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辽宁省大连市103中学11-12学年高二上学期竞赛试题(物理)


高二上学期物理竞赛试题
(120 分钟 150 分)
一、选择题(本题包括 12 小题。每小题 5 分,共 60 分。在每小题给出的四个选项 中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。全选对的得 5 分, 选对但不全的得 3 分,有选错或不选的得 0 分。 )

1、在地球的赤道上有一物体甲随地球的自转而做圆周运动,所需的向心力

为 F1,向心加速度为 a1,线速 度为 v1,角速度为 ω1;有一随近地卫星一起运动的物体乙,所需的向心力为 F2,向心加速度为 a2,线 速度为 v2,角速度为 ω2;有一随地球同步卫星一起运动的物体丙,所需的向心力为 F3,向心加速度为 a3,线速度为 v3,角速度为 ω3。假设甲、乙、丙的质量相等,则( A、F1=F2>F3 B、a2>a3>a1 C、v1=v2>v3 )

D、ω1=ω3<ω2

2、汽车在平直公路上的速度为 10m/s,假设汽车受到的阻力是恒定的,关闭发动机后,汽车前进 42m,其 速度降为 4 m/s;若再过 6s,则汽车又将前进( A、4m B、6m C、8m D、12m )

3、如图所示,一物体放在水平放置的木板上。现用木板托住物体使其在竖直平面内做匀速圆周运动,假 设在运动过程中物体和木板始终保持相对静止且木板始终保持水平,则在木板由最低位置运动到最高 位置的过程中( )
O

A、物体始终处于超重状态 B、物体始终处于失重状态 C、物体所受木板的支持力逐渐减小 D、物体所受木板的摩擦力逐渐减小

4、半圆柱体 P 放在粗糙的水平面上,挡板 MN 的延长线总是过半圆柱体的轴心 O,但挡板与半圆柱不接 触,在 P 和 MN 之间放有一个光滑均匀的小圆柱体 Q,整个装置处于静止状态,图示为这个装置的截 面图。若用外力使 MN 绕 O 点缓慢地顺时针转动,在 MN 到达水平位置前,P 始终保持静止。在此过
Q

程中,下列说法正确的是( A、MN 对 Q 的弹力逐渐增大



P O N

M

B、地面对 P 的弹力逐渐增大 C、P、Q 间的弹力先减小后增大 D、Q 所受的合力逐渐增大

5、如图所示,电容器极板间有一可移动的电介质板,介质与被 测物体相连,接入电路后,通过极板上物理量的变化可确定 被测物体的位置。下列说法中正确的是( )
极板

电介质板

x 被测物体

A、若电容器极板间的电压不变,x 变大,则电容器极 板上带的电荷量增加 B、若电容器极板上的电荷量不变,x 变小,则电容器 极板间的电压变大 C、若电容器极板间的电压不变,x 变大,则有电流流向电容器的正极 D、若电容器极板间的电压不变,x 变大,则有电流流向电容器的负极

6、一质量为 m 的物体自 A 点由静止开始沿槽滑到 B 点后,离开支持面沿虚线方向飞出,如图所示。若在 A→B 的过程中,机械能损失为 E,物体在 B 点飞出时的水平分速度为 v,则物体飞出后所到达的最高 点与 A 点间的高度差为( A、 ) C、
A
2

v 2g

2

B、 H ?

v 4g

2

v E ? 2 g mg

D、 H ? (

v E ? ) 2 g mg

2

H

B

7、如图所示,在相距为 L 的两条足够长的光滑平行轨道上,平行放置着两根质量和电阻都相同的滑杆 ab 和 cd,它们的整体组成矩形闭合回路。已知轨道的电阻不计,匀强磁场垂直穿过整个轨道平面。开始 时 ab 和 cd 均处于静止状态, 现用一个平行于轨道的恒力 F 向右拉 ab 杆, 则下列说法中正确的是 ( A、ab 杆先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动 B、cd 杆先做加速度增大的加速运动,后做匀加速运功 C、ab 与 cd 杆最终都做匀速运动,但它们的速度不同 D、ab 与 cd 杆最终都做匀加速运动,并且它们的加速度相同
d b B c a F



