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上海市第十七届高二物理竞赛复赛答案

时间:2016-06-04 来源:唯才教育网 本文已影响

篇一:上海市第十七届高二物理竞赛(复赛)试卷

上海市第十七届高二物理竞赛(南汇中学杯)

复赛试题

说明:1、本卷共四大题,24小题,满分150分,答卷时间为120分钟。

2、答案及解答过程均写在答题纸上。其中第一、二大题只要写出答案,不需写解答过程;

第三、四大题要求写出完整的解答过程。

3、本卷中重力加速度用g表示,需要求数值时取10m/s2。

一、选择题(以下每题中只有一个选项符合题意,每小题5分,共40分)

1、一长为L的长方形平板静止于平静的湖面上。一个质量与平板相同的人从平板末端走到前端停下,若不计水和空气的阻力,则在此过程中平板将后退 (A)L (B)L/2(C)L/3(D)L/4

[]

2、两个相互接触的粗糙物体发生相对滑动时,两者间的一对滑动摩擦力做功之和 (A)恒为负(B)恒为正 (C)恒为零(D)可能为正、为负或为零

[]

3、两个不同容器中分别盛有两种理想气体,它们的温度相同,压强也相同,则它们的 (A)体积相同 (B)摩尔质量相同 (C)密度相同 (D)单位体积中的分子数相同

[]

4、在如图所示的p-V图中,一定质量的理想气体经历AB过程,体积

由V1增加到V2,则气体在此过程中发生的变化是

①温度升高 ②温度降低 ③内能增加

④内能减少 ⑤吸收热量 ⑥放出热量

V (A)①③⑤(B)②④⑥

1 2

(C)②③⑤(D)①③⑥

[]

5、在水平面上作直线运动的甲、乙、丙三辆小车的质量之比是1:2:3,若它们的初动能相等,且作用于每辆小车上的制动力的大小都相同,方向与各自的速度方向相反,则它们的制动距离之比是(A)1:2:3(B)1:4:9 (C)1:1:1(D)3:2:1

[]

6、如图所示为一圆锥摆,质量为m的小球在水平面内以角速度?作匀速圆周运动。在小球运动一周的过程中,小球所受绳子拉力的冲量大小为

2π2π

(A)mg? (B)2mg?

??

2π2π

(C)mgcos?? (D)2mgcos?? ??

[]

1

7、一带正电的球形导体A(电量为q)置于一原来不带电的球形导体空腔B中,若用导线将两者连接,则与末连接前相比,球形导体A的电势将 (A)升高(B)降低 (C)不变(D)无法判定

[]

8、如图所示,一段质量为m的铜导线弯成Π形,它的水平部分长为l处于磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。导线的两端竖直部分的下端插入两汞槽内液面下h,两汞槽通过导线分别与内阻可忽略,电动势为?的电源正负极连接,电路中的电阻为R。合上开关K,

???????当电动势?足够大时,在磁场的作用下导线便从汞槽内跳离,切断电路。

导线上升到一定高度后又开始下落,当导线的下端接触到汞液体后,电

路重新接通,在磁场的作用下,导线下落速度逐渐降至零。此后,该段

导线又重复上述运动过程,形成周期运动。忽略导线和汞液体的电阻,并设h较小,导线在磁场中运动时的电磁感应亦可忽略,则在一个周期内电源做功为 (A

)E

2

2

(B

)E

[]

(C

)2E

(D

)2E

二、填空题(每小题5分,共50分)

9、当飞机上升或下降时,很多乘客常伴有耳朵不舒服的现象,可能的物理原因是。

10、水流流过一个固定的涡轮叶片,如图所示。水流流过叶片曲面前后

的速率都等于v,单位时间流向叶片的水的质量Q保持不变,则水作用于叶片上的力大小为______________。

11、可看作质点的滑块质量为m,置于光滑半球面的顶点A处(半球面固定不动),如图所示。当它由静止开始下滑到半球面上B点时(未脱离半球面),它的加速度的大小为 。

12、一个套在半径为R的竖直圆环上的小珠可以在环上作无摩擦滑动。若圆环以角速度?绕圆环竖直直径转动,小珠可以停留在图示位置,则角速度?的

m值为_____________。

13、如图所示,在轻活塞下的容器内盛有一定量的理想气体,活塞距容器底的高度为H,容器器壁和活塞均为绝热材料,活塞能无摩擦地在气缸内移动。从活塞上方h?3H/2处静止释放一弹性小球,小球与活塞发生多次碰撞,最后小球的动能将变为理想气体的内能,在系统稳定平衡(球落在活塞上)后,活塞位置与初始位置相同。若从h?H处静止释放该弹性小球,在系统稳定平衡后活塞位置将 (填:升高、降低或不变)。

