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高中物理竞赛模拟试题及答案1(1)

高中物理检测试卷 姓名:

说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共150 分,考试时间 120 分钟.

第Ⅰ卷(选择题 共 40 分)

一、本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分,在每小题给出的 4 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,有错选或不答的得 0 分.

1.置于水平面的支架上吊着一只装满细砂的漏斗,让漏斗左、右摆动,于是桌面上漏下许多砂子,经过一段时间形成一砂堆,砂堆的纵剖面最接近下图Ⅰ-1中的哪一种形状

2.如图Ⅰ-2所示,甲乙两物体在同一光滑水平轨道上相向运动,乙上连有一段轻弹簧,甲乙相互作用过程中无机械能损失,下列说法正确的有

A.若甲的初速度比乙大,则甲的速度后减到 0

B.若甲的初动量比乙大,则甲的速度后减到0

C.若甲的初动能比乙大,则甲的速度后减到0

D.若甲的质量比乙大,则甲的速度后减到0

3.特技演员从高处跳下,要求落地时必须脚先着地,为尽量保证安全,他落地时最好是采用哪种方法

A.让脚尖先着地,且着地瞬间同时下蹲

B.让整个脚板着地,且着地瞬间同时下蹲

C.让整个脚板着地,且着地瞬间不下蹲

D.让脚跟先着地,且着地瞬间同时下蹲

4.动物园的水平地面上放着一只质量为M 的笼子,笼内有一只质量为 m 的猴子.当猴以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时,笼子对地面的压力为F 1;当猴以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时,笼子对地面的压力为 F 2(如图Ⅰ-3),关于 F 1 和 F 2 的大小,下列判断中正确的是

A.F 1 = F 2>(M + m )g

B.F 1>(M + m )g ,F 2<(M + m )g

C.F 1>F 2>(M + m )g

D.F 1<(M + m )g ,F 2>(M + m )g 5.下列说法中正确的是

A.布朗运动与分子的运动无关

B.分子力做正功时,分子间距离一定减小

C.在环绕地球运行的空间实验室里不能观察热传递的对流现象

D.通过热传递可以使热转变为功

图Ⅰ

-3 图Ⅰ-2

6.如图Ⅰ-4所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即U ab = U bc ,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P 、Q 是这条轨迹上的两点,据此可知

A.三个等势面中,a 的电势最高

B.带电质点通过 P 点时电势能较大

C.带电质点通过 P 点时的动能较大

D.带电质点通过 P 点时的加速度较大

7.如图Ⅰ-5所示,L 为电阻很小的线圈,G 1 和G 2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计.当开关 K 处于闭合状态时,两表的指针皆偏向右方,那么,当K 断开时,将出现

A.G 1 和G 2 的指针都立即回到零点

B.G 1 的指针立即回到零点,而G 2 的指针缓慢地回到零点

C.G 1 的指针缓慢地回到零点,而G 2 的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点

D.G 1 的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G 2的指针缓慢地回到零点 8.普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的,磁头结构示意如图Ⅰ-6(a )所示,在一个环形铁芯上绕一个线圈,铁芯有一个缝隙,工作时磁带就贴着这个缝隙移动,录音时磁头线圈跟话筒、放大电路(亦称微音器)相连(如图Ⅰ-6(b )所示);放音时,磁头线圈改为跟扬声器相连(如图Ⅰ-6(c )所示).磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化且留下剩磁.微音器的作用是把声音的变化转化为电流的变化;扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.由此可知①录音时线圈中的感应电流在磁带上产生变化的磁场,②放音时线圈中的感应电流在磁带上产生变化的磁场,③录音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感应电流,④放音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感应电流.以上说法正确的是

A.②③

B.①④

C.③④

D.①②

9.下列说法中正确的是

A.水中的气泡有时看上去显得格外明亮,这是由于光从空气射向水时发生了全反射的缘故

B.凸透镜成虚像时,物的移动方向与像的移动方向相反

C.当物体从两倍焦距以外沿主光轴向凹透镜靠近时,物体与像之间的距离不断变小,而像则不断变大

D.红光和紫光在同一种玻璃中传播时,红光的传播速度比紫光的大

图Ⅰ

-4

图Ⅰ

-5 图Ⅰ-6

10.经典波动理论认为光的能量是由光的强度决定的,而光的强度又是由波的振幅决定的,跟频率无关,因此,面对光电效应,这种理论无法解释以下哪种说法

A.入射光频率v <v 0(极限频率)时,不论入射光多强,被照射的金属不会逸出电子

B.光电子的最大初动能只与入射光频率有关,而与入射光强度无关

C.从光照射金属到金属逸出电子的时间一般不超过 10-9 s

D.当入射光频率 v >v 0 时,光电流强度与入射光强度成正比

第Ⅱ卷 (非选择题 共 110 分)

二、本题共 3 小题,每小题 5 分,共 15 分.

