高二物理竞赛及答案.pdf

第 1 页 共 12 页高二物理竞赛试卷一、选择题。1如图1 所示，a、b、c 三个相同的小球，a 从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c 从同一高度分别开始自由下落和平抛下列说法正确的有：（）A它们同时到达同一水平面B重力对它们的冲量相同C它们的末动能相同D它们动量变化的大小相同2以力 F 拉一物体，使其以加速度a 在水平面上做匀加速直线运动，力F 的水平分量为F1，如图 2 所示，若以和F1大小方向都相同的力F 代替 F 拉物体，使物体产生加速度a，那么：（）A当水平面光滑时，a a B当水平面光滑时，a =a C当水平面粗糙时，a a D当水平面粗糙时，a =a 3.如图 3 所示，质量为 m的物体放在水平放置的钢板c 上，与钢板间的动摩因数为。由于光滑导轨槽a、b 控制，物体只能沿水平导轨槽运动。现使钢板以速度v1向右运动，同时用力F 沿导轨槽的方向拉动物体使物体以速度 v2沿槽运动，则F 的大小为：()A F=mg B Fmg C Fmg D 不能确定4如图 4 所示为农村小水库大坝的俯视图，其中设计比较合理的是哪一个？（）5.如图 5 所示，在高空中有四个小球，在同一位置同时以速率v 向上、向下、向左、向右被射出，经过1 s 后四个小球在空中的位置构成的正确图形是()6.如图 6 所示，传送带与地面倾角为37，AB的长度为16m，图 4 a b c 图 1 图 2 图 3 图 5 BA37图 6 第 2 页 共 12 页传送带以10m s 的速度转动，在传送带上端A无初速度地放一个质量为05 kg 的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0 5。求物体从A运动到 B所用的时间可能为(sin37=06，cos37=08，g=10m s)()A2.1s B.2.0s C.1.8s D.4.0S 7.如图 7叠放的 a、b、c三个不同的粗糙物块，其相互接触处以及和水平桌面接触处均有摩擦，但摩擦系数不同当b物块受一水平力F作用时，a、c随b一起保持相对静止作加速运动此时（）Aa对c的摩擦力方向向右Bb对a的摩擦力方向向右Ca、b间的摩擦力和 a、c间的摩擦力大小相等D只有桌面对b的摩擦力小于a、c间的摩擦力的情况下，才能实现上述运动。8如图所示，圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻两等势面间的电势差相等。光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电的小滑块(可视为质点)，滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O 相连，并以某一初速度从M 点运动到 N 点，OMON。若滑块在M、N 时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性限度内，则（）A、滑块从M 到 N 的过程中，速度可能一直增大B、滑块从位置1 到 2 的过程中，电场力做的功比从位置 3 到 4 的小C、在 M、N 之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置D、在 M、N 之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置9如图 9 所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为，则下列说法正确的是（）A保持 S闭合，将A板向 B板靠近，则 增大B保持 S闭合，将A板向 B板靠近，则 不变C断开 S，将 A板向 B板靠近，则 增大D断开 S，将 A板向 B板靠近，则 不变10如图 10 所示，是一个电路的一部分，其中R1=5，R2=1，R3=3，I1=0.2A，I2=0.1A，那么电流表测得的电流为（）A0.2 A，方向向右B0.15A，方向向左C0.2 A，方向向左D0.3A，方向向右图 10 图 7 图 9 图 8 第 3 页 共 12 页第卷一选择题答题处。（40 分）题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选项二填空题。（2 小题，共20 分）11（10 分）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好靠近刻度尺。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2，挂七个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。下表记录的是该同学已测出的6 个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是和.测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 实验中，L3和 L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：cm90.6041LLd，cm90.6152LLd，cm00.7263LLd。请你给出第四个差值：d4=cm。根据以上差值，可以求出每增加50g 砝码的弹簧平均伸长量L。L用 d1、d2、d3、d4表 示 的 式 子 为：L，代 入 数 据 解 得Lcm。计算弹簧的劲度系数kN/m。