2022年高中物理竞赛预赛训练题.pdf

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1、 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 2022物理竞赛预赛题训练题物理竞赛预赛题训练题 一一、单选题、单选题 1图中 A、B 是两块金属板，分别与高压直流电源的正负极相连。一个电荷量为 q、质量为 m 的带正电的点电荷自贴近 A 板处静止释放（不计重力作用）。已知当 A、B 两板平行、两板的面积很大且两板间的距离较小时，它刚到达 B 板时的速度为 u0，在下列情况下以 u表示点电荷刚到达 B 板时的速度（）A若 A、B 两板不平行，则 uu0 B若 A 板面积很小，B 板面积很大，则 uu0 C若 A、B 两板间的距离很大，则

2、 uu0 D不论 A、B 两板是否平行、两板面积大小及两板间距离多少，u都等于 u0 2两块面积较大的金属薄板间距较小，面积均为 S金属薄板分别有电荷量和，则两者内部电荷间的相互作用力为（）A B C dQq()208QqSe-()204QqSe-014QqS 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 D E以上均不是 3如图所示是盒式磁带录音机的磁带，某同学在听录音时发现：经过，带轴上带卷的半径变为原来的则再经过多长时间，带轴上带卷的半径变为原来的？A B C D 4如图所示，荡秋千是一种往复运动，人在秋千上可以越荡越高，这时系统

3、的机械能是增大的为达到越荡越高的目的，下列做法中正确的是 （）A在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由站立缓缓下蹲，当秋千到最高点时，迅速由下蹲到站立 B在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由下蹲缓缓站立，当秋千到最高点时，迅速由站立到下蹲 C人一直保持站立姿势 D人一直保持下蹲姿势 012QqS 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 5如图所示，有一个中央有圆孔的薄铝板和一个比圆孔直径稍大一点的圆球，在未给铝板加热时，圆球是不能通过圆孔的。现将铝板加热，可能发生的现象是（）A铝板加热，圆球越难通过圆孔 B铝板达到某一温度时圆球

4、能通过圆孔，但超过该温度后圆球不能通过圆孔 C铝板超过一定温度后，圆球就能通过圆孔 D缓慢加热铝板，圆球能通过圆孔，但迅速加热，圆球不能通过圆孔 6如图所示为 LC电路产生电磁振荡的一个循环过程。从图中状态（a）开始，经过一个周期又回到初始态（e），则对于方框中三个状态在该周期中出现的先后顺序正确的是（）A B C D 二二、多选题、多选题 72015 年诺贝尔奖颁发给了棍田隆章（Takaaki Kajita）和阿瑟B麦克唐纳（Arthur BMeDonald），奖励他们分别身为各自团队中的核心研究者，和同事一起发现了中微子振荡，在粒子物理领域开辟了新的疆土。一种常见的探测中微子的方法是在氢核

5、（即质子）上 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 俘获中微子，生成一个正电子和一个中子，称为反贝塔衰变反应（IBD）。下面说法中正确的有（）A反应方程式可以写为，其中为反电子中微子 B中子和正电子的静质量之和大于质子静质量，中微子的静质量趋于 0 C自由的中子也可以进行衰变，产生中微子，反应方程式为 D如果被反应前质子是静止的，则产生的正电子和中子的动量之和不等于 0 85G 通信即将推广普及，我国自主研发设计的 5G 通信技术走在了世界的前列 5G 信号的频率分为两种，一种是 6GHz 以下，这个和我们目前的 2/3/4G

6、差别不算太大，还有一种频率在 24GHz 以上，对于这样的信号，下面说法正确的有（）A波长大约长 1cm B波长越短准直性越好，绕射能力越弱 C频率越高可能加载的信息密度也越高 D这样频率的电磁波对人有致癌作用 9甲、乙两车在同一平直公路上以相同速度 30m/s 同向行驶，甲车在前，乙车在后，两车距离 100m。从时起，甲、乙两车的加速度随时间变化如图所示。取运动方向为正方向，下面说法正确的是（）At=3s 时刻两车距离最近 n+epnenen+enpe0= 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 Bt=9s 时刻两车距离为 10

7、0m C39s 内乙车做匀减速运动 Dt=9s 时刻乙车速度为零 10如图所示，一团理想气体经过了一个准静态过程的循环，AB是等温过程，BC是等容过程，CA是绝热过程下面说法正确的有（）AAB状态气体内能相等 B整个循环过程外界对气体做功为正 CCA过程体系内能增加，外界对体系做功为正 D若气体为单原子分子理想气体，则 AC过程满足 p为常数 三、三、实验实验题题 11如图 a 是用传感器研究通断电时电路中电流变化的电路图图中 L为电感线圈，用的是实验室中变压器原理说明器的原线圈，直流电阻为 r；R为定值电阻；E为直流稳压电源电流传感器量程都取 0.2A（内阻约 0.5），电压传感器量程取 2

