上海市第十一屆高中物理基礎(chǔ)知識(shí)競(jìng)賽

1、第十一屆上海市高中物理基礎(chǔ)知識(shí)競(jìng)賽考生注意：1、本卷滿分150分。 2、考試時(shí)間120分鐘。 3、計(jì)算題要有解題步驟，無過程只有答案不得分。 4、全部答案做在答題紙上。一、單選題（每小題4分，共40分）1如右圖所示，在足夠大的光滑水平面上放有兩個(gè)質(zhì)量相等的物塊，其中，物塊A連接一個(gè)輕彈簧并處于靜止?fàn)顟B(tài)，物塊B以初速度v0向著物塊A運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B與物塊A上的彈簧發(fā)生相互作用時(shí)，兩物塊保持在一條直線上運(yùn)動(dòng)。若分別用實(shí)線和虛線表示物塊B和物塊A的vt圖像，則兩物塊在相互作用過程中，正確的vt圖像是（）2如圖是內(nèi)燃機(jī)排氣門工作原理示意圖。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，凸輪A轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)搖臂B，搖臂將氣門C壓下，氣缸內(nèi)

2、廢氣被排出。之后，氣門在彈簧的彈力作用下復(fù)位，凸輪、搖臂、彈簧協(xié)調(diào)運(yùn)作，內(nèi)燃機(jī)得以正常工作。一般內(nèi)燃機(jī)氣門彈簧都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：使用兩個(gè)勁度系數(shù)不同的彈簧，且兩彈簧的勁度系數(shù)相差很大。內(nèi)燃機(jī)排氣門裝置要用兩個(gè)勁度系數(shù)不同的彈簧的正確理由是（）（A）一個(gè)彈簧力量太小，不足以使氣門復(fù)位，（B）一個(gè)彈簧損壞之后另一個(gè)彈簧可以繼續(xù)工作，提高了機(jī)器的可靠性，（C）兩個(gè)彈簧一起使用，可以避免共振，（D）兩個(gè)彈簧一起使用，增加彈性勢(shì)能，能夠使機(jī)器更節(jié)能。3如圖所示，處于同一軌道平面上的三顆人造地球衛(wèi)星a、b、c，在某一時(shí)刻恰好處在同一直線上，關(guān)于三顆人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行速度、所受向心力及向心加速度之間的關(guān)系

3、，下列說法中正確的是（）（A）速度大小滿足vavbvc，（B）運(yùn)行周期滿足TaTbTc，（C）向心加速度大小滿足aaabac，（D）所受向心力大小滿足FaFbFc。4一架飛機(jī)在高空中由西向東沿水平方向做勻加速飛行，飛機(jī)每隔相同時(shí)間空投一個(gè)物體，共連續(xù)空投了6個(gè)物體（空投過程不計(jì)空氣阻力）。下圖是從地面某時(shí)刻觀察到的6個(gè)空投物體的圖像，其中正確的是（）5太陽會(huì)向地球放出大量的中微子。但是，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的中微子數(shù)目只有理論值的三分之一，“三分之二中微子失蹤”之謎一直困擾著科學(xué)界。后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，由太陽向地球放出的部分中微子會(huì)衰變?yōu)橐粋€(gè)m子和一個(gè)t子，此項(xiàng)成果是“2001年世界十大科技突破”之一。若中微

4、子在衰變中產(chǎn)生的m子其速度方向與中微子原運(yùn)動(dòng)方向相同，則t子的運(yùn)動(dòng)方向一定（）（A）與m子在同一直線上，（B）與m子不在同一直線上，（C）與m子同方向，（D）與m子反方向。6如右圖所示，長(zhǎng)木板AB的一端B置于粗糙水平地面上，另一端A擱在光滑的墻壁上，若一重物從A端沿長(zhǎng)木板勻速下滑，下滑距離用x表示，且在下滑過程中長(zhǎng)木板始終保持靜止，則地面對(duì)長(zhǎng)木板B端的摩擦力f的大小隨x變化的圖像正確的是（）7載有水盆的無動(dòng)力小車，總質(zhì)量為5 kg，車上水盆的承水面積為0.5 m2，小車以0.2 m/s的速率在光滑水平路面上勻速運(yùn)動(dòng)。突遇下雨，設(shè)雨水沿豎直方向均勻下落，每秒鐘在每平方米的承水面積上的下落量為0.

