1、第16届上海市第十六届高二物理竞赛初赛浦东新区洋泾中学杯上海市第十六届高二物理竞赛（浦东新区洋泾中学杯）初 赛 试 题说明：1. 本卷满分100分，答卷时间90分钟。一单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个答案中只有一个是正确的）1在高处以初速度v。水平抛出一石子，当它的速度方向由水平变化到与竖直方向成角的过程中，石子的水平位移大小是（ ） A B. C. D. 2如图所示，一轻绳通过一个光滑的定滑轮，两端分别各系一质量为mA和mB的物体，物体A放在地面上。开始时静止。当B的质量发生变化时，物体A的加速度大小与物体B质量的定性关系为下图中的( ) 3如图所示，轻杆A端用光滑水平铰链
2、装在竖直墙面上，B端吊一重物P，并用水平绳连接在墙C处。在水平向右的力F缓缓拉起重物P过程中，杆AB所受压力（ ）A一直变大 B一直变小 C先变小再变大 D一直不变4如图所示，曲线表示一列横波的传播，其中实线是t11 s时的波形，虚线是t22.5 s时的波形，且（t2t1）小于一个周期，由此可以判断：波长一定为40 cm 此波一定向x轴正方向传播振幅为10 cm 周期可能为6 s，也可能为2 s其中正确的是（ ）A只有和 B只有和 C只有和 D只有、和 20世纪50年代，科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”，认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时，磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流，此电
3、流产生了地磁场。连续的磁暴作用可维持地磁场，则外地核中的电流方向为（地磁场N极与S极在地球表面的连线称为磁子午线）（ ）A垂直磁子午线由西向东 B垂直磁子午线由东向西C沿磁子午线由南向北 D沿磁子午线由北向南6.一矩形通电线框abcd可绕其中心轴OO转动，它处在与OO垂直的匀强磁场中，如图所示。在磁场作用下线框开始转动，最后静止在平衡位置，则平衡后( )A.线框四边都不受磁场的作用力B.线框四边受到指向线框外部的磁场力，但合力为零C.线框四边受到指向线框内部的磁场力，但合力为零D.线框的一对边受到指向线框外部的磁场作用力，另一对边受到指向线框内部的磁场作用力，但合力为零由同种材料制成的物体A和
4、B放在长木板上，随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，如图所示。已知MA MB，某时刻木板停止运动，下列说法正确的是（ ）A若木块光滑，由于A的惯性较大，A、B间的距离将增大B若木板光滑，由于B的惯性较小，A、B间的距离将减小C若木板粗糙，A、B一定会相撞D不论木板是否光滑，A、B间的相对距离保持不变两个宽度相同但长度不同的台球框固定在水平面上，从两个框的长边同时以相同的速度分别发出小球A和B，如图所示。设球与框边碰撞时无机械能损失，不计摩擦，则（ ）AA球先回到出发框边 BB球先回到出发框边C两球同时回到出发框边 D因两框长度不明，故无法确定哪一个球先回到出发框边9热辐射是指所有物体在一定
5、的温度下都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体于不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线：图中横轴表示电磁波的波长，纵轴表示在不同温度下物体辐射电磁波的强度M。则由M图线可知，同一物体在不同温度下，将：（ ）A向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度相同B向外辐射的电磁波的波长范围相同C最大辐射强度随温度升高而减小D最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移10图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为。取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O
