上海高三物理竞赛.docx
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上海高三物理竞赛
压强
分子间平均势能
3.处于基态的氢原子在某单色光光束的照射下,
(A)hV (C)hV 只能发出频率为V、V、V的三种光,且 (B)h (D)h(V+V+记) 上海市第四届高三物理竞赛 说明: 1、本卷分I、II两卷,共六大题,满分为150分,答题时间为120分钟。 2、答案及解答过程均写在答题纸上。 其中第一、二、三、四、五大题只要求写出答案,不要求写出解答过程;第六大题要写出完整的解答过程。 3、本卷未加说明时重力加速度g均取10m/s2。 I卷 1.(40分)单项选择题(本大题共8小题,每小题5分.每小题给出的四个选项中,只有 一个是符合题意的) 1.下列关于物理学家对物理学贡献的叙述中正确的是()。 (A)居里夫人首先发现了元素的天然放射现象 (B)惠更斯用双缝干涉实验证明了光具有波动性 (C)卢瑟福用粒子轰击N14,从而首先发现了中子 (D)爱因斯坦根据光电效应现象,第一个提出了光子说 2.对于温度相同的同种气体,下列物理量中一定相同的是( (A)内能(B) 4•如图,甲、乙、丙是三根相同的玻璃管,它们粗细均匀、一端封闭。 现将它们竖直放置,并且都用一段水银柱封住一段空气。 三根玻璃管中气体初温相同,且空气柱体积 V甲比V丙、水银柱高度h甲h乙h丙。 若使三根玻璃管中的气体升高相同的温度, 则管中水银柱向上移动最多的是( (A)丙管 (C)乙管和丙管 (B)甲管和乙管 D)三管一样多 5.如图,O是一固定的点电荷,曲线MN是另一点电荷P在点电荷0的电场力作用下运动的轨迹。 图中a、b、c分别是以0为圆心,以Ra、Rb Rc为半径画出的三个圆,且Rc—Rb=Rb-Ra。 点1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的交点。 以|W12|表示点电荷所做功的大小,|W34|表示电荷P由点的大小,则()。 (A)|W12|=|W34| (C)|W12|=2|W34| P由点1运动到点2过程中电场力 3运动到点4过程中电场力所做功 (B)|W12|<2|W34| (D)|W12|>2|W34| 6.竖直放置的轻质弹簧下端固定于地面, 上端连接一物体。 已知物体沿竖直方向在 A B (C)分子平均动能(D) B两点之间作简谐运动。 设C和D是A、B两点连线上的两个点,若已知物体某次从D点运动 到C点的过程中,弹簧的弹性势能减少,而物体的重力势能增加。 则下列判断中正确的是 (A)物体向上运动,经过 (B)物体向上运动,经过 (C)物体向下运动,经过 (D)物体向下运动,经过 D点时其运动方向指向平衡位置 D点后继续沿远离平衡位置方向运动 D点时其运动方向指向平衡位置 点分别固定一带电量为+Q和+2Q的点电荷。 现将一正电荷从C点沿 +Q +2Q D点后继续沿远离平衡位置方向运动7.如图,A、B、C、D四点在同一直线上,且AC=CD=DB。 A、B两 直线移动到D点,则()° (A)电场力一直做正功 (B)电场力一直做负功 (C)电场力先做正功后做负功 (D)电场力先做负功后做正功 &用一个大小与时间成正比的水平推力 F,将一重为G的物体压在足够高而平整的竖直墙面 上。 物体开始时的速度V。 0,从t=0时刻开始,物体所受的摩擦力 Ff随时间t变化的图像 应是下图中的()° Ff G 2.(20分)填空题(本大题共5小题,每小题4分) 9.两条细长形的软体虫甲、乙,质量均为20g,甲虫长20cm,乙虫长10cm,两条虫子质量 分布近似均匀。 两虫从地面开始匀速翻越一高为10cm的竖直薄板。 从开始到两虫身体的中点 恰好到达薄板顶端的过程中,甲、乙两虫做功总量之比为。 10. 左图为双缝干涉的实验装置,两条狭缝S1和S2分别沿水平方向上、下平行分布。 当[js 用单色光照射时,屏上出现明暗相间的条纹。 当在狭缝S2后方放置一折射率为n的透明介质后,可观察到零级明条纹将(选填: “向上”“向下”或“不”)移动。 : 11.一个实心铅球A从塔顶处自由下落,当下落距离为S1时,另一实心铅球B自距离塔顶S2 处开始自由下落,结果两球同时落地。 设可以将铅球视为质点,且不计空气阻力,则塔顶的高度为。 12. 如图,一长L=1.00m,一端封闭、粗细均匀的直玻璃管内有一段长h=0.20m的水银柱 封住了一定质量的空气。 当管口向上竖直放置时,被封住的空气柱长I=0.50m。 若将玻璃管 在竖直平面内缓慢旋转180°,使管口竖直向下倒置,则管内空气柱的长度变为m。 (已知大气压强p0=76cmHg,答案保留2位有效数字) B a d a 13•如图,两根平行且光滑的导电金属导轨固定于绝缘板上,它们的一部分水平,另一部分与水平面的夹角a=37°,图中cd和ef是 两根质量均为1kg的铜条,且均与导轨接触良好。 铜条cd位于导轨 水平部分并用一轻质绝缘细线拴住,细线的另一端固定在墙上,细线可以承受的最大张力为3N。 铜条ef可在导轨上滑动。 整个装置处 在竖直向上的均匀磁场中。 若使铜条ef由静止开始从斜轨顶端滑下,则当连接铜条cd的细线刚被拉断时,铜条ef的加速度为m/s2。 n卷 3.(15分)多项选择题(本大题共3小题,每小题5分。 每小题给出的四个选项中,有 两个或两个以上是符合题意的) 14.长度为I的绝缘细杆两端各固定一个电量为+q的点电荷,在细杆上另外套有一个质量为m、带电量也为+q的小环。 小环在细杆中点附近做振幅很小的简谐振动,测得小环振动周期为T, 则( )。 (A) 若将小环质量增大为 2m,则其振动周期仍然为 T (B) 若将小环质量增大为 2m,则其振动周期变为 -2T (C) 若将细杆长度增大为 2l,则小环振动周期变为 2T (D) 若将细杆长度增大为 2l,则小环振动周期变为 2、2T 15.如图是一个顶角为45°,折射率为2的三棱镜。 有一束光以如图所示方向射到三棱镜 的界面I上。 入射角为i(°i90)。 不考虑该束光经反射后第二次射到I、II两面的情况, F列关于这束光的传播的判断中正确的是()。 (A) 在界面I会发生反射 (B)在界面II会发生反射 (C)在界面I不可能发生全反射 (D)在界面II可能发生全反射 16.已知平行板电容器两极板的间距为d,保持与恒压直流电源相连接。 若保持两极板的正对 面积不变,将电容器两极板的间距缓慢拉开到2d,则在此过程过程中()。 四.(12分)填空题(本大题共3小题,每小题4分) 17.—小球自地面以速度v竖直向上抛出,当小球上升高度等于小球的动能等于重力势能的一半(以地面为重力势能的零势能面,忽略空气阻力)。 时, 可将小球视为质点并 18.如图,有一磁感强度为B的匀强磁场,方向垂直于纸面向外。 在垂直于磁场的平 面内有一金属棒CD,绕平行于磁场的0轴做逆时针方向的转动。 已知棒长为1,0轴距 1| ,棒的转速为 n,贝UC、D两点之间的电势差 UCD为 19.如图,单摆的摆长为I,摆球质量为m、带电量为+q。 现将其放入匀强磁场中,磁场方向与摆球摆动平面垂直,单摆最大摆角为。 为使摆球能保持在圆弧上来回摆 动,磁感强度B大小的取值范围是。 五. 20. 伏安特性曲线。 1图中曲线表示灯L1的的伏安特性曲线。 (选填“A”或“B”) 2随着灯泡L1功率的增大,其灯丝阻值逐渐。 (选填“变 大”、“变小”或“不变”) 3若将这两个灯泡并联在电路上,在用电高峰时电压仅200V,则此 时L1灯的实际功率为W,L2灯的实际功率为W。 4若将它们串联后接在220V电源上,则此时L1灯的实际功率为 W,L2灯的实际功率为W。 (10分)实验题 图⑻是白炽灯L1(220V,100W)和L2(220V,60W)的理想 0.5 5若用图(b)所示电路测量L1灯的伏安特性,由于电表存在内阻,实 际测得的伏安特性曲线比图(a)中描绘出的理想伏安特性曲线在I—U 图中位置来得偏(选填“高”或“低” 6用图(b)所示电路测量L1灯伏安特性时,已知电阻R选用下列各种规格时,测量效果最好的是( (A)最大电阻5Q,最大电流10A (C)最大电阻500Q,最大电流1A (B) (D) □/V J 1 ■■ Jr: 一 ” - f J - 1 .