5、1 kg，則經(jīng)過100 s時(shí)間，小車的速率為（）（A）0.2 m/s，（B）0.1 m/s，（C）1.8 m/s，（D）2.0 m/s。8如圖所示，一塊光滑的木板AB水平放置，左端與固定在墻上的光滑鉸鏈聯(lián)結(jié)，右端懸掛在一根細(xì)繩OB上，板上放著木塊M和N，M和N之間用輕彈簧連接，開始時(shí)，彈簧被壓縮且用細(xì)線拉住，并處于靜止?fàn)顟B(tài)。剪斷細(xì)線后，M和N在板上來回振動(dòng)。在此過程中細(xì)繩OB的拉力將（）（A）變大，（B）變小，（C）不變，（D）時(shí)大時(shí)小。9如圖所示，木塊M可以分別從固定斜面的頂端沿左邊或右邊由靜止開始滑下，且滑到A點(diǎn)或B點(diǎn)停下。假定木塊M和斜面及水平面間有相同的動(dòng)摩擦因數(shù)，斜面與平面平緩連接，

6、則（）（A）距離OA等于OB，（B）距離OA大于OB，（C）距離OA小于OB，（D）無法做出明確的判斷。10如圖所示，有一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為M的均勻鏈條靜止在光滑水平桌面上，其長(zhǎng)度的1/5懸于桌邊外，如果在鏈條的A端施加一個(gè)拉力使懸著的部分以0.1 g（g為重力加速度）的加速度拉回桌面。設(shè)拉動(dòng)過程中鏈條與桌邊始終保持接觸，則拉力最少需做功（）（A）MLg/50，（B）MLg/10，（C）MLg/250，（D）MLg/25。二、多選題（每小題5分，共25分，選對(duì)部分答案得2分，有錯(cuò)不得分）11如圖所示，在懸點(diǎn)O處用細(xì)線拉著小球，使它靜止在半徑一定的光滑半圓柱面上?，F(xiàn)使半圓柱從圖示位置沿水平面緩慢移

7、動(dòng)一段距離。在此過程中（）（A）小球?qū)A柱面的壓力增大，（B）細(xì)線對(duì)小球的拉力大小不變，（C）圓柱面對(duì)小球的支持力大小不變，（D）小球?qū)?xì)線的拉力減小。12如圖所示，重力為G1的物塊A，一面靠在光滑墻壁上，另一面與重力為G2的直桿B的左端接觸。直桿的右端與固定在另一墻面的鉸鏈連接。桿與豎直方向的夾角為a。保持物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。下述說法中正確的是（）（A）物塊對(duì)桿的靜摩擦力與壓力的合力沿著桿的方向，（B）增大G1時(shí)，物塊對(duì)桿的壓力將增大，（C）增大G1時(shí)，物塊對(duì)桿的靜摩擦力將增大，（D）增大G2時(shí)，物塊對(duì)桿的靜摩擦力將增大。13利用力傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)（圖中未畫出）可以對(duì)快速變化力的特性

8、進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把圖甲中的小球舉到繩子的懸點(diǎn)O處，然后讓小球由靜止下落。用這種方法獲得的具有彈性的細(xì)繩的拉力隨時(shí)間的變化圖像如圖乙所示，以下判斷中不正確的是（）（A）t1、t4時(shí)刻小球速率最大，（B）t2、t5時(shí)刻小球動(dòng)能最小，（C）t3、t4時(shí)刻小球動(dòng)量可能相同，（D）小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒。14如圖甲所示，物體A以初速度v0從水平光滑的平臺(tái)上水平地滑到上表面粗糙的小車B上，圖乙為物體與小車的vt圖像。若不計(jì)小車與水平地面的摩擦，使用上述信息，可以求出的物理量有（）（A）小車上表面的長(zhǎng)度，（B）物體與小車的質(zhì)量比，（C）物體與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)，（D）小車獲得的動(dòng)能。15如圖所示，在沿

9、x軸方向的一根細(xì)繩上選取O、a、b、c四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其中Oaab，bc5ab，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸的方向上做簡(jiǎn)單諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，在細(xì)繩上產(chǎn)生一個(gè)橫波。在t0時(shí)刻，O點(diǎn)開始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t0.2 s，O點(diǎn)第一次到達(dá)x軸上方的最大位移，這時(shí)a點(diǎn)才開始向上運(yùn)動(dòng)。由此可以判斷，在t2.6 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b和c的運(yùn)動(dòng)情況是（）（A）b點(diǎn)位于x軸下方，（B）c點(diǎn)位于x軸下方，（C）b點(diǎn)正向下運(yùn)動(dòng)，（D）c點(diǎn)正向下運(yùn)動(dòng)。三、填空題（共26分）16（2分）為紀(jì)念偉大的物理學(xué)家愛因斯坦為物理學(xué)發(fā)展做出的偉大貢獻(xiàn)聯(lián)合國把_年定為世界第_個(gè)物理年。17（4分）如圖是一空間探測(cè)器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，