6、点的距离为x，P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的。根据你的判断，E的合理表达式应为 ( ) A B C D 二多项选择题（每小题4分，共40分。）11二十世纪初有一批物理学家在微观领域的研究中取得了突出的成就，他们也因此获得了崇高的荣誉。下列物理学家中，曾荣获诺贝尔物理奖的是( )A汤姆孙 B卢瑟福 C贝克勒尔 D查得威克12类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是 ( )A机械波的频率、波长和波
7、速三者满足的关系对电磁波也适用B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波13用图示电路观察3个小灯泡的亮度变化和两个电压表的示数变化情况。如果滑动变阻器的滑片P由端滑至端，电压表V1示数变化的绝对值为U1，电压表V2示数变化的绝对值为U2，则以下说法中正确的是（ ）AL1、L3变亮，L2变暗 BL1、L2变亮，L3变暗CU1U214下列叙述正确的是 （ ）A温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大B气体压强越大，气体分子的平均动能就越大C在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能必然增加D自然界中进行的涉及热
8、现象的宏观过程都具有方向性15如图所示，水平面上两物体 m1、m2经一细绳相连，在水平力F的作用下处于静止状态，则联接两物体绳中的张力可能为（ ）A零 BF/2 CF D大于F16.如图所示，把A、B两球由图示位置同时由静止释放（绳开始时拉直、不计空气阻力），则在两球向左下摆动时，下列说法正确的是( )A.绳OA对A球不做功B.绳AB对B球不做功C.绳AB对A球做负功D.绳AB对B球做正功17设地球的质量为M，平均半径为R ，自转角速度为，万有引力恒量为G ，则有关同步卫星的说法正确的是：( )A同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内B同步卫星离地的高度为C同步卫星的向心加速度为D同步卫星的线
9、速度大小为18如图所示，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程线圈平面保持在竖直面内，不计空气阻力，则 ( )A上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率19将四个相同的灯泡分别组成如图所示的甲、乙两种电路并接在相同的端压两端。调节变阻器，使每个灯泡都正常发光。若两个变阻器R1、R2上消耗的功率分别为P1、P2，则P1、P2的大小关系可能为
10、 ( )AP2=2P1 BP2=4P1 CP2=8P1 DP2=64P120两个正、负点电荷周围电场线的分布如图所示。P、Q为电场中的两点，以无穷远处为零电势，则下列说法中正确的是( ) AP点的场强大于Q点的场强BQ点的电势为负C负电荷右侧某处有一场强为零的点D两电荷连线中点处的电势为零三填空题（每小题5分，共30分）21两个质量均为m1.0kg的质点A和B，在光滑的水平面上的同一起始线同时开始运动。A、B的初速度分别为vA02.0ms，vB01.2ms，方向都向右，如图所示。在运动的同时，A、B都受到大小为F2.0101N力的作用，A受力方向向左，B受力方向向右。在以后的运动过程中，若用L
11、表示两质点在任意时刻沿运动方向的距离，当L的数值为1.2m时，可判断质点B在_方（选填“左”或“右”）；当L的数值范围为_时不可判断A、B质点谁在左谁在右。 22如图甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着磁场边界，t=O时刻对线框施加一水平向右的外力F ，让线框从静止开始做匀加速直线运动,在t0时刻穿出磁场。图乙为外力F随时间变化的图象，若线框质量为m ，电阻为R ，图象中的F。、t0 也为已知量，则线圈在穿出磁场时的速度V =_，匀强磁场的磁感强度B =_。23.如图所示，质量为M的木板，静止放在光滑的水平面上，木板左侧固定着一根劲度系数为K的轻质弹簧，弹簧的自由端
