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苍南县求知杯高二物理竞赛试卷



苍南县“求知杯”高二物理竞赛试卷
说明:1 本试卷满分为 120 分,答卷时间为 150 分钟。 2 本试卷的解答写在答卷纸上,其中第一至第三大题只写结果,不写解答过程;第四大题要 写解答过程。 一 单选题(本题共 7 小题;每小题 3 分,共 21 分.每题给出的四个选项中只有一个选项是 正确的. ) 1、质量为 M 的人造地球卫星在距地球表面高度为 R 的轨道上绕地

球做匀速圆周运动,其中 R 为地球半径,设地球表面的重力加速度为 g,以下说法正确的是 ( A.卫星的线速度为 v ? )

gR 2

B.一个质量 m 的物体在该卫星内所受的重力为 0 C.如果该卫星经变轨到距地面高为 2R 的新轨道上运动则其运动周期变小 D.该卫星是地球的同步卫星 2、某人在距地面某一高处以初速度 vo 水平抛出一物体,落地速度大小为 2vo,则它在空中 的飞行时间及距地面抛出的高度为 A. (
2


2

3v0 9v 0 , 2g 4g

2

B.

3v0 3v0 , 2g 4g

C.

3v0 3v0 , g 2g

2

D.

v0 v0 , g 2g

3、根据热力学定律和分子动理论,可知下列说法中正确的是 ( ) A.我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起 其他变化 B.气体的状态变化时,温度升高,气体分子的平均动能增加,气体的压强一定增大 C.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动 D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械 能,这在原理上是可行的 4、在如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板 B 与一灵敏的静电计相接,极板 A 接地。 若极板 A 稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据 是 ( ) A.两极板间的电压不变,极板上的电量变小 B.两极板间的电压不变,极板上的电量变大 C.极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小 D.极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大 5、一列简谐横波沿 x 轴负方向传播,图 a 是 t ? 1 s 时的波形图,图 b 是波中某振动质元位移 随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点) ,则图 b 可能是图 a 中哪个质元的振动图线( ) A. x =0 处的质元 y/cm y/cm B. x =1m 处的质元 C. x =2m 处的质元 x/m t/s 0 D. x =3m 处的质元 2 3 4 5 6 2 4 5 1 0 1 3 6
(b) (a) 6、古有“守株待兔”的寓言 .设 兔子的头部受到的打击力大小等于自身的重力时即可致命,并设兔子与树桩作用时间为 0.5s,则被 撞死的兔子其奔跑速度最小为(g=10m/s2) A.2m/s B.5m/s C.10m/s D.20m/s

7、如图所示,重为 G 的物体用两根绳子 0A、OB 悬挂,开始时 绳 OA 0 水平,现将两绳同时顺时针缓慢转过 90 ,始终保持 a 角大小不变, 且物体 始终静止,绳 OA 的拉力为 T1,绳 OB 的拉力为 T2,则在此旋转过程 中不可 能发生的是 A.T1 先减小后增大 B.T1 先增大后减小 C.T2 逐渐减小 D.T2 最终变为零 二、多项选择题(本题共 10 小题;每小题 4 分,共 40 分.每题给出的四个选项中至少有一个选 项是正确的,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. ) 8、一汽车在平直路面上以一定功率(小于额定功率)匀速行驶,速度为 v0,从 t=0 时刻开 始,将汽车发动机的输出功率调整为某个值并保持不变,设汽车行驶过程所受阻力恒定不变,关 于汽车从 t=0 时刻开始的 v-t 图象,下图中可能正确的是 ( ) v v0 o t v0 o t v v0 v v0 t o t v

o

D B C A 4 9、某电梯的额定功率为 3.0× 10 W,其中 10%的功率消耗在克服摩擦上电梯自重为 6.0× 103N 设每位乘客平均体重为 700N,电梯以 2m/s 的速度匀速上升,那么此电梯最多能载 ( A.6 名乘客 B.8 名乘客 C.10 名乘客 D.12 名乘客 )

