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2005嘉兴市高二物理竞赛试卷


2005 年嘉兴市物理竞赛高二 5.29 试 题 卷

考生须知:1.时间共 120 分钟;g 取 10m/s2;可以使用计算器;答案写在答题卷上有效 2.在答题卷上空白栏内打√,以确认自己是 A 类还是 B 类考生. 一、 单选题(每题 6 分. 无论 A 类或 B 类考生 15 道单选题全部都要做) 1.2005 年是国际“世界物理年”.全世界以“灯光接力

”的方式纪念伟大的科学家 A.牛顿 B.伽利略 C.开普勒 D.爱因斯坦 2.斜面上放着的木盒刚好能沿斜面匀速滑下,若在盒中加入砝码,则木盒将 A.匀速下滑 B.加速下滑 C.减速下滑 D.静止在斜面上 3.第一宇宙速度υ 1 是用人造地球卫星轨道半径 r 等于地球半径 R 计算出来的,实 际上是 r>R 的,那么轨道上的人造卫星的线速度 V 实际上是 A.V=υ 1 B.V>υ 1 C.V<υ 1 D.以上三种情况都可能 4.如图,一个原来静止的质量为 m 的物体。放在光滑的水平面上, 在互成 600 角的大小相等的两个力的作用下, 经过一段时间物体获得 的速度为υ ,在力的方向上获得的速度分别为υ 1、υ 2.那么在这段 时间内其中一个力做的功为 A.

1 mυ 6

2

B.

1 mυ 3

2

C.

1 mυ 4

2

D.

1 mυ 2

2

5.下列各种运动中,在任何相等时间内,动量的变化不一定相等的是 A. 匀速直线运动 B.自由落体运动 C.竖直上抛运动 D.变速直线运动 6.如图斜面体 P 放在水平面上,物体 Q 放在斜面上,Q 受到一个水平 推力 F,P、Q 都保持静止,Q 受到的静摩擦力大小为 f1,P 受到的水 平面的摩擦力大小为 f2,当力 F 变大而未破坏 Q、P 的静止状态时 A.f1 、f2 都变大 B. f1 变大,f2 不一定变大 C.f2 变大,f1 不一定变大 D.f2 与 f1 都不一定变大 7.一辆质量为 m 的汽车在平直的公路上做匀加速直线运动,其加速度大小为 a.整个汽车的重心恰好在前后两轮的中心垂直线上、离地面的高度为 h;前 后两轮的轮心相距为 L. 则运动中前轮对地面的压力是 A.

mg h – ma 2 L

B.

mg h + ma 2 L

C.

mg h mg h – ma D. + ma 2L 2 2 2L

8.如图所示,重为 G 的物体用两根绳子 0A、OB 悬挂,开始时绳 OA 水平,现将两绳同时顺时针缓慢转过 900,始终保持 a 角大小 不变,且物体始终静止,绳 OA 的拉力为 T1,绳 OB 的拉力为 T2, 则在此旋转过程中不可能发生的是 A.T1 先减小后增大 B.T1 先增大后减小 C.T2 逐渐减小 D.T2 最终变为零

9.根据下列四个图,回答正确的是 A. 图甲是在显微镜下追踪而得到的几颗小炭粒在水中的运动位置的连线。这些连 线就是水分子运动的真正的轨迹 B. 图乙是射击手拉弓,箭射出时弓的弹性势能转化成箭的最大初动能 C.图丙中的右手推动活塞,压缩玻璃管内空气体积,能使管内空气压强减小 D. 图丁中是两只频率不同的音叉.敲响其中的一只 A,然后用手按住 A,这时可以听 到没有被敲的那只音叉 B 也在发声.音叉 B 的发声现象就是声音的共鸣. 甲 乙 甲 乙 丙 10.如图,一简谐波向右以 8.0m/s 的速度传播,某时刻沿波的传播方 向上有 a、b 两质点,位移大小相等,方向相同,以下说法正确的是 A.无论再经过多长时间,a、b 两质点位移不可能大小相等方向相反 B.再经过 0.25s,a、b 两质点位移第一次大小相等,方向相反 C.再经过 1.0s,a、b 两质点位移第一次大小相等,方向相反 D.再经过 1.5s,a、b 两质点位移第一次大小相等,方向相反 11.如图甲所示, 长直导线与闭合金属线框位于同一平面内, 长 直 导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示。在 0-T/2 时间 内,直导线中电流向上,则在 T/2-T 时间内,线框中感应电流的 方向与所受安培力情况是 A.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左 B.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右 C.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右 D.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左 12.如图, 用绝缘轻质细线悬吊质量为 m、 电量为 q 的小球, 在空间施加一匀强电场, 使小球保持静止时细线与竖直方向成θ 角,则所加匀强电场的场强的最小值为 A. m g sin ? B. m g cos? C. m g t an? D. m g cot? q q q q 13.在如图所示的实验装置中, 平行板电容器的极板 B 与一灵敏的静电计相接, 极板 A 接 地。若极板 A 稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变 小的结论的依据是 A.两极板间的电压不变,极板上的电量变小 B.两极板间的电压不变,极板上的电量变大 C.极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小 D.极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大 丁

