上海市第十四屆高二物理競賽(進才中學杯)

1、<p>　　上海市第十四屆高二物理競賽（進才中學杯）</p><p><b>　　復賽試題</b></p><p>　　說明：1、本卷共五大題，滿分150分，答卷時間為120分鐘。</p><p>　　2、答案及解答過程均寫在答題紙上。其中第一、二大題只要寫出答案，不寫解答過程；第三、四、五大題要寫出完整的解答過程。</p>

2、;<p>　　3、本卷未加說明時g取10 m/s2。</p><p>　　一．選擇題（以下每題中有一個或一個以上選項符合題意，每小題5分，共40分）</p><p>　　1．如果地球表面不存在大氣層，則人們觀察到的日出時刻與實際存在大氣層條件下的日出時刻相比，將（）</p><p>　?。ˋ）提前（B）延后（C）不變（D）以上三種情況都有

3、可能</p><p>　　2．已知A原子核經(jīng)一次衰變后變?yōu)锽原子核，B又經(jīng)一次衰變后變?yōu)镃原子核，則（）</p><p>　?。ˋ）C原子核的中子數(shù)比A原子核的中子數(shù)少3</p><p>　　（B）C原子核的質量數(shù)比A原子核的質量數(shù)少9</p><p>　?。–）C原子核的質子數(shù)比A原子核的質子數(shù)少1</p><p&g

4、t;　　（D）A原子核的電荷數(shù)比B原子核的電荷數(shù)少1</p><p>　　3．密立根油滴實驗是利用作用在油滴上的電場力和重力平衡而測量電荷的，其電場由兩塊帶電平行板產(chǎn)生。實驗中，半徑為r、電荷量為2e的油滴保持靜止時，兩塊極板的電勢差為U。當電勢差增加到4U時，半徑為2r的油滴保持靜止，則該油滴所帶的電荷為（）</p><p>　?。ˋ）2e； （B）4e； （

5、C）8e； （D）16e。</p><p>　　4．一足夠長的銅管豎直放置，將一截面與銅管的內(nèi)截面相同，質量為m的永久磁鐵塊由管上端放入管內(nèi)，不考慮磁鐵與銅管間的摩擦，磁鐵的運動速度（）</p><p><b>　?。ˋ）越來越大</b></p><p>　?。˙）逐漸增大到一定值后保持不變</p><p

6、>　?。–）逐漸增大到一定值時又開始減小，到一定值后保持不變 </p><p>　?。―）逐漸增大到一定值時又開始減小到一定值，之后在一定區(qū)間變動</p><p>　　5．如圖電路中兩個電池的電動勢相等，內(nèi)阻均不計，且電阻R1＝R2＝R3，則三個電阻電功率的關系是（）</p><p>　?。ˋ）P1＝P2＝P3＝0（B）P1＝P2＝P30。</

7、p><p>　?。–）P1＝P3＞P2（D）P1＝P3＜P2</p><p>　　6．半徑為R的球形導體殼球心O處有一帶電量為q2的正點電荷，球個離球心r處有一帶電量為q1的正點電荷，已知球殼帶電總量為＋Q。則q2受到的合力大小為（）</p><p>　?。ˋ）0（B）</p><p><b>　?。–）（D）＋&

8、lt;/b></p><p>　　7．一高壓氧氣瓶內(nèi)壓強p＝1.3107 Pa，體積V＝30 L。若每天需用p1＝1.0105 Pa，體積V＝400 L的氧氣，為保證瓶內(nèi)氧氣的壓強p’不小于1.0106 Pa，該瓶氧氣能用（）</p><p>　?。ˋ）3天（B）6天（C）9天（D）12天</p><p>　　8．如圖所示，先將一個裝有一定量水

9、銀的玻璃杯置于臺秤上，再將一根裝有水銀的玻璃管開口端向下插入玻璃杯的水銀中，并把玻璃管的封閉端掛在上端固定的彈簧測力計的掛鉤上。當氣溫不變而氣壓略微降低時（）</p><p>　?。ˋ）臺秤的讀數(shù)將增大，彈簧測力計的讀數(shù)將增大</p><p>　?。˙）臺秤的讀數(shù)將減小，彈簧測力計的讀數(shù)將增大</p><p>　?。–）臺秤的讀數(shù)將增大，彈簧測力計的讀數(shù)將減小&

10、lt;/p><p>　?。―）臺秤的讀數(shù)將減小，彈簧測力計的讀數(shù)將減小</p><p>　　二．填空題（每小題4分，共36分）</p><p>　　9．圖中導體棒以速度v水平向右做勻速運動，掃過一半徑為r、磁感應強度為B的圓形勻強磁場，則導體棒上的感應電動勢與棒進入磁場的距離x間的關系式為＝＿＿＿＿＿＿＿。</p><p>　　10．圖中所示為一

