某中学2023年青荷杯高二物理竞赛试卷.pdf
莲塘一中2023学年高二年级“青荷杯”物理竞赛本卷满分100分 考试时间120分钟。命题人：黄从林一.选 择 题（本题共12小题，每小题4 分，共 48分。每小题的四个选项中，至少有一个是正确的。每小题全选对的得4 分；选不全的得2 分；有选错或不答的得 0 分）1 .在建筑工地上有时需要将一些建筑材料由高处送到低处，为此工人们设计了一种如图所示的简易滑轨:两根圆柱形木杆AB和 CD相互平行,斜靠在竖直墙壁上，把一摞瓦放在两木构成的滑轨上，瓦将沿滑轨滑到低处。在实际操作中发现瓦滑到底端时速度较大，有可能摔碎，为了防止瓦被损坏，下列措施中可行的是（）A.减少每次运送瓦的块数B.增多每次运送瓦的块数c.减小两杆之间的距离“修k.D.增大两杆之间的距离2 .如图所示，m,=4.0 kg,mB=2.0 kg,A和 B紧靠着放在光滑水平面上，从 t=0 时刻起，对 B 施加向右的水平恒力&=4.0 N,同时对A施加向右的水平变力F”R变化规律如图所示。下列相关说法中正确的是（）A.当 t=0 时，A、B物体加速度分别为a H m/s?,a i!=2 m/s2B.A物体作加速度减小的加速运动，B物 体 作 匀 加 速 运 动2 01j 1 1 j 1 1 1 1 1|1 1 1 1C.t=1 2 s 时刻A、B 将分离,分离时加速度均为a=2 m/s ZD.A、B分离前后，A物体加速度变化规律相同3.如图所示，货物从出料口 P通过送料管送到传送带上某 口三生 正 三三4三 三 三点 Q（图中未画出），再通过倾角为a的传送带，以一定的=速度传送到仓库里。送料漏斗出口P 距传送带的竖直高度为h.送料管的内壁 光 滑.为 使 被?V送料能尽快地从漏斗出口 P点通过送料直管运|仓 库送到管的出口 Q点，则送料直管与竖直方 向 夹 h；_角为多少时，被 送 料 从 P到 Q 的时间最短 /A.送料管P Q 竖直安装/B.送料管P Q 与竖直方向成a/2 角安装 一一C.送料管P Q 与竖直方向成a角安装D.送料管P Q 与竖直方向成2 a角安装4.矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成，将其放在光滑的水平面上，如图甲、乙所示。质量为m 的子弹以速度v 水平射向滑块，若射击上层，则子弹刚好不穿出；若射击下层，则子弹整个刚好嵌入。则上述两种情况相比较（）两次子弹对滑块做功一样多 子弹嵌入下层过程中对滑块做功多.两次滑块所受冲量一样大 一 .子弹击中下层过程中，系统产生热量多 J U J /以上判断正确的是：甲 乙A.B.C.D.5.由电阻定律知Rha，两个电阻R、R?串联，总电阻口=区+1?2,R 和 R,并联，总电 阻:+看。而平行板电容器电容C q3，则可推出两电容器3 和 G 并联,总电容应满足（）1 1 1 /A.-+7 B.C=G+C2c.C=Ci C2D.C=Ci/C2C Cl C26.如图所示，长为L 的轻杆。3,。端装有转轴，3 端 固 定 一 个 质 量 为 的 小 球B,0 8 中点A 固定一个质量为机的小球A,若 0 5 杆从水平位置静止开始释放转到竖直位置的过程中，下 面 说 法 中 二 三 QO正确的有（）A.轻杆对A 球做负功，轻杆对B 球做正功，6B.轻杆对A 球做正功，轻杆对8 球做负功，C.轻杆对A 球不做功，轻杆对B 球不做功，D.轻杆对A、B 两球所做的总功为零。7.如图所示为空间某一电场的电场线，a、b 两点为其中一条竖直向下的电场线上的两点，该两点的高度差为力，一个质量为加、带电量为+q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运动到6 点时速度大小为 小 画，则下列说法中正确的有（）A.质量为加、带电量为+2 q 的小球从。点静止释放后沿电场线运 J动到b 点时速度大小为2痫 /B.质量为机、带电量为一夕的小球从点静止释放后沿电场线运、E/动到匕点时速度大小为2疝、./C.质量为人带电量为一q 的小球从a 点静止释放后沿电场线运（/动到b点时速度大小 为 由D.质量为机、带电量为一2目的小球从a 点静止释放后将在外间来回振动。8.