14. 如图所示,导体棒 AB、CD 可以在足够长的两平行水平导轨上无摩擦地滑动,并关 于 O 点对称地置于导轨上,初速度为零;两导轨在 O 处交叉,但不连通,匀强磁场 垂直穿过导轨平面,则下列判断的结果正确的是 A.将 AB 向左移动能使 AB、CD 作相互远离的运动 A C B.将 CD 向右移动能使 AB 也向右移运动 O C.将磁场的磁感应强度均匀变大能使 AB、CD 作相互 远离的运动 B D D.将磁场的磁感应强度均匀变小能使 AB、CD 作相互 接近的运动 15.如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨 MN、PQ 电阻 不计,固定在同一水平面上,两导轨相距 l=0.4m,导轨的两 端 M 与 P 处用导线连接一个 R=0.4Ω 的电阻.理想电压表并联 在 R 两端,导轨上停放一质量 m=0.1kg、电阻 r=0.1Ω 的金 属杆,整个装置处于磁感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中,磁 场方向垂直导轨平面向下,现用一水平向右的恒定外力 F=1.0N 拉杆,使之由静止开始 运动,则电压表读数 U 随时间 t 变化关系的图象可能的是

二、填空题(每空 10 分. B 类考生只做第 16 题----19 题,A 类考生只做 18----21 题) 16.甲物体受 5N 的力,产生 0.4m/s2 的加速度.乙物体受 10N 的力, 产生 1.2m/s2 的加速度.则惯性较大的是 ▲ 物体 17.如图所示是在 “研究平抛物体的运动 ”的实验中记录的一段轨 迹。已知物体是从原点 O 水平抛出,经测量 C 点的坐标为(60,45)。 则平抛物体的初速度 v。= ▲ m/s,

R 处放置一个电量 2 为 q 的质点,均匀球壳和质点间静电作用力的大小是 ▲ .
18.带电量为 Q 半径为 R 的均匀球壳内, 离球心 19. 物理学史上记载了科学家汤姆生测某阴极射线的荷质比(比荷)

e 的一种热 m

磁测定法: 考虑一束均匀的阴极射线,令 m 为每个粒子的质量,e 为粒子所带电量,v 为粒子的速度.设在一定时间内穿过某截面的一束阴极射线的粒子数为 N,则这些粒子 所带的总电量 q=Ne. 如果将这一束阴极射线注入与静电计相连的容器就能测出 q 的数 值. 因为射线撞击固体时,运动粒子的动能就转变为热,固体的温度会升高.假定运动粒 子的动能全部转变为热,则测出固体的温升△ t,又由已知固体的热容 C(热容 C 等于固 体质量与比热的乘积即 C=Mc)就可以测出粒子的动能 Ek, 即 Q=C△ t=N· mv2=NEk. 再 使射线在埸强为 B 的匀强磁场中偏转, 依靠洛仑兹力作为向心力, 测得偏转半径为 r.??.

1 2

据此推下去所测得的荷质比(比荷)的表达式 5 个物理量间的关系来表示)

e = ▲ . (只允许用 C、△ t、q、B 和 r 这 m

20.“神舟”五号飞船完成了预定空间科学和技术实验任务后,返回 舱开始从太空向地球表面按预定轨道返回,返回舱开始时通过自身 制动发动机进行调控减速下降,穿越大气层后,在一定的高度下打 开阻力降落伞进一步减速下降,这一过程中若返回舱所受空气阻力 与速度的平方成正比,比例系数为 K(空气阻力系数) ,所受空气浮 力恒定不变,且认为竖直降落,从某时刻开始记时,返回舱的运动 v-t 图象如图中的 AD 曲线所示, 图中 AB 是曲线在 A 点的切线, 切线交于横轴一点 B 的 坐标为(8,0) ,CD 是曲线 AD 的渐近线,假如返回舱总质量 M=400Kg,g=10m/s2. 则空气阻力系数 K 的值 是 ▲ N?s2/m2.(结果保留三位数字) 21.一质量为 M=1kg 的小车上,固定有一质量为 m=O.2kg、宽 L=O.05 m、总电阻 R=100 Ω 的 100 匝矩形线圈.线圈随小车一起 静止在光滑水平面上.现有一子弹以υ 并随 0=110m/s 的水平速度射入小车中, 小车、线圈一起进入与线圈平面垂直、 磁感应强度 B=1.O T 且沿水平方向的匀 强磁场中, 磁场左边界为 MN 且磁场范围 足够大,如图 (a)所示.假如小车运动 过程的υ --s 图象如图(b)所示. 试结 合图象 b,当线圈完全进入磁场的过程中,通过每匝线圈截面的电量为 ▲ C(结果保 留叁位数字) 三、计算题(要求写出必要的分析过程.B 类考生只做第 22 题中的(1),A 类考生全做) 22..北京时间 05 年 4 月 12 日 20 时 0 分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙” 捆绑式运载火箭,成功地将“亚太六号”通信卫星(其质量用 m 表示)送入太空。这颗“亚太 六号”通信卫星在围绕地球的椭圆轨道上运行。 离地球表面 最近的点 A(近地点)高度 L1=209km(209×103m)、离地球 表面最远的点 B(远地点)高度 L2=49991km(49991×103m)。 已 知 地 球 质 量 M=6.0× 1024kg 、 引 力 常 量 G=

