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上海市第20届高二物理竞赛初赛模拟试题


上海市第二十届高二物理竞赛(陆行中学杯) 初赛模拟试题
说明:1. 本卷满分 100 分,答卷时间 90 分钟。 2.本卷的解答结果写在答卷纸上。 3.本卷中重力加速度 g 取 10m/s2,sin37° =0.6,cos37° =0.8。 一.单项选择题(每小题 3 分,共 30 分。每小题给出的四个答案中只有一个是正确的) 1.下列叙述中符合物理学史实的是( )

r />
(A)托马斯· 杨通过双缝干涉实验证实了光具有波动性 (B)奥斯特发现了电磁感应现象 (C)惠更斯发现了单摆的等时性 (D)汤姆孙通过 α 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 2.2013 年 6 月 20 日,航天员王亚平操作天宫一号上的质量测量仪进行太空授课。航天员 聂海胜把自己固定在支架一端,王亚平轻轻拉开支架然后把手松开,支架带着聂海胜在恒 力的作用下回复原位, 此过程被光栅测速系统测出速度随移动距离的关系, 通过计算后 LED 显示器上就显示出了聂海胜的质量是 74kg。此次测质量的原理是利用了( (A)二力平衡 (B)牛顿第二定律 (C)能量守恒定律 )

(D)惯性

3.如图,直线 a 和曲线 b 分别是在平直公路上行驶的甲、乙两车的 v-t 图像,已知 t1 时刻两 车在同一位置,则在 t1 到 t2 时间内(不包括 t1、t2 时刻) ( (A)乙车始终在甲车前方,且二者间距离先增大后减小 (B)乙车速度始终大于甲车速度 (C)乙车速度先增大后减小 (D)甲、乙两车的加速度总是不同
0 t1



xv

b a t t2

4.将小球从地面以初速度 v0 竖直向上抛出,运动过程中小球受到的空气阻力大小不变,最 终小球又落回到地面,以地面为零势能面,则小球( (A)上升时间大于下落时间 )

v02 (B)上升的最大高度等于 2g

(C)上升过程中到达最大高度一半时其动能大于重力势能 (D)下降过程中到达最大高度一半时其动能等于重力势能 5.一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体,在这一过程中( (A)分子引力增大,分子斥力减小 (C)乙醚的内能不变 (B)分子势能减小 (D)分子平均动能不变 )

1

6.如图所示,两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 I1 与 I2。与两 根导线垂直的同一平面内有 a、b、c、d 四点,a、b、c 在两根导线的水平连线上且间距相等, b 是两根导线连线的中点,b、d 连线与两根导线连线垂直。则( (A)a 点和 c 点的磁感应强度不可能都为零 (B)b 点磁感应强度为零 (C)d 点磁感应强度的方向必定竖直向下 (D)I2 受到的磁场力水平向左 7.如图所示,竖直放置的弯曲管 a 管封闭,d 管开口,b、c 管连接处有一关闭的阀门 K。 液体将两段空气封闭在管内,管内各液面间高度差是 h3>h1>h2,且 h3<2h2。现将阀门 K 打开,与大气相通,则会出现的情况为( (A)h1、h2 和 h3 均为零 (B)h1 减小,h2 和 h3 均为零 (C)h1 增大,h2 和 h3 均为零 (D)h1 增大,h3 为零,h2 不为零 8.如图所示,一形状不规则、质量分布不均匀的棒,可绕固定转轴 O 在竖直面内自由转动, 当棒自由平衡时下端 A 恰位于转轴 O 点正下方。现用水平恒力 F 作用于 A 端,在转动角度 小于 90° 的过程中( ) O ) )

d

a

I1

b

I2

c

a
h1

K

b
h2

c

d
h3

(A)棒的重力力矩先减小后增大 (B)恒力 F 的力矩先减小后增大 (C)棒转动的角速度先增大后减小 (D)棒上 A、B 两点线速度方向始终相同 9.如图,水平地面上有一木箱,木箱与地面间的动摩擦因数为 μ, 木箱在与水平夹角为 θ 的拉力 F 作用下做匀速直线运动。在 θ 从 0 逐渐增大到 90? 的过程中,木箱的速度始终保持不变,则拉力 F 的功 率( ) (B)一直减小 (C)先减小后增大 (D)先增大后减小 θ A B F F

F

(A)一直增大

10.如图所示,为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况,以 O 点(图中白点)为坐标原点,沿 Z 轴正方向磁感应强度 B 大小的变化 最有可能为( )

O
2

B

B

B

B

A

Z

B

Z

C

Z

D

Z

二.多项选择题(每小题 4 分,共 40 分。每小题给出的四个答案中有一个以上是正确的, 请把正确的答案全选出来。每一小题全选对的得 4 分;选对但不全的得 2 分;有选错或不答 的得 0 分) 11.下列实例描述的过程属于超重现象的是( (A)汽车驶过拱形桥顶端 (C)火箭点火后加速升空 )