11、電阻可以忽略的水平放置的足夠長的導體線框，線框兩平行導體的間距為L，線框中串聯(lián)電鍵K、一帶電量為Q的電容器C以及電阻R0。在導體框上有一可以自由移動的質量為m、電阻為R的導體棒。設整個系統(tǒng)處于均勻的磁場B中，磁場與線框平面垂直。合上電鍵，電容器將通過回路放電，導體棒將在磁場中開始運動。則導體棒運動的最大加速度為＿＿＿＿＿＿＿，最終速度值為_____________（忽略各接觸點的電阻）。</p><p>　　11

12、．假設NaCl蒸汽中存在由Na＋和Cl－依靠靜電相互作用構成的單個NaCl分子。若取Na＋與Cl－相距無限遠時其電勢能為零，一個NaCl分子的電勢能為－6.1eV。已知使一個中性鈉原子最外層的電子脫離鈉原子而形成Na＋所需的能量（最離能）為5.1 eV，使一個中性氯原子結合一個電子形成Cl－所放出的能量（親和能）為3.8 eV。由此可算出，在一個NaCl分子分解成彼此遠離的中性鈉原子和中性氯原子的過程中，外界供給的總能量為_______

13、_eV。</p><p>　　12．圖中三棱柱C、滑塊A、B的各面均光滑。已知mC＝4mA＝16mB，＝30，＝60。當滑塊A下降高度h＝10cm時，三棱柱C在水平方向的位移為_____________cm。</p><p>　　13．空間某區(qū)域內(nèi)存在著勻強電場E和勻強磁場B，E、B方向相同。一個質量為m、帶電量為e的電子在此電磁場中運動，當其初速度方向與電磁場方向相同時，做_______

14、______運動，當其初速度方向與電磁場方向垂直時，做_____________運動。</p><p>　　14．磁流體發(fā)電機可以把氣體的內(nèi)能直接轉化成最能。如圖所示為它的發(fā)電原理，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量的正電和負電的微粒，從整體來說呈電中性）噴射入磁感應強度為B的勻強磁場，磁場中有兩塊面積為S、相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構成一電路。設氣流的速度為v，氣體和電導率（電阻的倒數(shù)）為，則

15、流經(jīng)外電阻R的電流強度I＝_____________，方向向_____________。</p><p>　　15．由理論可以證明：質量分布均勻的球殼對球外質點的作用可認為球殼質量集中在球心，對球內(nèi)的質點的作用力為零。若把地球視為質量分布均勻的球體，從日本東京挖掘一條直線隧道，穿過地心，把地球挖通，直達阿根廷的布宜諾斯艾利斯。設地球密度為，萬有引力恒量為G，有一石塊質量為m，當該石塊在隧道中離地球球心的距離為r時

16、，其加速度a＝_____________，根據(jù)加速度表達式可知，石塊在隧道中的運動是_____________。</p><p>　　16．如圖所示，斜面長5m、高3m，斜面的下端與一水平面相接，一物塊從斜面上端由靜止開始下滑，物塊與斜面及平面間的動摩擦因數(shù)均為（＝0.3）。物塊在斜面與水平面交接處無彈跳但有能量損失，則物塊在平面上滑行的距離s＝_____________m。</p><p&g

17、t;　　17．如圖所示，人字形金屬桿的臂長度相等且質量分布均勻，兩臂間的夾角可以改變，用一根細線懸掛一個臂的端點A，為使金屬桿的頂點O（即兩臂連接處）位置最高，金屬桿兩臂張開的角度為_____________。</p><p>　　三．實驗題（共10分）</p><p>　　18．請設計一個電路，可用器材為：雙刀雙擲開關、電池組（3V）、電阻（R1＝R2＝1 k，R3＝2 k）、導線。要求

18、通過R1的電流按如圖所示規(guī)律變化。</p><p>　?。?）畫出電路圖（在端標出A、B，以AB方向為電流正方向）；</p><p>　?。?）為實現(xiàn)設計要求，可先將開關打向___________端，_________秒后打向另一端，再過_________秒重復以上操作即可。</p><p>　　四．計算題（每題16分，共64分）</p><p&

19、gt;　　19．把上端A封閉，下端B開口的玻璃管插入水中，放掉部分空氣后放手，玻璃管可以豎直地浮在水中（如圖），設玻璃管的質量m＝40 g，橫截面積S＝2 cm2，水面以上部分的長度b＝1 cm，大氣壓強p0＝105 Pa，玻璃管厚度和管內(nèi)空氣質量不計，g取10 m/s2，</p><p>　　（1）求玻璃管內(nèi)空氣柱的長度，</p><p>　　（2）用手拿住玻璃管緩慢地壓入水中，當管的A

20、端在水下超過某一深度H時，放手后玻璃管不再浮起，求H，</p><p>　?。?）若玻璃管A端在水中的深度超過H，放手后玻璃管位置將怎樣變化？</p><p>　　20．由個焊有橫檔的矩形金屬框架組成的人字形梯子，其側視圖如圖所示，梯子質量為M，頂角為。AC和CE長為L，且用鉸鏈在C點處相連，BD為一段輕繩，分別固定在AC、CE中點。設梯子與地面間的摩擦可以忽略，一個質量為m的人在左側矩形

