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第九次理科综合竞赛物理试题


第九次理科综合竞赛物理试题
14、伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认 识的发展.利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的 O 点由静止释放后沿斜 面向下运动,并沿右侧斜面上升.斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时,小球 沿右侧斜面上升到的最高位置依次为 1、2、3.根据三次实验结果的对比,可以得到的最直 接的结论是(



A.如果斜面光滑,小球将上升到与 O 点等高的位置 B. 如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态 C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变 D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小 15、一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为 F1 的水平拉力拉动物体,经过一段时间 后其速度为 v,若将水平拉力的大小改为 F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为 2v,对于上述两个过程,用 WF1、WF2 分别表示拉力 F1、F2 所做的功,Wf1、Wf2 分别表 示前两次克服摩擦力所做的功,则( ) A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1 B. WF2>4WF1,Wf2=2Wf1 C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1 D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1 16、2013 年 7 月 7 日,温网女双决赛开打,“海峡组合”彭帅、谢淑薇击败澳大利亚组合夺 得职业生涯首个大满贯冠军.如图所示是比赛场地,已知底线到网的距离为 L,彭帅在网 前截击,若她在球网正上方距地面 H 处,将球以水平速度沿垂直球网的方向击出,球刚好 落在底线上.将球的运动视作平抛运动,重力加速度为 g,则下列说法正确的是( )

A.根据题目条件能求出球的水平初动能 B. 球从击球点至落地点的位移与球的质量有关 C.球从击球点至落地点的位移等于 L D.根据题目条件能求出球从击出至落地所用时间 t 17、如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接电阻 R,宽度相同的 水平条形区域Ⅰ和Ⅱ之间无磁场,一导体棒两端套在导轨上,并与两导轨始终保持良好的 接触,导体棒从距区域Ⅰ上边界 H 处由静止释放,在穿过两段磁场区域的过程中,流过电 阻 R 上的电流及其变化情况相同,下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的 是( )

A.

B.

C.

D.

二、选择题(本题共 3 小题。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是符合题目 要求的。全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分) 18、 一铁块 m 被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动, 如图所示, 下列说法正确的是 ( A.铁块受到四个力作用,其中有三个力的施力物体是黑板 B. 铁块与黑板间在水平方向有一对相互作用力 C.磁力和弹力是一对作用力反作用力 D.磁力大于弹力,黑板才能吸住铁块不动 )

19、如图所示,某滑块初速度 v0 沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度 为零.对于该运动过程若用 h、s、v、a 分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的 大小,t 表示时间,则下列图象最能正确描述这一运动规律的是( )

A.

B.

C.

D.

20、如图,在半径为 R=

的圆形区域内有水平向里的匀强磁场,磁感应强度为 B.圆形

区域右侧有一竖直感光板 MN.带正电粒子从圆弧顶点 P 以速率 v0 平行于纸面进入磁场, 已知粒子质量为 m,电量为 q,粒子重力不计.若粒子对准圆心射入,则下列说法中正确的 是( )

A.粒子一定沿半径方向射出 B. 粒子在磁场中运动的时间为 C.若粒子速率变为 2v0,穿出磁场后一定垂直打到感光板 MN 上 D.粒子以速度 v0 从 P 点以任意方向射入磁场,离开磁场后一定垂直打在感光板 MN 上

非选择题部分(共 180 分)
21、如图(a)为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.盘和重物的总质量为 m,小车和
砝码的总质量为 M.实验中用盘和重物总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.

(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端定滑轮 的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是 (填写所选选项 的序号) . A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节 m 的大小,使小车在盘和重物的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动. B.将长木板的右端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去盘和重 物,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动. C.将长木板的右端垫起适当的高度,撤去纸带以及盘和重物,轻推小车,观察判断小车是 否做匀速运动.

D.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,使小 车在盘砝码的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动. (2)本装置中要用到打点计时器,图(b)为实验室常用的一种计时器,其中电源电压要 求是 . (3)实验中要进行质量 m 和 M 的选取,以下最合理的一组是 . A.M=20g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g (4)图(c)是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G 为 7 个相邻的计数点, 量出相邻的计数点之间的距离分别为 x1、x2、x3、x4、x5、x6.已知相邻的计数点之间的时 间间隔为 T,关于小车的加速度 a 的计算方法,产生误差较小的算法是 . A.

B.

C.

D.



22、利用如图(a)所示电路,可以测量电源电动势和内阻,所用的实验器材有: 待测电源,电阻箱 R(最大阻值 999.9Ω) ,电阻 R0(阻值为 3.0Ω) ,电阻 R1(阻值为 3.0Ω) , 电流表 A(量程为 200mA,内阻为 RA=6.0Ω) ,开关 S. 实验步骤如下: ①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关 S; ②多次调节电阻箱,记下电流表的示数 I 和电阻箱相应的阻值 R; ③以为纵坐标,R 为横坐标,作﹣R 图线(用直线拟合) ④求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b.