10、有两个物体 a 和 b,其质量分别为 ma 和 mb,且 ma>mb,它们的初动能相同.若 a 和 b 分 别受到不变的阻力 fa 和 fb 的作用,经过相同的时间停下来,它们的位移分别为 sa 和 sb,则 ( ) A . fa > f b 且 s a < s b B . f a> f b 且 sa> sb C . f a< f b 且 sa> sb D . fa < f b 且 s a < s b 11、如图所示,A、B 是金属球壳,C 是验电器,B 球带正电,用金属导线将 B 的内部和 A、 C 上的金属小球相接,那么金属球 a、内壳 b、金属箔片 c 的带电情况为( ) A、a 带负电,b 带正电,c 带正电 B、a 不带电,b 带负电,c 带正电 C、a 带正电,b 不带电,c 带正电 D、a 不带电,b 带正电,c 带负电

a

b A B

c C

12、水平放置的光滑金属板中点的正上方有一带正电的点电荷,一表面绝缘、带正电的小球 (可视为质点、不影响原电场) ,自左向右运动的过程中 ( ) A、球先减速后加速运动 B、小球做匀速直线运动 C、小球受到电场力的冲量为零 D、电场力对小球不做功 13、在水平地面上着一个物体,质量为 m,它与地面间的摩擦系数为?,用一个水平冲力冲

击它一下,它在地面上滑行 s 后停下,则 (A)水平力对物体做功为零, (C)水平力对物体做功为?mgs,





(B)水平力对物体的冲量为 m ?gs , (D)水平力对物体的冲量为 m 2?gs

14、如图甲所示,两块相同金属板 A 和 B 平行且正对放置,两板间接上周期性变化的交变 电压,电压随时间变化的规律如图乙所示。一些带电微粒(重力不计)从两板中面沿平行极板的 方向持续地射入,下列关于微粒在两板间运动的描述,正确的是( ) (A)微粒在垂直于极板方向的分运动可能是单向直线运动 (B)微粒在垂直于极板方向的分运动可能是往复的直线运动 (C)满足一定条件时,微粒有可能沿与板平行的方向飞出两板间 (D)微粒不可能沿与板平行的方向飞出两板间 A U AB U v 0 1 2 3 4 t B -U 15、如图所示,绝缘地面上固定着金属带电小球 B,在其正上方 h 高处有大 A 小相同的金属小球 A,A 由静止释放,与 B 相碰后,竖直向上反弹(不计碰撞时 A 球的机械能损失) ,则 A 上升的高度( ) (A)可能大于 h (B)可能等于 h (C)可能小于 h (D)一定等于 h B 16、如图所示,物块 A 从弧形滑槽上的某一固定高度滑下 A 后,以速度 v1 又滑上粗糙的水平传送带。若传送带不动,A 滑下 后,从离开滑槽进入传送带左端开始计时,经过时间 t1 滑至传送 带右端某处便停止下来而不会掉下去。若传送带以恒定速率 v2 做 逆时针转动,A 滑下后,从离开滑槽进入传送带左端开始计时, 直到又返回传送带左端所用时间为 t2,则以下判断正确的是 ( ) (A)若 v1>v2,则 t2<2 t1 (B)若 v1<v2,则 t2=2 t1 (C)若 v1>v2,则 t2>2 t1 (D)若 v1=v2,则 t2=2 t1 17、长木板 A 放在光滑的水平面上,质量为 m 的物块 B v/m/s 以水平初速度 v0 从 A 的一端滑上 A 的水平上表面,它们 v0 的 v-t 图线如图所示,则从图中所给出的数据 v0、v1、t1 及 物块质量 m,可以求出 ( ) v1 A.A 板获得的动能 B.系统损失的机械能 C.木板的最小长度 D.A、B 之间的动摩擦因数 O 三、填空题(每小题 4 分,共 28 分) t1 t/s

h

18、 在水平路面上以速度为 10m/s 匀速运动的汽车在第 2s 末关闭发动机,以后做匀减速运动, 第 3s 内平均速度是 9m/s ,则汽车的加速度是 _____________m/s2 ,汽车在 10s 内的位移是 m. Y M 19、如图,在水平方向的匀强电场中,有一带电体 P 自 E O 点竖直向上射入,它的初动能为 4J。当它升到最高点 M 时, V0 它的动能为 5J,则物体折回通过与 O 在同一条水平线上的 O′ PO 点时,其动能为 。

