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2014—2015全国示范性高级中学高二竞赛物理试题


2014 —2015 全国示范性高级 中学高二竞赛物理试题
一、单项选择题:本大题共 4 小题,每题小 4 分,共 16 分。在每小题给出的四个选项中,只 有一个选项符合题目要求,选对的得 4 分,有选错或不答的得 0 分。 1. 如图所示为某一质点运动的速度-时间图像,下列说法正确的是 A.0~1 s 内的平均速度是 2m/s B.0~2s 内的位移大小是 3 m C

.0~4s 内该质点做匀变速直线运动 D.0~1s 内的运动方向与 2~4s 内的运动方向相反 2. 如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角 θ. 若此人所受重力为 G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为 A.G B.Gsinθ C.Gcos θ D.Gtanθ 3. 如图所示,将平行板电容器两极板分别与电池正、负极相接,两 板间一带电液滴恰好处于静止状态.现贴着下板插入一定厚度的金 属板,则在插入过程中 ( A.电容器的带电量不变 )

B.电路将有顺时针方向的短暂电流 C.带电液滴仍将静止 D.带电液滴将向上做加速运动 4. 篮球比赛非常精彩,能吸引众多观众,在大型比赛中经常有这样的场面:在临终场0.1s 的时 候,运动员把球投出且准确命中,获得比赛的胜利。如果运动员投篮过程中出手高度为h1 ,合 外力对篮球做功为W,篮筐距地面高度为h2 ,球的质量为 m,空气阻力不计,则篮球进筐时的 动能为 ( ) B. W+mgh2 -mgh1 D.mgh2 -mgh1 -W

A.mgh1 +mgh2 -W C.W+mgh1 -mgh2

二、双项选择题;本大题共 5 个小题,每小题 6 分,共 30 分.在每小题给出的四个选项中, 有二个 选项符合题意.全选对得 6 分,只选一项且正确的得 3 分,有选错或不答的得 0 分. .. 5. 如图所示,电源电动势为E ,内电阻为r.当滑动变阻器的触片P 从右端滑到左端时,发现电 压表V1 、 V2 示数变化的绝对值分别为ΔU1 和ΔU2 ,下列说法中正确的是 ( A. 小灯泡L1 、L3 变暗,L2 变亮 B. 小灯泡L3 变暗,L1 、L2 变亮 C. ΔU1 <ΔU2 D. ΔU1 >ΔU2 6. 两根绝缘细线分别系住a、 b两个带电小球,并悬挂在O点,当两个小球静止时,它们处在
1



同一水平面上,两细线与竖直方向间夹角分别为α、β,且α<β,如图所示。现将两细线同时 剪断,则( ) A.两球同时落在同一水平地面 B. 两球都将做匀变速运动 C.两球同时落在同一水平地面上时水平位移相同 D.若两球同时落在同一水平地面上时,则a球落地时 的速度小于b球落地时的速度 7. 一带电粒子在电场中的运动轨迹(竖直面内)如图中虚线所示,实线为 等势线。若不计空气阻力,则此带电粒子从a运动到b的过程中,其 能量变化情况正确为 ( ) A.动能不变 B. 机械能不变 C.电势能增加 D.重力势能和电势能之和增加 8. 甲、 乙两物体在 t=0 时刻经过同一位置沿 x 轴运动, 其 v-t 图象如图 所示,则 A.甲、乙在 t=0 到 t=1 s 之间沿同一方向运动 B.乙在 t=0 到 t=7 s 之间的位移为零 C.甲在 t=0 到 t=4 s 之间做往复运动 D.甲、乙在 t=6 s 时的加速度方向相同 9. 如图所示, 小球用细绳系住, 绳的另一端固定于 O 点. 现 用水平力 F 缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地 滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面 对小球的支持力 F N 以及绳对小球的拉力 F T 的变化情况是 A.F N 先减小后增大 B.F N 不断增大 C.F T 先减小后增大 D. F T 不断增大

