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2011高二物理竞赛试卷


2011 年嘉兴市物理竞赛高二试题卷
2011/05/22 考生须知:1.考试时间共 120 分钟,满分 150 分; 2.可以使用计算器;答案写在答题卷上有效; 3.在答题卷上 A、B 后的方框内打√,以确认自己是 A 类还是 B 类考生. 一.单项选择题(本大题为所有考生必做 ,共 10 小题。A 类考生每小题 4 分,共 40 分;B ...... 类考生每小题

6 分,共 60 分。) 1. 甲乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动,若以该时刻作为计时 0 时刻, 得到两车的位移—时间(x-t)图像如图所示,则下列说法正确的是: A.t1 时刻乙车从后面追上甲车 乙 x B.t1 时刻两车相距最远 甲 C.t1 时刻两车的速度刚好相等 D.0 到 t1 时间内,乙车的平均速度小于甲车的平均速度 0 t1 t 2. 下列关于超重和失重现象的描述中正确的是: A.电梯正在减速上升,在电梯中的乘客处于超重状态 B.磁悬浮列车在水平轨道上加速行使时,列车上的乘客处于超重状态 C.荡秋千时秋千摆到最低位置时,人处于失重状态 D.“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时,飞船内的宇航员 A 处于完全失重状态
第 1 题图

B O θ

3.图中轻质细绳 AO、BO 和 CO 的结点为 O,A、B 端是固定的,C C M 端连接质量为 M 的铁块. 平衡时 AO 是水平的, BO 与水平面的 夹角 θ.现将一质量为 m 的磁铁吸在铁块的侧面后,AO 的拉力 第 3 题图 F1 和 BO 的拉力 F2 的大小是: A.F1=(M+m)gcosθ B.F1=(M+m)gcotθ C.F2=(M+m)gsinθ D.因原竖直线 CO 将倾斜,故以上选项都不对 4. 内阻不能忽略的电源给某阻值恒定的纯电阻用电器供电,若直接串联则路端电压大于 该用电器的额定电压。要使得用电器正常工作,有两位同学分别设计了方案,同学甲 说只要再串联恰当阻值的电阻即可;同学乙说在用电器上并联恰当阻值的电阻也可, 则: A.甲的方案可行,乙的方案不可行 B.甲的方案不可行,乙的方案可行 C.甲和乙的方案都可行,但甲方案更节能 D.甲和乙的方案都可行,但乙方案更节能 5. 美国国家科学基金会 2010 年 9 月 29 日宣布, 在银河系新发现一颗太阳系外行星 gliese

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581g ,这颗行星可能像地球一样具备生命存在所需的必要条件。据观测计算 gliese 581g 直径是地球的 1.4 倍,表面重力加速度是地球的 1.6 倍,它围绕其恒星运行 的周期是 37 个地球日。若把该行星的运动看成圆周运动,由上述条件能得出的 正确结论是: C A.该行星的公转速度比地球公转速度大 B.该行星的质量是地球的 3.136 倍 C.该行星上第一宇宙速度是地球的 2.24 倍 Q P Q? · D.从地球上发射飞船到达该星球,第二宇宙速度是 Q??· B A 最小的发射速度
第 6 题图

6. 一个等腰直角三棱镜的截面如图所示, ?ACB 为直角,一细束红光从 AC 面的 P 点沿 平行底面 AB 方向射入棱镜后,经 AB 面反射,再从 BC 面的 Q 点射出,且有 PQ∥AB (图中未画光在棱镜内的光路) .如果将一细束蓝光沿同样的路径从 P 点射入三棱镜, 则从 BC 面射出的光线是: A.仍从 Q 点射出,出射光线平行于 AB B.仍从 Q 点射出,出射光线不平行于 AB C.可能从 Q 点下方的 Q?? 点射出,出射光线平行于 AB D.可能从 Q 点上方的 Q ? 点射出,出射光线平行于 AB P ? 7. 如图所示虚线是等量异性点电荷产生的静电场中的一簇 Q 等势线,带点粒子仅在电场力的作用下,从 P 点运动到 ? Q 点,轨迹如图中实线所示,则下列情况正确的是 A.无论粒子带何电性,可判断 P 点电势一定高于 Q 点 电势 B.若粒子带负电,则可判断 P 点电势低于 Q 点电势 第 7 题图 C. 无论粒子带何电性, 可判断粒子从 P 点运动到 Q 点的 过程中电势能一定增加 D. 若粒子带负电,则可判断粒子从 P 点运动到 Q 点的过程中电势能减小 8. 弹簧一端连接小球构成弹簧振子,其固有频率为 f。现将弹簧剪去一半再与该小球连接 构成一新的弹簧振子,则该振子的固有频率为 A. 2 f B.