O′

X

20、一个小球恰能在一光滑竖直圆轨道内侧做圆周运动,若小球在轨道最高点的速度为 v1, 加速度为 a1,对轨道的压力为 N1,而在轨道最低点的速度为 v2,加速度为 a2,对轨道的压力为 N2, 那么,v1:v2= ,a1:a2= ,N1:N2= .

21、一水平放置的平行板电容器置于真空中,开始时,两板间匀强电场的场强大小为 E 1, 这时一带电粒微在该电场中正好处于静止状态。现将两板间场强大小由 E 1 突然变大到 E 2,但保 持方向不变。持续一段时间后又突然将电场反向,而保持场强的大小仍为 E 2,再持续一段同样长 的时间后带电微粒恰好回到最初位置。已知整个过程中微粒并未与极板相碰,设 E 1 已知,则:场 强 E 2 的大小为 。 22、 一个质量为 2.0g 的弹丸, 其出口速度为 300m/s。 弹丸在枪筒中前进时受到的合力是 F=400 -8000x/9,其中 F 以牛顿为单位,x 以米为单位,开枪时子弹在 x=0 处。由此可计算出枪筒长度 为 。 A 23、如图所示,已知各接触面间的动摩 F 数为 0.3, 人的质量为 40kg, 木板质量为 60kg, 滑轮质量忽略不计,开始系统静止,今在滑轮 施加一水平拉力 F=320N,则人与板间的摩擦 fAB 为 , 板 与 地 间 的 摩 擦 力 fBC 为 2 10m/s ) 擦因 绳、 轴上 力 ( g =

B

24、如图所示,两根劲度系数分别为 K1、K2 的轻质 过一根轻绳绕过一轻质滑轮悬挂在天花板上, 通过滑轮挂一 轮中心将下移△x。不计一切摩擦,重物重量 为 。

K1

K2

弹 簧 通 重物,滑

O

苍南县“求知杯”高二物理竞赛 答题卷

G

试卷

一 单选题(本题共 7 小题;每小题 4 分,共 28 分.每题给出的四个选项中只有一个选项 是正确的. ) 题号 答案 二、多项选择题(本题共 10 小题;每小题 4 分,共 40 分.每题给出的四个选项中至少有 一个选项是正确的,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. ) 题号 答案 三、填空题(每小题 4 分,共 28 分) 18、 20、 22、 19、 21、 23、 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 2 3 4 5 6 7

24、

四、计算题(共 31 分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤,有 数值计算的要明确写出数值和单位,只有最终结果的不得分。 )
25、(9 分) 地球质量为 M,半径为 R,自转角速度为 ? ,万有引力常量为 G,如果规定物体在离 地球无穷远处势能为零 , 则质量为 m 的物体离地心距离为 r 时 , 具有的万有引力势能可表示为
E P ? ?G Mm . 国际空间站是迄今世界上最大的航天工程,它是在地球大气层上空绕地球飞行的一 r

个巨大人造天体,可供宇航员在其上居住和进行科学实验. 设空间站离地面高度为 h,如果在该空 间站上直接发射一颗质量为 m 的小卫星,使其能到达地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行,求 该卫星在离开空间站时相对于地球必须具有多大的初动能?

