上海高二物理競(jìng)賽試卷及參考答案

上海市第十五屆高二物理競(jìng)賽(川沙中學(xué)杯)復(fù)賽試題說(shuō)明：1、本卷共四大題，24小題．總分值150分．答卷時(shí)間為120分鐘．2、答案及解答過(guò)程均寫(xiě)在答題紙上。其中第一、二大題只要寫(xiě)出答案，不寫(xiě)解答過(guò)程；第三、四大題要求寫(xiě)出完整的解答過(guò)程．3，本卷中重力加速度用g表示，需要求教數(shù)值時(shí)取10m／s2。一，選擇題(以下每題中有一個(gè)或一個(gè)以上選項(xiàng)符合題意，每題5分，共40分)(A)安培；(C)(A)安培；(C)麥克斯韋；(B)法拉第；(D)庫(kù)侖。2、如以以下圖，有一條形磁鐵在自由下落的過(guò)程中遇到一導(dǎo)體圓環(huán)，磁鐵沿著圓環(huán)的軸線運(yùn)，則磁鐵的加速度在環(huán)的上方時(shí)大于g；(C)在環(huán)的下方時(shí)大于g；

在環(huán)的上方時(shí)小于g；(D)在環(huán)的下方時(shí)小于g．〔A〕1212R(N3mg〔A〕1212R(N3mg)〔B〕〔C〕R(Nmg)〔D〕1212R(3mgN)R(N2mg)4、如以以下圖，在水平面上勻加速前進(jìn)的車(chē)廂內(nèi)，有一與車(chē)廂相對(duì)靜止的觀測(cè)者測(cè)得與水平1面角的光滑斜面上的物塊相對(duì)于斜面對(duì)下的加速a=3 si，由此可以推斷車(chē)廂在水2(A)2(A)a0=3gtgθ；2(B)a0=3gctgθ2a0=3gsinθ：