f 2

C. 2 f

D

f 2

9.一物体从 A 点竖直上抛又回到 A 点的过程中空气阻力大小恒定,则关于加速度大小高度(a-h),机械能-高度(E-h), 动能-高度(EK-h), 重力势能-高度(EP-h)的图像 中错误的是( ) a E EK EP

h

h
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h
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h

A.

B.

C. A

D.

10.宽度均为 d 且足够长的两相邻条形区域内各存在磁 感应强度大小均为 B,方向相反的匀强磁场。电阻为 R 边长为

4 3 d 的等边三角形金属框的 AB 边与磁 3
B

C

场边界平行, 金属框从图示位置以垂直于 AB 边向右 的方向做匀速直线运动,取逆时针方向电流为正,从 金属框 C 端刚进入磁场开始计时,框中产生的感应 电流随时间变化的图像是
i/ 2 3 Bdv0 3R i/ 2 3 Bdv0 3R i/ 2 3 Bdv0 3R

v0
d
第 10 题图
i/ 2 3 Bdv0 3R

d

4 3 2 1 0 1 2 3 4 t/ d v0 -1 -2 -3 -4 A.

4 3 2 1 0 1 2 3 4 t/ d v0 -1 -2 -3 -4 B.

4 3 2 1 0 1 -1 -2 -3 -4 C. 3 4
t/ d v0

4 3 2 1 0 1 -1 -2 -3 -4 D. 3 4
t/ d v0

二.不定项选择题(本大题只供 类考生做 !共 5 小题,每小题 6 分,共 30 分。在每小 ..A . .... 题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得 6 分,选对但不选全的得 3 分,不选或选错的得 0 分) 11.水平地面上固定某斜面体,小球甲从斜面顶端 A 以 v 0 向左水平抛出,质量不同且表 面光滑的小球乙以相同大小的初速度 v 0 沿斜面向下运动,空气阻力不计。则下列说法 不正确的是: A.乙球一定先到达地面 B.两球可能同时到达地面 C.两球到达地面时的动能一定相同 D.两球到达地面时的速率一定相同

v0 A

。 。 v

0

第 11 题图

12.如图所示,一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是 10:1,原线圈接入电压为 220V 的正弦交流电源,一只理想二极管和一个阻值为 10Ω 的电阻 R 串联接在副线圈上。则 以下说法中正确的是: A A.交流电压表的读数为 22V B.1min 内电阻 R 上产生的热量为 726 J U V R C.二极管两端的最大电压为 22 2 V
第 12 题图 2011 年嘉兴市物理竞赛高二试题卷 第3页 共7页

U

D.若将 R 换成阻值大于 10Ω 的电阻,则交流电流表读数变小 13.范围足够大的匀强磁场内某时刻有两个同电性的粒子 M,N 同时从同一点开始运动, 运动方向垂直于磁场。两粒子电量相同,M 粒子质量是粒子 N 的两倍。当 M 粒子转

? 弧度时恰好与 N 粒子第一次相遇,则 3 ? A。N 粒子相遇前转过 弧度 6 2? B。N 粒子相遇前转过 弧度 3 3 C。两粒子速率之比 v M : v N ? 2 D。两粒子速率之比 v M : v N ? 3