11.起重机以恒定功率从地面竖直提升一重物,经 t 时间物体开始以速度 v 匀速运动,此时物体离地面高度 h = ______.

12.如图图Ⅰ-7所示,足够大的方格纸 P Q 水平放置,每个方格边长为 l ,在其正下方水平放置一宽度为 L 的平面镜 MN ,在方格纸上有两小孔 A 和 B ,AB 宽度为 d ,d 恰为某人两眼间的距离,此人通过 A 、B 孔从平面镜里观察方格纸,两孔的中点 O 和平面镜中的点 O ′在同一竖直线上,则人眼能看到方格纸的最大宽度是________,人眼最多能看到同一直线上的方格数是

________.

13.如图Ⅰ-8所示,固定于光滑绝缘水平面上的小球 A 带正电,质量为 2 m ,另一个质量为 m ,带负电的小球 B 以速度 v 0 远离 A 运动时,同时释放小球 A ,则小球 A 和B 组成的系统在此后的运动过程中,其系统的电势能的最大增量为________.

三、本题共 3 小题,共 20 分,把答案填在题中的横线上或按题目要求作图.

14.(6分)在"测定玻璃砖折射率"的实验中,已画好玻璃砖界面的两条直线 aa ′和bb ′,无意中将玻璃砖平移到图Ⅰ-9中的虚线所示位置.若其他操作正确,则测得的折射率将_______(填“偏大”“偏小”或“不变”). 15.(6分)在“研究电磁感应现象”实验中:

(1)首先要确定电流表指针偏转方向和电流方向间的关系.实验中所用电流表量程为 100μA ,电源电动势为 1.5 V ,待选的保护电阻有:R 1 = 100 k Ω,R 2 = 1 k Ω,R 3 = 10 Ω,应选用_______作为保护电阻.

(2)实验中已得出电流表指针向右偏转时,电流是"+"接线柱流入的,那么在如图Ⅰ-10所示的装置中,若将条形

磁铁 S 极朝下插入线圈中,则电流表的指针应向______偏转.

16.(8分)一种供仪器使用的小型电池标称电压为 9 V ,允许电池输出的最大电流为

50 mA ,为了测定这个电池的电动势和内电阻,可用如下器材:电压表○

V 内阻很大,R 为电阻箱,阻值范围为 0~9999Ω;R 0 为保护电阻,有四个规格,即:

A.10 Ω,5 W

B.190 Ω,

2

1W 图Ⅰ

-7 图Ⅰ

- 8 图Ⅰ

-9

图Ⅰ-10

C.200 Ω,

4

1W D.1.2 k Ω,1W

(1)实验时,R 0应选用_______(填字母代号)较好; (2)在虚线框内画出电路图.

四、本题共 6 小题,共75 分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.

17.(10分)激光器是一个特殊的光源,它发出的光便是激光,红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光,每道闪光称为一个光脉冲.现有红宝石激光器,发射功率为 P = 1.0×106 W ,所发射的每个脉冲持续的时间为Δt = 1.0×10-11 s 波长为 6693.4 nm(1 nm = 1×10-9 m)问:每列光脉冲含有的光子数是多少?(保留两位有效数字)

18.(10分)两个定值电阻,把它们串联起来,等效电阻为 4Ω,把它们并联起来,等效电阻是 1Ω,求:

(1)这两个电阻的阻值各为多大?

(2)如果把这两个电阻串联后接入一个电动势为E ,内电阻为 r 的电源两极间,两电阻消耗的总功率等于 P 1;如果把这两个电阻并联后接入同一个电源的两极间,两电阻消耗的总功率等于 P 2,若要求 P 1 = 9 W ,且P 2≥P 1,求满足这一要求的 E 和 r 的所有值.