2a0=3gcosθ(A)Af=4As；(C)4Af=As；(B)Af=2As；(D)2Af(A)Af=4As；(C)4Af=As；(B)Af=2As；(D)2Af=As。f6、如以以下圖，彈簧下面掛著質(zhì)量分別為m1＝0.5kg和m26、如以以下圖，彈簧下面掛著質(zhì)量分別為m1＝0.5kg和m2＝0.3kg的兩個(gè)物體，m1(設(shè)彈簧的勁度系數(shù)k=10N／m)和m2 ，m2的最大速率是的連線剪斷后(A)0.77m／s；(B)0.98m／s；A的內(nèi)能增加了；B的溫度上升了；A和B的總內(nèi)能增加了；7A和B兩局部，分別布滿兩種不同氣體。在平衡態(tài)A的內(nèi)能增加了；B的溫度上升了；A和B的總內(nèi)能增加了；(D)A的分子運(yùn)動(dòng)比B的分子運(yùn)動(dòng)更猛烈。8、如以以下圖，兩導(dǎo)體板平行放置可構(gòu)成一平板電容器C，將其接到電源上充電，直到兩導(dǎo)體板的電壓與電源的電動(dòng)勢(shì)E相等。當(dāng)電容器被布滿電荷時(shí)兩導(dǎo)體板分別帶電Q、-Q，電容1器存儲(chǔ)的電能為QC，同時(shí)電路中電流為零，在整個(gè)充電過(guò)程中2(A)在電阻上產(chǎn)生的熱量與電源電動(dòng)勢(shì)E無(wú)關(guān)；(B)在電阻上產(chǎn)生的熱量與R成正比；(C)在電阻上產(chǎn)生的熱量與R(A)在電阻上產(chǎn)生的熱量與電源電動(dòng)勢(shì)E無(wú)關(guān)；(B)在電阻上產(chǎn)生的熱量與R成正比；(C)在電阻上產(chǎn)生的熱量與R成反比；9、如以以下圖，一甲蟲(chóng)從一半球形碗底沿碗內(nèi)外表緩慢向上爬，已9、如以以下圖，一甲蟲(chóng)從一半球形碗底沿碗內(nèi)外表緩慢向上爬，已知球面半徑為R，甲蟲(chóng)與碗的內(nèi)外表的靜摩擦因數(shù)為μ=0.25，它可10、如以以下圖，長(zhǎng)為l的木板A的質(zhì)量為M，板上右端有質(zhì)量為m的物塊B〔不計(jì)大小〕，物塊與木板間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，它們一起靜止在光滑的塊與木板間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，它們一起靜止在光滑的C至少以 的速邊的U形管內(nèi)盛有水銀，兩邊水銀液面是平齊的。設(shè)此時(shí)邊的U形管內(nèi)盛有水銀，兩邊水銀液面是平齊的。設(shè)此時(shí)U形管左側(cè)水銀面到A端的空氣柱總長(zhǎng)度為L(zhǎng)0=40cm。假設(shè)把左側(cè)開(kāi)口向下的玻璃管豎直插入水銀槽中，使管口A在水銀面下8cm，這時(shí)進(jìn)入左管中水12d，兩板間電勢(shì)差為U，板間存在與板平面相平行的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B12d，兩板間電勢(shì)差為U，板間存在與板平面相平行的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。用噴霧器噴入帶電油滴，假設(shè)某一油滴正好做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)，則該油滴的速率為 。過(guò)C點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸對(duì)框架軸承的最大摩擦力矩M0。在三角形框架的下邊框上有一質(zhì)量為過(guò)C點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸對(duì)框架軸承的最大摩擦力矩M0。在三角形框架的下邊框上有一質(zhì)量為m的小電動(dòng)玩具汽車(chē)從靜止開(kāi)頭沿O點(diǎn)右方x處。玩具汽車(chē)停在任x滿足＿＿13、如以以下圖，一半徑為R的均勻帶電球面，帶電量為Q，在其正上方挖出一半徑為a的小圓盤(pán)(a<<R)，將圓盤(pán)放到球心時(shí)所受的靜電力的大小為 ，方向?yàn)?。＿＿＿＿＿＿關(guān)系時(shí)，三角形框架仍能處于平衡狀態(tài)。15(即熱傳導(dǎo)現(xiàn)象)。比方對(duì)一長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面為S的細(xì)棒，當(dāng)兩端的溫度維持在時(shí)，在穩(wěn)態(tài)下，△t時(shí)間內(nèi)從高溫端向低溫端的熱量傳遞△Q滿足關(guān)系式QkSTt，式中可k為細(xì)棒材料L的導(dǎo)熱系數(shù)。如以以下圖，長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)

、L，導(dǎo)熱系數(shù)分別為k、k的兩個(gè)橫截面相等的細(xì)1 2 1 2T1棒在D處對(duì)接。兩細(xì)棒的兩端分別與溫度為T(mén)、T1

