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高一物理竞赛试卷


高一物理竞赛试卷
一、选择题:本题共 16 小题,每小题 4 分,共 64 分。在每小题给出的四个选项中,有的小题只 有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。全部选对的得 4 分,选不全的得 2 分,有选错或不 答的得 0 分 1.图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个粒子的运动轨迹。粒子从 a 经 过 b 运动到 c 的过程中

A.动能先增大,后减小 B.电势能先较小,后增大 C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零 D.加速度先变小,后变大 2.如图所示,在粗糙水平面上固定一点电荷 Q,在 M 点无初速释放一带有恒定电荷量的小物 块,小物块在 Q 的电场中运动到 N 点静止,则从 M 点运动到 N 点的过程中不正确 的是 ...

A.小物块所受电场力逐渐减小 B.小物块具有的电势能逐渐减小 C.M 点的电势一定高于 N 点的电势 D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 3.如图甲所示, AB 是电场中的一条直线.电子以某一初速度从 A 点出发,仅在电场力作用 下沿 AB 从 A 运动到 B 点,其 v-t 图象如图乙所示,关于 A 、 B 两点的电场强度 EA、EB 和电 势 φ A、φ B 的关系,下列判断正确的是

A. E A > E B

B. E A < E B

C. ? A ? ? B

D. ? A ? ? B

4.如图所示,某区域电场线左右对称分布,M、N 为对称线上两点。下列说法正确的是

A.M 点电势一定高于 N 点电势 B.M 点场强一定大于 N 点场强 C.正电荷在 M 点的电势能大于在 N 点的电势能 D.将电子从 M 点移动到 N 点,电场力做正功 5.如图所示,一带电粒子在电场中沿曲线 AB 运动从 B 点穿出电场,a、b、c、d 为该电场中 的等势面,这些等势面都是相平行间距相等的竖直平面,不计粒子所受重力,则

A.该粒子一定带负电 B.此电场不一定是匀强电场 C.该电场的电场线方向一定水平向左 D.粒子在电场中运动过程动能不断减少 6 汽车在平直公路以速度 v0 匀速行驶, 发动机的功率为 P, 快进入闹市区时, 司机减小了油门, 使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶,如图所示的四个图象中,哪个图象正确 表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系

7. 水平传送带匀速运动,速度大小为 v,现将一小工件 放到传送带上。设工件初速度为零, 当它在传送带上滑动一段距离后速度达到 v 而与传送带保持相对静止。设工件质量为 m,它与 传送带间的动摩擦因数为 ? ,则在工件相对传送带滑动过程中,下列说法正确的是 A 滑动摩擦力对工件做的功为

1 2 mv 2

B 工件的机械能增量为

1 2 mv 2

v2 C 工件相对于传送带滑动的路程大小为 2 ?g

D 传送带对工件做功为零。

8.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0 时其速度为 1 m/s。从此刻开始滑块运动方向上再施 加一水平面作用 F,力 F 和滑块的速度 v 随时间的变化规律分别如图 a 和图 b 所示。设在第 1 秒内、第 2 秒内、第 3 秒内力 F 对滑块做的功分别为 W1、W2、W3 则以下关系正确的是

A. W1 ? W2 ? W3

B. W1 ? W2 ? W3

C. W1 ? W3 ? W2

D. W1 ? W2 ? W3

9.如图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球 a 和 b。a 球质 量为 m,静置于地面;b 球质量为 3m,用手托往,高度为 h,此时轻绳刚好拉紧。从静止开始 释放 b 后,a 可能达到的最大高度为

A.h C.2h

B.1.5h D.2.5h

10.如图所示,质量为 M 的小车放在光滑的水平面上,质量为 m 的物体放在小车的左端,受到 一水平恒力 F 作用后,物体由静止开始做加速运动,设小车与物体间的摩擦力为 F ? ,则物体 从小车左端运动到右端时

A 物体具有的动能为(F-F ? )(L-l B 小车具有的动能为 F ? l

)

C 物体克服摩擦力所做的功大小为 F ? (L+l ) D 这一过程中小车和物体组成的系统机械能损失了 F ? L 11.如图所示,在光滑绝缘的水平面上固定着质量相等的三个带电小球 a、b、c,三球在一直 线上. 若释放 a 球, a 球初始加速度为-1m/s (向右为正); 若释放 c 球, c 球初始加速度为 3 m/s , 当释放 b 球时,b 球的初始加速度是
2 2

A.-2 m/s C.2 m/s
2

2

B. 1 m/s D.1 m/s
2

2

12.如图所示,物体以 100J 的初动能从斜面底端向上滑行,第一次经过 P 点时,它的动能比 最初减少了 60J,势能比最初增加了 45J,可以推测如果物体从斜面返回底端出发点,末动能 为

A.60J

B.50J

C.48J

D.20J

13. 在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的 abcd,顶点 a、c 处分别固定一个正点电荷,电 荷量相等,如图所示。若将一个带负电的粒子置于 b 点,自由释放,粒子将沿着对角线 bd 往 复运动。粒子从 b 点运动到 d 点的过程中