12、到木板右端的距离为L。一个质量为木板质量四分之一的小木块从板的右端以初速度v0开始沿木块向左滑行，最终刚好回到木板右端与木板保持相对静止。设木板与木块间的动摩擦因数为，木板加速度最大时的运动速度为_；在木块压缩弹簧过程中（弹簧一直在弹性限度内）弹簧所具有的最大弹性势能为_。24如图所示，竖直放置的气缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成。气缸中有A、B两个用长为L的细绳连接的活塞，它们的截面积分别为SA=20cm2,SB=10cm2,活塞A的质量MA=1kg，外界大气压P0=1.0105Pa。当气缸内气体的压强P=1.2105Pa,温度T=600K时，两活塞处于静止，此时两活塞到气缸连接处的高度都为L
13、/2，则活塞B的质量MB=_kg。当气缸内气体的温度降到270K时，活塞B距离两气缸连接处的高度为_L（活塞与缸壁间的摩擦不计，气体始终无泄漏）。25.物理学家在微观领域中发现了“电子偶数”这一现象。所谓“电子偶数”就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统。已知正、负电子的质量均为me，电量大小均为e，普朗克恒量为h，静电力常量为k。假设“电子偶数”中正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径r、运动速度v及电子的质量满足量子化理论：2mevnrn= nh/2，n =1,2,3，当n =1时电子旋转的速率大小为_。“电子偶数”的能量为正负电子运动的动能和系统的
14、电势能之和，已知两正负电子相距为L时的电势能为Ep=k，则n =1时“电子偶数”的能量为_。26学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块（如一把米尺）做成的摆（这种摆被称为复摆），如图所示。让其在竖直平面内做小角度摆动，C点为重心，板长为L，周期用T表示。甲同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L/2。乙同学猜想：复摆的摆长应该大于L/2。为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探究：用T0表示板长为L的复摆看成摆长为L/2单摆的周期计算值（T0=2），用T表示板长为L复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表：
15、板长L/cm255080100120150周期计算值T0/s0.701.001.271.411.551.73周期测量值T/s0.811.161.471.641.802.01由上表可知，复摆的等效摆长 L/2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。同学们对数据进行处理，进一步定量研究可得复摆的等效摆长 L等=_L（结果保留二位有效数字）。上海市第十六届高二物理竞赛（浦东新区洋径中学杯）初 赛 试 题 参 考 答 案 一、 单项选择题（每小题3分，共30分）题号12345678910答案DDDABBDCDB二、多项选择题（每小题4分，共40分）题号11121314151617181920答案ACDA
16、BCBDCDABCACDADACBCDAC三、填空题（每小题5分，共30分。每小题均为前一空2分，后一空3分）21. 右 ； 00.8 。22. ； 。23. 0.2V0 ； 0.05MV02 。24. 1Kg ； 0.9 。 25. Ke2/h ； - me2K2e4/h2 。26. 大于 ； 0.67 。上海市第十六届高二物理竞赛复赛试题（洋泾中学杯）一单选题（每小题5分，共40分答卷时间为120分钟）1理想气体微观模型基本假设是（ ）（A）只考虑气体分子间的引力作用（B）只考虑气体分子间的斥力作用（C）既考虑气体分子间的引力又考虑斥力作用（D）把气体分子看作没有大小的刚性球2一定质量的理
17、想气体，开始时处于某一初始温度，现要使它的温度经变化后回到初始温度，下列过程中可以实现的是（ ）（A）等容降压后等压膨胀 （B）等压膨胀后等容降压（C）等容增压后等压膨胀 （D）等压膨胀后等容增压3空中有一气球，下方连一绳梯，它们的总质量为M，在梯上站一质量为m的人。起始时气球与人相对于面静止，当人相对于绳梯以速度v向上爬时，握的速度为（以向上为正）（A） （B） （C） （D）4如图所示，一半径为R、质量为M的1/4光滑圆弧槽D，放在光滑的水平面上，有一质量为m的小球由A点静止释放，在下滑到B点的过程中，下述说法正确的是（ ）（A）以地面为参考系，小球到达B处时相对于地的速度v满足mv2mg