14、如图所示,两个水平放置的玻璃板之间夹了一滴水银。稳定时水银被压成了边缘为半圆、直径为D的圆盘。玻璃板间距为d,且d <<D。设水银表面的张力系数为?、密度为?,则上面的玻璃板的质量约为 。

(提示:液体表面上长为?x的线段两侧的液面间的拉力,即表面张力,为?f???x,其中?为表面张力系数,单位为N/m)。

2

15、两个带同种电荷的金属球,它们半径之比为r1:r2=1:2,带电量之比为q1:q2=1:4。若把两球接触一下再分开,则两金属球带电量之比变为q1:q2。

16、在如图所示的电路中,各个电阻的阻值已在图中标出,则端点A、B间的等效电阻为?。

BA

?

3?

17、如图所示,金属杆ab可以无摩擦地沿水平的平行金属导轨滑动。导轨和电阻R连接,放在竖直向上的均匀磁场中,金属杆ab的初速度为v0=1m/s。金属杆ab在磁场中运动时,由于电磁感应,金属导体回路中将有感应电流产生,则金属杆ab的运动将受到磁场的阻力(安培力)的影响,其速度将逐渐减小。已知金属杆ab的速度大小从v0降到v0/10的时间为1s,实验中用于测量速度的传感器能感知的最小速度值为0.0001m/s,则金属杆ab 在停下运动前所用的总时间为 s。

18、质点初速大小为v0,在恒力作用下运动,经1s,速度大小为v0/2,再经1s,速度大小为v0/4,则再经1s,速度大小为 三、实验与分析题(共2题,20分)

19、(本小题10分)两个试管由一软管联通(如图所示),左边试管由一段长为24cm的水银柱封住一段长为60cm、温度为300K的气体,这时水银面距管侧面小孔还有16cm,右边空试管为防溢用。现有一控温系统可以持续升高或降低气体的温度,当气体温度升高到一定值时水银会从左边试管溢到右边的试管中。左边试管固定不动,右边的试管可以上下移动,上移时可使右边试管中的水银回流到左边试管、从而控制左边试管

中水银柱的高度。

(1)求稳定状态下左边试管中水银面与小孔平齐时,气体的温度T与水银柱高度x的关系式(取大气压强为76cmHg);

(2)在答题纸的方格坐标中作出(1)中的气体温度T与水银柱高度x的关系图(要求纵坐标为T,横坐标为x); (3)怎样才能使左边试管中只剩下4cm高的水银柱、且水银面恰好与小孔平齐?写出具体操作步骤。

20、(本小题10分)灯泡A和灯泡B的灯丝用不同的材料做成,额定电压都是110V,但功率不同,其伏安特性曲线如图所示。当把两个灯泡串联后接到一电压可变的电源上时, (1)若要求两个灯泡工作电压都不超过额定电压,可变电源的电压应满足什么条件?

(2)调节电源电压使灯泡B的实际功率为25W,根据图

I中数据计算此时灯泡A的实际功率。

(注意:要求计算结果保留小数点后一位有效数字)

3

四、计算题(共4题,40分)

21、(本小题10分)如图所示,气缸左右两侧的气体由绝热活塞隔开,活塞与气缸间为光滑接触。气体的摩尔数之比为n1:n2?5:4,平衡时体积之比为V1:V2?1:2。在保持右侧气体温度不变的前提下,左侧气体的温度升高到原来的多少倍才使两侧气体的体积相同?