14.水平放置的盘状仪器的俯视图如图甲所示,仪器内存在着如图乙所示的变化磁场,磁 感应强度方向竖直向下取为正方向。某时刻 t 有一电子在该仪器中做逆时针方向的加 速运动,则下列判断可能正确的是 A. 0 ? t ? t1 B. t1 ? t ? t 2 C. t 2 ? t ? t 3 B
B0 O -B0 甲 第 14 题图 乙

D. t 3 ? t ? t 4

_

t1 t2 t3

t4

t

15.在地面上以速率 v1 竖直向上抛出一个物体,物体落地时的速率为 v2,若物体所受空气 阻力的大小与其速率成正比,则( ) A.物体上升过程阻力的平均功率大于物体下落过程阻力的平均功率 B.物体上升过程阻力的平均功率小于物体下落过程阻力的平均功率 v ?v C.物体在空中的运动时间 t ? 1 2 g D.物体在空中的运动时间 t ?

v1 ? v2 g

三.填空题(本大题共 9 小题,A 类考生全做 ,每空 5 分,共 60 分;B 类考生做 第 题 . ..... . .... .16 . . . 至第 题 ,每空 7 分,共 70 分) ..22 . . . 16. 声音传播的速度是 340m/s,空旷的操场上两只相距 100m 的喇叭从某时刻一起发出波 长为 2m 的持续相同的声波, 某位同学站立在操场上, 距离两只喇叭分别为 60m 和 80m, 那么当距离他较远的喇叭的声波传到他耳朵里之前,他耳朵内的鼓膜由于较近喇叭的
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声波引起了 次全振动,之后该同学听到的声音是 的。 (填“加强”或“减弱”) 17. 两辆外形完全相同的小车 A、 B 沿两条平行的光滑水平直路运动, 开始时 A 在 B 右侧, 相距 do=1.0m,如图所示。已知 A、B 的质量 mA=mB=10kg,A、B 的速度方向均向右, vAO=4.0m/s,vBO=2.0m/s。由此时开始,A 受到水平向左的恒力 FA=2.0N 作用,B 受到水 平向右的恒力 FB=2.0N 作用。在某一瞬间看到两车相距为 d, 若此时 d> m, 我 们就可以判断这一瞬间,左侧的一定是 A 车,右侧的一定是 B 车。 vAo vBo d0
第 17 题图

18.有一根劲度系数为 k、质量为 m 的弹性细绳,把它放在水平面上的自由长度为 l,现把 它悬挂在水平天花板,如图甲所示,此时细绳最低端 P 点的张力为 T,则细绳一头对 天花板的拉力大小为 , 将细绳两头粘连做成环套, 套在顶角为 2 ? 的光滑圆锥 外表面,圆锥轴线竖直,环套平面水平,则环套此时的周长为 。 (重力加速度 用 g 表示)

2?

P
甲 第 18 题图 乙

19.直升飞机甲悬停在空中,其发动机输出功率为 P,另一直升飞机乙三维尺寸皆为甲的两 倍,而各部密度和甲完全相同。直升飞机乙同样悬停在空中,则它的发动机输出功率 应是 。 20.如图所示,水平面内电阻不计的两平行金属导轨 MN,PQ 间距为 1m,导轨处在竖直向 上的磁场中,MP 之间接有 R=10 ? 定值电阻。将质量 0.1kg,电阻可忽略的金属棒 ab 放置在导轨上且接触良好,与导轨间的动摩擦因数为 0.1,以 P 为坐标原点,PQ 方向 为 x 轴正方向建立坐标, 金属棒恰好从 x0 ? 0 处以 4m/s 的初速度沿 x 轴正方向做匀减 速直线运动, 最终停止在 x' ? 2m 位置。 则金属棒从 x ? 0 位置到 x ? 1m 位置的过程中, 电阻 R 产生的焦耳热为 J。磁感应强度 B 随 x 位置的变化而变化,B 与 x 坐标的 关系式为 x ? 。 y M a N R v0 R x Q O x Q P? b P
第 20 题图 2011 年嘉兴市物理竞赛高二试题卷 第5页 共7页

