全国高中应用物理竞赛试题与答案 22页

全国高中应用物理竞赛试题******#注意事项：1?请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和学号2.本卷高一满分150分，高二满分180分，考试时间均为120分钟.3.计算题要有解题步骤，无过程只有答案不得分.4?本卷可能用到的常数：重力加速度沪第一宇宙速度为7.9km/st地,・■--*■*-**.■-j—■*Ji=—一四五总分1分数1I1复核人i球半径约为6400km.一、选择通（本题10小题.共40分?每小题有一个或者几个选项符合题意？请把符合题目要4分，选不全的得2分，有选错或不选求的选项的序号填入题后的括号内，全选对的得的得0分）1.在下列几种运动中，物体所受合外力为恒力的是oD.匀速圆周运动A.燮直上抛运动B.匀变速直线运动C.平抛运动2.下列说法中不正确的是（）???A.根据加速度定义式o=等，当公非常非常小时，等就可以表示物体在f时刻的瞬时加速度？该定义应用了极限思想方法W*B.在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质就不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质童的关系？该实验应用了控制变量法C.在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加？这里采用了微元法D.在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫做假设法3.某人在平直公路上用奇自行车，见前方较远处存在路段，他便停止瞪车，此后的一小段时间内，自行车前轮和后轮受到地面的摩擦力分别为九和沧，则（）A?九向后，公向前B.几向前，公向后C?九向后〃百向后D?九向前，沧向曲4.从地面上方同一点向东与向南分别平抛出两个等质量的小物体，抛出速度大小分别为N和刃，不计空气阻力，则两个小物体（A.从抛出到落地动能的增董相同B.从抛出到落地重力做的功相同C.从抛出到落地重力的平均功率相同D.落地时力做功的瞬时功率相同/5?火星有两IS卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆？已知火卫一的周期为第1页（共8页）\n的周期为30小时18分，则两颗卫星相比AAlanatanatanaCABD小球在竖宜方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为C图c是车内横杆上悬经放大后的图像根据题中提供的信息以估算出的物理量有苏州路苏州路C.汽车所受到的平均阻力D.汽车的长度穿入竖A?在B点以跟大小相等的速度*的左侧2方向相反射出弹丸Da的正切tana随时间变化C.在B点以跟圳大小相等的速度A.5s内汽车牵引力所做的功点以跟叭大小相等的速度，跟血方向相反射出弹丸B.5s末汽车牵引力的功率点以跟切大小相等的速度，跟乃方向相反射出弹丸，它必落在地面上A.VTP,下面说法正确的是（不计空气阻力）D.火卫二的向心加速度较大必落在地面上的A火卫一距火星表面较近B.火卫二的角速度较大辆质Mm=8xl（Fkg的公共汽车在t=O和k5s末两个时刻的两张照7小时39分9?如图所示，在水平地面上的4点以切速度跟地面成0角射出一弹丸，恰好以巾的速度垂宜B.VE2它必落在地面上4点的右侧第2页（共8页）7.-?水平抛出的小球落到一倾角为0=30。的斜血上时，其速度方向与斜面垂宜，运动轨迹如V2方向相反射出弹丸，它必落在地面上的A点B.在E&如图a、b所示a、6.物体做平抛运动时，它相对抛出点的位移与水平方向的夹角的图像是图中的（）\n\n10?如图所示.两物块a和6,质M分别为叫和皿，并排放在水平的光滑桌面上？蜒蛤它们方向如图所示的推力E和拉力发现二者在运动过程中没有分离，则推力E和拉力庄满足的关系式为（）回A.”＜与B."「,上D?无法确定叫叫叫叫mamh二.本通4小题.共24分，请按题目的要求简要的回答.1.（6分）请列举几例伽利略在物理学上的重大贡献■并说说伽利略之后大师辈出的原因2.（6分）铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的.已知内外轨道对水平面倾角为0（如图），铁路弯道处的圆弧半径为7G火车转弯时，最佳速度是多少？试说明原因.3.（6分）目前我国已经发射两颗“嫦娥一号J纵嫌娥二号"探月卫星，请估算探月卫星围绕月亮飞行的最短周期.（计算结果保留两位有效数字，月球上重力加速度约为地球上重力加速度的六分之一，月球半径约为地球半径的四分之一4.（6分）有一块足够长的长木板上，一端放置-个质M为m=1.0kg的小物块，它和木板间的摩擦系数为卑？