三、非选择题
10. (18 分) (1)有一只标值为“2.5 V,×W” 的小灯泡,其额定功率的标值已模糊不清.某 同学想通过描绘灯丝伏安特性曲线来测定该灯泡的额定功率. ①已知小灯泡的灯丝电阻约为 5 Ω,请先在图甲中补全用伏安法测量灯丝电阻的电路图,再选 择电流表(0~0.6A;0~3A) 、电压表(0~3V;0~15V)的合适量程,并按图甲连接方式将图 乙中的实物连成完整的电路. ②开关 S 闭合之前,将图乙中滑动变阻器的滑片应置于 正中间”) (选填“A 端”、“B 端 ”或“AB

2

③该同学通过实验作出的灯丝伏安特性曲线如上图丙所示, 则小灯泡的额定功率为 W。 (2)如下图甲所示,一端带有定滑轮的水平放置的长木板上固定有 A 、B 两个光电门,与通 过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示小车所受的拉力。 ①在探究“合外力一定,加速度与质量的关系”时,如果不计空气阻力及一切摩擦,要使测力 计的示数等于小车所受的合外力,操作中必须保持小车与定滑轮间的细绳 。某同学 在实验中得到的几组数据如下表所示,为了更直观地描述物体的加速度跟其质量的关系, 请你根据他的数据在乙图的坐标系中画出 a光电门 A 光电门 B 遮光片 小车 长 木板 测力 瓜 测 量 数值 -2

1 图象。 m
1
次数

2 0.30 5

3 0.20 3.3

4 0.16 2.5

5 0.12 2

值 a/(m·s -1



0.60 10

a/( m·s-2 ) 甲
0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0 2 4 6 8 10 1
m

1/m(kg )

遮光片

光电门 A 光电门 B

F/N

测力计 砂桶

长 木板 瓜

O

1 t2


/s-2





/kg-1

②如丙图所示,将长木板的左端抬高,小车遮光片装在右侧,使小车从靠近光电门 A 处由静 止开始运动,读出测力计的示数 F 及小车在两光电门之间的运动时间 t,改变木板倾角,测 得多组数据,据此数据得到的 F —

1 的图线如图丁所示。实验中测得两光电门的距离 L= t2
(要写上相应的单位) ;若小车 (选填“变大” 、 “变小”或

1.0m,砂和砂桶的总质量 m1 =0.5kg,则图线的斜率为 与长木板间的摩擦不能忽略,则测得的图线斜率将 “不变” )

11. 如图所示,小球在外力 F 作用下,静止从粗糙水平台上 A 点开始运动,作用一段时间后撤 去 F ,物体从 B 点抛出,落在水平地面 CD 上某处并反弹,因为与地面碰撞有能量损失,反弹 过程水平速度不变而竖直速度减小,弹起后刚好沿半圆槽 DEF 的 E 点切向进入且与圆弧槽间 相互作用力恰好为零。已知 F=4N,小球质量 m=1kg,与平台摩擦因数 μ=0.2,AB 间距离 L1 =5m,平台与水平地面间高度 h=1.25m,圆弧槽半径 R =0.4m。试求 (1)CD 间距离 L2 ;
3

(2)外力 F 作用的时间。

12. 如图所示,两平行金属板 A 、B 长 l=8cm,两板间距离 d=8cm,A 板比 B 板电势高 300V, 即 UAB =300V。一带正电的粒子电量 q=10-10C,质量 m=10-20 kg,从 R 点沿电场中心线垂直 电场线飞入电场,初速度 v0 =2× 10 m/s ,粒子飞出平行板电场后经过界面 MN、PS 间的无电场 区域后,进入固定在中心线上的 O 点的点电荷 Q 形成的电场区域(设界面 PS 右边点电荷的 电场分布不受界面的影响) 。已知两界面 MN、PS 相距为 L=12cm,粒子穿过界面 PS 最后垂 直打在放置于中心线上的荧光屏 EF 上。求(静电力常数 k =9× 109N· m2 /C2 ) (1)粒子穿过界面 PS 时偏离中心线 RO 的距离 多远? (2)点电荷的电量。
A R B M v0 l N S L P
6

O E

F

4

2014—2015 全国示范性高级中学高二竞赛物理试题 答题卷 班级________姓名___________ 座号_________ 评分__________
1 2 3 4 5 6 7 8 9

10.(1)



a/(m·s-2 )
0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0 2 4 6 8 10 1
m

② (2)① ②

③ (2 分) 答图(3 分) , .



