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2015高二物理竞赛


2015 年隆师中学物理竞赛试题(高二组)
本试卷共三大题 总分 100 分 考试时间 80 分钟

一 .单项选择题(每小题只有一个正确答案 2×10=20 分) 1.如图 1 所示,水平地面上堆放着原木,关于原木 P 在支撑点 ( 受力的方向,下列说法正确的是 A.M 处受到的支持力竖直向上 B. C. N 处受到的支持力竖直向上 M 处受到的摩

擦力沿 MN 方向
M P

)M、N 处
N

图1

D.N 处受到的摩擦力沿水平方向 2. 甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在 t=O 到 t=t1的时间内,它们的 v ? t 图像如图所示。在这 段时间内 A. 汽车甲的平均速度比乙的大 B. 汽车乙的平均速度等于 C. 甲乙两汽车的位移相同 D. 汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速 度大小逐渐增大

?1 ? ? 2 2

3. 右图是伽利略 1604 年做斜面实验时的一页手 稿照片,照片左上角的三列数据如下表。表中第 二列是时间,第三列是物体沿斜面运动的距离, 第一列是伽利略在分析实验数据时添加的。根据 表中的数据.伽利略可以得出的结论是 A.物体具有惯性 B.斜面倾角一定时,加速度与质量无关 C.物体运动的距离与时间的平方成正比 D.物体运动的加速度与重力加速度成正比
1

4. 取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能 与重力势能恰好相等。 不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹 角为 A.

? 6

B.

? 4

C.

? 3

D.

5? 12

5 如下图 a,静止在光滑水平面上 O 点的物体,从 t =0 开始物体受到 如图 b 所示的水平力作用,设向右为 F 的正方向,则物体 A.一直向左运动
F0

F/N

B.一直向右运动 C.一直匀加速运动 D.在 O 点附近左右运动

a

O

右 -F0

O

1 2 3 4 5 t /s
b

6.如图,一半径为 R 的圆盘上均匀分布着电荷量为 Q 的电荷,在垂直于圆盘且过 圆心 c 的轴线上有 a、 b、d 三个点,a 和 b、b 和 c、 c 和 d 间的距离均为 R,在 a 点处有一电荷量 为 q (q>O)的固定点电荷.已知 b 点处的场强为零, 则 d 点处场强的大小为(k 为静电力常量) A.k B. k C. k D. k

7. 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是 A.安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C.安培力的的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 8.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流 的是 A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化

2

C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接。往线圈中插入条形磁 铁后,再到相邻房间去观察电流的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断 电的瞬间,观察电流表的变化

9.如图(a) ,线圈 ab、cd 绕在同一软铁芯上。在 ab 线圈中通以变化 的电流,用示波器测得线圈 cd 间电压如图(b)所示。已知线圈内部 的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈 ab 中电流随时间 变化关系的图中,可能正确的是

3

10. 如图 . 在水平面 ( 纸面 ) 内有三根相同的均匀金属棒 ab、ac 和 MN,其中 ab、ac 在 a 点接触,构成“V” 字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使 MN 向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中 MN 始终与∠bac 的平分线垂直且和导轨保持良好接触。 下列关于回路中电流 i 与时间 t 的关系图线.可能正确 的是

二.双项选择题(每小题有多个选项正确,全部选对的得 3 分,选对不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分,共 3×10=30 分) 11.下列关于力的说法正确的是 A.作用力和反作用力作用在同一物体上 B.太阳系中的行星均受到太阳的引力作用 C.运行的人造地球卫星所受引力的方向不变 D.伽利略的理想实验说明了力不是维持物体运动的原因 12.如图 7,游乐场中,从高处 A 到水面 B 处有两条长度相同的光滑轨道。甲、 乙两小孩沿不同轨道同时从 A 处自由滑向 B 处,下列说法正确的有 A.甲的切向加速度始终比乙的大 B.甲、乙在同一高度的速度大小相等 C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度 D.甲比乙先到达 B 处
图7 A 甲 B 乙

13.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还 有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是() A. 运动员到达最低点前重力势能先逐渐减小,再逐渐增大 B. 蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加

4

C. 蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D. 蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 14.如图13所示,飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞 行器的角度为θ,下列说法正确的是 A.轨道半径越大,周期越长 B. 轨道半径越大,速度越大 C. 若测得周期和张角,可得到星球的平均密度 D.若测得周期和轨道半径,可得到星球的平均密度
P
θ





图 13

15.如图,两个质量均为 m 的小木块 a 和 b(可视为质点)放在水平圆盘上,a 与转轴 OO’的距离为 l,b 与转轴的距离为 2l,木块与圆盘的最大静摩擦力为木 块所受重力的 k 倍,重力加速度大小为 g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速 转动,用 ω 表示圆盘转动的角速度,下列说法正 确的是
A. b 一定比 a 先开始滑动 B.a、b 所受的摩擦力始终相等 C. ? ?

kg 是 b 开始滑动的临界角速度 2l 2kg 时,a 所受摩擦力的大小为 kmg 3l

D.当 ? ?