8、0V（内阻大于 1M）主要操作过程只有两步：接通开关 S，经过一定时间再断开开关 S图 b 是该实验采集的数据输入计算机而得到的图象，其中图线 2 和 3 的右侧段（即 CK和 FK）关于水平轴对称 75V 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 请把以下各问题的答案填在题中横线处：（1）图线 1（即图中的 AHIJK）是_采集的图线；图线 2（即图中的 ABCK）是_采集的图线；图线 3（即图中的 ADEFK）是_采集的图线（2）在开关 S接通后图线 2 表示的电流有一个逐渐上升的过程，这是因为_（3）电感线圈 L的电阻 r约为

9、_（4）请说明为什么图线 2 和 3 的右侧段（即 CK和 FK）关于水平轴对称？_其表示的物理意义是什么？_（5）如果将电阻 R 的阻值改为原来的两倍，重复上面的实验，得到的图像将会有所变化，请在图 c 中定性画出三个传感器采集的 3 条图线并如题中给出的图 b 那样标注 1、2、3（假定操作过程中接通开关 S，再断开开关 S的时间也控制得与上面一样）_ 12学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木板（如一把米尺）做成的摆（这种摆被称为复摆），如图所示让其在竖直平面内做小角度摆动，C点为重心，板长为 L，周期用 T表示 学科网

10、（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 甲同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离 乙同学猜想：复摆的摆长应该大于 为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探究：用 T0表示板长为 L的复摆看成摆长为单摆的周期计算值（），用 T表示板长为 L复摆的实际周期测量值 计算与测量的数据如下表：板长 L/cm 25 50 80 100 120 150 周期计算值 T0/s 0.70 1.00 1.27 1.41 1.55 1.73 周期测量值 T/s 0.81 1.16 1.47 1.64 1.80 2.01 由上表可知，复摆的等效摆

11、长_（选填“大于”、“小于”或“等于”）同学们对数据进行处理，进一步定量研究可得复摆的等效摆长 L等_L（结果保留二位有效数字）四四、解答解答题题 131964 年制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯，它的气室示意图如图所示，利用海浪上下起伏的力量，空气能被吸进来，压缩后再推入工作室，推动涡轮机带动发电机发电，当海水下降时，阀门关闭，打开，设每次吸入压强为帕、温度为 7的空气 0.2332L2L2L022TLgp=2L1K2K51.0 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 米（空气可视为理想气体），当海水上升时，关闭，海水推动活

12、塞绝热压缩空气，空气压强达到帕时，阀门才打开，打开后，活塞继续推动空气，直到气体全部被推入工作室为止，同时工作室的空气推动涡轮机工作，设打开后，活塞附近的压强近似保持不变，活塞的质量及活塞与筒壁间的摩擦忽略不计。问海水每次上升时所做功是多少？已知空气从压强为、体积为的状态绝热地改变到压强为，体积为的状态过程中，近似遵循关系式，1 摩尔理想气体温度升高时，内能改变为（焦耳/摩尔升）。14有 5 个质量相同、其大小可不计的小木块 1、2、3、4、5 等距离地依次放在倾角的斜面上（如图）。斜面在木块 2 以上的部分是光滑的，以下部分是粗糙的，5 个木块与斜面粗糙部分之间的静摩擦因数和动摩擦因数都是。

13、开始时用手扶着木块 1，其余各木块都静止在斜面上。现在放手，使木块 1 自然下滑并与木块 2 发生碰撞，接着陆续发生其他碰撞。假设各木块间的碰撞都是完全非弹性的。求取何值时木块 4 能被撞而 5 不能被撞。15 把地球简化为一个质量均匀的球体，现有一个质量为 m的卫星绕地球做匀速圆周运动，32K532 101K1K1K1p1V2p2V5/31221pVpV=1K32R8.31R=30q= 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 证明如果选择无穷远处引力势能为 0，该卫星的引力势能为，其中 M为地球质量，r为卫星到地心的距离，G为万

14、有引力常数。16激光干沙引力波天文台（LIGO）2015 年首次探测到了十亿光年外双黑洞并合产生的引力波，证实了爱因斯坦理论关于存在引力波和黑洞的预言。黑洞并合过程分为三个阶段：第一阶段（旋近阶段），两黑洞围绕系统质心在同一平面内做近似圆周的运动（见图），损失的机械能转化为引力辐射能，两者螺旋式逐渐靠近；第二阶段（并合阶段），双黑洞并合为一个黑洞；最后阶段（衰荡阶段），并合的黑洞弛豫至平衡状态，成为一个稳定的旋转黑洞。在旋近阶段，若忽略黑洞的自转和大小，则双黑洞均可视为质量分别恒为 M与 m的质点。它们之间距离 I。随时间而逐渐减小。假定系统除了辐射引力波外无其它能量耗散，不考虑引力辐射的反作

