高中物理竞赛模拟试题及答案 8页

高中物理竞赛模拟试卷（一）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0B.若甲的初动量比乙大，则甲的速度后减到0图Ⅰ-2C.若甲的初动能比乙大，则甲的速度后减到0D.若甲的质量比乙大，则甲的速度后减到03.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；当猴以同样大小的加速度沿竖1直柱子加速下滑时，笼子对地面的压力为F（如图Ⅰ-3），关于2F和F的大小，下列判断中正确的是12A.F=F＞(M+m)g12图Ⅰ-3B.F＞(M+m)g,F＜(M+m)g12C.F＞F＞(M+m)g12D.F＜(M+m)g，F＞(M+m)g125.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，相邻等势面之图Ⅰ-4\n间的电势差相等，即U=U，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abbc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和G为内阻不计、12零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和G的指针都立即回到零点12B.G的指针立即回到零点，而G的指针缓慢地回到零点12C.G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方，图Ⅰ-5然后缓慢地回到零点D.G的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G的指针缓慢地回到零点128.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.以上说法正确的是图Ⅰ-6A.②③B.①④C.③④D.①②9.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\n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（极限频率）时，不论入射光多强，被照射的金属不会逸出电子0B.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10-9sD.当入射光频率v＞v时，光电流强度与入射光强度成正比0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PQ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________.图Ⅰ-7图Ⅰ-813.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2m，另一个质量为m，带负电的小球B以速度v远离A运动时，同时释放小球A，则小球A和B组0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”）.图Ⅰ-915.（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1.5V，待选的保护电阻有：R=100kΩ，R=1kΩ，R=10Ω，123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，若将条形图Ⅰ-10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9V，允许电池输出的最大电流为50mA，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为保护电阻，有四个规格，即：0A.10Ω，5W1B.190Ω，W2\n1C.200Ω，W4D.1.2kΩ，1W（1）实验时，R应选用_______（填字母代号）较好；0（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=1.0×106W，所发射的每个脉冲持续的时间为Δt=1.0×10-11s波长为6693.4nm(1nm=1×10-9m)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；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1总功率等于P，若要求P=9W，且P≥P，求满足这一要求的E和r的所有值.212119.（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Mm力势能可表示为E=-G.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pr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，物块与木图Ⅰ-11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=3.0kg的小车静止在光滑的水平面上，AD部1分是表面粗糙的水平导轨，DC部分是光滑的圆弧导轨，4整个导轨由绝缘材料做成并处于B=1.0T的垂直纸面向里的匀强磁场中，今有一质量为m=1.0kg的金属块（可视为质点）带电量q=2.0×10-3C的负电，它以v=8m/s的速0图Ⅰ-12\n度冲上小车，当它将要过D点时，它对水平导轨的压力为9.81N(g取9.8m/s2)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.图Ⅰ-13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=4r，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=0.4E，取A到B的方向为正方向.0（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\n一、（40分）1.D2.B3.A4.C5.C6.B、D7.D8.B9.CD10.ABCv2d2l1二、（15分）11.vt-12.d+2l;13.mv22gl30三、（20分）14.（6分）不变；15.（6分）（1）R；（2）右；116.（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=PΔt，（3分）cc又光子的频率ν=，（2分）所以每个激光光子的能量为E=h（20图Ⅰ′-1EPt分），则每列光脉冲含有的光子数n==（2分）Ehc011061.01011693.4109即n==3.5×1013（1分）6.631034310818.（10分）（1）串联电阻：R+R=4（Ω）12RRR=2Ω串联电阻：12=1Ω1RRR=2Ω……(2分)212E2(RR)（2）由题意有P=12=9W……（2分）1(RRR)122将前式代入解得：E=6+1.5r……（2分）E24E2由题中的条件P≥P得≥……（2分）21(1r2)(4r)26V＜E≤9V0＜r≤2Ω或2E=6+1.5r……（2分）r=E-43Mmmv2119.（12分）由G=（1分）得，卫星在空间站上的动能为E=mv2=kr2r2MmMmG（2分）卫星在空间站上的引力势能在E=-G（1分）2(Rh)pRhMm机械能为E=E+E=-G（2分）1kp2(Rh)MmMG3同步卫星在轨道上正常运行时有G=mω2r（1分）故其轨道半径r=（1r22分）MmMm32由③式得，同步卫星的机械能E=-G=-G22r2GM\n13=-m(GM)2（2分）2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，设离开航天飞213Mm机时卫星的动能为E，则E=E-E-GM2+G（2分）kxkx2p2Rh20.（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，则有mv=(M+m)v（2分）10111μ(mg-qE)L=mv2-(M+m)v2(2分)2021当E向上时，设物块与木板的最终速度为v，则有mv=(M+m)v（2分）202L11μ(mg+qE)=mv2-(M+m)v2（2分）22022mg解得E=（3分）2q21.（15分）（1）设m抵达D点的速度为v，则：Bqv+mg=N（2分）11Nmg9819.80∴v===5.0m/s（1分）1Bq2.01031.0设此小车速度为v，金属块由A-D过程中系统动量守恒则：2mv=mv+Mv（1分）∴v=1.0m/s（1分）0122111∴损失的机械能ΔE=mv2-mv2-Mv2=18J（2分）2021221（2）在m冲上圆弧和返回到D点的过程中，小车速度一直在增大，所以当金属块4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：mv1+Mv=mv′+Mv′（2分）系统机械能守恒，则：2121111mv2+Mv2=mv′2+Mv2（2分）v′=1m/s和v′=3m/s（1分）2122212022v′=1m/s舍去，∴小车能获得的最大速度为3m/s（1分）222.（15分）（1）当待测系统静止时，1、2接线柱输出的电压U=·R（1分）0Rr12由已知条件U=0.4ε可推知：R=2r，此时滑片P位于变阻器中点（1分）待测系统012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：kLkLa=（1分）a=-（1分）12m22mkLkL所以"加速度计"的测量范围为［-·］（2分）2m2m（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L4r阻R=（-x）·（1分）12L由闭合电路欧姆定律得：I=（1分）Rr1\n故电压表的读数为：U=IR（1分）1根据牛顿第二定律得：k·x=m·a（1分）kL5kLU建立以上四式得：a=-（2分）2m4m（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L4r点向左偏移x，变阻器接入电路的电阻为：R=（+x）·22L由闭合电路欧姆定律得：ε=I(R+r)2根据牛顿第二定律得：k·x=m·akL(3Ir)联立上述三式得：a=（2分）4Imr