的兩個(gè)恒溫?zé)嵩从辛己玫慕佑|。則在穩(wěn)定216、如以以下圖，由兩種金屬構(gòu)成一半徑為r導(dǎo)體圓環(huán)，兩局部的電阻均為R416、如以以下圖，由兩種金屬構(gòu)成一半徑為r導(dǎo)體圓環(huán)，兩局部的電阻均為R44，將其放入磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化規(guī)律為B=kt〔k>0〕的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于環(huán)面，則兩種金屬接觸點(diǎn)a、b間的電勢(shì)差大小△U=＿＿＿＿＿＿＿。1317、如以以下圖，三角板的∠A＝30°，∠B=90°，AC=l，P為AB邊上一點(diǎn)，且∠ACP=30°ABC在紙面內(nèi)以恒定角速度國(guó)繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)相對(duì)P點(diǎn)速度大小為＿＿＿＿＿＿。18C點(diǎn)的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，半徑為R的半圓環(huán)向右以勻速v運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)桿恒與半18C點(diǎn)的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，半徑為R的半圓環(huán)向右以勻速v運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)桿恒與半時(shí)，其繞水平轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的大小為＿＿＿＿＿＿。T2m，式中kT2m，式中k為彈簧的勁度系數(shù)，m為懸掛負(fù)載的質(zhì)量。這是在不考km外還應(yīng)包括彈簧自身質(zhì)量m的影響，即T量m的影響，即T2 mm0keff,式中meff為彈簧質(zhì)m對(duì)振子周期影響的有效質(zhì)量。試驗(yàn)中我們0可以通過(guò)轉(zhuǎn)變負(fù)載質(zhì)量(往懸掛在彈簧下的托盤(pán)中添加不同質(zhì)量的砝碼)同時(shí)記錄振子周期的方法獲得彈簧的有效質(zhì)量m 。下表為試驗(yàn)中添加的砝碼eff質(zhì)量和振子周期的幾組(m，T)值，m(g) 2.00 5.00 8.00 14.0020.00 29.00r(s)0.36 0.42 0.47 0.57 0.65 0.75(托盤(pán)的質(zhì)量為mt=1.82g)。推簧振子周期r和彈簧的有效質(zhì)量meff之間的關(guān)系式。(2)選擇坐標(biāo)軸，依據(jù)上表數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的圖線。eff(3)依據(jù)圖線求出彈簧的勁度系數(shù)k和有效質(zhì)量所m ，需有相應(yīng)簡(jiǎn)潔的演算過(guò)程。eff20、(本小題10分)現(xiàn)有如下試驗(yàn)器材：*標(biāo)準(zhǔn)鎘汞電池1節(jié)，其電動(dòng)勢(shì)為標(biāo)準(zhǔn)值Es；x*一般的干電池1節(jié)，其電動(dòng)勢(shì)為E；xp*電阻箱1個(gè)，用符號(hào)R表示；pR*標(biāo)有長(zhǎng)度刻度、粗細(xì)均勻的長(zhǎng)為11米的電阻絲一根，用符號(hào)表示；RL*檢流計(jì)1只，用符號(hào)G表示；x*待測(cè)電池1節(jié)，用符號(hào)E表示：x*開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、接線器假設(shè)干。請(qǐng)應(yīng)用如上試驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一可以比較準(zhǔn)確地測(cè)量待測(cè)電池最大小的電路。要求：(1)在虛線框內(nèi)畫(huà)出試驗(yàn)原理圖。(2)寫(xiě)出主要的試驗(yàn)步驟。21、(本小題8分)一條輕繩跨過(guò)一輕滑輪(21、(本小題8分)一條輕繩跨過(guò)一輕滑輪(滑輪與軸間摩擦可無(wú)視)，在繩的一端掛一質(zhì)量為m1的物體，在另一側(cè)有一質(zhì)量為m2的環(huán)，2對(duì)地面的加速度各是多少?環(huán)與繩間的摩擦力多大?22、(本小題8分)如以以下圖為法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)。半徑為r的導(dǎo)體圓盤(pán)繞豎直軸以角速度旋轉(zhuǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B豎直向上，電刷a與圓盤(pán)外表接觸，接觸點(diǎn)距圓心為r／2，電刷b與圓盤(pán)邊緣接觸，無(wú)視圓盤(pán)電阻和接觸電阻，求通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度的大小和方向。23、(本小題10分)質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為l的兩個(gè)正方體相距為d0=

22 l，，放置在光滑水平面上；將一個(gè)完全一樣的正方體輕輕地斜放在兩個(gè)正方體上(如以以下圖)。設(shè)正方體間的接觸處是光滑的，求放上后上方正方體和下方右側(cè)正方體在相互脫離前的加速度大小。24、(本小題14分)如以以下圖，質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為l的正方形平板與彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，另一端固定于地面，平板處于平衡狀態(tài)。質(zhì)量為m的第一個(gè)小球從平臺(tái)以確定速度垂(設(shè)平臺(tái)與板間高度差為h，拋出點(diǎn)在平板的左邊緣正上方)(假定在任何狀況mg下平板始終保持水平，無(wú)視平板在水平方向上的運(yùn)動(dòng)，且為便利計(jì)算起見(jiàn)，h=3 )k求第一個(gè)小球落到平臺(tái)上形成的振子系統(tǒng)的周期和頻率；(3)在(2)(3)在(2)的狀況下，兩小球拋出的時(shí)間差是多少?參考答案一、選擇題題號(hào)12345678答案DBDAABCABCD二、填空題4179、H＝R〔1－ 〕17

