上海高三物理竞赛.docx
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上海高三物理竞赛.docx
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上海高三物理竞赛
上海市第八届高三物理竞赛
说明:
1、本卷分I、两卷,共六大题,满分为150分,答题时间为120分钟。
2、答案及解答过程均写在答题纸上。
其中第一、二、三、四、五大题只要求写出答案,不要求写出解答过程;第六大题要写出完整的解答过程。
3、本卷未加说明时重力加速度g均取10m2。
Ⅰ卷
一.(40分)单项选择题(本大题共8小题,每小题5分.每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题意的)
1.相距很远的两个分子在逐渐靠近的过程中()D。
(A)分子间作用力逐渐增大(B)分子间作用力逐渐减小
(C)分子间势能先变大后变小(D)分子间势能先变小后变大
2.一列简谐横波在某时刻的波形如图所示,已知图中质点b的起振时间比质点a的起振时间晚0.5s,且图中质点b和c之间的距离是5m,则此波的波长和频率分别为()A。
(A)5m、1(B)10m、2
(C)5m、2(D)10m、1
3.用频率为ν1的单色光照射某金属表面时,恰能发生光电效应,如改用频率为ν2的另一种光(ν2>ν1)照射该金属表面,则()C。
(A)出射光电子的最大初动能减小(B)出射光电子的最大初动能不变
(C)出射光电子的最大初动能增大(D)不发生光电效应
4.用中子轰击铝27,在释放粒子的同时生成一不稳定的新核,该核在衰变为镁24的同时还会发出()B。
(A)粒子(B)粒子(C)质子(D)中子
5.在光滑水平面上有一辆静止的小车,质量为m1和m2的甲、乙两人站在车的中点,现甲以相对地面的速率v1走到车头,乙以相对地面的速率v2走到车尾。
最终站在地面上的人观察到小车向前移动了一点,由此可以判断了()D。
(A)v1>v2(B)v1<v2(C)m1>m2(D)m1<m2
6.如图,足够长光滑斜面上一小车自由下滑,车上有一垂直于斜面开口向上的发射管,小车下滑过程中,从发射管中射出一颗小球,不计空气阻力,小球落下时()D。
(A)会落于小车前方
(B)落点取决于小球出射速率及小车速率
(C)击中发射管侧壁并可能被弹出
(D)击中发射管,且正好落进发射管内
7.如图,足够长斜面下端与水平地面相连,光滑小球A、B带有同种电荷,在小球B上施加一水平推力F,使小球A、B分别静止在侨眷同和地面上。
现将小球B沿水平面向斜面推动少许,当两球再次平衡时,与原来的平衡状态相比()C。
(A)力F增大(B)小球A受支持力增大
(C)小球B受支持力增大(D)两球间库仑力增大
8.A为螺线管,B为铁芯,C为套在铁芯B上的绝缘磁环。
现将A竖直放置在水平桌面上,并连成如图电路,当突然闭合电键S时,绝缘环C将向上运动。
从绝缘环C开始上升直至升到最高点的过程中,若不考虑摩擦及空气阻力的影响,则桌面对A的支持力()B。
(A)始终减小(B)先增大后减小
(C)始终增大(D)先减小后增大
二.(20分)填空题(本大题共5小题,每小题4分)
9.如图,两个相同材料制成的转盘A、B紧靠着水平放置,A轮半径为2R,B轮半径为R,当A轮转动时能带动B轮旋转,且A、B间不打滑,现当A轮匀速转动时,在A轮上贴近边缘处放置一小木块,小木块恰能相对A轮静止,在同样的条件下,若将该小木块放在B轮上,欲使木块相对B轮静止,则小木块距B轮转轴的最大距离为。
2,
10.在如图(a)所示电路中,变阻器R0最大阻值为22W,电源和滑动变阻器允许通过的最大电流均为2A。
已知电源端电压U随外电阻R的变化规律如图(b)所示。
闭合电键S后,为保证电路正常工作,负载的最小阻值为W。
(保留2位有效数字)4.9,
11.半径为R的环形均匀细玻璃管竖直放置(管半径r≪R)。
管内一半为水银(密度为),另一半为空气。
开始时左右两水银面在同一水平面上,阀门K将管内空气分成体积相等的A、B两部分。
现将圆环顺时针转过90°,如图所示,发现水银面的连线与水平面夹角=30°,则在转动前管内空气的压强为。
512,