21、金屬框架豎直對稱面內(nèi)，從底部沿平行于AC的方向緩慢勻速向上攀登梯子，求攀登過程中，地面對左半梯子和右半梯子的支持力N1和N2與人沿梯子移動的距離x的關系。（人可視作質點）。</p><p>　　21．宇宙中存在一些離其他恒星較遠的、由質量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對他們的引力作用。已觀察到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構成形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓周上運

22、行；另一種是三顆星位于等邊三角形的三個頂點上，并沿外接于等邊三角形的圓軌道運行。設每個星體的質量均為m。</p><p>　?。?）試求第一種形式下，星體運行的線速度和周期。</p><p>　　（2）假設兩種形式星體運行的周期相同，則第二種形式下星體之間的距離應為多少？ </p><p>　　22．如圖所示，兩根足夠長且電阻不計的光滑金屬導軌，間距d＝1 m，在左

23、端圓弧軌道部分高h＝1.25 m處放置一金屬桿a，在平直軌道右端放置另一金屬桿b，桿a、b的電阻分別為Ra＝2 ，Rb＝5 ，質量分別為ma＝2 kg，mb＝1 kg。在平直導軌區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度B＝2 T，現(xiàn)桿b以初速度v0＝5 m/s開始向左滑動，同時釋放桿a，桿a由靜止滑到水平軌道時，桿b向左的速度大小為v1＝2 m/s。若以水平向右的速度方向為正。求：</p><p>　?。?）桿a在

24、圓弧軌道上運動的時間。</p><p>　?。?）當桿a在水平軌道上的速度為4.5 m/s時，桿b的加速度為多少？方向如何？</p><p>　　（3）當桿a在水平軌道上的速度為3 m/s時，桿b的加速度為多少？方向如何？</p><p><b>　　參考答案：</b></p><p>　　一．1、B，2、A、C、D

25、，3、B，4、B，5、D，6、A，7、C，8、C，</p><p>　　二．9、2vB，10、，0，11、4.8，12、3.8，13、勻減速直線運動，不等距螺線運動，14、，下，15、Gr，簡諧，16、2.31，17、arccos，</p><p><b>　　三．實驗題</b></p><

26、;p>　　18、（1）電路如右圖，（2）右，2，2，</p><p><b>　　四．計算題</b></p><p>　　19．（1）管內(nèi)氣體壓強p1＝p0＋gh，管內(nèi)外氣體壓強差p＝p1－p0＝gh，平衡時mg＝pS＝ghS，h＝mg/gS＝m/S＝0.2 m，空氣柱長度l0＝b＋h＝0.21 m，</p><p>　?。?）mg＝gh

27、S，h＝mg/gS＝0.2m，（p0＋gh）（h＋b）＝（p0＋gH＋gh）h，H＝0.52 m，</p><p>　?。?）當A端深度超過H，管內(nèi)氣體長度L’＜L，則mg＞gL’S，管將繼續(xù)下沉，，</p><p>　　20．整體力平衡方程：N1＋N2－mg－Mg＝0，以A點為轉軸有力矩平衡方程：mgxsin＋MgL sin－2LN2 sin，解得：N1＝，N2＝。

28、 </p><p>　　21．（1）對于第一種情況，以某個做圓周運動的星體為研究對象，＋＝m，得：v＝,2R) ，T＝＝4) 。</p><p>　?。?）設第二種運動形式時星體間距為r，則三星做圓周運動的半徑為R’＝r/3，</p><p>　　每星所受合力提供向心力：＝mR’＝mr，可解得r＝)R，</p><p>　　22．

29、（1）桿a在圓弧軌道上運動的時間與桿b從速度v0減到v1的時間相同。以為研究對象，由動量定理得：－Fbt1＝mbv1－mbv0，即BILt1＝mbv0－mbv1，得t1＝5 s，</p><p>　　（2）桿a進入磁場時，va＝＝5 m/s，設當桿a在水平軌道上的速度為va’＝4.5 m/s時桿b的速度為v2，由動量守恒得：mava－mbv1＝mava’＋mbv2，得v2＝－1 m/s，方向向左，兩桿產(chǎn)生的感應電

30、動勢為E1＝Bd（va’－v2）＝11 V，電流為I1＝E1/（Ra＋Rb）＝A，桿b的安培力為F1＝BdI1＝mba1，a1＝m/s2，方向向右。</p><p>　?。?）設當桿a在水平軌道上的速度為va’’＝3 m/s時桿b的速度為v3，由動量守恒得：mava－mbv1＝mava’’＋mbv3，得v3＝2 m/s，方向向右，兩桿產(chǎn)生的感應電動勢為E2＝Bd（va’’－v3）＝2 V，電流為I2＝E2/（Ra