，最大静摩擦力为6.0N,现将放置端慢慢抬起来，宜到竖宜位置,请画出摩擦力随倾角的变化图像第4页（共8页）\n5小题，共72分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和虚要演算步鼻.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，菩案中必须明确写出数值和单位.1.（12分）篮球运动是大家喜爱的运动，篮框的标准高度是3.05m,如果莫运动员在投篮时出手的高度为2.05m,出手时球速为10m/s,仰角为45。.那么他在和篮框的水平距离多远处投进的几率最大？（取两位有效数字，忽略空气阻力及篮球犬小，取沪lOm/s?）第4页（共8页）\n1.（15分）如图所示：有一个顶部开口的、质M为M的箱子放置在水平地面上，里面有一根劲度系数为k的竖宜轻弹簧，下端固定在箱子底部，上端和一个质童为m的木块拴接并静止在木箱中，在开口处有一颗质fit为叫的子弹以速度如射向木块，击中后能留在木块中，一起在竖宜方向做弹性振动，问：子弹的速度”。至少为多少时，箱子能离开地面？（假设子弹和木块的作用时间极短，同时此过程动1:守恒，有叱o=（m+/no）们成立创为子弹和木块一起向下运动的速度，弹簧的弹性势能表达式为Ep二滋2々，久为弹簧形变2.（15分）我们通常看到的小水珠不破裂，是因为水的表面象张紧的橡皮膜一样，表面内存在着相互吸引的力，我们把这样促使液体表面收缩的力叫做表面张力.如液面彼长度为A的宜线分成两部分，这两部分之间的相互拉力F垂宜于宜线并与表面相切.■如果令"二刃L,比例系数"就是液体的表面张力系数，它表示液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力？如图所示，把两端开口、内半径为r的均匀玻璃管垂宜插入水■第12页（共8页）\n中，发现管中的水会比外面高出人上端形成凹球状液面，球面切线和管壁成6角，水的密度为P,当地的重力加速度为g.试求水的表面张力系数.（忽略凹球底面以上的水重）第12页（共8页）\n第12页（共8页）\n1.（15分）有一颗地球卫星，绕地球做匀速圆周运动，卫星与地心的距离为地球半径&的迈倍，卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合.卫星上的太阳能收集板可以把光能转化为电能，太阳能收集板的面积为S在阳光照射下每单位面积提供的最大电功率为P?已知地球表面重力加速度为g,近似认为太阳光是平行光，求：（1）卫星做匀速圆周运动的周期；（2）卫星绕地球一周，太阳能收集板的工作时间；⑶太阳能收集板在卫星绕地球一周的时间内最多技化的电能.第12页（共8页）第12页（共8页）2.（15分）如图所示，是一段位于竖宜平面内的光滑轨道，高度为九末端B处的切线方向水平?一个质为皿的小物体P从轨道顶端人处由静止释放，滑到B端后飞出，落到地面上的C点，轨迹如图中虚线BC所示.已知它落地时相对于B点的水平位移现在轨道下方紧贴B点安装一水平传送带，传送带的右端与B的距离为A/?.当传送带静止时，让P再次从”点由静止释放，它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出，仍然落在地面的C点.当驱动轮转动从而带动传送带以速度v匀速向右运动时（其他条件不变），P的落地点为〃.（不计空气阻力）（1）求P滑至〃点时的速度大小；（2）求P与传送带之间的动摩擦因数；（3）求出0、D间的距离S随速度1第12页（共8页）\n变化的函数关系式0D第12页（共8页）\n四.（14分）根据题目的要求解答.图甲是利用激光测转的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘两个对称的侧面上各有一小段涂有很薄的反光材料.当盘转到莫一位置时，接收器可以接收到反光涂屋所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图乙所示）.甲（1）若图乙中示波器显示屏横向的每大格乙（5小格）对应的时间为1.25x102则圆盘的转速为转/s?（保酚2位有效数字）测M结果理曲说明：（2）若测得圆盘宜径为10.0cm,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为cm.（保留2位有效数字）测M结果理由说明：五.（高二学生加做题30分，解答时应写出必要的文宇说明？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?1.（15分）如图所示，间距为A的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为0,底端用电阻为r的导体相连接，导轨与棒之间的动摩擦因素为“且电阻忽略不计.