8、下列说法正确的是(



A、α 粒子散射实验中,极少数 α 粒子的偏转角度超过了 90° ,表明原子中存在带正电的物质

B、做示踪原子的物质尽可能选用半衰期长一些的放射性元素 C、为了使裂变的链式反应容易进行,最好用纯铀 238 D、比结合能越小的原子核其释放核能的潜力越大

9、在竖直平面内有一半径为 R 的光滑圆环轨道一质量为 m 的小球穿在圆环轨道上做圆周运动,小球到达 最高点 C 时的速率 vC=

4 gR 。下列说法正确的是( 5



A、此球的最大速率是 6v C B、此球到达 C 点时对轨道的压力是

C

4mg 5

C、此球在任一直径两端点上的动能之和相等 D、此球沿圆轨道绕行一周所用的时间小于 ?

5R g

10、图示为测定运动员体能的一种装置示意图。运动员的质量为 M,绳的一端拴在运动员的腰间且沿水平 方向跨过滑轮(不计滑轮的摩擦和质量) ,另一端吊的重物质量为 m。人用力后蹬传送带而人的重心不 动,传送带以速度 v 向后匀速运动(速度大小可调) ,最后可用 下列说法正确的是( )

m v 的值作为被测运动员的体能参数。 M
M v m

A、人对传送带不做功 C、人对传送带做功的功率为零 D、被测运动员的

m v 值越大,表示其体能越好 M

11、如图所示,倾角为 30°的斜面体置于水平地面上,一根不可伸长的轻绳跨过固定于斜面体顶端的小滑 轮 O,绳的两端分别系着小球 A 和物块 B,A 的质量为 m,B 的质量为 4m。开始时,用手托住 A,使 OA 段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力) ,OB 段绳平行于斜面,此时 B 静止不动;然后将 A 由静 止释放,在 A 向下摆的过程中,斜面体始终保持静止。下列判断正确的是( ) A、在 A 球下摆的过程中,重力的功率不断增大 B、在 A 球下摆的过程中,斜面体受到地面向左的摩擦力作用 C、在 A 球下摆的过程中,物块 B 受到的摩擦力不断减小 D、在 A 球下摆的过程中,物块 B 受到的摩擦力先减小后增大
A O B
30°

12、为探究钢珠在液体中运动时所受阻力的大小,小华同学让钢珠从某一高度竖直落下进入液体中运动, 他用频闪照相机拍摄钢珠在不同时刻的位置如图所示。已知钢珠在液体中运动时所受的阻力大小正比 于速度的平方,比例常数为 k,频闪照相机的闪光频率为 f,图中直尺的最小刻度为 x0,钢珠的质量为 m,则比例常数 k 的表达式为( ) C、

3mg A、 2 2 x0 f2

7 m( g ? x 0 f 2 ) B、 2 2 25 x 0 f

5mg 2 2 8 x0 f

D、

mg 2 9 x0 f

2

二、实验题(本题包括 2 道题。每空 2 分,共 14 分。 )

13、 (6 分)在做利用电磁打点计时器测定匀加速直线运动加速度的实验时,打点计时器接在 50Hz 的低压 交变电源上。某同学在打出的纸带上每 5 点取一个计数点,共取了 A、B、C、D、E、F 六个计数点, 如图甲所示。从每个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为 a、b、c、d、e 段) ,将这五段纸带由短到 长紧靠但不重叠地粘在 xOy 坐标系中,如图乙所示,由此可以得到表示 v-t 关系的图像,从而求出加 速度的大小。
y A B C D 甲 a O b c d e 乙 x E F

①请你在图乙中用最简洁的方法作出能表示 v-t 关系的图像,并指出哪个轴相当于 v 轴。 答:___________________。

②若测得 a 段纸带的长度为 2.0cm,e 段纸带的长度为 10.0cm,则可求出加速度的大小 为________ m/s2。

14、 (8 分)如图所示,光滑水平轨道与在竖直平面内的光滑圆弧轨道相
O A P

切, O

点为圆弧轨道的圆 心,圆弧轨道的半径为 1.0m,弹簧的一端固定在水平轨道的左端, OP 是可绕 O 点转动的轻杆,其长度与轨道半径相同,且摆到某处 就能停在该处。一小钢球 A 停放在光滑水平轨道上的某点处,小球 的半径远小于圆弧轨道的半径。现在选用上述器材测定弹簧被压缩 时的弹性势能。 ①还需要的器材有( A、天平 )