如图所示，宽 力 二 2cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内，现有一群正粒子从。点以：相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀X XX XX XX XX XX XX XX X速圆周运动的轨道半径均为尸5 c m,则（）A.右边界：-4cmy4cm和y8cm有粒子射出D.左边界:0勺 mg(h+d)q U mg(h+d)-q m U0-mg(h+d)-a CnUn其中4,“=a C Uo,是q的最大值，即第一个液滴的带电荷量。代入数据得:m g(/z +d)a G Uo 2 =2 x 1 0-5 1()7 3 x 1 0 6 0。(2 分)可见E k0,液滴一直往下滴，直至A板上电荷量全部转移到D板。所以U =UQ=10 0 0 V1 5.(1 0 分)解:(1)当小车时，%=g s in 6 +意c o s 上滑至A处时 s V1 7ot,-a由得 4=0.6 s腺此时 V,：=1.8m/s S，H=-=0.18 m1*2%(1分)上 滑当小车下滑时，a2=g s in 8g e o s。由 得：t y=0.6 s此 时 匕=0.6m/s-F从开始上滑到下滑经过A处的时间t2=t 上+t 产+0.6 =1.4 5%（2）上滑经过A点时，V 车=1.8m/s,由题意知V 球=3.6 m/s由几何关系得，=2.7巾 m V又=-qB4 o由、得5 =-x l（r2 T3下滑经过A处时，V 车=0.6 m/s,则 V 球=1.2 m/s由几何关系得，=生、后 m2由、（1 4）、（得8 =-8 X I CT,?T91 6.（1 2 分）利用运动分解法求解此问题。（1）令吻=0+/=成，其中也=$M=1 其方向与小方向相同。（2 分）D D D则带电粒子的运动可视为速度为叨=蒋E的匀速直线运动与速度为力 的逆时针方向的匀速圆周运动的合运动，如答图6所示，其圆周运动的半径和周期分别为R=旅（2分）7=词（2 分）故带电粒子将做螺旋线运动，粒子运动的轨迹如答图 6 中实线所示，M 点为粒子距x轴的最远点。在这一点粒子的速度VM=V 1-V-=0,它到X 轴的距离为 ym=2 R=（2 分）（2）答图6 中 P点为粒子运动轨迹与x轴的相切点，且粒子在该点的速度为2Evp=v i+v-石（2 分）其与x 轴的切点坐标为（2 分）根据运动的周期性，粒子与x 轴的所有相切点的坐标为e E 27m 2nmnE,，一 、八 八、x=nx=vxn T=n-=r（=1、2、3、.）（1 分）17.（12分）由于圆柱形区域内存在变化磁场，在圆柱形区域内外空间中将产生涡旋电场，电场线为圆，圆心在圆柱轴线上，圆面与轴线垂直，如图中虚点线所示.在这样的电场中，沿任意半径方向移动电荷时，由于电场力与移动方向垂直，涡旋电场力做功为零，因此沿半径方向任意一段路径上的电动势均为零.1.任意点在磁场区域内：令 P 为任意点（见图1）X 4&R,在图中连直线0/与。P。取闭合回路/P O/,可得回路电动势用二月小+与”+,式 中 E/p,E p o,纭分别为从力到尸、从尸到。、从。到 Z 的电动势。由前面的分析可知Ep o=0,EOA=0,故Ep=E(1)令AJ。尸 的 面 积 为 此 面 积 上 磁 通 量 取=8S1,由电磁感应定律，回路的电动势大小为根据题给的条件有E=S#(2)由图复解19-2-2可知S.=x/?sina=1 2 2y2由（1）、（2）,（3）式可得沿4P线段的电动势大小为rkREAPR 外：令。为任意点(见图2),x 及 R。在图中连。4、0Q.取闭合回路A Q O A,设回路中电动势为外，根据类似上面的讨论有EAQ=E?(5)对于回路A Q O 4,回路中磁通量等于回路所包围的磁场区的面积的磁通量，此面积为$2,通过它的磁通量。2=852。根据电磁感应定律可知回路中电动势的大小E2=S2k(6)在图中连。C,令 NCOQ=尸，则/OQC=tz-，于是1 r当 a =1/4 时，S2=-7?2(l+0),OCQ中有于是得S2=-R2(l+a r c t a n R)(7)2x由(5)、(6)、(7)式可得沿AQ 线的电动势的大小为