磁感应强度为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂宜，磁场区域的宽度为d,下边界Z4口底端相距3d,一根质M为皿、第12页（共8页）\n有效电阻为R的导体棒放在导轨底端，与导轨垂宜且接触良好，并以初速度如沿着斜面向上运动，到达磁场上边界亿时，恰好速度降为0?求：第12页（共8页）\n（1）这一过程中导体棒通过磁场产生的电热；（2）导体棒在整个上滑过程所用的时间1.（15分）如图所示，ef、莎为两光滑的导轨分别与平行金属板CC'、DD相连，导轨和金属板的间距均为d,在导轨间有方向垂宜于平面、宽度相等的两个匀强磁场，一金属杆理如图放置，保持0。向右匀速运动，与此同时，有一电M为q质M为m的带电粒子，以平行于金属板的速度切沿着平行板的中心轴线飞入，当理经过两个磁场时，带电粒子恰好从轴线处飞出电场，金属板长为E（不计电容充放电时间，忽略粒子重）.问：（1）每个磁场的宽度为多少？（2）两个磁场的磁感应强度大小关系怎样？（3）为保证带电粒子能飞出电场，第一个磁场的磁感应强度的最大值是多少？\ngDDr\n高中试题参考答案和评分标准、选择题（本题10小题，共40分.每小题有一个或者几个选项符合题意，请把符合题目要求的选项的序号填入题后的括号内，每小题4分，全选对的得4分，选不全的得2分，有选错或题号12345678910答案ABCDCABCDAC?BBDABBC不选的得0分）、本题4小题，共24分，请按题目的要求简要的回答.1.研究并首先得到了自由落体运动的正确规律（1分），望远镜的制作并根据观察结果支持了日心说（1分），首先提出了科学的研究方法（或实验和推理方法、思维方式相结合）（4分）2.火车转弯时，当铁轨对轮子无侧向作用力时，它们之间的磨损最小式mAtan归（2分）（2分）由圆周运动公得，即为最佳的速度（2分）（2分）VM=1.6Km/s（2分）24T=A_=].7h（2分）砂月4.刚滑动时0）=37°（2分）一且滑动瞬时，fi=（ungcos0\=4.3N（1分）前部分的图像是正弦的一部分（如图2分），后半部分是余弦的一部分（如图1分）、本题5小题，共72分.解答时应写出必要的文字说朋、方程式和查要演算步骤？只写出耀后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位?\n1.（12分）水平方向：%=v/cos45o（4分）竖宜方向：人2-屁二卯8血45。-寺就（4分）\n代入可得x=10+y601m=89m（另一^值舍去）（4分）他在和篮框的水平距离8.9m处投进的几率最大2.（15分）假设子弹开始速度为珈，和木块一起向下运动的速度为衍开始时弹簧的压缩M为初，则有kxAmg（3分）由动M守恒WAo=（皿+/no）Vj（3分）箱子刚好离开地面时，弹簧伸长为衍则有4;尸Mg（3分）由机械能守恒-i-（7n+mQ）V]+-A-kxi=-八r2+（m+mo）g（Xi+?2）（3分）妒只\pA+m）（m+叫）（M+m+2/no）（3分Vk3.（15分）沿凹球面切线方向的表面张力的大小跟周界长成正比即和2处（3分）由表面张力产生垂宜向上力为虑0A=2”只必？（4分）这个力与高为人的液体重M平衡，有2-7rrgh（4分）K（4分）4.（15分）（1）（6分）地球卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律GMm2切誓（逅订（2分）（V2R。）在地球表面有八一Amg（2分）R。???卫星做匀速圆周运动的周期为T=2"2vjRo「（2分）（2）（5分）如图，当卫星在阴影区时不能接受阳光，据几何关系乙A0B二乙COD呀（2分）.?.卫星绕地球一周，太阳能收集板工作时间为t=j-r=A-V2vT/?。（3分）\n（2）（4分）最多转化的电能E二PS=A-Q2VTRO（4分）2Yg\n定律5.（15分）（1）物体P在AB轨道上滑动时，物体的机械能守恒，根据机械能守恒得物体P滑到B点时的速度为则二V顾（2分）（2）当没有传送带时，物体离开B点后作平抛运动，运动时间为J-当0点下方的传送带静止时，物体从传送带右端水平抛出，在空中运动的时间也为水平位移为牛，因此物体从传送带右端抛出的速度妒苧超基（2分）.根据动能定理，物体在传送带上滑动时，有巴岭二寺她二和必（2分）.解出物体与传送带之间的动摩擦因数为口二寻（2分）（3）当传送带向右运动时，若传送带的速度qW切，即“W经薯时，物体在传送带上一宜做匀减速运动，离开传送带的速度仍为切，落地的水平位移为牛，即S=l（l分）.当传送带的速度Q竺薯时，物体将会在传送带上做一段匀变速运动？如果尚未到达传送带右单I」菽呼迷型渣皮■坦旦此后物仗烬型勺速彳云动而后以速度q离开传送带."的最大值血为物体在传送带上一宜加速而达到的速度，即凹呼=*啊；-*加；由此解得vAj-Vlgh（2分）.当物体将以速度vAj-Vlgh离开传送带，因此得0、D之间的距离为S=j~+普（1分）？当吨5,即2VA