15、用，可用牛顿引力理论进行近似处理。(1)引力波辐射功率除了与引力常量 G成正比之外，还可能与两黑洞的质量 M与 m、两黑洞之间的距离 L、以及系统绕质心的转动惯量 I、转动角速度和辐射引力波的传播速度（其大小等于真空中的光速 c）有关，试选取描述转动体系辐射的三个物理量与 G一起导出引力波辐射功率的表达式（假设其中可能待定的无量纲比例常数为）；(2)若在初始时刻 t=0 时两黑洞之间的距离为 L0，且引力波辐射功率表达式中的无量纲比例常数是已知的，求两黑洞从 t=0 时开始绕系统质心旋转 360所需要的时间；(3)当两黑洞从 t=0 时开始绕系统质心旋转多少度时，它们间的距离恰好是其初始距离的

16、一半？pGMmEr=- 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 参考答案参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D A C A D C ABD ABC CD AC 11 .电压传感器；电流传感器 1；电流传感器 2 线圈中电流的变化将产生自感电动势，它阻碍线圈中电流的增加，因此线圈中的电流只能从零逐渐增大 454 12.大于 0.67 13【解】海水作功可分为两个阶段来讨论 1.绝热压缩阶段 根据热力学第一定律，在绝热过程中海水对气体所作功等于气体内能的增量，即 由于在绝热过程中，压强和体积的变化遵循关系式 以及理想气

17、体状态方程得到 48.15 10 J()()1213/2AUnR TT=D=-()5/31221/ppVV=pVnRT=()()3/521221 12112/TTp VpVpppp= 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 所以 而 可得 2.根据题设把空气推入工作室时活塞附近压力不变，故 其中为活塞面积，为活塞由气体体积是时之位置移到筒之上端的距离，而 则 所以海水作总功为 14或【详解】此题从动能的角度来讨论比较简捷。什么时候由于完全非弹性碰撞而结成一体的木块的动能变成零，木块即停止在斜面上。()()()2/52/52121/

18、273 7 K32560KTTpp=+=()51.0 100.23310mol8.312737pVnRT=+()()1103/28.31560280 JA=-43.49 10 J=222ApSlp V=D D=SDlD2V()3/52112/VVpp=()3/522 112/JAp Vpp=()3/5532 0.233 1/3210=44.66 10 J=4128.15 10 JAAA=+=总301429 313 30.5970.622k3k233mEEmm=+3 2 12()3()4 3 2AABAB=+-+-k3k34()0EEAB=+-14/3 13/30AB-/14/13B A30/4

19、29/40AB-/30/29B A30/29/14/13B Acos3sintgBmgdAmgdqqq=301429 313 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 使是用运动学公式，也是直接讨论速度平方比讨论速度便于计算些，从能量角度讨论自然要更简捷些）；（2）能够确定条件与式。学生有时想不到此题需要两个条件来确定值的范围。此题解法需要的技巧较高。15.设卫星从距地心 r位置运动到无穷远的过程中，万有引力做功为 W，则 根据功能关系，有 其中 可得距地心 r处卫星的引力势能为 16(1)(2)(3)【解】(1)引力波辐射功率的表

20、达式 式中 是无量纲的比例系数，是待定幂次，则 2rGMmGMmWdrrr=-=-pWE=-Dpp0EED=-pGMmEr=-265GIPcaw=8/5545/20355/2010118()c LGMmMmtG Mm Mmc Lpaa+=-+55/2005/22181805c LGMm Mmqqqpa-D=-=+!PGIclxsaw=alxd， 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 由上式得 由方程组解得，联立解得 (2)两黑洞绕质心做近似圆周运动，设质量为 M 和 m 的两黑洞相距 L，到系统质心的距离分别为 R 和 r，由牛

21、顿引力定律得 由上式联立得 则系统总能量 则引力波辐射功率 P 满足 系统对其质心的转动惯量为 231232 PMLTMLTll sx s-+-=1=12+3=22=3ll dxs-+=2l=6x5d=-265GIPcaw=22MmGmrLw=22MmGMRLw=23()G MmLw+=2/32/31/322()GMmGMmELMmw=-=-+2/31/31/33()dEGMmdPdtMmdtww-=-=+ 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571 由上式联立得 即 对上式两边积分 得 由 得 式中 两黑洞从 时刻开始绕质心旋转一圈

22、 代入上式得 2MmILMm=+7/310/32252/3()GM mPcMmaw=+()5/311/31/353dGMmdtcMmwaw-=+()05/3 11/31/3503tGMmddtcMmwwaww-=+3/85/38/3051/38()GMmtcMmaww-=-+=ddtqw005/851/35/351/35/38/30005/35/351/3()()855()tdtc Mmc MmGMmtGMmGMmcMmqqwwaqwaa-=+=+-+()00tqq=0=t02qqp=+8/5545/20355/2010118()c LGMmMmtG Mm Mmc Lpaa+=-+ 学科网（北京）股份有限公司 学习资料分享/升学政策解读/优质师资推荐 咨询电话：18020133571(3)由上边联立得 当 时 对应的旋转系数为 1/45/31/31/38/3051/38()()GMmtLGMmcMmaw-=+-+012LL=540315128()c LtG Mm Mma=+55/2005/22181805c LGMm Mmqqqpa-=-=+!