10、每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)噴氣時(shí)賭取勝向探測(cè)器提供推力，但不會(huì)使探測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)探測(cè)器相對(duì)靜止慣性坐標(biāo)系xOy以恒定的速率v沿x軸正方向平動(dòng)。若先開動(dòng)P1，使P1在極短的時(shí)間內(nèi)一次性噴出質(zhì)量為m的氣體，氣體噴出時(shí)相對(duì)于xOy系的速度為v1，然后，開動(dòng)P2，使P2在極短的時(shí)間內(nèi)一次性噴出質(zhì)量為m的氣體，氣體噴出時(shí)相對(duì)于xOy系的速度為v1，此時(shí)探測(cè)器的速度為2v，方向沿y軸正方向。假定在噴氣前探測(cè)器的總質(zhì)量為M（包括氣體質(zhì)量），則在上述過程中每次噴出氣體的質(zhì)量m與探測(cè)器總質(zhì)量M的比值為_，每次噴出氣體的速率v1與v的比值為_。18（4分）如圖所示，設(shè)地球質(zhì)量為M，假設(shè)繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量為m的飛船，在

11、恒力F有作用下由靜止開始從P點(diǎn)沿PQ方向做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，一年后在D處飛船掠過地球上空。根據(jù)以上條件，用題中給出的物理量來表示地球與太陽的萬有引力的大小表達(dá)式_（忽略飛船受地球和太陽的萬有引力作用的影響）。19（4分）重力場(chǎng)可用重力加速度g描述，同樣靜電場(chǎng)可用電場(chǎng)強(qiáng)度E來描述。勻強(qiáng)電場(chǎng)是電場(chǎng)強(qiáng)度E大小、方向不變的電場(chǎng)。電量為Q的正點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力F作用，其大小FEQ，方向與E相同。若在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)量為M，帶電量為Q的正點(diǎn)電荷，以大小為v0，方向與水平成a角的初速度斜向拋出。假定運(yùn)動(dòng)過程中電荷Q所受到的阻力f大小不變，為使電荷Q保持在初速度方向上運(yùn)動(dòng)，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)E的大小最小為_，E

12、與水平方向的夾角為_。s（m）0.51.01.52.02.53.0v（m/s）4.02.01.331.00.80.6720（4分）老鼠離開洞穴后沿直線運(yùn)動(dòng)。若測(cè)得它距洞穴口不同距離s時(shí)的速度大小如下表所示。由表中數(shù)據(jù)可以推知，老鼠的運(yùn)動(dòng)速度v與它距洞穴口距離s的關(guān)系為_。老鼠從距洞穴口1 m處運(yùn)動(dòng)到距洞穴口2 m處所用的時(shí)間為_s。21（4分）一個(gè)有一定厚度、半徑為60 cm的圓盤A，可以繞通過中心垂直盤面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤加速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角速度的增加量Dw與對(duì)應(yīng)的時(shí)間Dt的比值定義為角加速度b，即bDw/Dt。為檢測(cè)圓盤做勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角加速度，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：如圖甲所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B固定在桌

13、面上，紙帶C的一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔D，另一端與圓盤相連，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上，接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以50 Hz的頻率開始打點(diǎn)。啟動(dòng)控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)我們獲得了如圖乙所示的紙帶（圖中a、b、c、d等為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出）。那么打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下d點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)行的速度大小為_，此時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為_，紙帶運(yùn)行的加速度大小為_，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度大小為_。22（4分）同打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種用來研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的計(jì)時(shí)儀器。其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，光電門中的a、b分別是光電計(jì)時(shí)器的光信號(hào)發(fā)射和接收裝置。當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)

14、時(shí)器即可測(cè)得該物體的擋光時(shí)間?，F(xiàn)利用圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)量滑塊A與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。圖中d為安裝在滑塊A上的擋光片，L是長(zhǎng)木板在水平桌面上的投影，h是長(zhǎng)木板的傾斜高度，l是1和2兩個(gè)光電門之間的距離（與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出）。實(shí)驗(yàn)時(shí)，使滑塊A從長(zhǎng)木板的頂端滑下。試根據(jù)圖乙給出的條件寫出測(cè)量滑塊A與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式m_。如果實(shí)驗(yàn)測(cè)得L1.00 m，h0.50 m，兩光電門之間的距離l0.80 m，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得滑塊擋光片d經(jīng)過1、2光電門的擋光時(shí)間分別為5.0´103 s和2.0´103 s，用游標(biāo)卡尺測(cè)得滑塊擋光片d的寬度如圖丙所示，則滑塊A與長(zhǎng)