22、(本小题10分)如图所示,在地面上有一始终向右作匀速直线运动的车厢,车厢对地的速度为ve。车厢内一水平轻弹簧的一端与车厢的后档板相连,另一端连接质量为m的物体A。设

车厢底板光滑,物体的平衡位置为O点。起始时刻,物体位于在平衡位置左边O'点处,且相对车厢静止。释放后,当物体运动到平衡位置O点处时,获得相对于车厢的速度vr,方向与车厢运动方向相同。在地面参考系中,求

(1)物体由O'点运动到O点过程中,弹簧对物体的作用力所做的功;

(2)车厢的后档板对弹簧的作用力所做的功。

23、(本小题10分)如图所示,质量为m2的直杆B可以在固定的竖直套管中自由地移动,杆的下端搁在质量为m1、斜面倾角为?的物块A上,物块A放在水平面桌面上。劲度系数为k的轻弹簧一端连着物块A,另一端连在竖直墙面上。设所有接触面都光滑,整个系统一开始处于平衡状态,且直杆B下端位于物块A斜面的中点。现把物块

A从平衡位置向右移动距离d后(直杆B的下端仍在斜面上),由静止将其释放,

(1)d满足什么条件时,在此后的运动过程中直杆B与物块A始终有接触;

(2)在满足(1)的条件下,证明物块A和直杆B的运动

为简谐振动,并求振动的周期。

24、(本小题10分)如图所示,平板电容器极板1和2间距为d,水平放置且固定不动,通过电路连接到电动势为?的电源的正负极上。质量为M的电中性薄导体板3平放在板2上,且与板2有良好电接触。所有导体平板具有相同尺寸,导体板面积均为S,导体平板间的电场可看作匀强电场。整个系统处于真空室内,真空的介电常数为?0。将电键K闭合,若电源电动势?足够大,能使平板3向上运动,求导体平板3的加速度a与导体平板3到平板2的距离x的关系。

(注:(1)为了计算方便,不考虑平板3的厚度;(2)当平板电容器两个极板带电量为?Q时,极板间匀强电场的电场强度为E?

Q

?0S

4

篇二:第十六届上海市高二物理竞赛复赛试卷及解答

上海市第十六届高二物理竞赛(洋泾中学杯)

复赛试题

说明:1、本卷共四大题,24小题,满分150分,答卷时间为120分钟。

2、答案及解答过程均写在答题纸上。其中第一、二大题只要写出答案,不写解答过程;第三、四大题要写出完整的解答过程。

3、本卷中重力加速度用g表示,需要求数值时取10 m/s2。

一.单选题(每小题5分,共40分)

1.理想气体微观模型基本假设是( )

(A)只考虑气体分子间的引力作用

(B)只考虑气体分子间的斥力作用

(C)既考虑气体分子间的引力又考虑斥力作用

(D)把气体分子看作没有大小的刚性球

2.一定质量的理想气体,开始时处于某一初始温度,现要使它的温度经变化后回到初始温度,下列过程中可以实现的是( )

(A)等容降压后等压膨胀 (B)等压膨胀后等容降压

(C)等容增压后等压膨胀 (D)等压膨胀后等容增压

3.空中有一气球,下方连一绳梯,它们的总质量为M,在梯上站一质量为m的人。起始时气球与人相对于面静止,当人相对于绳梯以速度v向上爬时,握的速度为(以向上为正)

mvMv(A)-(B)- m+Mm+M

(m+M)vm

4.如图所示,一半径为R、质量为M的1/4光滑圆弧槽D,放在光滑的水平面上,有一质量为m的小球由A点静止释放,在下滑到B点的过程中,下述说法正确的是( )

1(A)以地面为参考系,小球到达B处时相对于地的速度v满足2

mv2=mgR

1(B)以槽为参考系,小球到达B处时相对于槽的速度v’满足mv’2=mgR 2

(C)以地面为参考系,以小球、槽和地球为系统,机械能守恒

(D)不论以槽或地面为参考系,以小球、槽和地球为系统的机械能均不守恒

5.一质点做简谐运动,周期为T,当它由平衡位置向x轴正方向运动时,从二分之一最大位移处到最大位移处这段路程所需的时间为( )

(A)T/4 (B)T/6 (C)T/8 (D)T/12

6.平行板电容器与电源连接充电。若保持电源接通,先

甲 将一导体平板插入电容器两平板间,然后

上海市第十七届高二物理竞赛复赛答案

从另一侧抽出,如图所示。则在此过程中( ) (A)插入和抽出导体板时电容器既不充电也放电

(B)插入和抽出导体板时电容器均充电

(m+M)v(C)- M(D)-

(C)插入和抽出导体板时电容器均放电

(D)插入导体板时电容器充电,抽出导体板时电容器放电

7.如图所示,有一上端固定的螺旋状导体弹簧,下端刚好与水银槽中

的水银面接触。水银、弹簧和电源构成如图所示的导体回路,闭合电键K

后,弹簧的长度会( )