（g 取 9.8m/s2）12（10 分）物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端第 11 题图第 4 页 共 12 页与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7 是计数点，每相邻两计数点间还有4 个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度 a=(保留三位有效数字)。（2）回答下列两个问题：为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有。（填所选物理量前的字母）A木板的长度lB木板的质量m1C滑块的质量m2D托盘和砝码的总质量m3E滑块运动的时间t测量中所选定的物理量时需要的实验器材是。（3）滑块与木板间的动摩擦因数（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小”）。三计算题。（5 小题，共90 分）13（15 分）当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度.已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力kkrvf,是比例系数.对于常温下的空气，比例系为./104.324mNsk已知水的密度,/100.133mkg取重力加速度./102smg试求半径mmr10.0的球形雨滴在无风情况下的终极速度.rv（结果取两位数字）第 12 题图第 5 页 共 12 页14（15 分）如图 11 所示，质量为KgM9的小车放在光滑的水平面上，其中AB部分为半径R=0.5m的光滑41圆弧，BC部分水平且不光滑，长为 L=2m，一小物块质量m=6Kg，由 A点静止释放，刚好滑到C点静止（取g=102sm），求：物块与BC间的动摩擦因数物块从A滑到 C过程中，小车获得的最大速度15（20 分）如图12 所示，在光滑水平面上放一质量为M、边长为a 的正方体木块，木块上搁有一长为L 的轻质光滑棒，棒的一端用光滑铰链连接于地面上O点，棒可绕O点在竖直平面内自由转动，另一端固定一质量为m的均质金属小球开始时，棒与木块均静止，棒与水平面夹角为角当棒绕O 点向垂直于木块接触边方向转动到棒与水平面间夹角变为的瞬时，求木块速度的大小图 12 图 11 第 6 页 共 12 页16（20 分）长为L 的细绳一端固定于O点，如图所示，另一端拴一质量为m的小球，把线拉至最高点A 以水平抛出，求当v0为下列值时，小球运动到最低点C时线中的张力大小。（1）v0=2gL（2）20gLv17（20 分）如图14 所示的电路中，各电源的内阻均为零，其中B、C 两点与其右方由 1.0的电阻和2.0的电阻构成的无穷组合电路相接。求图中10 F 的电容器与E点相接的极板上的电荷量。图 13 图 14 第 7 页 共 12 页高二物理竞赛试卷答案第卷一选择题答题处。（40 分）题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选项D B,C C B A B,D A,B A,C A,D C 二填空题。（2 小题，共20 分）11（每问 2 分）共 10 分。（10 分）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好靠近刻度尺。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2，挂七个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。下表记录的是该同学已测出的6 个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是L5和L6.测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 6.85 8.60 10.3 12.1 14.05 实验中，L3和 L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：cm90.6041LLd，cm90.6152LLd，cm00.7263LLd。请你给出第四个差值：d4=L7 L37.20cm。根据以上差值，可以求出每增加50g 砝码的弹簧平均伸长量L。L用 d1、d2、d3、d4表示的式子为：444321ddddL，代入数据解得cm75.1L。计算弹簧的劲度系数k28N/m。（g 取 9.8m/s2）第 11 题图第 8 页 共 12 页L5，L6；（2 分）L3=6.85（6.84、6.86 均给分），L7=14.05（14.04、14.06 均给分）；（2 分）cm20.7374LLd；（7.187.22 均给分）（2 分）444321ddddL，cm75.1L（1.731.77 均给分）（2 分）k28 N/m。（27.728.3 均给分）（2 分）12（10 分）物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7 是计数点，每相邻两计数点间还有4 个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a=(保留三位有效数字)。（2）回答下列两个问题：为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有。（填所选物理量前的字母）A木板的长度lB木板的质量m1C滑块的质量m2D托盘和砝码的总质量m3E滑块运动的时间t测量中所选定的物理量时需要的实验器材是。