■- f 厂 1 0.4 100150200250 0.3 0.2 0.1 )。 R0=10Q,E=300V。 则电路中可变 )。 50Q,最大电流6A 5000Q,最大电流1A ©— 最大电阻 最大电阻 (b) 六.(53分)计算题 21.如图所示,导热气缸被固定在水平地面上,光滑的活塞Q封闭了一定质量的理想气体。 一不可伸长的细绳绕过定滑轮,一端拴住活塞,另一端栓着质量为m的重物。 已知大气压强 为p0,被封闭的气体体积为V,活塞的截面积为S(质量忽略不计)。 最初整个系统处于静止状态,今用手托着重物使其缓慢上升,直到细绳刚开始松弛(但还未弯曲),然后从该位置 释放重物,当重物下落到最低点(未接触地面)时,活塞在气缸中比最初托起重物前的位置上升了h高度(滑轮质量、滑轮的摩擦和空气阻力均不计)。 1 Qj i m 1 (1)求刚开始释放重物时,活塞的位置比原来下降的距离h; (2)若在重物下落过程中,气体初、末状态的温度相同,求气体吸收的热量。 22.如图,传送带AB长为3.8m,以恒定速度向右移动。 现将质量m=5kg的物体无水平初速 地放到传送带上的A点(即物体的初速vO=O),在水平向右的恒力F=25N作用下,t=1.2s后 物体到达B点。 若物体与传送带间的动摩擦因数尸0.25,求: (1) 传送带的移动速度v; (2)物体到达B时的速度vB; (3)在物体从A到B过程中,摩擦力对物体做的功Wf; (4)因物体和传送带间的摩擦而产生的热能。 23.如图所示,两根足够长的平行导轨放在倾角30 斜面上,导轨间距离I=0.25m,一端连接电源和可变电阻 已知电源电动势=12V,内阻r=0.1Q。 有一磁感强度 面向上。 今在导轨上放一质量m=0.2kg的金属棒,棒与导轨间的动摩擦因数为36,其 他电阻均不计。 问: (1)要使棒静止在斜面上,电阻R阻值应在什么范围内? (2)当R调至1.1Q时,金属棒做匀速运动的速度是多大? 24.—质量为50kg的同学在公园里荡秋千,在秋千摆动过程中他通过下蹲和起立的动作使自己越摆越高。 假设该同学蹲在秋千板上时重心与悬挂点的距离I=3m,他从下蹲到起立重心位 置改变的距离h=0.5m。 忽略秋千质量、空气阻力以及下蹲和起立所用的时间。 (提示: 当某 质点绕一固定点转动时,如果其所受的合力矩为零,则该质点到定点的距离与质点切向速度的乘积为一定值。 )求: (1)他应该在什么位置下蹲、什么位置起立? (2)若开始时秋千位于最左侧摆角为5°处,他按照 (1)中的方法下蹲和起立,秋千摆到最右侧 时的摆角; (3)由最左侧摆角5°处开始,在第一次站起的过程中,该同学所做的功; (4)若要使秋千的摆角从5。 增大到80°,他需要下蹲的次数。 上海市第四届高三物理竞赛参考答案 (上海市物理业余学校杯) I卷 (40分)单项选择题(本大题共8小题,每小题5分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 选项 D C C B D A C D (20分)填空题(本大题共5小题,每小题4分) 9.2: 3 12.0.82 II卷 (15分)多项选择题 1°.向下 13.3.6 11.(S1+S2)2(4S1) 题号 14 15 16 选项 BD ABC AC (本大题共3小题,每小题5分) (本大题共3小题,每小题4分) (12分)填空题 17.3g 五.(10分)实验题 20.① ④14.438.4 -B|2n 18.3 19. [°m]6gcos ,ql A ② 变大 ③ 88 ⑤ 低 ⑥ B (①〜④每空格1分;⑤、⑥各2分) 52 六. (53分)计算题 21. (8分)解: (1) 托起重物前缸内气体的压强 cmg p1 p0 S ①1分 设开始释放重物时,活塞位置比原来下降了 (Pomg)VPo(vh'S) s②2分 h -- 解得 h' mgV PoS2 (2)设重物下落过程中气体对重物做功为W,气体内能增量等于零,据热力学第一定律有 °QW,即 WQ ④1分 根据动能定理 Wmg(h' h)P0S(h' h)0 ⑤1分 W(P0S mg)(h'h) (P0S mg)(jmgV2h) 解得 P0S ⑥2分 22.