2014年湖州市第十五届飞英杯物理竞赛高二试卷及参考答案.doc

2014年湖州市第十五届飞英杯物理竞赛 高 二 试卷 注意事项：1本试卷共23题，满分为150分，考试时间120分钟2将每题的答案答题卷上，在试卷上答题无效，本卷g取10m/s2一、选择题（本题共10 小题，每小题 4 分，共40 分每小题只有一个选项符合题意)1.如图所示，棒AB上均匀分布着正电荷，它的中点正上方有一P点，则P点的场强方向为(A)垂直于AB向上(B)垂直于AB向下(C)平行于AB向左(D)平行于AB向右2在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是(A)安培首先提出了磁场对运动电荷的作用力公式(B)法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应(C)法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律库仑定律(D)楞次发现了电磁感应现象，并研究得出了判断感应电流方向的方法楞次定律3.两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如下图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知(A)在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同(B)在时刻t1两木块速度相同(C)在时刻t3和时刻t4之间某瞬时两木块速度相同(D)在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同v0E4如图所示，水平放置的两块带电平行金属板板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场假设电场、磁场只存在于两板间一个带正电的粒子，以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间，恰好做匀速直线运动不计粒子的重力及空气阻力则(A)板间所加的匀强磁场，方向垂直于纸面向里(B)若粒子电量加倍，将会向下偏转(C)若粒子从极板的右侧射入，一定沿直线运动(D)若粒子带负电，其它条件不变，将向上偏转5用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如图（a）、（b）所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是(A)图（a）中的A1、A2的示数相同 (B)图（a）中的A1、A2的指针偏角相同(C)图（b）中的A1、A2的示数和偏角都不同 (D)图（b）中的A1、A2的指针偏角相同 6如图所示，半径为R的半球形碗固定于水平地面上，一个质量为m的物块，从碗口沿内壁由静止滑下，滑到最低点时速度大小为v，物块与碗之间的动摩擦因数恒为，则下列说法正确的是(A)在最低点时物块所受支持力大小为(B)整个下滑过程物块所受重力的功率一直增大(C)物块在下滑至最低点过程中动能先增大后减小(D)整个下滑过程摩擦力对滑块做功7如图所示电路，电源内阻不能忽略，R的阻值小于变阻器的总电阻，开始时滑动变阻器的滑片P停在变阻器的中点，稳定后滑片P由中点向上移动至顶端的全过程中(A)电压表的示数先减小后增大 (B)电压表的示数先增大后减小(C)电流表的示数先增大后减小 (D)电流表的示数先减小后增大 8.如图所示，导线AB可在置于匀强磁场中的不计电阻的金属框架上滑动，则下列判断正确的是(A)AB向左匀加速运动时，电流表中电流均匀增大(B)AB向左减速运动时，电流表中有电流方向由ab(C)AB向右加速运动时，电流表中有电流方向由ba(D)AB向左匀速运动时，电流表中有电流方向由ab9.如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v匀速运动，现将质量为m的物体竖直向下无初速轻轻地放置在木板上的P处，已知物体m和木板之间的动摩擦因数为。为保持木板的运动速度不变，从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中，对木板施一水平向右的作用力F，力F要对木板做功，做功的数值可能为 (A)(B)(C)mv2(D)2mv210. 如图所示，在真空中坐标xOy面的x0区域内，有磁感应强度B=1.0102T的匀强磁场，方向与xOy平面垂直，在x轴上的P(10,0)点处有一放射源，在xOy平面内向各个方向发射速率为v=1.0105m/s的带正电粒子，粒子的质量为m=1.01026kg，粒子带电量为q=1.01018C，则带电粒子能打到y轴上的范围是（重力的影响不计）(A)10cmy10cm (B)10cmy cm (C)cmy cm (D)cmy10cm二、选择题：（本题共 5小题，每小题 6 分，共30 分每小题有一个或一个以上的选项符合题意全部选对的得 6分，选对但不全的得 3分，错选或不答的得 0 分）11两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，a、b、c、d为电场中几个点，并且a、d为紧靠导体表面的两点，以无穷远为零电势点，则 (A)场强大小关系有 (B)电势大小关系有(C)将一负电荷放在d点时其电势能为负值图乙(D)将一正电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功图甲12如图甲所示，一质量为1kg的小木块静置于光滑的水平地面上，并且以此位置为坐标原点向右建立坐标系，在如图乙所示的周期性水平外力作用下木块向右运动，则 (A)在x=4m处木块的速度最大(B)在02m范围内木块做匀加速直线运动(C)在08m内一直沿方向运动(D)在x=6m处木块的速度大小为2m/s13. 如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时，线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力f的情况，以下判断正确的是 (A)FN先大于mg ，后小于mg (B)FN一直大于mg(C)f先向左，后向右 (D)f一直向左14某一学习小组在研究电磁感应现象时，利用一根粗细均匀的金属丝弯成导轨，导体棒的电阻是段电阻的两倍，如图所示，现将它们放在两个靠得非常近的异名磁极间，其间磁场可视为匀强磁场，当用平行于导轨的外力将导体棒由靠近位置匀速向右移动时，则(A)导体棒ef两端的电压变大 (B)导体棒ef中的电流变大(C)拉力的瞬时功率变小 (D)导轨消耗的电功率一直变小15如图所示，两个带正电的小球套在一个倾斜的直杆上，其中A球固定，两球均可视为点电荷，B球质量为m现将B球从M点由静止释放，它能自由向下滑行至N点恰好静止，且MO=ON，则(A)若将B球由N点释放可能滑至M点(B)在MO与ON段电场力对B球做功相等(C)B球从M至N点，重力势能未能完全转化为电势能(D)若从比M点更高点滑下时，B球速度最大的位置仍然不变三、填空题：（每题8分，共48分，其中第18、19、20题每空4分）16. 