（3）滑块与木板间的动摩擦因数（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小”）。（1）a=0.4950.497(2 分，有效数字位数不对的不给分)。（2）C，D（2 分），天平（2 分）（3）gmammgm2323)(（2 分），偏大（2 分），三计算题。（5 小题，共90 分）13（15 分）当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距第 12 题图第 9 页 共 12 页离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度.已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力kkrvf,是比例系数.对于常温下的空气，比例系为./104.324mNsk已知水的密度,/100.133mkg取重力加速度./102smg试求半径mmr10.0的球形雨滴在无风情况下的终极速度.rv（结果取两位数字）解：雨滴下落时受两个力作用：重力，方向向下；空气阻力，方向向上，当雨滴达到终极速度rv后，加速度为零，二力平衡，用m表示雨滴质量，有0Tkrvmg334rm由得终极速度kgrvr343代入数值得rv=1.2m/s .14（15 分）如图 11 所示，质量为KgM9的小车放在光滑的水平面上，其中AB部分为半径R=0.5m的光滑41圆弧，BC部分水平且不光滑，长为 L=2m，一小物块质量m=6Kg，由 A点静止释放，刚好滑到C点静止（取g=102sm），求：物块与BC间的动摩擦因数物块从A滑到 C过程中，小车获得的最大速度解：由 A点滑到 C点，物块静止，由于系统水平方向动量守恒，C处车也静止。故重力势能的减少转化为热能。mgR=mgL,=R/L=0.25 物块由 A 到 B，小车向左加速；由B到 C，物块速度减小，车速也减小。故B 处车速最大，设为v,有 M v=mu 由能量守恒mgRmuMv222121解得8/3vm s15（20 分）如图12 所示，在光滑水平面上放一质量为M、边长为a 的正方体木块，木块上搁有一长为L 的轻质光滑棒，棒的一端用光滑铰链连接于地面上O点，棒可绕O点在竖直平面内自由转动，另一端固定一质量为m的均质金属小球开始时，棒与木块均静止，棒与水平面夹角为角当棒绕O 点向垂直于木块接触边方向转动到棒与水平面间夹角变为的瞬时，求木块速度的大小解答：设杆和水平面成角时，木块速度为v，水球速度为vm，杆上和木块接触点B 的速度为vB，因 B 点和 m在同一杆上以相同图 11 图 12 第 10 页 共 12 页角速度绕O点转动，所以有：Bmvv=OBL=sin/lL=sinlLB点在瞬间的速度水平向左，此速度可看作两速度的合成，即B点绕 O转动速度v=vB及 B点沿杆方向向m滑动的速度 v，所以 vB=vsin故 vm=vBsinlL=2sinvlL因从初位置到末位置的过程中只有小球重力对小球、轻杆、木块组成的系统做功，所以在上述过程中机械能守恒：mgL(sinsin)=222121Mvmvm综合上述得v=l422sin)sin(sin2mLMlmgL16（20 分）长为L 的细绳一端固定于O点，如图所示，另一端拴一质量为m的小球，把线拉至最高点A以水平抛出，求当v0为下列值时，小球运动到最低点C时线中的张力大小。（1）v0=2gL（2）20gLv解：（1）由于 v0=2gL大于作圆周运动最高点的最小速度gL，故小球做圆周运动。由机械能守恒得：22021221mvmgLmv又 T-mg=mLv2故 T=9mg（2）由于20gLv小于作圆周运动最高点的最小速度gL，故小球开始做平抛运动。设小球运动到B 点时绳张紧，此时悬线与水平方向夹角为，由平抛运动规律有：Lcos=v0t L(1-sin)=21gt2得=0 说 明B 与O 在 同 一 水 平 线 上。此 时vBx=20gLv,vBy=gL2。接着，由于绳子瞬时张紧，产生瞬时冲量，使小球水平冲量变为零，机械能损失。然后小球以gL2的速度从召开始作圆周运动到C 点，机械能守恒有：222121CBymvmgLmv,在最低点有：T-mg=Lmvc2,故小球在最低点C时绳的拉力 T=5mg 17（20 分）如图14 所示的电路中，各电源的内阻均为零，其中B、C 两点与其右方由 1.0的电阻和2.0的电阻构成的无穷组合电路相接。求图中10 F 的电容器与E图 13 第 11 页 共 12 页点相接的极板上的电荷量。解答：设B、C右方无穷组合电路的等效电阻为RBC，则题图中通有电流的电路可以简化为图1中的电路。B、C右方的电路又可简化为图 2的电路，其中B CR是虚线右方电路的等效电阻。由于 B、C 右方的电路与B、C右方的电路结构相同，而且都是无穷组合电路，故有BCB CRR（1）由电阻串、并联公式可得212B CBCB CRRR（2）由式（1）、（2）两式得220BCBCRR解得RBC2.0（3）图1所示回路中的电流为201024A=0.10 A1030182I（4）电流沿顺时针方向。图 14 图 3 图 1 图 2 第 12 页 共 12 页设电路中三个电容器的电容分别为C1、C2和C3，各电容器极板上的电荷分别为Q1、Q2和Q3，极性如图 3所示。由于电荷守恒，在虚线框内，三个极板上电荷的代数和应为零，即Q1Q2Q30（5）A、E两点间的电势差3113EAQQUUCC（6）又有(10300.10)V=7.0 VEAUU（7）B、E两点间的电势差3223BEQQUUCC（8）又有(24200.10)V=26 VBEUU（9）根据（5）、（6）、（7）、（8）、（9）式并代入 C1、C2和C3之值后可得Q31.3 104C（10）即电容器 C3与 E 点相接的极板带负电，电荷量为1.3104C。