16.图 4 是滑到压力测试的示意图,光滑圆弧轨道与光滑斜面相切,滑到底部 B 处安装一个压力传感器, 其示数 N 表示该 处所受压力的大小, 某滑块从斜面上不同 高度 h 处由静止下滑, 通过 B 时,下列表 述正确的有 A.N 小于滑块重力 B.N 大于滑块重力 C.N 越大表明 h 越大 D.N 越大表明 h 越小
图4

5

17. 如图,在正点电荷 Q 的电场中有 M、N、P、 F 四点,M、N、P 为直角三角形的三个顶点,F 为 MN 的中点,∠M=300。M、N、P、F 四点处的 电势分别用 φM、φ N、φ P、φ F 表示。已知φ
M=φ N

,φ P=φ F,点电荷 Q 在 M、N、P 三点所

在平面内,则 A.点电荷 Q 一定在 MP 的连线上 B.连接 PF 的线段一定在同一等势面上 C.将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点,电场力做负功 D.φ P 大于φ
M

18. 如图 11 所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器 的输入电压 U1 不变,闭合电键 S,下列说法正确的是 A.P 向下滑动时,灯 L 变亮 B. P 向下滑动时,变压器的输出电压不变 C. P 向上滑动时,变压器的输入电流变小 D.P 向上滑动时,变压器的输出功率变大 图 11
U1 U2 L




R0 P

S

19.如下图所示的电路,L 是小灯泡,C 是极板水平放置的 平行板电容器.有一带电油滴悬浮在两极板间静止不 动.若滑动变阻器的滑片向下滑动,则 A.L 变亮 C.油滴向上运动 B.L 变暗 D.油滴向下运动
E、r L C R

20.薄铝板将同一磁场分成 I、II 两个区域,高速带电粒子可穿过铝板一次,在 两个区域内运动的轨迹如图,半径 R1 ? R2 。假定穿过铝板前后粒子电量保 持不变,则该粒子 A.带正电 B.在 I、II 区域的运动速度相同 C.在 I、II 区域的运动时间相同 D.从 I 区域穿过铝板运动到 II 区域
II I

R1
R2

铝板

6

21. (18 分) ( 1 )如图 a 是某同学做“研究匀变速直线运动”实验 时获得的一条纸带。 ①打点计时器电源频率为 50Hz,A、B、C、D、E、F、G 是纸带上 7 个连续的点,F 点由于不清晰而未画出。 试根据纸带上的数据,推测 F 点的位置并在纸带上 标出,算出对应的速度 v F =

8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0

v ?10?1 ms?1

m s (计

算结果保留两位有效数字) ②图 b 是该同学根据纸带上的数据, 作出的 v ? t 图像。 根据图像,t=0 时的速度

m s ,加速度 a=

2 m s (计算结果保留两位有效数字)

0.50 0.70 0.90 C D A B

1.10 E

0

2

4 G

6 b

8

10

t ?10?2 s

6 4 5 7 a (2)用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节干电池的电动势和内阻。 ①将图 c 的实物连接成可完成实验的电路; ②完成以下步骤的相关内容: (i)将多用电表的选择开关旋转至 (选填“ ? ? 1 ” 、 “直 流电压 2.5V” 、 “直流电流 100mA” ) 0 cm 1 2 3 (ii)调节电阻箱,示数如图 d 所示,读得电阻值 R1 ? (iii)合上开关,从多用表上读得数值为 x1 (iv)重复(ii) 、 (iii) ,收集多组 R 和 x 的数据?? ③某同学根据自己设计的实验以及收集到的数据,作出了如图 e 所示的 R ? 由此可知,干电池的电动势 E = 线纵轴截距的绝对值代表

?

1 图线, x

V (计算结果保留三位有效数字) ;图 的阻值之和。 40 30

R?