(B)荡秋千的小孩通过最低点 (D)跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动

12.如图,水平细杆上套一质量为 0.54kg 的小环 A,用轻绳将质量为 0.5kg 的小球 B 与 A 相连。B 受到始终与水平成 53° 角的风力作用,与 A 一起向右匀速运动,此时轻绳与水平方 向夹角为 37° ,运动过程中 B 球始终在水平细杆的下方,则( (A)B 受到的风力大小为 2N (B)A 与杆间的动摩擦因数为 1/3 (C)绳对 B 的拉力随着风力的减小而减小 (D)杆对 A 的支持力随着风力的增加而减小 13.如图所示,在竖直平面内有一半径为 R 的 3/4 圆弧轨道,半径 OA 水平、 OB 竖直, 一个质量为 m 的小球自 A 的正上方 P 点由静止 开始自由下落,不计空气阻力,小球沿轨道到达最高点 B 时恰好对 轨道没有压力。已知 PA=2.5R,重力加速度为 g,则小球从 P 到 B 的运动过程中( ) (B)动能增加 mgR (D)离开 B 点后小球能落在圆轨道内 B R O A 2.5R P B ) A ) 37°

(A)重力做功 1.5mgR (C)克服摩擦力做功 mgR

14.如图所示,一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波,振幅为 10cm,波速为 8m/s,在波的传 播方向上两质点 a、b 的平衡位置相距 0.4m(小于一个波长) 。当质点 a 在波峰位置时,质 点 b 在 x 轴上方与 x 轴相距 5cm 的位置,则( (A)此波的波长可能为 2.4m (B)此波的周期可能为 0.6s
3


a b 0.4m

o

x

(C)质点 b 的振动周期可能为 0.06s (D)从此时刻起经过 0.2s,b 点一定处于波谷位置 15.如图,在水平面上 A、B、C 三点固定着三个电荷量为 3Q 的正点电荷,将另一质量为 m 的带正电的小球(可视为点电荷)放置在 O 点,OABC 恰构成一棱长为 L 的正四面体。 己知静电力常量为 k,重力加速度为 g。为使小球能静止在 O 点,则关于小球所受电场力的 合力方向和所带的电荷量,下列说法正确的是( (A)方向竖直向上 (C)电荷量为 6mgL2 9kQ (B)方向竖直向下 (D)电荷量为 6mgL2 18kQ )

16.如图所示,A、B 两小球用轻杆连接,A 球只能沿内壁光滑的竖直滑槽运动,B 球处于 光滑水平面内,不计球的体积。开始时,在外力作用下 A、B 两球均静止且杆竖直。现撤去 外力,B 开始沿水平面向右运动。已知 A、B 两球质量均为 m,杆长为 L,则下列说法中正 确的是(以水平面为零势能面) ( )

(A)A 球着地时速度与 B 球速度大小相同 (B)A 球着地时的速度为 2gL (C)A 球下滑到地面过程中两球和杆组成的系统机械能守恒 (D)A 球下滑到地面过程中轻杆一直对 B 球做正功 17.A、B 是两只固定在地面上的气缸,两气缸的活塞用硬质细杆相连,A 的活塞面积大于 B 的活塞面积,活塞处于静止状态,两气缸内封有温度相同的气体,活塞之间与大气相通, 如果使两气缸内气体升高相同温度至活塞再度平衡,则可能发生的情况是( (A)活塞向左移动,A 内气体压强增加得多 (B)活塞向右移动,B 内气体压强增加得多 (C)活塞不移动,AB 气体压力增加量相同 (D)活塞向右移动,AB 气体压力增加量相同 18.图(a)所示为灯泡 L 的 U—I 特性曲线,R1、R2 为定值电阻。如果把这三个用电器并联后 接在恒压电源的两端,三个用电器消耗的电功率均为 P。现将它 们连接为如图(b)所示的电路,再接在该电源的两端,设灯泡 L 和 电阻 R1、R2 消耗的电功率分别是 PL、P1、P2,下列判断正确的是 ( ) (B)P1>4P2 (C)P<9P2 (D)P1=2PL )

(A)P1>PL﹢P2

4

19.如图(甲)所示,左侧接有定值电阻 R=2? 的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强 磁场中,磁感应强度 B=1T,导轨间距为 L=1m。一质量 m=2kg,阻值 r=2? 的金属棒在 拉力 F 作用下由静止开始从 CD 处沿导轨向右加速运动,金属棒与导轨间动摩擦因数 μ= 0.25。金属棒的速度-位移图像如图(乙)所示,则从起点发生 s=1m 位移的过程中( C m R r
(甲)



v/ m/s L
2 1 (乙) 0.5 1

B

D 0 x/ m (B)通过电阻 R 的感应电量 q=0.125C (D)所用的时间 t>1s x 0

(A)拉力做的功 W=9.25J (C)整个系统产生的总热量 Q=5.25J

20.如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r,已知 r:R1:R2=1:2:3,电阻值 R3=R4,初始时滑 动变阻器 R 的滑片位于中点位置,此时平行金属板中带电质点 P 处于静止状态。移动滑片, 设电压表 V1 读数变化量的绝对值为 ΔUV1,电压表 V2 读数变化量的绝对值为 ΔUV2,电流表 A 读数变化量的绝对值为 ΔI, 不考虑电流表和电压表内 阻对电路的影响,则( (A) ) (B)

