————————————————— (2 )
v0
C

A

B

7

参考答案
14. AC 15. B 16.ACD 17.AC 18. BCD 19.AB 20. BD 21. AD

22. (1)1.50 (2)1.20 (保留两位有效数字同样给分,每格 3 分) 23. (1) 偏小 (3)如图 (4) 1.55~1.75, 1 -1 1.26~1.40 (填对 1 个空—含图 3 分, 2 个空 5 分,3 个空 8 分,4 个空 10 分) 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0 24. (1)汽车在 A 到 B 的过程中有μ 2 mg=ma2 -------2 分 AB 间距为 x2 =
2 v0 v2 联立得 x2 = 0 ----2 分 2a2 2 ?2 g

U

/V

1 R
0.5 1 1.5 2 2.5

/ Ω-1

代入数据得 x2 =40m------------------1 分 (2)由上问可知,汽车恰不撞上障碍物,在 A 点的速度应为 v0 则在 A 点左侧有 2v0 -v0 =a1 t1 -----------2 分 且μ 1 mg=ma1 -------------------------2 分 在 A 到 B 的过程中 v0 =a2 t2 -------------2 分 所求时间为 t=t1 +t2 -------------------1 分
0 ? 0 ,代入数据得 t=12s—1 分 ?1 g ?2 g 1 2 25. 解:(1) E1qL ? mv ????(1 分) 2 h r ? ??????(1 分) 2

联立得 t=

v

v

qvB ? m

v2 ????(1 分) r

B 2h2q 解得: L ? ??????(1 分) 8m E1
8

(2)

h ? vt ??????(1 分) 2 h 1 2 ? at ????(1 分) 2 2 Eq a ? 2 ??????(1 分) m

qB2 h 解得: E2 ? ??????(1 分) m
(3)设粒子从 0 点进入磁场时与 y 轴负方向夹角为 ? ,与 MN 夹角为 ? ,从 MN 上 K 点射出,射 出时速度大小为 v '

tan ? ?

at v

?????? (1 分)

1 2 at at ????(1 分) 或直接写出 tan? =2(2 分) tan450 ? 2 ? vt 2v v ' ? 5v ????????(2 分) 可得: v ? cos ?
r' ? m v' m 5v 5h ????????(1 分) ? ? qB qB 2

1 tan ? ? tan( ? ? 450 ) ? ??????????(1 分) 3

sin ? ?

1 ????????(1 分) 10

设射出点 K 与 O 点距离为 s1 ,D 点与 0 点间距离为 s 2

s1 ? 2r ' sin ? ?

2h ??????(1 分) 2

s2 ?

2h ??????(1 分) 2

则 D 点与 K 点间距离

s ? s1 ? s2 ?

2h 2h ? ? 2h ??????(1 分) 2 2
9

35.(1) BDE (2) ①铁块 C 在滑离 A 的瞬间,由动量守恒得 mC v0 =(mA +mB )vA +mC vC 代入数据解得 vC =2.4 m/s (1 分) (2 分)

②铁块 C 和木块 B 相互作用最终和 B 达到相同的速度 铁块 C 和 B 作用过程中动量守恒、能量守恒,有 mC vC +mB vA = (mC +mB )vB (1 分)

1 1 1 2 2 2 (mC ? m B )v B ? μmC g ? s 相对 ? mC vC ? m B v A 2 2 2

(2 分) (1 分) (2 分)

因铁块 C 没有从木块 B 上掉下来,所以木块 B 的长度 L≥S 相对

联立以上方程代入数据解得 L≥0.24 m 即木块 B 的长度至少为 0.24 m

10


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