A. 先作匀加速运动,后作匀减速运动

B. 先从高电势到低电势,后从低电势到高电势 C. 电势能与机械能之和先增大,后减小 D. 电势能先减小,后增大 14.2008 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首 次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行,后在远地点 343 千米处点火加速,由椭圆轨道变成高度为 343 千米的圆轨道,在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分钟。下列判断正确的是

A.飞船变轨前后的机械能相等 B.飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态 C.飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度 D.飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 15..火星的质量和半径分别约为地球的 力加速度约为 (A).0.2g (B)0.4 g (C)2.5 g (D)5 g

1 1 和 , 地球表面的重力加速度为 g,则火星表面的重 10 2

16.天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的 4.7 倍,质量是地球 的 25 倍。 已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为 1.4 小时, 引力常量 G=6.67×10 N· m /kg , 由此估算该行星的平均密度为 A.1.8×10 kg/m
3 3 -11 2 2,

B. 5.6×10 kg/m

3

3

C. 1.1×10 kg/m

4

3

D.2.9×10 kg/m

4

3

二、计算题:共计 36 分。要有必要的文字说明和解题过程及公式,只写结果的不得分 17.(10 分)已知地球半径为 R,地球表面重力加速度为 g ,不考虑地球自转的影响。 (1)推导第一宇宙速度 v1 的表达式; (2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为 h,求卫星的运行周期 T。

18.(13 分)某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道,其中“2008”四个等高数字用内壁光滑的 薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内(所有数字均由圆或半圆组成,圆半径比细管的内径大得 多),底端与水平地面相切。弹射装置将一个小物体(可视为质点)以 Va=5m/s 的水平初速度由 a 点弹出,从 b 点进入轨道,依次经过“8002”后从 p 点水平抛出。小物体与地面 ab 段间的 动摩擦因数μ =0.3,不计其它机械能损失。已知 ab 段长 L=l.5m,数字“0”的半径 R=0.2m, 小物体质量 m=0.0lkg,g=10m/s 。求:
2

(1)小物体从 p 点抛出后的水平射程。 (2)小物体经过数字“0”的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向。

19(13 分)一个质量为 m,带电量为-q 的小物体,可在倾角为θ 的绝缘斜面上运动,斜面底 端的高度为 h,整个斜面置于匀强电场中,场强大小为 E,方向水平向右,如图6所示.小物 体与斜面的动摩擦因数为μ ,且小物体与档板碰撞时不损失机械能. (重力加速度为 g)求:

⑴为使小物体能从静止开始沿斜面下滑,θ 、q、E、μ 各量间必须满足的关系. ⑵小物体自斜面顶端从静止开始下滑到停止运动所通过的总路程 S.

参考答案
一、选择题:共计 64 分,每题 4 分对而不全的得 2 分 题号 答案 题号 答案 1 C 9 B 2 C 10 BCD 3 AC 11 A 4 AC 12 B 5 D 13 D 6 C 14 BC 7 ABC 15 B 8 B 16 D

二、计算题:共计 36 分。要有必要的文字说明和解题过程及公式,只写结果的不得分 17. (10 分)解析: (1)设卫星的质量为 m,地球的质量为 M, 在地球表面附近满足 G

Mm ? mg R2



--------2 分

卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力

mg? m

v12 R



--------2 分

①式代入②式,得到 v1 ? Rg

--------1 分

v12 (或这样解也得 5 分: m g ? m R
(2)卫星受到的万有引力为 G

v1 ? Rg



?R ? h ? 2

Mm

? m?R ? h?

4? 2 T2

③ --------2 分

G

Mm ? mg R2


2? R

--------2 分
( R ? h) 2 g

③、④联立解得 T ?

--------1 分

18.(13 分)解:(1)设小物体运动到 p 点时的速度大小为 v,对小物体由 a 运动到 p 过程应 用动能定理得 小物体自 P 点做平抛运动,设运动时间为 t.水平射程为 s, 则 ② s=vt ③

联立①②③式,代入数据解得 s=0.8m ④ (2) 设在数 字“ 0 ”的最高点 时管道对 小物体的作用 力大小 为 F 取竖直向下 为正方 向 ⑤

联立①⑤式,代入数据解得

F=0.3N



方向竖直向下

19.(13 分) 解析:⑴小物体受到重力、电场力、斜面的支持力和摩擦力的作用,如图 7 所示,建立如图所 示的坐标.由牛顿运动定律有:

x 方向: mgsin ? ? qE cos? ? f ? ma
y 方向: N ? qE sin ? ? mg cos? ? 0

① ②

③ 小物体能从静止开始沿斜面下滑的条件是:小物体沿斜面的加速度 a>0,斜面对物体的支持 力N≥0,则由以上几式可得:

f ? ?N

?m g ? qE mg ? tg? ? m g ? ?qE qE





⑵小物体与挡板数次碰撞反复滑行后,最终将停在档板处,此过程中,重力对小物体做功 mgh, 电场力做功 qEhctgθ , 小物体克服摩擦力所做的功与总路程有关为 fS, 由动能定理有:

mgh? qEhctg ? ? fS ? 0
由②③两式可得



f ? ? (mgc o?s? qE s i ? n)
解得小物体通过的总路程

S?

(m g ? qEctg? )h ? (m g c o?s? qE s i ? n)


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