18、R（B）以槽为参考系，小球到达B处时相对于槽的速度v满足mv2mgR（C）以地面为参考系，以小球、槽和地球为系统，机械能守恒（D）不论以槽或地面为参考系，以小球、槽和地球为系统的机械能均不守恒5一质点做简谐运动，周期为T，当它由平衡位置向x轴正方向运动时，从二分之一最大位移处到最大位移处这段路程所需的时间为（ ）（A）T/4 （B）T/6 （C）T/8 （D）T/126平行板电容器与电源连接充电。若保持电源接通，先将一导体平板插入电容器两平板间，然后从另一侧抽出，如图所示。则在此过程中（ ）（A）插入和抽出导体板时电容器既不充电也放电（B）插入和抽出导体板时电容器均充电（C）插入和抽出导体板时
19、电容器均放电（D）插入时电容器充电，抽出时电容器放电7如图所示，有一上端固定的螺旋状导体弹簧，下端刚好与水银槽中的水银面接触。水银、弹簧和电源构成如图所示的导体回路，闭合电键K后，弹簧的长度会（ ）（A）比原长更长（B）比原长更短（C）周期性变化 （D）保持原长不变8水分子中的氧原子和两个氢原子分别处于等腰三角形的三个顶点，现将一水分子放入点电荷的电场中，水分子（ ）（A）保持不动（B）向点电荷靠近（C）远离点电荷（D）运动方向由点电荷的正负决定二填空题（每小题5分，共50分）9原子核释放能量的方式有_、_和_。10如图所示，质量为m3的物块静置于光滑水平面上，其上又静止放置了一质量为m2的小
20、物块，小物块与下面物块间的摩擦因数为，小物块上还水平固定一劲度系数为k的轻弹簧。质量为m1的物块向右运动，与弹簧发生弹性碰撞并压缩弹簧，压缩过程中弹簧始终保持水平。为了使小物块m2与下面物块m3间有相对滑动，则物块m1向右运动的速度大小至少应该为_。11如图所示，轻弹簧的一端固定在倾角为的光滑斜面的底端E，另一端与质量为m的物体C相连，O点是弹簧为原长时物体C的位置，而A点为物体C的平衡位置，此时弹簧被压缩的长度为x0。如果在一外力作用下，物体由点A沿斜面向上缓慢移动了2x0距离而到达B点，则在此过程中该外力所做功为_。12劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体相连，物体与
21、桌面间的摩擦因数为。初始时刻物体静止，弹簧为自然长度。若向右以恒力F（Fmg）拉物体，则该物体能够到达的最远位置与初始位置的距离为_。13如图所示，有一小球从离地面高为H处自由下落，在下落过程中碰到一个45的光滑固定斜面与其作完全弹性碰撞。小球撞击斜面处离地面的高度H_时能使小球落地时的水平距离s最远。14如图所示，竖直放置的U形管的横截面积均为S，内装密度为的液体，g0.1atm/m。右侧管与大气连通且足够长，且管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口位置与右管上端等高。开始时，左、右管内液面高度相等，两管内空气柱长度均为l01.0m，压强均为大气压强p01atm。现使两边气体升高相同的温
22、度，平衡时左侧管内液面下降h0.1m，此时右侧管内气体长度为_。（已知：mg/S0.01atm）15有三个材料完全相同物体A、B和C，其中A和B的物理性质完全相同，而C的物理性质与A和B则不完全相同。若把A和C放在一起时，经过充分的热量交换，A和C组成的系统最终温度比C原来的温度高了5C。再把B放入AC的系统中，经过热量交换，ABC系统温度比AC系统的温度又升高了3C。可以推知：A和C原来的温度差为TATC_，A和C的有、质量比为mA/mC_。（不考虑系统与外界的热量交换）16在半导体器件中，常把纳米级厚度的导电材料沉积到芯片上形成导电薄膜。在研究这些薄膜的导电性能时，就需要使用薄膜电阻这一概
23、念。设导电材料的电阻率为，薄膜的长、宽和厚度分别为a、b、c，如图所示，如果形式上将薄膜A、B间的电阻表示为RABs，则比例系数s和材料电阻率间的关系为s_。17如图所示为一电阻、摩擦均可以忽略的水平放置的足够长导体线框，线框的两平行导线的间距为L，线框通过开关与一带电为Q的电容器C（电容器两端的电势差为UQ/C）以及电阻R0串联。在导体框上有一可以自由移动的质量为m、电阻为R的导体棒。设整个系统处于均匀的B中，磁场与线框平面垂直，如图所示。若把开关K置于连通位置，电容器将通过回路放电，导体棒将在磁场中开始运动。若忽略各接触点的电阻，则导体棒运动的最大加速度为_，最终速度值为_。18如图所示，