(A)比原长更长 (B)比原长更短

(C)周期性变化 (D)保持原长不变

8.水分子中的氧原子和两个氢原子分别处于等腰三角形的三个顶点,现将一水分子放入点电荷的电场中,水分子( )

(A)保持不动(B)向点电荷靠近

(C)远离点电荷 (D)运动方向由点电荷带电量的正负决定

二.填空题(每小题5分,共50分)

9.原子核释放能量的方式有__________、________和_________。

10.如图所示,质量为m3的物块静置于光滑水平面上,其上又静止放置了一质量为m2的小物块,小物块与

下面物块间的摩擦因数为?,小物块上还水平固定一劲度

系数为k的轻弹簧。质量为m1的物块向右运动,与弹簧发生弹性碰撞并压缩弹簧,压缩过程中弹簧始终保持水平。为了使小物块m2与下面物块m3间有相对滑动,则物块m1向右运动的速度大小至少应该为_______________。

11.如图所示,轻弹簧的一端固定在倾角为?的光滑斜面

的底端E,另一端与质量为m的物体C相连,O点是弹簧为原长时物体C的位置,而A点为物体C的平衡位置,此时弹簧被压缩的长度为x0。如果在一外力作用下,物体由点A沿斜面向

上缓慢移动了2x0距离而到达B点,则在此过程中该外力所做功

为_______________。

12.劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上,另一端与质量为m的物体相连,物体与桌面间的摩擦因数为?。初始时刻物

体静止,弹簧为自然长度。若向右以恒力F(F>?mg)拉物体,

则该物体能够到达的最远位置与初始位置的距离为_______________。

13.如图所示,有一小球从离地面高为H处自由下落,在下落过程中碰到一个45?的光滑固定斜面与其作完全弹性碰撞。小球撞击斜面处离地面的高度H’=_____________时能使小球落地时的水平距离s最远。

14.如图所示,竖直放置的U形管的横截面积均为S,内装密

度为?的液体,?g=0.1atm/m。右侧管与大气连通且足够长,且管内

有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口位置与右管上端等高。开始时,左、右管内液面高度相等,两管内空气柱长度均为l0=1.0m,压强均为大气压

强p0=1atm。现使两边气体升高相同的温度,平衡时左侧管内液面下降h=

0.1m,此时右侧管内气体长度为_______________。(已知:mg/S=0.01atm)

15.有三个材料完全相同物体A、B和C,其中A和B的物理性质完全

相同,而C的物理性质与A和B则不完全相同。若把A和C放在一起时,

经过充分的热量交换,A和C组成的系统最终温度比C原来的温度高了5?C。

再把B放入AC的系统中,经过热量交换,ABC系统温度比AC系统的温度

又升高了3?C。可以推知:A和C原来的温度差为TA-TC=_____________,A和C的有、

质量比为mA/mC=_____________。(不考虑系统与外界的热量交换)

16.在半导体器件中,常把纳米级厚度的导电材料沉积到芯片上形成导电薄膜。在研究这些薄膜的导电性能时,就需要使用薄膜电阻这一概念。设导电材料的电阻率为,薄膜的长、宽和厚度分别为a、b、c,

a如图所示,如果形式上将薄膜A、B间的电阻表示为RAB=?s则比例系数?s和材料电阻率b

?间的关系为?s=_____________。

17.如图所示为一电阻、摩擦均可以忽略的水平放

置的足够长导体线框,线框的两平行导线的间距为L,线框通过开关与一带电为?Q的电容器C(电容器两端的电

势差为U=Q/C)以及电阻R0串联。在导体框上有一可以自由移动的质量为m、电阻为R的导体棒。设整个系统处

于均匀的B中,磁场与线框平面垂直,如图所示。若把开关K置于连通位置,电容器将通过回路放电,导体棒将在磁场中开始运动。若忽略各接触点的电阻,则导体棒运动的最大加速度为____________,最终速度值为_____________。