15、木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)m_。四、計(jì)算題23（14分）圖示是建筑工地常用的一種“深穴打夯機(jī)”。工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)緊壓夯桿的滾輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)將夯從深為h的坑中提上來，當(dāng)兩個(gè)滾輪彼此分開時(shí)，夯桿被釋放，最后夯在自身重力作用下，落回深坑，夯實(shí)坑底。然后，兩個(gè)滾輪再次壓緊，夯桿再次被提上來，如此周而復(fù)始工作。已知兩個(gè)滾輪邊緣線速度v恒為4 m/s，每個(gè)滾輪對(duì)夯桿的正壓力FN為2´104 N，滾輪與夯桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)m為0.3，夯桿質(zhì)量m為1´103 kg，坑深h為6.4 m。假定在打夯的過程中坑的深度變化不大，且夯桿底端升到坑口時(shí)，速度正好為零，取g10 m/s2，求：（1）每個(gè)打夯周期

16、中，電動(dòng)機(jī)對(duì)夯桿所做的功，（2）每個(gè)打夯周期中，滾輪與夯桿間的摩擦熱量，（3）打夯周期。24（15分）如圖所示，傾角為q的斜面底端固定一個(gè)垂直斜面的彈性擋板P，假設(shè)斜面表面有一層特殊絨毛可以使物塊A在沿斜面上升過程中不受摩擦力，而在沿斜面下滑過程中受到摩擦力作用?，F(xiàn)使物塊A從擋板處以v02 m/s的初速度出發(fā)，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1 s到達(dá)最高點(diǎn)，然后下滑，經(jīng)過2 s又回到擋板處。假設(shè)物塊與擋板碰后以原速率反彈（取g10 m/s2）。試求物塊從出發(fā)到最后停止運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的總時(shí)間和總路程。25（15分）在北京國際展覽中心舉行的第五屆國際機(jī)床展覽會(huì)上，國產(chǎn)超高壓數(shù)控萬能水切割機(jī)成功地切割了40 mm

17、厚的鋼板，50 mm厚的大理石，其神奇的切割性能引起了轟動(dòng)。其實(shí)，這種高壓水切割機(jī)主要是依據(jù)流體動(dòng)力學(xué)原理制成的。（1）求證：不考慮粘滯阻力，并假設(shè)水流與物體發(fā)生相互作用后，速度變?yōu)榱?，且不附著在物體上。則流速為v的水流垂直作用在橫截面積為A的物體上時(shí)，對(duì)物體表面產(chǎn)生的壓力F滿足FrAv2（r為水的密度）。（2）現(xiàn)有一高壓水切割機(jī)的水流橫截面積為A，垂直入射的水流速度v800 m/s。求高壓水切割機(jī)能產(chǎn)生的切割壓強(qiáng)。（3）求證：質(zhì)量為M的勻質(zhì)立方體形物體沉沒在水底。假定該物體與水底有充分的間隙。則當(dāng)水的流速v與該物體的質(zhì)量M滿足vµ時(shí)，水流就能沖翻該物體。（4）試解釋去年“印度洋海嘯

18、”破壞力巨大的的原因。小球ABCDE小球半徑r（´103m）0.50.51.52.02.5小球質(zhì)量m（´106kg）254540100小球收尾速度v（m/s）164040203226（15分）當(dāng)物體從高空下落時(shí)，空氣對(duì)物體的阻力會(huì)隨物體的速度增大而增大，因此，物體下落一段距離后將會(huì)勻速下落，這個(gè)速度被稱為收尾速度。研究發(fā)現(xiàn)，在相同環(huán)境條件下，球形物體的收尾速度僅與球半徑及質(zhì)量有關(guān)。下表是某次研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：（1）試根據(jù)表中數(shù)據(jù)，求出B、C兩球達(dá)到收尾速度時(shí)，所受的空氣阻力比，（2）試根據(jù)表中數(shù)據(jù)，歸納出球形物體所受的空氣阻力f與球的速度v及球的半徑r的關(guān)系式（寫出表達(dá)式及比

19、例系數(shù)）。（3）將C、D兩小球用輕繩連接，若它們?cè)谙侣鋾r(shí)所受空氣阻力與單獨(dú)下落時(shí)的規(guī)律相同，讓它們同時(shí)從足夠高處下落，試求出它們的收尾速度，并判斷它們的落地順序。參考答案：一、單選題：1、D，2、C，3、C，4、A，5、A，6、C，7、B，8、C，9、A，10、D，二、多選題：11、A、D，12、B、C，13、A、C、D，14、B、C，15、A、D，三、填空題：16、2005，一，17、1:4，41:，18、，19、，tan1，20、v，0.75，21、0.39 m/s，6.5 rad/s，0.59 m/s2，9.8 rad/s2，22、tan q，0.11，四、計(jì)算題：23（1）f12mN1.2´104 N，f1mg1.0´104 N，