12.一快艇以如图所示速度方向航行时,发动机的冷却水箱进水口离水面高度为0.8m,其进水口经导管通到水中。
为使水能流进水箱(不考虑导管对水的阻力),快艇的航行速度v至少应达到。
4,
13.测定导电液体单位时间内流过的体积(即流量)的电磁流量计示意图如图所示,非磁性材料制成的矩形导管,横截面是边长为a的正方形。
磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导管侧面。
当有导电液体流过时,测得导管上下两面间电势差为U,则流量Q=。
Ⅱ卷
三.(15分)多项选择题:
(本大题共3小题,每小题5分。
每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上是符合题意的)
14.如图,导热气缸开口向上、竖直放置,轻质活塞与气缸壁间摩擦不计,气缸内密闭一定质量的理想气体。
在使气缸外环境温度缓慢下降的同时向活塞上堆放细沙,在此过程中气体()。
B、D,
(A)压强减小,内能可能不变(B)对外做负功,温度可能不变
(C)可能不做功,压强增大(D)对外做负功,内能可能增加
15.以下电场线描画的电场,不可能存在的是()。
A、D,
16.如图,物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点。
若使传送带的皮带随转动轮转动起来,再使物块从P点自由滑下,则物块可能()。
A、C,
(A)落在Q点(B)落在Q点的左边
(C)落在Q点的右边(D)落不到地面上
四.(12分)填空题(本大题共3小题,每小题4分)
17.质量为m的小物体由静止开始沿半径为R的半球形碗的内壁下滑,下滑至最低点时速率为v。
若小物体与碗内壁之间的动摩擦因数为,则小物体在最低点时受到的摩擦力大小为。
m(+g),
18.在距一质量为M、半径为R、密度分布均匀的球体R处有一质量为m的质点。
现从球体中挖去一半径为2的球体,如图。
已知引力常数为G,则剩下部分对质点的万有引力为。
,
19.如图,一倾角为的斜面上等间隔地安装有一组薄壁空心小滚筒。
已知每个滚筒质量均为m,半径均为r,相邻两滚筒间距离均为l。
开始时每个滚筒均静止,现有一质量为M的盒子恰能沿着该斜面匀速滑下,则其速度大小为。
,
五.(10分)实验题
20.
(1)(单选题)在测量电源电动势和内阻的实验中,若先测得一节干电池的曲线如右图中的①所示。
现将另一节相同规格的干电池与前一节干电池串联后作为电源,测其曲线应为图(a)中的()。
(A)①(B)②(C)③(D)④
(2)(多选题)用如右图所示电路测电池电动势和内阻,闭合电键S后,调节变阻器R时,发现电压表的示数始终变化很小,可能的原因是()。
(A)外电路的电阻远大于电池内电阻
(B)选用的变阻器R的阻值太大
(C)选用的限流电阻R0的阻值太大
(D)选用的电压表量程太大
(3)考虑到实际电表有内阻存在,使用图(b)电路测出的电动势比待测电池电动势的真值,测出的内阻比待测电池内阻的真值。
(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(1)C,
(2),(3)相等,偏大,
六.(53分)计算题
21.(10分)一定量的理想气体经如图所示循环过程。
当气体处于状态a时,温度为、体积为,压强为,当其处于状态b时温度=2,且图中连线平行于纵轴。
已知该理想气体从状态c变化到状态a的过程中,温度T随体积V的变化规律为T=(3-),式中k为常数。
求:
(1)气体处于状态c时的压强;
(2)常数k;
(3)气体在此循环过程中所做的功W。
(1)由图可知从状态a到状态b是等压过程=(1分),从状态b到状态c是等容过程,由查理定律可得:
=(1分),又=,解得=2(1分),
(2)由=(3-),=(3-)(2分),解得k=1(2分),
(3)从状态c到状态的过程中T=(3-),由理想气体状态方程有:
=(1分),解得p=(3-),p随V线性变化(1分),所以此过程中气体做的功为W=(-)(-)=(1分),
22.(12分)硬质正三角形导电框边长为a,线密度为。
现使其静止于水平桌面上并处于匀强磁场中。
已知磁场沿水平方向且垂直于,俯视图如图,磁感应强度大小为B。
(1)若导电框中通有电流,导电框受到安培力的合力大小为多少?