18.如图所示,水平地面上静止放置质量为m1、半径为r的半圆柱体与质量为m2、半径为r的圆柱体。圆柱体和半圆柱体及竖直墙面接触,而所有的接触面都是光滑的。某时刻有一水平向右的力F(F3m2g)作用在半圆柱体底部,则该时刻半圆柱体m1的加速度的大小为____________,圆柱体m2的加

速度的大小为____________。

三.实验题(共2题,20分)

19.(本小题10分)现有一质量均匀分布的直杆,绕通过垂直于直杆的水平转轴转动时形成一个摆,称为复摆,如右图所示。复摆的周期可以表示

为T=2?I/mgh,其中m为直杆的质量,g为重力加速度,h为转轴到直杆质

量中心的距离,I为直杆对转轴的转动惯量(描述物体绕转轴转动时的惯性)。

当h=0时,I=ml2,其中l称为直杆绕通过质量中心且垂直于直杆的水平转

轴转动时的回转半径。一般情况下,复摆对转轴的转动惯量可以表示为I=ml2+mh2,右表为实验中测量的一h组和复摆周期T的值,请用作图法求回转半径l

和实验室当地的重力加速度g(要求

保留小数点后两位有效数字)

20.(本小题10分)现有如下实验器材:

天平一台,各种质量砝码若干

边长为L、匝数为N的正方形线圈一个

直流电源一个

电流计一个

开关、电阻、细导线及固定装置若干

请用以上器材设计一个可以精确测量匀强磁场磁感应强度的实验。

要求:

(1)在答题纸虚线框内画出实验原理图

(2)为了测量磁场磁感应强度需要测量哪些物理量?

(3)写出计算磁感应强度的主要关系式。

四.计算题(共4题,40分)

21.(本小题10分)如图所示,在竖直摆放的气缸内有水和水蒸气,水蒸气上方由质量为M=60kg的可以自由上下移动的活塞封闭系统,活

塞上方为真空。当水中加热器功率为P1=100W时,活塞以v1=0.01m/s

缓慢上升,当加热器功率为P2=200W时,活塞以v2=0.025m/s缓慢上升,

若在加热水的过程中容器的温度不变,求系统散热速率(即单位时间内热

量散失量)。

22.(本小题10分)如图所示,一个所受重力为G的小环套

在竖直放置的半径为R的光滑大环上。一轻质弹簧的自然长度为L

(L<2R),其一端固定在大圆环的顶点A,另一端与小环相连,当

弹簧劲度系数k=k0时,环静止平衡时位于大环上的B点,此时弹

kL簧与竖直方向的夹角?满足关系式cos?=k2(k0R-G)

取不同值时,弹簧与竖直方向的夹角?、弹簧弹性力及大环对小环的正压力如何变化?

23.(本小题10分)地面上有一半径为R、深度为h的圆筒

形竖井。如图所示,一小球在地面上以水平速度v沿着与井口半径成?角的方向运动并落入井中。小球与井壁及井底的碰撞均为弹性碰撞,且无摩擦。设小球与井壁碰撞次数为m,与井底碰撞次数为n后,恰能够回到地面上运动,求小球的运动速度v的表达

式。

24.(本小题10分)如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,?

? 有一水平放置的半径为r、电阻为R的导体圆环,环面与磁场垂直。另

有一根长度为l=2r、电阻也为R的水平放置在导体环上的导体杆,在??

外力作用下在环面上以速度v匀速运动。导体杆和导体环接触良好,无?? 摩擦。设导体杆与导体环接触点到环心的连线与直杆运动方向的夹角为

?,求外力与?的关系。

参考答案:

一.1、D,

7、C, 2、A, 3、A, 4、C, 5、B, 6、D, 8、B,

mg? m3二.9、裂变,聚变,衰变,人工核转变(三个空中填对四个答案中任何一个都给分,填对三个得满分,填对一个得2分,填对二个得4分),

(m2+m3)(m1+m2+m3), km1

H13、 , 2 14、1.12m,10、v1=11、2x0mgsin?, 15、20?C,1/3, 212、(F-?mg), k16、 , c? 17、QBL,0, mCR