B、两把刻度尺(足够长) C、量角器(带三角函数表) D、测力计

②以上测量实际上是把弹簧的弹性势能的测量转化为小球的 _____________的测量,进而转化为小球 的____________和_____________的直接测量。

三、综合分析与计算说明题(本题包括 5 道题。共 76 分。要求写出必要的文字说明,写 清单位,书写要规范。 )
15、 (10 分)太阳内部的聚变反应是一个系列反应,最终可以简化为 4 个质子转化成 1 个氦核和 2 个正电 子并放出能量。已知质子的质量 mp=1.0073u,α 粒子的质量 mα=4.0015u,电子的质量 me=0.0005u。 ①写出该热核反应方程 ②一次这样的热核反应过程中释放出多少 Mev 的能量?(结果保留四位有效数字)

16、 (12 分)一个人站在静止于光滑平直轨道的平板车上,人和车的总质量为 M。现在让此人手中 拿一个质量为 m 的铅球先后以两种方式顺着轨道方向水平掷出铅球:第一次掷出后,铅球相对 地面的速度大小为 v;第二次掷出后,铅球相对平板车的速度大小为 v。求先后两种方式掷出铅 球后平板车获得的速度大小之比。

17、 (14 分)如图所示,一小物体(可看做质点)从 A 点以 v0=4m/s 的初速度滑上斜面,上滑到 B 点后沿
B v0 θ A C h

原路返回。A 到 B 的距离为 1m,斜面的倾角 θ=37°。 (g 取 10m/s2) ①求小物体与斜面间的动摩擦因数 μ ②取水平地面为零重力势能面,若小物体返回经过 C 点时其动能 恰好与重力势能相等,则 C 点相对水平地面的高度 h 为多大?

18、 (15 分)一质量 M=2.0kg 的小物块随足够长的水平传送带一起运动,被一水平向左飞来的子弹击中, 且子弹从物块中穿过,如图甲所示。地面观察着记录的小物块被击穿后的速度随时间的变化关系如图 乙所示(图中取向右运动的方向为正方向) 。已知传送带的速度保持不变,g 取 10m/s2。求: ①传送带的速度 v 的大小及方向 ②物块与传送带间的动摩擦因数 μ ③物块被击穿后,传送带对物块所做的功
甲 v M v/m·s-1 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4

1

2

3

4

5

6

t/s



19、 (18 分)如图甲所示,固定在竖直平面内的光滑轨道由倾斜部分 AB 和 CD 以及圆弧部分 BC 组成,轨 道 AB 和 CD 分别与圆弧部分 BC 相切于 B、C 两点,圆弧 BC 应的圆心角为 74° , 整个轨道关于复运动, 已知滑块对轨道的压 小 F 随时间 t 的变化规律如图乙所示。 (g 取 10m/s2)试求: ①压力大小 F 随时间 t 变化的周期与小滑块做往复运动的周期 ②滑块的质量 ③倾斜轨道 AB 部分的长度 L ④圆弧轨道的半径 R
16 O 1 2 3 4 乙 5 6 7 8 t/s F/N 100

A h B 甲 O R

D C

所 对 力 大

之比

题号 答案

1 AD

2 C

3 C

4 BD

5 D

6 C

7

8

9

10

11 D

12 D

BD BD ACD BD

二、实验题(每空 2 分,共 14 分。 ) 13、 (6 分)v-t 图像如图乙所示(2 分)

y

y

或 ①(2 分)y 轴相当于 v 轴;
O a b c d e 乙 x O a b c d e 乙 x

②(2 分)2.0。

14、 (8 分)①(2 分)AB 或 AC;