(2)为使导电框能发生运动,导电框中通过的电流I至少应为多大?
电流方向如何?
(1)导电框受到安培力的合力=0(2分)。
(2)设电流为顺时针方向的I1,三边所受安培力分别为F1=1,F2=F3=1(2分),则导电框能以边为轴旋转的条件为F2´a´+F3´a´=´a´(2分),解得I1=(1分),设电流为逆时针方向的I2,三边所受安培力分别为F1=2,F2=F3=2,则导电框能以过D点平行于边的线为轴旋转的条件为F1´a-F2´a´-F3´a´=2´a´+´a(2分),解得I2=(1分),所以导电框中通过的电流I至少应为,方向(2分),
23.(12分)如图,原长为L0的轻质弹性绳一端固定于天花板上的A点,另一端穿过固定光滑环O后悬挂一质量为m的物体(可视为质点),系统处于静止状态。
已知间距离也为L0,且弹性绳产生的弹力与其伸长量成正比,比例系数为k。
(1)在物体上施加一作用力F,将其由平衡位置沿水平方向向右缓慢拉动到B点。
已知B点距物体平衡位置距离为x,求此时作用力F;
(2)将物体由B点静止释放,求其下一次到达平衡位置的时间;
(3)若使物体在平衡位置获得一竖直向下的初速度v0,为使其在之后的运动过程中不碰到天花板,求初速度v0的取值范围。
(1)平衡时,弹性绳伸长量h=(1分),物体水平移动到B点时,弹性绳的弹力T=k(1分),=k´(1分),=k´=(1分),物体在B点所受合力应为零,所以F=(1分),
(2)由上题可知释放后物体将做简谐运动,其下一次回到平衡位置所用时间为t1==´2=(2分),
(3)设物体向下运动距离为y,弹性绳长量为L,则L=+y,物体所受合力F合=k(+y)-=(1分),所以物体将在竖直方向做简谐运动,其初速度为时,物体向上弹起能刚好碰到天花板,则由机械能守恒得:
2=k´m2g22(2分),解得=g(1分),所以初速度v0的取值范围为0<v0<g(1分),
24.如图(a)所示,一光滑绝缘细杆竖直放置,距细杆右侧d=0.3m的A点处有一固定的点电荷。
细杆上套有一带电量q=1×10-6C,质量m=0.05的小环。
设小环与点电荷的高度差为h。
小环无初速释放后,其动能随h的变化曲线如图(b)所示。
图中0.2m<h<0.55m部分近似可用抛物线拟合。
估算:
(1)点电荷所带电量Q;
(2)小环位于h1=0.20m时的加速度a;
(3)小环在细杆上合力为零时距点电荷的高度并确定相应的平衡类型(需写出推导依据);
(4)小环从h1=0.20m处由静止释放,下一次回到释放处所用的时间T。
(静电力常量k=9.0×109N•m22,本题答案均保留2位有效数字)
(1)由图可知,当h’=0.36m时,小环所受合力为零,则k´=(3分),解得Q==1.6´10-5C(1分),
(2)小环加速度沿杆方向,则-F1=m,又F1=k(1分),解得a=2.3m2,方向向上(2分),
(3)由动能定理Fh=,F=h即图线的切线斜率(2分),由图可以看出h为零有两处,h2=0.115m,h3=0.36m(2分),
h2=0.115m两侧动能值大于此平衡位置时的动能,故为不稳定平衡位置(1分),
h3=0.36m两侧动能值小于此平衡位置时的动能,故为稳定平衡位置(1分),0l
(4)根据题意h从0.20m到0.52m范围内随h变化规律近似为抛物线,即与简谐运动过程中动能和位移变化规律相同,从图上读出其“平衡位置”为0.36m,由图可知0.20m
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