回答下列问题: (1)实验得到的部分数据如表所示,其中电阻 R=3.0Ω 时电流表的示数如图(b)所示,读 出数据,完成表.答:① A ,② A . R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 I/A 0.143 0.125 ① 0.100 0.091 0.084 0.077 ﹣1 ﹣1 6.99 8.00 ② 10.0 11.0 11.9 13.0 I /A (2)在答题卡图(c)的坐标纸上所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率 k= A ?Ω ,截距 b= A . (3)根据图线求得电源电动势 E=
﹣1 ﹣1 ﹣1 ﹣1

V.

23、研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会 导致反应时间延长,在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以 v1=72km/h 的速度在试验场 的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离 L=39m,减速过程中汽车位移 x 与速度 v 的关系曲线如同乙所示,此过程可视为匀变速直线运动,取重力加速度的大小 g=10m/s ,求:
2

(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间; (2)饮酒使志愿者反应时间比一般人增加了多少; (3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值. 24、 如图所示, 质量为 m=0.1kg 粗细均匀的导线, 绕制成闭合矩形线框, 其中长 LAC=50cm, 宽 LAB=20cm,竖直放置在水平面上.中间有一磁感应强度 B=1.0T,磁场宽度 d=10cm 的 匀强磁场.线框在水平向右的恒力 F=2N 的作用下,由静止开始沿水平方向运动,使 AB 边 进入磁场,从右侧以 v=1m/s 的速度匀速运动离开磁场,整个过程中始终存在大小恒定的阻 力 Ff=1N,且线框不发生转动.求线框 AB 边: (1)离开磁场时感应电流的大小; (2)刚进入磁场时感应电动势的大小; (3)求线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热.

25、如图所示,在平面直角坐标系第Ⅲ象限内充满+y 方向的匀强电场,在第Ⅰ象限的某个
圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场(电场、磁场均未画出) ;一个比荷为=K 的带电粒子 以大小为 v0 的初速度自点 P(﹣2 d,﹣d)沿+x 方向运动,恰经原点 O 进入第Ⅰ象限, 粒子穿过匀强磁场后,最终从 x 轴上的点 Q(9d,0)沿﹣y 方向进入第Ⅳ象限;已知该匀 强磁场的磁感应强度为 B= ,不计粒子重力.

(1)求第Ⅲ象限内匀强电场的场强 E 的大小; (2)求粒子在匀强磁场中运动的半径 R 及时间 tB; (3)求圆形磁场区的最小半径 rm.

第 15 周理综竞赛物理部分
题 号 答 案 14 A
﹣1

15 C

16 D

17 C

18 A

19 ABC

20 ABD

21、 (1)B; (2)220V 交流电; (3)C; (4)D. 22、 (1)0.110A;9.09A ; (2)图象如图所示;1;6; (3)3. 23、 解: (1) 设刹车加速度为 a, 由题可知刹车初速度 v0=20m/s, 末速度 vt=0 位移 x=25m

﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②式可得:a=8m/s t=2.5s (2)反应时间内的位移为 x′=L﹣x=14m 则反应时间为 t′= 则反应的增加量为△t=0.7﹣0.4=0.3s (3)设志愿者所受合外力的大小为 F,汽车对志愿者的作用力的大小为 F0,志愿者质 量为 m,由牛顿第二定律得 F=ma﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 由平行四边形定则得: 由③④式可得: 24、解: (1)线圈离开磁场时已经匀速运动,则有 F=Ff+F 安=Ff+BILAB; 所以 I= =5A ﹣﹣﹣﹣④

(2)线圈进入磁场前做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得: F﹣Ff=ma 则 a=
2

=10m/s ; =2m/s

2

由 v0 =2as 得 v0=

线圈刚进入磁场时感应电动势的大小 E=BLv0=0.4V (3)线圈在穿越磁场的过程中,运用动能定理得: (F﹣Ff)d+W=mv ﹣mv0 2 2 2 2 得:W=mv ﹣mv0 ﹣(F﹣Ff)d=×0.1×(1 ﹣2 )﹣(2﹣1)×0.1J=﹣0.25J 则线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热 Q=﹣W=0.25J 25、解: (1)粒子在第Ⅲ象限做类平抛运动: …① …② …③
2 2

解得:

…④

(2)设粒子到达 O 点瞬间,速度大小为 v,与 x 轴夹角为 α: …⑤ …⑥



…⑦

粒子在磁场中,洛伦兹力提供向心力: …⑧ 解得,粒子在匀强磁场中运动的半径: …⑨ 在磁场时运动角度: …⑩ 在磁场时运动时间:

(3)如图,若粒子进入磁场和离开磁场的位置恰位于磁场区的某条直径两端,可求得磁场 区的最小半径:

解得:


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