三.实验题 F-3mg3(F-3mg)18、a1= ,a2= , m1+3m2m1+3m2

4?224?2219、由T=2?I/mgh,I=ml+mh,得:T=2?(l+h)/gh,和Th=l+h,gg222

4?24?2

作Th-h图的拟合直线,求得斜率k4.00,所以g==(9.87?0.05)m/s2,截距为

gk22

T2h=0.33,则回转半径lgTh/4?=(0.29?0.02)m,

20.(1)实验装置如右图所示,

(2)要测量的物理量:①电路中的电流I,②天平盘中

添加砝码的质量?m。

可采用如下实验步骤:①将电路闭合,电流表的读数设

为,在某盘中(如右盘)放入合适砝码使天平平衡,②将电流

反向,这时需要在另一盘(如左盘)中放入质量为?m的砝码

使天平再次平衡。则2NIB=?mg,则B=?mg/2NI,采用如上使电流反向的测量方法可减小测量误差,

四.计算题

21.因容器内无空气,系统内水蒸气的饱和气压不变,系统温度T肯定不变,则系统可能有散热,又因T不变,且环境温度不变,系统和环境的温差不变,则散热速率q不变,饱和气压为:p0=Mg/S,由于有热量供给,?t时间内水蒸气增高?h,质量增加量满足:p0S?h=

?mRT,?为水的摩尔质量。热量关系为P?t=L?m+q?t,则:P1=L?Mgv1/RT+q,P2=?

L?Mgv2/RT+q,解得:q=3.33J/s

F2Rcos?L22.=,cos?= ,F=2G cos?=GR2(R-G/k)LGNR 。 =,N=G,k减小时,?减小,F增大,N不变,R-G/kGR

k'L2G当1时,cos?=1,?=0,对应的k’=,弹2(k'R-G)2R-L

性力达到最大,最大值为2G。k继续减小,?保持为0,弹簧伸

G长量不变,但k减小,弹性力继续减小,k’≥k≥k’’=k’’(2R-L)=G),2R-L

弹性力在区间(2G≥F≥G),在这过程中G≥N≥0,k<k’’时,N方向转为向上,值不断增加,F继续减小,满足k(2R-L)+N=G,

1m23.vt=2mRcos?,h=gt’2,t=2nt’,v Rcos2ng。 2h

yR =r

24.建立如图所示坐标系。导体直杆导电部分电阻为R1=?R?Rsin?,杆边环的电阻分别为R2= ,R3=(1R,回路总电阻为??

RR??RT=R1+ =[sin?+(1-)R,回路中感应电动势为E=2vByR2+R3??

E=2vBrsin?,流过杆的电流为I= =RT

4vB2r2sin2?2vBrsin?[sin?+(1-)R??,杆所受安培力大小为F=2BIy=,

??[sin?+(1-R??

篇三:上海市第十七届高二物理竞赛及答案(2011)

高三物理竞赛

一、选择题(以下每题中只有一个选项符合题意,每小题5分,共40分)

1、一长为L的长方形平板静止于平静的湖面上。一个质量与平板相同的人从平板末端走到前端停下,若不计水和空气的阻力,则在此过程中平板将后退 (A)L (B)L/2(C)L/3(D)L/4

2、两个相互接触的粗糙物体发生相对滑动时,两者间的一对滑动摩擦力做功之和 (A)恒为负(B)恒为正 (C)恒为零(D)可能为正、为负或为零

3、两个不同容器中分别盛有两种理想气体,它们的温度相同,压强也相同,则它们的 (A)体积相同 (B)摩尔质量相同 (C)密度相同 (D)单位体积中的分子数相同

4、在如图所示的p-V图中,一定质量的理想气体经历AB过程,体积

由V1增加到V2,则气体在此过程中发生的变化是

①温度升高 ②温度降低 ③内能增加

④内能减少 ⑤吸收热量 ⑥放出热量 (A)①③⑤(B)②④⑥

1 2

(C)②③⑤(D)①③⑥

5、在水平面上作直线运动的甲、乙、丙三辆小车的质量之比是1:2:3,若它们的初动能相等,且作用于每辆小车上的制动力的大小都相同,方向与各自的速度方向相反,则它们的制动距离之比是(A)1:2:3(B)1:4:9 (C)1:1:1(D)3:2:1

6、如图所示为一圆锥摆,质量为m的小球在水平面内以角速度?作匀速圆周运动。在小球运动一周的过程中,小球所受绳子拉力的冲量大小为

V

(A)mg?