26、 (10 分)光滑绝缘斜槽与水平面成θ =370 角,下端有一固定的电荷量为 Q=+10-6C 的 点电荷, 斜槽上方 1m 处有一个电荷量为 q=+5×10-8C、 质量为 0.3g 的点电荷小球从静止开始下滑。 若点电荷电场的电势计算公式是 ? =

kQ 。求:球在什么位置速度最大,最大是多少? r

27、 (12 分)在一具有绝热壁的刚性圆柱形密闭气缸内, 有一绝热活塞, 活塞可在

气缸内无摩擦地滑动, 气缸左端装有电热器 H, 可用于加热气体. 起初活塞在气缸中央 位置把气缸分成体积相等的 A、 B 两室, A、 B 内各充有 n =2.0mol 的 He 气, 温度都为 T = 280K. 现用电热器加热气体, 加热完毕并经过一定时间后, 得知 A 室内气体压强变为 加热前的 1.5 倍, B 室的体积变为原来的 0.75 倍. 求电热器传给气体的热量. (本题要

A H

B

用到的相关知识: 一定质量的理想气体, 其状态发生变化时, 压强 p 与体积 V 的乘积与 热力学温度 T 成正比, 即: 12.5J )
pV ? 恒量. 每摩尔 He 气每升高 1K 温度增加的内能为 T

苍南县“求知杯”高二物理竞赛试卷 参考答案
一 单选题(本题共 7 小题;每小题 4 分,共 28 分.每题给出的四个选项中只有一个选项 是正确的. ) 题号 答案 1 A 2 C 3 D 4 D 5 A 6 B 7 A

二、多项选择题(本题共 10 小题;每小题 4 分,共 40 分.每题给出的四个选项中至少有 一个选项是正确的,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. ) 题号 答案 8 BC 9 C 10 A 11 C 12 BD 13 CD 19、 23、 120 14 ABC 15 AB 16 BCD 17 ABCD

三、填空题(每小题 4 分,共 28 分) 18、 -2 45 20、 1:√5 1:5 0 22、 0.45m 24、

24J 21、 2E1 280

G?

4 K1K 2 .?? K1 ? K 2

四、计算题(共 31 分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步 骤,有数值计算的要明确写出数值和单位,只有最终结果的不得分。 )
25、 (9 分)解:人造卫星作匀速圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供. 由 G Mm ? m v 得卫星在空间站上动能为
r
2 2

r

EK ?

1 2 GMm mv ? 2 2( R ? h)

(2 分)

卫星在空间站上的引力势能为 E ? ? GMm ,则机械能为 P
( R ? h)

E ? EK ? EP ?

? GMm 2( R ? h)
GMm ? mr ? 2 r2

(2 分) 故其轨道半径 r ? 3 GM 2
?

同步卫星在轨道上正常运行时有 由上式可得同步卫星的机械能
E2 ? ? GMm 1 ? ? m3 G 2 M 2? 2 2r 2

(2 分)

卫星运动过程中机械能守恒,故离开空间站的卫星机械能 E1/ ? E2 设离开空间站时卫星的初动能为 Eko,则
E k 0 ? (? GMm 1 ) ? ? m3 G 2 M 2? 2 R?h 2

? Ek 0 ? ?

1 3 2 2 2 GMm m G M ? ? 2 2( R ? h)

(3 分)

26、 (10 分)当小球所受合外力为零、加速度为零时,速度达到最大。设此处距离斜槽 下端为 x .

KQq ? mg sin ? ? 0 x2

得:x=0.5m

(4 分)

小球从静止到最大速度 vm 得这一段过程利用能量守恒

m g(r0 ? x) sin ? ?
Vm= 3 m/s

KQq 1 KQq ? m vm ? r0 2 x
(6 分)

27、(12 分)解: 在电热器加热前, A、B 室中气体的压强和体积分别记为 p 和 V0 , 则加热 后 A 室内气体压强为 1.5p,体积为 1.25V0, 温度设为 TA. B 室内气体压强为 1.5p, 体积为 0.75V0, 温 度设为 TB. 那么 对 A 室中气体:

pV0 1.5 p ? 1.25V0 ? T TA
T A 15 ? T 8
得 ?T A ? 7 T

[2 分]



8

[2 分] [2 分]

对 B 室中气体:

pV0 1.5 p ? 0.75V0 ? T TB
TB 9 ? T 8
得 ?TB ? 1 T



8

[2 分]

电热器传给气体的热量 Q 等于气缸内 He 气增加的内能, 所以 Q =12.5n?TA + 12.5n?TB = 12.5nT =7000 J [4 分]



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