?U V 1 一定大于 r ?I

?U V 2 一定大于 r ?I

(C)滑动变阻器 R 的滑片由中点逐渐下移的过程中,质点 P 向下运动且加速度逐渐增大 (D)滑动变阻器 R 的滑片处在 a 点时质点 P 的加速度值小于处在 b 点时质点 P 的加速度

三.填空题(每小题 5 分,共 30 分) 21.如图所示,长为 L 的木板水平放置,在木板的 B 端放置一个质量为 m 的小物块(可视 为质点) 。现缓慢抬高木板的 B 端,使木板以 A 端为轴在竖直面内转动,当木板转到与水平 面的夹角为 α 时,小物块开始滑动,此时停止转动木板。当物块滑 到 A 端时速度为 v,已知重力加速度为 g,则在整个过程中木板对 物块的作用力所做的功为__________,木板对物块的支持力做功为 __________。

5

22.如图所示,AB、BC、CA 三根等长带电棒绝缘相连成正三角 形,每根棒上电荷均匀分布,AB、BC 带电均为﹢q,CA 带电为﹣ q,P 点为正三角形中心,P、Q 两点关于 AC 边对称。现测得 P、 Q 两点的电场强度大小分别为 E1 和 E2,若撤去 CA 棒,则 P、Q 两点的电场强度大小分别为 EP=__________,EQ=__________。 P B C A Q

23.长为 L 的轻杆上端连着一质量为 m 的小球,杆的下端用铰 链固接于水平地面上的 O 点,斜靠在质量为 M 的正方体上,在 外力作用下保持静止,如图所示。忽略一切摩擦,现撤去外力, 使杆向右倾倒,当正方体和小球刚脱离瞬间,杆与水平面的夹 O

m M

角为?,小球速度大小为 v,此时正方体 M 的速度大小为__________,小球 m 落地时的速度 大小为__________。

24.如图(甲)所示的电路中,R1 为定值电阻,R2 为滑动变阻器。闭合电键 S 后,调节滑 动变阻器,将滑动片从 a 端滑向 b 端的过程中, 两只电压表的示数随电流表示数变化的完整 图线如图(乙)所示。则滑动变阻器的最大阻值为__________Ω,滑动变阻器消耗的最大功 率为__________W。
R1 a P R2
V1 V2

b

10 8 6 4 2 0

U/V

A

E, r

S

I/A
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 图(乙)

图(甲)

25.如图所示,两个截面积不等、可导热的气缸 A、B 竖直放置, 它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积) 。两气缸内各有一个 活塞,质量分别为 mA=3m 和 mB=m,活塞与气缸之间无摩擦, h 活塞的下方为理想气体,上方为真空。当气体处于平衡状态时, 两活塞位于同一高度 h,则两个活塞的横截面积之比 SA:SB=__________。若在两个活塞上 同时分别放一质量为 2m 的物块,当系统再次达到平衡后,给气体缓缓加热,使气体的温度 由 T0 缓慢上升到 T。在加热气体的过程中,气体对活塞所做的功为__________(假定气体 状态变化的过程中,物块及活塞不会碰到气缸顶部) 。
6

A

B

26.在日常生活中经常需要精确测量密闭容器内液体的体
传感器 A

接数据采集器

积,某研究小组做了如下研究:如图所示,实验使用的长 方体容器 B 内部的底面积为 1m2, 高为 1m。 在容器内顶部 h 安装一个利用超声波测量距离的传感器 A,该传感器默认 超声波在空气中的传播速度为 340m/s。 ( 1 )若通过传感器 A 测得液面距离顶部的高度为 0.15m ,可得容器内液体的体积为 __________m3。 (2)研究小组在实验中发现,传感器测量的液面距顶部的高度与实际高度存在偏差,通过 查资料发现超声波在空气中的传播速度与温度有关,然后通过实验获得下表中的数据。 温度 t(℃) 超声波速度 v(m/s) 液面距顶部的高度 h 测 (m) -10 324.0 0.105 5 333.0 0.204 20 342.0 0.298 35 351.0 0.387 50 360.0 0.474
容器 B

通过表中数据分析可得超声波在空气中的传播速度 v 与温度 t 的关系式为 v=__________。

7

上海市第二十届高二物理竞赛(陆行中学杯) 初赛模拟试题答案
一、单项选择题(每小题 3 分,共 30 分) 题号 答案 1 A 2 B 3 B 4 C 5 D 6 A 7 D 8 C 9 B 10 C

二、多项选择题(每小题 4 分,共 40 分) 题号 答案 11 BC 12 BD 13 AC 14 ACD 15 AD 16 BC 17 BD 18 AB 19 ACD 20 BCD

三、填空题(每小题 5 分,共 30 分) 1 21. mv2;mgLsin? 2 E1 E1 E1 22. ; -E2或 +E2 2 2 2 23.vsin?; v2+2gLsin?或 3v 24.15;2.5 T 25.3:1;4mgh( -1) T0 26.0.85;330+0.6t

8


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