/kg-1

11.

5

12.

6

2014 —2015 全国示范性高级 中学高二竞赛物理试题
参考答案
选择题 1 B 2 A 3 D 4 C 5 BD 6 AD 7 CD 8 BD 9 BC

非选择题
10. ( 18 分) (1) ① 如 下 图 所 示( 4 分,甲、乙图各 2 分) ②B 端 ( 2 分 ) ③ 1. 1 ( 2 分 , 答 案 在 1. 0 ~ 1. 2 之 间 的 均 给 这 2 分) (2) ①与长木板平行
E RP S

V
L

A
A C D B

甲 (2 分) 如答图所示(3 分) ②1.0 kg·m (3 分,其中数值 2 分,单位 1 分 1 kg·m 的也给这 3 分);不变(2 分)

乙 写成
0.60 0.50

a/(m·s-2 )

11. 解: (18 分) (1)令平抛时间为 t1 ,水平距离为 x1 ,斜抛时

0.40 0.30 0.20 0.10 0 2 4 6 8 10 1
m

间为 t2 ,水平距离为 x2 。
2 v0 刚从 E 点进入,则有 mg ? m R

(2 分)

解 v0 ? 2 m/s

(1 分) (2 分) (1 分)



/kg-1

h?

1 2 gt 1 ,得: t1 ? 0.5s 2

x1 ? v0t1 ? 1 m
因斜抛可看作逆向的平抛运动,所以

2R ?

1 2 gt 2 , 2

得: t 2 ? 0.4s

(2 分) (1 分) (1 分)
7

x2 ? v0t2 ? 0.8 m
所以 L2 ? x1 ? x2 ? 1.8 m

(2)令 F 作用的时间为 Δt,作用距离为 Δx。 由动能定理 F ?x ? ? mgL1 ?

1 2 mv0 2

(2 分)

?x ? 3 m F ? ? mg 加速度 a ? ? 2 m/s 2 m 1 ?x ? a ?2 t 2
得: 得:

(1 分) (2 分) (1 分) (2 分)

?t ? 3 s

12. 解: (18 分) (1)设粒子从电场中飞出时的侧向位移为 h, 穿过界面 PS 时偏离中心线 OR 的距离为 y,则: h=at2 /2

a?

qE qU ? m md

t?

l v0

(3 分)

即:

h?

qU l 2 ( ) 2md v0
h=0.03m=3cm

(2 分) (2 分)

代入数据,解得:

l h 带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动, 由相似三角形知识得: ? 2 y l ?L 2
代入数据,解得: y=0.12m=12cm (1 分)

(2 分)

(2)设粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为 v y,则:v y=at= 代入数据,解得: v y=1.5× 106 m/s

qUl (1 分) mdv0
(1 分)

所以粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为: v ?

v0 2 ? vy 2 ? 2.5 ?106 m / s (1 分)

设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为 θ,则:

tan? ?

vy v0

?

3 4

? ? 37?

(1 分)

因为粒子穿过界面 PS 最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏上,所以该带电粒子在穿过界面 PS 后将绕点电荷 Q 作匀速圆周运动,其半径与速度方向垂直。
8

匀速圆周运动的半径:

r?

y ? 0 . 1m 5 cos?
(1 分) (1 分)

(1 分)



由: 代入数据,解得:

2 kQq v ? m 2 r r

Q=1.04× 10 C

-8

9


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