?

(B)2mg?

?

(C)mgcos??

?

(D)2mgcos??

?

7、一带正电的球形导体A(电量为q)置于一原来不带电的球形导体空腔B中,若用导线

将两者连接,则与末连接前相比,球形导体A的电势将

(A)升高(B)降低 (C)不变(D)无法判定

[]

8、如图所示,一段质量为m的铜导线弯成Π形,它的水平部分长为l处于磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。导线的两端竖直部分的下端插入两汞槽内液面下h,两汞槽通过导线分别与内阻可忽略,电动势为?的电源正负极连接,电路中的电阻为R。合上开关K,当电动势?足够大时,在磁场的作用下导线便从汞槽内跳离,切断电路。导线上升到一定高度后又开始下落,当导线的下端接触到汞液体后,电路重新接通,在磁场的作用下,导线下落速度逐渐降至零。此后,该段导线又重复上述运动过程,形成周期运动。忽略导线和汞液体的电阻,并设h较小,导线在磁场中运动时的电磁感应亦可忽略,则在一个周期内电源做功为 (A

)E

(B

E???????

(C

)2ED

)2E

二、填空题(每小题5分,共50分)

9、当飞机上升或下降时,很多乘客常伴有耳朵不舒服的现象,可能的物理原因是。

10、水流流过一个固定的涡轮叶片,如图所示。水流流过叶片曲面前后的速率都等于v,单位时间流向叶片的水的质量Q保持不变,则水作用于叶片上的力大小为______________。

11、可看作质点的滑块质量为m,置于光滑半球面的顶点A处(半球面固定不动),如图所示。当它由静止开始下滑到半球面上B点时(未脱离半球面),它的加速度的大小为 。

12、一个套在半径为R的竖直圆环上的小珠可以在环上作无摩擦滑动。若圆环以角速度?绕圆环竖直直径转动,小珠可以停留在图示位置,则角速度?的

m值为_____________。

13、如图所示,在轻活塞下的容器内盛有一定量的理想气体,活塞距容器

底的高度为H,容器器壁和活塞均为绝热材料,活塞能无摩擦地在气缸内移动。从活塞上方h?3H/2处静止释放一弹性小球,小球与活塞发生多次碰撞,最后小球的动能将变为理想气体的内能,在系统稳定平衡(球落在活塞上)后,活塞位置与初始位置相同。若从h?H处静止释放该弹性小球,在系统稳定平衡后活塞位置将 (填:升高、降低或不变)。

14、如图所示,两个水平放置的玻璃板之间夹了一滴水银。稳定时水银被压成了边缘为半圆、直径为D的圆盘。玻璃板间距为d,且d <<D。设水银表面的张力系数为?、密度为?,则上面的玻璃板的质量约为。 (提示:液体表面上长为?x的线段两侧的液面间的拉力,即表面张力,为?f???x,其中?为表面张力系数,单位为N/m)。

?

15、两个带同种电荷的金属球,它们半径之比为r1:r2=1:2,带电量之比为q1:q2=1:4。若把两球接触一下再分开,则两金属球带电量之比变为q1:q2

16、在如图所示的电路中,各个电阻的阻值已在图中标出,则端点A、B间的等效电阻为 ?。

17、如图所示,金属杆ab可以无摩擦地沿水平的平行金属导轨滑动。导轨和电阻R连接,放在竖直向上的均匀磁场中,金属杆ab的初速度为v0=1m/s。金属杆ab在磁场中运动时,由于电磁感应,金属导体回路中将有感应电流产生,则金属杆ab的运动将受到磁场的阻力(安培力)的影响,其速度将逐渐减小。已知金属杆ab的速度大小从v0降到v0/10的时间为1s,实验中用于测量速度的传感器能感知的最小速度值为0.0001m/s,则金属杆ab 在停下

A

3?