24、水平地面上静止放置质量为m1、半径为r的半圆柱体与质量为m2、半径为r的圆柱体。圆柱体和半圆柱体及竖直墙面接触，而所有的接触面都是光滑的。某时刻有一水平向右的力F（Fm2g）作用在半圆柱体底部，则该时刻半圆柱体m1的加速度的大小为_，圆柱体m2的加速度的大小为_。三实验题（共2题，20分）T（s）1.561.511.501.531.541.59h（m）0.200.250.300.350.400.4519（本小题10分）现有一质量均匀分布的直杆，绕通过垂直于直杆的水平转轴转动时形成一个摆，称为复摆，如右图所示。复摆的周期可以表示为T2，其中m为直杆的质量，g为重力加速度，h为转轴到直杆质量中心的
25、距离，I为直杆对转轴的转动惯量（描述物体绕转轴转动时的惯性）。当h0时，Iml2，其中l称为直杆绕通过质量中心且垂直于直杆的水平转轴转动时的回转半径。一般情况下，复摆对转轴的转动惯量可以表示为Iml2mh2，右表为实验中测量的一h组和复摆周期T的值，请用作图法求回转半径l和实验室当地的重力加速度g（要求保留小数点后两位有效数字）20（本小题10分）现有如下实验器材：天平一台，各种质量砝码若干，边长为L、匝数为N的正方形线圈一个，直流电源一个，电流计一个，开关、电阻、细导线及固定装置若干，请用以上器材设计一个可以精确测量匀强磁场磁感应强度的实验。要求：（1）在答题纸虚线框内画出实验原理图（2）为
26、了测量磁场磁感应强度需要测量哪些物理量？（3）写出计算磁感应强度的主要关系式。四计算题（共4题，40分）21（本小题10分）如图所示，在竖直摆放的气缸内有水和水蒸气，水蒸气上方由质量为M60kg的可以自由上下移动的活塞封闭系统，活塞上方为真空。当水中加热器功率为P1100W时，活塞以v10.01m/s缓慢上升，当加热器功率为P2200W时，活塞以v20.025m/s缓慢上升，若在加热水的过程中容器的温度不变，求系统散热速率（即单位时间内热量散失量）。22（本小题10分）如图所示，一个所受重力为G的小环套在竖直放置的半径为R的光滑大环上。一轻质弹簧的自然长度为L（L2R），其一端固定在大圆环的顶
27、点A，另一端与小环相连，当弹簧劲度系数kk0时，环静止平衡时位于大环上的B点，此时弹簧与竖直方向的夹角满足关系式cos。分析：当k取不同值时，弹簧与竖直方向的夹角、弹簧弹性力及大环对小环的正压力如何变化？23（本小题10分）地面上有一半径为R、深度为h的圆筒形竖井。如图所示，一小球在地面上以水平速度v沿着与井口半径成角的方向运动并落入井中。小球与井壁及井底的碰撞均为弹性碰撞，且无摩擦。设小球与井壁碰撞次数为m，与井底碰撞次数为n后，恰能够回到地面上运动，求小球的运动速度v的表达式。24（本小题10分）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一水平放置的半径为r、电阻为R的导体圆环，环面与磁场
28、垂直。另有一根长度为l2r、电阻也为R的水平放置在导体环上的导体杆，在外力作用下在环面上以速度v匀速运动。导体杆和导体环接触良好，无摩擦。设导体杆与导体环接触点到环心的连线与直杆运动方向的夹角为，求外力与的关系。参考答案：一1、D， 2、A， 3、A， 4、C，5、B， 6、D， 7、C，8、B，二9、裂变，聚变，衰变，人工核转变（三个空中填对四个答案中任何一个都给分，填对三个得满分，填对一个得2分，填对二个得4分）， 10、v1， 11、2x0mgsin， 12、（Fmg）， 13、， 14、1.12m， 15、20C，1/3， 16、， 17、，0， 18、a1，a2，三实验题19、由T2
29、，Iml2mh2，得：T2，和T2hl2h2，作T2h-h2图的拟合直线，求得斜率k4.00，所以g（9.870.05）m/s2，截距为T2h0.33，则回转半径l（0.290.02）m，20（1）实验装置如右图所示，（2）要测量的物理量：电路中的电流I，天平盘中添加砝码的质量m。可采用如下实验步骤：将电路闭合，电流表的读数设为，在某盘中（如右盘）放入合适砝码使天平平衡，将电流反向，这时需要在另一盘（如左盘）中放入质量为m的砝码使天平再次平衡。则2NIBmg，则Bmg/2NI，采用如上使电流反向的测量方法可减小测量误差，四计算题21因容器内无空气，系统内水蒸气的饱和气压不变，系统温度T肯定不变，则系统可能有散热，又因T不变，且环境温度不变，系统和环境的温差不变，则散热速率q不变，饱