②(6 分)重力势能,质量,小球沿轨道上升的高度(或杆转过的角度) 。

三、综合分析与计算说明题(共 76 分) 15、 (10 分) 解:① 41 H ? 2 He ? 2 1 e (4 分)
1 4 0

② ?m ? 4m p ? m? ? 2me ? 4 ? 1.0073 u ? 4.0015 u ? 2 ? 0.0005 u ? 0.0267 u (3 分)

?E ? ?mc 2 ? 0.0267 ? 931 .5M e V? 24.87 M e V (3 分)
16、 (12 分) 解:第一次掷出后铅球相对地面的速度大小为 v,根据系统动量守恒,有:

0 ? mv ? Mv1

(4 分)

第二次掷出后铅球相对平板车的速度大小为 v,根据系统动量守恒和相对速度的知识,有:

0 ? m(v ? v2 ) ? Mv2

(4 分)

联立解得两种方式掷出铅球后平板车获得的速度大小之比为:

v1 : v2 ? (m ? M ) : M

(4 分)

17、 (14 分) 解:①(7 分)设物体的质量为 m,物体与斜面间的动摩擦因数为 μ。物体有 A 上滑到 B 做匀减速运 动,设加速度的大小为 a,由牛顿第二定律得:
B v0 θ A C h

mg sin? ? ?mg cos? ? ma
2

(2 分)

又由运动学公式可得: 0 ? v0 ? ?2a ? AB (2 分) 代入数据可解得: ? ? 0.25 (2 分)

②(7 分)设物体返回经过 C 点时速度的大小为 v1,对于物体从 B 到 C 的过程,由动能定理有:

mg ( AB ? sin ? ? h) ? ?mg cos?
又根据题意有:

AB ? sin ? ? h 1 2 ? mv1 (3 分) sin ? 2
(3 分) (2 分)

1 2 mv1 ? mgh 2

代入数据可得: h ? 0.24m

18、 (15 分)
v/m·s-1 解:①(2 分)传送带的速度 v 的大小为 2.0m/s(1 分) ,方向向右(1 分) v M

②(6 分)由速度图像可得,物块在滑动 摩擦力的作用下做匀变速运动的加 速度为:


a?

?v 4.0 ? m / s 2 ? 2.0m / s 2 ?t 2

4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4

1

2

3

4

5

6

t/s

(2 分)



由牛顿第二定律得: 滑动摩擦力 f ? Ma (1 分) ,其中 f ? ?FN , FN ? Mg (2 分) 得到物块与传送带间的动摩擦因数 ? ?

f ? 0 .2 FN

(1 分)

③(7 分)从子弹离开物块到物块与传送带一起匀速运动的过程中,设传送带对物块所做的功为 W, 由动能定理得:

W ? ?E k ?

1 1 2 Mv2 ? Mv12 2 2

(4 分)

由速度图像可知:

v1 ? 4.0m / s, v2 ? v ? 2.0m / s (2 分)
解得: W ? ?12 J (1 分)

19、 (18 分)解:①(4 分)由图乙可知,压力大小 F 随时间 t 变化的周期 T1=3s 滑块从 A 点出发至回到 A 点所需的时间 T2=6s,即为滑块运动的周期 二者之比

(2 分)

T1 1 ? T2 2

(2 分)

②(4 分)由图乙可知,滑块在斜面上运动时对轨道的压力 F1=16N, 受力分析可知 F1=mgcosθ (2 分) (2 分)

其中,θ =74°/2=37°。可得,滑块的质量 m=2kg

③(4 分)滑块在倾斜轨道上做匀加速直线运动,加速度 a ? 由图乙可知,滑块滑行的时间 t1=1s,故 AB 的长 L=at2/2=3m

mg sin ? ? 6m 2 s m
(2 分)

(2 分)

④(6 分)设滑块经过最低点时的速度为 v,由机械能守恒可得: mgh=mv2/2 (2 分) (1 分)

而 h=Lsinθ +R(1-cosθ )

由图乙可知,滑块对轨道的压力 F2=100N 滑块在最低点处由牛顿第二定律可得: F2 ? mg ? m 联立解得:R=1m (1 分)

v2 R

(2 分)


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