B

运动前所用的总时间为 s。

18、质点初速大小为v0,在恒力作用下运动,经1s,速度大小为v0/2,再经1s,速度大小为v0/4,则再经1s,速度大小为。 三、实验与分析题(共2题,20分)

19、(本小题10分)两个试管由一软管联通(如图所示),左边试管由一段长为24cm的水银柱封住一段长为60cm、温度为300K的气体,这时水银面距管侧面小孔还有16cm,右边空试管为防溢用。现有一控温系统可以持续升高或降低气体的温度,当气体温度升高到一定值时水银会从左边试管溢到右边的试管中。左边试管固定不动,右边的试管可以上下移动,上移时可使右边试管中的水银回流到左边试管、从

而控制左边试管中水银柱的高度。

(1)求稳定状态下左边试管中水银面与小孔平齐时,气体的温度T与水银柱高度x的关系式(取大气压强为76cmHg);

(2)在答题纸的方格坐标中作出(1)中的气体温度T与水银柱高度x的关系图(要求纵坐标为T,横坐标为x); (3)怎样才能使左边试管中只剩下4cm高的水银柱、且水银面恰好与小孔平齐?写出具体操作步骤。

20、(本小题10分)灯泡A和灯泡B的灯丝用不同的材料做成,额定电压都是110V,但功率不同,其伏安特性曲线如图所示。当把两个灯泡串联后接到一电压可变的电源上时, (1)若要求两个灯泡工作电压都不超过额定电压,可变电源的电压应满足什么条件? (2)调节电源电压使灯泡B的实际功率为25W,根据图

I中数据计算此时灯泡A的实际功率。

(注意:要求计算结果保留小数点后一位有效数字)

四、计算题(共4题,40分)

21、(本小题10分)如图所示,气缸左右两侧的气体由绝热活塞隔开,活塞与气缸间为光滑接触。气体的摩尔数之比为n1:n2?5:4,平衡时体积之比为V1:V2?1:2。在保持右侧气体温度不变的前提下,左侧气体的温度升高到原来的多少倍才使两侧气体的体积相同?

22、(本小题10分)如图所示,在地面上有一始终向右作匀速直线运动的车厢,车厢对地的速度为ve。车厢内一水平轻弹簧的一端与车厢的后档板相连,另一端连接质量为m的

物体A。设车厢底板光滑,物体的平衡位置为O点。起始时刻,物体位于在平衡位置左边O'点处,且相对车厢静止。释放后,当物体运动到平衡位置O点处时,获得相对于车厢的速度vr,方向与车厢运动方向相同。在地面参考系中,求

(1)物体由O'点运动到O点过程中,弹簧对物体的作用力所做的功;

(2)车厢的后档板对弹簧的作用力所做的功。

23、(本小题10分)如图所示,质量为m2的直杆B可以在固定的竖直套管中自由地移动,杆的下端搁在质量为m1、斜面倾角为?的物块A上,物块A放在水平面桌面上。劲度系数为k的轻弹簧一端连着物块A,另一端连在竖直墙面上。设所有接触面都光滑,整个系统一开始处于平衡状态,且直杆B下端位于物块A斜面的

中点。现把物块A从平衡位置向右移动距离d后(直杆B的下端仍在斜面上),由静止将其释放,

(1)d满足什么条件时,在此后的运动过程中直杆B与物块A始终有接触;

(2)在满足(1)的条件下,证明物块A和直杆B的运动为简谐振动,并求振动的周期。

24、(本小题10分)如图所示,平板电容器极板1和2间距为d,水平放置且固定不动,通过电路连接到电动势为?的电源的正负极上。质量为M的电中性薄导体板3平放在板2上,且与板2有良好电接触。所有导体平板具有相同尺寸,导体板面积均为S,导体平板间的电场可看作匀强电场。整个系统处于真空室内,真空的介电常数为?0。将电键K闭合,若电源电动势?足够大,能使平板3向上运动,求导体平板3的加速度a与导体平板3到平板2的距离x的关系。

(注:(1)为了计算方便,不考虑平板3的厚度;(2)当平板电容器两个极板带电量为?Q时,极板间匀强电场的电场强度为E?

Q

?0S

上海市第十七届高二物理竞赛(11)

一、选择题(共40分,每小题5分。选错不得分)

二、填空题(共50分,每小题5分)

9、2vQ,

10、a?

4g2(1?cos?)2?g2sin2? 11 12、降低,

13、飞机上升和下降时,由于飞机机舱不可能完全密封,机舱内压强会降低或升高,使得耳朵内(中耳内)的压强与外界压强不平衡,导致耳膜外凸或内陷。因此,人会有耳朵不舒服的感觉。