电阻箱 红表笔 黑表笔 干电池

? 1000

? 100

20 10

? 10

?1

0 -10

10

20

30

40
7

1 x

c

d

e

二.计算题.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后 答案的不能得分,有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。共 50 分 22.(16 分)一个正方形导线圈边长 a ? 0.2m ,共有 N=100 匝,其总电阻 r ? 4? , 线圈与阻值 R ? 16? 的外电阻连成闭合回路,线圈所在区域存在着匀强磁场,磁 场方向垂直线圈所在平面,如图甲所示,磁场的大小随时间作周期性变化,如图 乙所示,求: (1) 0~0.01s 时间内通过电阻 R 的电流大小;(2) 0~3s 内电阻 R 所产生的焦耳热。
B/T 1.0

0 图甲

0.01

0.02

0.03 图乙

0.04

0.05

0.06 t/s

23. (16 分)如图 14 所示,直角三角形 abc 区域内,有垂直纸面向里的磁场, 磁感应强度为 B,三角形 bc 边长为 L,在 bc 边中点 P 有速率不同的带负电的粒 子垂直 bc 射入并垂直进入磁场,粒子的质量为 m,带电量为 ? q (粒子的重力不 计) ,求: (1)从 ac 边射出的粒子的速度范围; (2)ac 边上有粒子射出的线段长; (3)从 ac 边射出的粒子在磁场中运动的最长时间和 最短时间分别为多少。 (可用反三角函数表示) (sin37°=0.6 cos37°=0.8)

8

————————————————————————————————————――——————————————————————— —————

―――密――――――――封――――――――线―――――线――――――――――――

2015 年隆师中学物理竞赛(高二组) 答 题 卷

考生注意:请将答案填入下列表格中,考试结束后只交答题卷 一.选择题(每题 2 分,共 20 分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 二.选择题(每题 3 分,共 30 分) 题号 11 12 13 14 答案

姓名:

15

16

17

18

19

20

)班

班别: 高二(

三.填空题(共 18 分) 21. (18 分)
(1)① v F =

ms m s ,加速度 a=

② t=0 时的速度

ms

2

(2) ①将实物连接成可完成实验的电路; ②(i) (ii) R1 ? ③E = V

试室

?

四.22.



9

23.

10

2015 年隆师中学物理竞赛试题(高二组) 参考答案
一.选择题(每题 2 分,共 20 分) 题号 1 2 3 4 5 答案 A A C B B 6 B 7 B 8 D 9 C 10 A

二.选择题(每题 3 分,共 30 分) 题号 11 12 13 14 15 答案 BD BD BC AC AC

16 BC

17 AD

18 BD

19 AC

20 CD

11

12

21. (16 分) 解: (1) 由图乙可知, 0.01s 时间内: 分)

?B 1.0 ? T/s ? 100T/s ?t 0.01

???? (2

0.01s 时间内线圈中产生的感应电动势为: ?? ?B E?N ? Na 2 ? 100 ? 0.2 2 ? 100 ? 400 V ?t ?t 0.01s 时间内通过电阻 R 的电流大小为: I ?

???????(3 分) ????(3 分)

E 400 ? ? 20 A R ? r 16 ? 4
3

(2) 由图乙可知通过电阻 R 的电流的变化周期为 T=0.03s, 每个周期只有 2 时间有电流, t=3s 合 100 个周期,故 t=3s 内电流通过电阻 R 所产生的热量为: Q ? I 2 R 2 t ?(5 分)
3

2 ? 3 ? 1.28 ? 10 4 J?????(3 分) 3 24. (16 分)解: (1)如图,当粒子轨迹与 ab 相切时,在 ?bdo 中 L ( ? R1 ) sin 37 0 ? R1 , 2 3 ∴ R1 ? L ;---- (2 分) 4 L 当粒子轨迹与 ac 相切时, R2 ? --- (2 分) 4
2 代入数据得: Q ? 20 ? 16 ?

由 Bqv ? m ∴ v1 ?

v2 BqR 得v ? ---m R

3BqL ---- (2 分) 4m BqL v2 ? ---- (2 分) 4m

则从 ac 边射出的电荷的速度范围

BqL 3BqL ?v? ----- (1 分) 4m 4m

(2)如图,ac 边上 ec 部分有负电荷射出。

oc ? R1 ?

L L ? ,---- (1 分) 2 4

在 ?oce 中 ec ?

R12 ? oc2 ?

2L 2L ,ac 边上有电荷射出的线段长为 ----- (2 分) 2 2

(3)从 c 点射出的粒子在磁场中运动的时间最长 由T ?

2?m ---Bq T ?m ? ----- (2 分) 2 Bq

∴ t max ?

13

从 e 点射出的粒子在磁场中运动的时间最短,设圆心角为θ

tan ? ?

ec ?2 2 oc

t min ?

? m T? arctan2 2 ----- (2 分) 2? Bq

14


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