(15分)解: (1)若物体速度始终比传送带速度小,则物体在1.2s内运动的距离大于3.8m,不合题意。 设物体运动时间t1以后与传送带速度相同,则运动可分为两个阶段。 第一阶段, 物体做初速度为 0的匀加速直线运动,用时t1,加速度 F a1 m 25 gT0^5 10 7.5 (m/s2) 第二阶段, 物体做初速度为 altl 的匀加速直线运动,用时t-t1, 加速度 F a2 m 25 5 0.25 10 2.5 (m/s2) 整个运动过程中 1丄 評1 2art1*1右a? (t右) (ttj 代入数据,整理得 2.5t2-6t12 解得 t1=2s>1.2s(舍) 或t1=0.4s 传送带速度 va1t17.50.4 3(m/s) (2) 物体到达B点时的速度 Vb 吋a2(ttj7.50.42.5(1.20.4)5(m/s) (3) 物体在第一阶段前进的距离 S1 1a1t12-7.50.420.6 22 (m) 物体在第二阶段前进的距离 S2s6380.63.2g) 整个过程中摩擦力做的功 Wf mggs2)0.255 10(0.63.2)-32.5(j) (4)因摩擦而产生的热能 QEmg[(vt1sj(S2 Vt2)] 0.25510[(30.40.6) (3.230.8)]17.5(|) (J) 23.(14分)解: (1)当电阻R取最大值Rmax时,金属棒受力如右图所示,根据平衡条件可得 N mgsinmgcosN FIBIBl rR ①、②、③式代入④解得 Rmax Bl r mg(sincos) 120.80.25 73 0.210(sin30cos30) 6 0.1 4.7 当电阻R取最小值Rmin时,金属棒受力如右图所示,根据平衡条件可得 mgsin 将⑥、 ②、③式代入④式解得 Rmin Bl r mg(sincos) 120.80.25 0.210(sin30三cos30) 6 0.1 1.5 (2)由于R Rmin所以金属棒将会向上滑动, 根据平衡条件可得 mgsin FIBl Blv 将②、③、 ⑨代入⑩式解得 Rmg(sin r Bl cos)] [12 0.80.25 0.11.1 0.80.25 0.210(sin30三cos30)] 6 1.5(m/s) (11)2分 24.(16分)解: (1)在秋千摆到最高点时下蹲, 在秋千摆到最低点时起立 (2)秋千从左侧最高点运动到最低点过程中机械能守恒。 设秋千在最低点时速度为千悬挂点所在水平面为零势能面,有 1分 v0,以秋 mglcos0 mglmv0 到最低点时,迅速起立,在此过程中系统角动量守恒 l3 1arccos[1()(1cos0)] lh mv0lmw(lh) mg(lh) 2 mg(lh)cos1 1cos1 3 l 解得 1cos0 lh 分 此后秋千再从最低点运动到右侧最高点过程中,机械能守恒 即 arccos[1 (3 0.5 )3(1 cos5)] ~6.6 (3)由①可得 分 由②可得 分 2 2mvo V1 mgl(1coso) Vo 由动能定理可得 分 将⑥、⑦代入⑧可得 Wmgh 12 —mv1 2 12 —mvo 2 2 Wmghmgl(1cos0)1 lh 50*10*0.550*10*3*(1 cos5)*[(3)2 30.5 252.5(J) (4)设下蹲n次后能摆到的最大角度为 80 ,由④可得 1cos 1cos0lh 所以 lg1C0Sn 11coso lg l1cos80 1lg1cos5 3i3 lg 30.5〜9.8 (11)2
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