10、v＝ m2g2gl(mM)(2mM)c11、4cm 12、U3kQ2a4 Q2a4 23

M mgx13、 或16R6 64 R60

14、0≤a≤

03 mLLkT

LkT

rk15、

122

211

16、 2Lklk12 2133

4vsintan17、3lω

18、R三、試驗(yàn)題19、〔1〕由T2

(mm)m ft efk得：T2(mm)m ft efkk eff k tt〔2〕把表中數(shù)據(jù)在方格坐標(biāo)紙上作〔m＋m〕－T2圖，描出試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，畫(huà)出擬合直線t〔3〕找出兩個(gè)數(shù)據(jù)在方格坐標(biāo)紙上的點(diǎn)〔5.00，0.145〕，(25.00，0.475)〔兩個(gè)“＋”，盡量取m為某一格上的點(diǎn)〕斜率k

42

0.4750.145

0.016，0 k 25.005.00所以勁度系數(shù)k

42k

=2470g/s2=2.47kg/s20擬合直線，在T2軸上的截距為(T2) 0.0640k(T2)則有效質(zhì)量為meff20、

042

＝4.00g試驗(yàn)原理如以以下圖主要試驗(yàn)步驟如下：①先接通K1，調(diào)整電阻箱Rp，使電路中的電流I適中；K E K E 2 s Ls 長(zhǎng)度Ls，則 IcL＝E〔式中cs K E ③然后再把接通K E 2 x Lx x 絲長(zhǎng)度L，則IcL＝x x Lx④則待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)為：E= xExL ss物體受力如以以下圖，分別對(duì)兩個(gè)物體列出動(dòng)力學(xué)方程m物體受力如以以下圖，分別對(duì)兩個(gè)物體列出動(dòng)力學(xué)方程mgfma1 11mgfma222f加速度滿足關(guān)系式aaaf212解方程得：(mm)gmam1gm2ga 11

222m m21(mm

2)gma1a 212

12m m1 2mm(2ga)f

1 2 2m m1 21Ob間的電動(dòng)勢(shì)為(r)

r2B2rOa間的電動(dòng)勢(shì)為( )r

1r2B2 2 4r 3則ab間的電動(dòng)勢(shì)

(r)( )

方向由b到aab通過(guò)RIab

2 3r2B

方向向下R 8Rmg23、 N′mg2N2NNN物體脫離前，受力分析如以以下圖，其中＝＝ N1NNN1 2對(duì)于上方正方體，由對(duì)稱性分析得知，：其只有豎直N方向上有運(yùn)動(dòng) ′N1mg2Ncosma mgy＝45，右側(cè)正方體向右運(yùn)動(dòng)滿足Nsinmax加速度滿足關(guān)系ay

atan45oax x解得a a g24、〔124、〔1〕碰撞前后小球與平板〔2m一起在的平衡位置上下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，如圖中虛線所示攏子系統(tǒng)的周期為T(mén)22mk攏子系統(tǒng)的頻率為 12 2k〔式中ω為角頻率〕2m碰撞前，第一個(gè)小球在豎直方向的速度為v y

2gh gh2gh2發(fā)生完全彈性碰撞，豎直方向有近似動(dòng)量守恒mv 發(fā)生完全彈性碰撞，豎直方向有近似動(dòng)量守恒mv 2mvy y則碰撞后平板運(yùn)動(dòng)的速度為v1vαy2yOA(v)2y2(mgk)22mgkYcos

mg 1，則mgkh 2 3設(shè)析運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)位置時(shí)其次