21 题图 21.电流为 I 的一长直导线产生的磁场中, 距导线 r 处的磁感应强度 第 B=kI/r , 其中 k 为常数。 两两之间距离相等的电流强度均为 I 的三根通电长直导线 P、Q、R 互相平行,垂直纸 面放置,电流方向垂直纸面向里,单位长度的导线受到的安培力大小为 F。取 PQ 方 向为 x 轴正方向,PQ 的中点为原点建立直角坐标系如图,某时刻有一电子(电量为 e) 正好经过原点 O,速度大小为 v,方向沿 y 轴正方向,则电子此时所受磁场力为

22.内壁光滑、 半径为 1m 的绝缘圆弧轨道 PQ 竖直放置, Q 端在圆心 O 的正下方,P 端与 O 点的连线与水平 方向夹角为 30o, 圆轨道下方有一光滑绝缘的水平面, 水平面上质量为 1?10 kg 带电量为 + 6.5 ? 10 C 的小球以 3m / s 的速度向右做匀速直线运动,运动 至某位置时整个空间突然施加竖直向上的场强为 2 ? 10 3 V / m 匀强电场,小球恰好从 P 点沿切线方向 进入圆弧轨道内侧继而做圆周运动。小球运动到 Q 点时对圆弧轨道的压力为 N。 (g 取 10m/s2)
?3
?6

O ? Q v0

30o P

第 22 题图

23.大部分恒星构成双星系统,从地球上观测某遥远的双星系统,从两星相距最大位移到 下一次出现最大位移需要的时间是为 T。如果某一时刻两星运转速度突然为零,则从 此刻起到它们相遇需要经过的时间是 。 24.如图所示的电路图,电源电动势为 E,电源内阻为 R,外电路的 5 个纯电阻每个阻值也 均为 R。水平放置的平行板电容器上极板 ACDE 和下极板 A’C’D’E’构成长方体,两平 行板间距为 d,板间还存在与电场同方向的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,某带负电 的粒子电荷量为 q, 质量为 m, 以大小为 v 的初速度自 A’点沿 A’C’方向进入电容器 内,恰好能打在上极板的 D 点,则极板的 AC 边的边长为 。 (带点粒子重力不 计) A E D A’ D’
第 24 题图

C E,R C’ R R R R R

E’

四、计算题(本题共 20 分,A 类考生全做 ,B 类考生只做第 ; ,无论 A 类或 B 类考 . ..... . ...... (1)(2) . . . . . . . 生解答时都要求写出必要的文字说明、公式和计算过程) 25.如图所示,在 xOy 坐标系第一象限存在沿+y 方向的匀强电场,电场强度为 E。电子电 量为 e,质量为 m,电子的重力不计。 (1)如图甲,若在整个第四象限存在垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度为 B,电 子在第一象限中的某个位置由静止释放, 电子第二次经过 x 轴时恰好经过坐标原点 O, 且电子在电场和磁场中运动的时间相等,则释放点的位置坐标(x0,y0)是什么? (2)如图乙,若在第四象限的三角形区域 AOB 内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向
2011 年嘉兴市物理竞赛高二试题卷 第6页 共7页

2 d
t/ v0

内,坐标 A(

32 32 3 d ,0 ),C( 0, d ),电子由点 P( 6 3d ,3d )静止释放,要使得电 5 5

子能达到坐标原点 O,则 AOB 区域内的磁感应强度 B1 为多大? (3)若在第二第三第四象限范围内存在某矩形匀强磁场,磁场方向垂直纸面向内,电 子以某一初速度自点 P( 6 3d ,3d ) 向-y 方向运动,电子第二次穿过 x 轴时经过 O 点, 且能回到释放点 P,回到 P 时的速度恰好沿+x 方向,则矩形匀强磁场的最小面积为多 少?该磁场的磁感应强度 B2 为多大? y y

E O B x O C

E B1

? P
A x

甲 第 25 题图



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