1 × 10-9N· m2/kg2、地球半径 R=6400km=6.4×106m.已 15
GMm h

知地球上空任一高度处 h(h 为到地球中心的距离), 卫星具有的引力势能表达式为-

求: (1)此卫星在围绕地球的椭圆轨道上从近地点 A 运动到地点 B 的时间约为几天(设 π 2=10.保留两位数字) (2)证明:VA·(L1+R)= VB(L2+R) 其中 VA 和 VB 分别是“亚太六号”通信卫星在近地 点 A 和远地点 B 的速度;L1+R 和 L2+R 分别是“亚太六号”通信卫星在近地点 A 和远地 点 B 到地球球心的距离(提示:根据椭圆的对称性可知近地点 A 和远地点 B 所在轨道处 的极小的弧形应是半径相等的圆弧的弧)

(3)试计算“亚太六号”通信卫星的发射速度 V 0 的大小是多少 km/s(保留两位数字)

2005 年嘉兴市物理竞赛高二物理 评
题号 答案 1 D 2 A 3 C 4 C 5 D


6 C


7 A 8


9 B 10 B 11 C 12 A 13 D 14 A 15 A

一、单项选择题(每题 6 分共 90 分. 无论 A 类或 B 类考生 15 道单选题全部都要做)

A

二、(每空 10 分共 40 分.B 类考生只做第 16 题----19 题,A 类考生只做第 18----21 题) 16. 甲 17 . 2 18. 0 19.

2C?t qB 2 r 2

20. 0.313

21.

2.11

三、计算题(20 分.B 类考生只做第 22 题中的(1),A 类考生全做) 解:22. (B 类)(1) 万有引力提供向心力

GMm 2? 2 2 =mω r=m( )r 2 T r
整理得

(2 分)

r 3 GM == 4? 2 t2

(4 分)

由开普勒定律及上面推证知任一椭圆中上式也同样适用:k= 由图知半长轴 r=(209+2×6400+49991)/2 km =31500km(或 315×105m)

r 3 GM == 4? 2 t2

(2 分) (2 分) (2 分)

T=

4? 2 r 3 GM
4 ? 10 ? 3153 ? 1015 s=0.64 天 1 ?9 24 ? 10 ? 6.0 ? 10 15

(2 分)

=

(4 分)

从近地点 A 运行到远地点 B 的时间 t=T/2=0.32 天

(2 分)

22.(A 类)解:(1)万有引力提供向心力

GMm 2? 2 2 =mω r=m( )r 2 T r
整理得

(1 分)

r 3 GM == 4? 2 t2 r3 == t2
GM 4? 2

(1 分)

由开普勒定律及上面推证知任一椭圆中上式同样适用:k=

(1 分)

由图知半长轴 r=(209+2×6400+49991)/2 km =31500km(或 315×105m)

(1 分) (1 分)

4? 2 r 3 T= GM
=

(1 分)

4 ? 10 ? 3153 ? 1015 s=0.64 天 1 ?9 24 ? 10 ? 6.0 ? 10 15

(1 分)

从近地点 A 运行到远地点 B 的时间 t=T/2=0.32 天 (2)设近地点 A 和远地点 B 所在轨道处的极小圆弧的半径为ρ 依题意和万有引力提供向心力得:

(1 分)

V A2 GMm f A= =m …………………………………………………………….. (1 分) ? ( L1 ? R) 2

V B2 GMm f B= =m …………………………………………………………….. (1 分) ? ( L2 ? R ) 2
联立解得 VA·(L1+R)= VB(L2+R)………………………………………………. ..(1 分) (3)由机械能守恒及上面的证明得:

1 GMm 1 GMm 2 2 mV A -= mV B -………………………………………….(1 分) 2 2 L1 ? R L2 ? R 1 GMm 1 GMm 2 2 mV A -= mV 0 -……………………………………………..(1 分) 2 2 L1 ? R R
VA·(L1+R)= VB(L2+R)

联立解得 V 0 =

2GM ( L1 ? L2 ? R ) …………………………………………..(2 分) ( L1 ? L2 ? 2 R ) R

代入数据得 V0=10.6km/s??????????????????????(2 分)


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