19.(12分)地球质量为M ,半径为 R ,自转角速度为ω,万有引力恒量为 G ,如果规定物体在离地球无穷远处势能为 0,则质量为 m 的物体离地心距离为 r 时,具有的万有引力势能可表示为 E p = -G

r

Mm

.国际空间站是迄今世界上最大的航天工程,它是在地球大气层上空地球飞行的一个巨大的人造天体,可供宇航员在其上居住和进行科学实验.设空间站离地面高度为 h ,如果在该空间站上直接发射一颗质量为 m 的小卫星,使其能到达地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行,则该卫星在离开空间站时必须具有多大的动能?

20.(13分)如图Ⅰ-11所示,绝缘木板 B 放在光滑水平面上,另一质量为 m 、电量为 q 的小物块 A 沿木板上表面以某一初速度从左端沿水平方向滑上木板,木板周围空间存在着范围足够大的、方向竖直向下的匀强电场.当物块 A 滑到木板最右端时,物块与木

板恰好相对静止.若将电场方向改为竖直向上,场强大小不变,物块

仍以原初速度从左端滑上木板,结果物块运动到木板中点时两者相对静止,假设物块的带电量不变.试问:

(1)物块所带电荷的电性如何? (2)电场强度的大小为多少?

21.(15分)如图Ⅰ-12所示,质量为 M = 3.0 kg 的小车静止在光滑的水平面上,AD 部分是表面粗糙的水平导轨,DC 部分是光滑的

4

1

圆弧导轨,整个导轨由绝缘材料做成并处于 B = 1.0 T 的垂直纸面向里的匀强磁场中,今有一质量为 m = 1.0 kg 的金属块(可视为质点)带电量 q = 2.0×10-3 C 的负电,它以v 0 = 8 m/s

的速

图Ⅰ

-11 图Ⅰ

-12

度冲上小车,当它将要过 D 点时,它对水平导轨的压力为 9.81 N(g 取 9.8 m/s 2)求:

(1)m 从 A 到 D 过程中,系统损失了多少机械能?

(2)若 m 通过D 点时立即撤去磁场,在这以后小车获得的最大速度是多少? 22.(15分)“加速度计”作为测定运动物体加速度的仪器,已被广泛地应用于飞机、潜艇、航天器等装置的制导系统中,如图Ⅰ-13所示是“应变式加速度计”的原理图,支架 A 、B 固定在待测系统上,滑块穿在 A 、B 间的水平光滑杆上,并用轻弹簧固定于支架 A 上,随着系统沿水平做变速运动,滑块相对于支架发生位移,滑块下端的滑动臂可在滑动变阻器上相应地自由滑动,并通过电路转换为电信号从 1、2 两接线柱输出. 已知:滑块质量为 m ,弹簧劲度系数为 k ,电源电动势为 E ,内阻为 r

滑动变阻器的电阻随长度均匀变化,其总电阻 R = 4 r ,有效总长度 L ,当待测系统静止时,1、2 两接线柱输出的电压 U 0 = 0.4 E ,取 A 到 B 的方向为正方向.

(1)确定“加速度计”的测量范围.

(2)设在1、2 两接线柱间接入内阻很大的电压表,其读数为 U ,导出加速度的计算式. (3)试在1、2 两接线柱间接入内阻不计的电流表,其读数为 I ,导出加速度的计算式.

答案

图Ⅰ-13

一、(40分)1.D 2.B 3.A 4.C 5.C 6.B 、D 7.D 8.B 9.CD 10.ABC

二、(15分)11.vt -g

v 22 12.d +2l ;l l d 2+ 13.31 mv 02

三、(20分)14.(6分)不变; 15.(6分)(1)R 1;(2)右;

16.(8分)(1)B ;(2)如图Ⅰ′-1所示

四、17.(10分)设每个光脉冲的能量为E ,则 E = P Δt ,(3分)又光子的频率 ν=

λ

c

,(2分)所以每个激光光子的能量为 E 0 = h λ

c

(2

分),则每列光脉冲含有的光子数 n =

E E =hc t P λ

?(2分) 即n =8

34911610

31063.6104.693100.1101????????---=3.5×1013

(1分) 18.(10分)(1)串联电阻:R 1 + R 2 = 4(Ω) 串联电阻:

2

121R R R R += 1 Ω?