游泳速度大小分别为1.2m/s和0.9m/s的甲乙两人，在长50m的泳池同一端同时出发匀速游向另一端，当游到另一端时立即以原来速率反向游，如此往复，在25min时间内，甲从后面超乙的次数为 次。17.如图所示，质量为m的运动员站在质量为m的均匀长板AB的中点，板位于水平地面上，可绕通过A点的水平轴无摩擦转动.板的B端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后，握在运动员的手中.当运动员用力拉绳子时，滑轮两侧的绳子都保持在竖直方向，则要使板的B端离开地面，运动员作用于绳的最小拉力是_ _.18.下图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。下图B中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是v=340ms，若汽车是匀速运动的，则根据图可知， 汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是_ _m，汽车的速度是_ _ms. 图A图B19. 如图所示,OP1Q1与OP2Q2是位于同一水平面上的两根金属导轨,处在沿竖直方向的匀强磁场中,(磁场充满区域)磁感应强度为B.导轨的OP1段与OP2段相互乖直,长度相等,交于O点.导轨的P1Q1段与P2Q2段相互平行,并相距2b.一金属细杆在t=0的时刻从O点山发,以恒定的速度v沿导轨向右滑动.在滑动过程中.杆始终保持与导轨的平行段相垂直.速度方向与导轨的平行段相平行,杆与导轨有良好的接触.假定导轨和金属杆都有电阻,每单位长度的电阻都是r.(1)金属杆在正交的OP1、OP2导轨上滑动时,金属杆上通过的电流 ； (2)当t=时,通过金属杆中的电流 。20如图所示电路，电源电动势为E、内电阻为r，、的阻值均为r，则变阻器= 时，它的功率最大，最大值等于 。NM21.如图所示，有一只老鼠以不变的速度v1沿着直线MN逃跑，一猫以不变的速率v2追击，其运动方向始终对准老鼠，某时刻老鼠在F处，猫在D处，FDMN，且FD=L，则猫此时的加速度大小为 . 四、计算论述题：本题共2小题，共32分解答时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22（16分）如图所示一个半径R=1.0m的圆螺旋形光滑细管轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与竖直方向夹角。C为外圈轨道最低点，E为内圈轨道最低点，D为轨道最高点。一个质量的小滑块（可视为质点）从空中A点以速度水平抛出，恰好从外轨道的B端沿切线方向进入外轨道。经过最高点D后，沿圆周经过最低点E进入左侧一倾角为、动摩擦因数的倾斜直轨道EF，轨道EF足够长。其中圆轨道与倾斜直轨道EF在E处以微小圆弧相接，不计此处的碰撞能量损失。重力加速度，。试求：(1)滑块抛出点A距水平地面的高度h(2)滑块到达轨道最高点D时对轨道的压力FD(3)滑块第一次进入倾斜直轨道EF后，能否返回到与O点处于同一水平高度的轨道上的P点？如果不能，还可以有多少次通过圆轨道上距水平地面高为0.02m的某一点?AmAOPBR37C(E)FhD23.（16分）如图(a)所示，真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000V的加速电场后，由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入，A、B板长l=0.20m，板间距离d=0.02m.加在A、B两板问的电压随时间变化的u-t图线如图(b)所示。设A、B间的电场可看作是均匀的，且两板外无电场，在每个电子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒，筒的左侧边缘与极板右端距离b=0.15m，筒绕其竖直轴匀速转动，周期T=0.20s，筒的周长s=0.20m，筒能接收到通过A、B板的全部电子。(1)以t=0时(见图(b)，此时u=0)电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点，并取y轴竖直向上。试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标(不计重力作用)。(2)在给出的坐标纸(图(c)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线.2014年湖州市第十五届飞英杯物理竞赛 高 二 试卷 参考答案一、二选择题（1-10题每题4分，11-15题每题6分，部分对得2分）123456789101112131415ACCABCBCCBBDACDADACCD三、填空题：（每题8分，共48分，其中第18、19、20题每空4分）16. 4次；17. ； 18. 17，17.9(或) ； 19. (1) ,(2)；20. ，；21. 四、计算论述题：本题共2小题，共32分解答时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22（16分）解：（1）由平抛运动知识分析得出 1分由机械能守恒定律得出 1分1分或用运动学解： 1分 1分 1分（2）由机械能守恒定律得： 1分有D点受力分析得： 1分 1分由牛顿第三定律得：对轨道的压力FD大小为12N，方向竖直向上。1分（3）假定从斜面返回后，能达到的高度低于P点，则达到此高度处时的速度为零。设滑上斜面的高度为，返回后运动到轨道的高度为，并选择水平地面为势能零点。则最初具有的机械能：第一次滑上斜面时，由功能关系可得： 1分第一次返回圆周轨道时，得1分得出：计算得出 ，小于圆周轨道的半径，所以上述假设成立，即不能返回到P点。由上述过程的推导可知滑块从圆轨道上的一点返回时具有的机械能为滑块再次达到斜面的高度与滑块再次返回圆轨道的高度的关系为：，由此可以进一步推导得出：2分进一步代入数据可得：再由题意得：，求解得出只有n=1、 2 、3才成立1分所以还可以有6次通过圆轨道上距水平地面高度为0.02m的某点。1分23.（16分）解：（1）设为电子沿A、B板的中心线射入电场时的速度，则 （1分）电子穿过AB板的时间，则 （1分）对恰好穿过AB的电子，在它通过时加在AB间的电压应满足： （1分）由得： 此电子从AB板射出时沿方向的分速度为： （1分）此后，电子作匀速直线运动，它打在记录纸上的点最高，设纵坐标为由上图可得： （1分）由以上各式解得： （2分）从图