(2)由题意有 P 1=)

()

(221212R R R R R E +++= 9 W ……(

2

分)

将前式代入解得:E = 6+1.5r ……(2分)

由题中的条件 P 2≥P 1得 1(22r E +≥2

2

4E ……(2分) 19.(12分)由G 2r

Mm =r m v 2(1分)得,卫星在空间站上的动能为 E k =21

mv 2 =

G

)

(2h R Mm

+(2分)卫星在空间站上的引力势能在 E p = -G h R Mm +(1分)

机械能为 E 1 = E k + E p =-G

)

(2h R Mm

+(2分)

同步卫星在轨道上正常运行时有 G 2r

Mm

=m ω2r (1分)故其轨道半径 r =

3

2

ω

MG

(1

分)

由③式得,同步卫星的机械能E 2 = -G r Mm 2=-G

2

Mm

3

2

GM

ω

图Ⅰ′-1

=-2

1

m (3ωGM )2(2分) 卫星在运行过程中机械能守恒,故离开航天飞机的卫星的机械能应为 E 2,设离开航天飞

机时卫星的动能为 E k x ,则E k x = E 2 - E p -2

1

3

2ωGM +G

h

R Mm

+(2分) 20.(13分)(1)带负电(2分)s

(2)当 E 向下时,设物块与木板的最终速度为v 1,则有mv 0 = (M + m )v 1(2分) μ(mg - qE )L =

21mv 02 -2

1

(M + m )v 12(2分) 当 E 向上时,设物块与木板的最终速度为 v 2,则有mv 0 = (M +m )v 2(2分) μ(mg + qE )2

L =21 mv 02 -21

(M + m )v 22(2分) 解得 E =

q

m g

2(3分) 21.(15分)(1)设 m 抵达D 点的速度为v 1 ,则:Bqv 1 +mg =N (2分) ∴v 1 =

Bq m g N -=0

.1100.280

.99813??--= 5.0 m/s (1分) 设此小车速度为v 2,金属块由 A-D 过程中系统动量守恒则:

mv 0 = mv 1 +Mv 2(1分)∴v 2 = 1.0 m/s (1分) ∴损失的机械能ΔE =21mv 02 -21mv 12-2

1

Mv 22 = 18 J (2分) (2)在 m 冲上

4

1

圆弧和返回到 D 点的过程中,小车速度一直在增大,所以当金属块回到D 点时小车的速度达到最大(2分),且在上述过程中系统水平方向动量守恒,则:mv 1 + Mv 2 = mv 1 ′+Mv 2′(2分)系统机械能守恒,则:

21mv 12 + 21Mv 22 = 21mv 1′2+2

1

Mv 02(2分)v 2′=1 m/s 和v 2′=3 m/s (1分) v 2′=1 m/s 舍去,∴小车能获得的最大速度为 3 m/s (1分)

22.(15分)(1)当待测系统静止时,1、2 接线柱输出的电压 U 0 =

r

R +ε

·R 12(1分)

由已知条件 U 0 = 0.4ε可推知:R 12 = 2r ,此时滑片 P 位于变阻器中点(1分)待测系统沿水平方向做变速运动分加速运动和减速运动两种情况,弹簧最大压缩与最大伸长时刻,P 点只能滑至变阻器的最左端和最右端,故有:

a 1 =

m L k 2?(1分) a 2 =-m

L

k 2?(1分)

所以"加速度计"的测量范围为[-m L k 2?·m

L

k 2?](2分) (2)当1、2两接线柱接电压表时,设P 由中点向左偏移 x ,则与电压表并联部分的电阻 R 1 =(

2

L

- x )·L r ?4(1分)

由闭合电路欧姆定律得:I =

r

R +1ε

(1分)

故电压表的读数为:U = IR 1(1分)

根据牛顿第二定律得:k ·x = m ·a (1分) 建立以上四式得:a =

m L k 2? -m

U

L k ???ε45(2分)

(3)当1、2 两接线柱接电流表时,滑线变阻器接在 1、2 间的电阻被短路.设P 由中点向左偏移 x ,变阻器接入电路的电阻为:R 2 =(

2L + x )·L

r ?4 由闭合电路欧姆定律得:ε=I (R 2 +r )

根据牛顿第二定律得:k ·x = m · a 联立上述三式得:a =

r

m I r I L k ???-?4)

3(ε(2分)

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