江苏省常州市第一中学2008年高中物理教师解题竞赛新人教版

用心 爱心 专心 常州市第一中学常州市第一中学 20082008 年高中教师解题竞赛年高中教师解题竞赛 物理物理 满分 100 分 考试时间 90 分钟 一 单一选择题一 单一选择题 3 3 5 155 15 分分 1 一个质量为 2kg 的物体 在 5 个共点力作用下处于平衡状态 现同时撤去大小分别为 15N 和 10N 的两个力 其余的力保持不变 关于此后该物体的运动的说法中正确的是 A 一定做匀变速直线运动 加速度大小可能是 5m s2 B 一定做匀变速运动 加速度大小可能等于重力加速度的大小 C 可能做匀减速直线运动 加速度大小是 2m s2 D 可能做匀速圆周运动 向心加速度大小是 5m s2 2 水平飞行的子弹打穿固定在水平面上的木块 经历时间 t1 机械能转化为内能的数值为 E1 同样的子弹以同样的速度击穿放在光滑水平面上同样的木块 经历时间 t2 机械能转 化为内能的数值为 E2 假定在两种情况下 子弹在木块中受到的阻力大小是相同的 则下 列结论正确的是 A t1 t2 E1 E2 C t1 t2 E1E2 1 2 B E1 E2 1E2 1 2 D E1 2 4 如图所示 ab cd 为两根水平放置且相互平行的金 属轨道 相距 L 左右两端各连接一个阻值均为 R 的定值电阻 轨道中 央有一根质量为 m 的导体棒 MN 垂直放在两轨道上 与两轨道 接触良好 棒及轨道的电阻不计 整个装置处于竖直向下的匀 强磁场中 磁感应强度大小为 B 棒 MN 在外驱动力作用下做简 谐运动 其振动周期为 T 振幅为 A 通过中心位置时的速度 为 v0 则驱动力对棒做功的平均功率为 A 2 0 2mv T B 2 2 2 0 B L v R C 2 22 2 8 B L A T R D 2 2 2 0 2 B L v R 5 银河系的恒星中大约四分之一是双星 某双星由质量不等的星体 S1和 S2构成 两星在相 互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动 由天文观察测得其运动 周期为T S1到O点的距离为r1 S1到 S2间的距离为r 已知引力常量为G 由此可求出 S2 的质量为 A 2 1 22 4 GT rrr B 2 3 1 2 4 GT r C 2 32 4 GT r D 2 1 22 4 GT rr 二 多选题二 多选题 4 4 4 164 16 分分 6 如图所示 一水平方向足够长的传送带以恒定的速度 1 v沿顺时针方向运动 传送带右端 Q P1P2 用心 爱心 专心 有一与传送带等高的光滑水平面 物体以速率 2 v沿直线向左滑上传送带后 经过一段时间又 返回光滑水平面上 这时速率为 2 v 则下列说法正确的是 A 若 1 v 2 v 则 2 v 2 v C 不管 2 v多大 总有 2 v 2 v D 只有 1 v 2 v时 才有 2 v 1 v 7 回旋加速器是加速带电粒子的装置 其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形 金属盒 两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场 使粒子在通过狭缝时都能得到加速 两 D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中 如图所示 要增大带电粒子射出时的动能 则下列 说法中正确的是 A 增大匀强电场间的加速电压 B 增大磁场的磁感应强度 C 减小狭缝间的距离 D 增大D形金属盒的半径 8 在北戴河旅游景点之一的南戴河滑沙场有两个坡度不同的滑道AB和 AB 均可看作斜面 甲 乙两名旅游者分 别乘两个相同完全的滑沙撬从A点由静止开始分别沿 AB和 AB滑下 最后都停在水平沙面BC上 如图所示 设滑沙撬和沙面间的动摩擦因数处处相 同 斜面与水平面连接处均可认为是圆滑的 滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不动 则下列说 法中正确的是 A 甲在B点的速率一定大于乙在 B点的速率 B 甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程 C 甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平 位移 D 甲在B点的动能一定大于乙在 B点的动能 9 有两个小灯泡 L1 L2 它们的额定电压分别为U1 U2 且U1 2U2 在正常工作时 通过 L1的电流是通过 L2的电流的 2 倍 把 L1 L2串联接到电压为U的某电源上 讨论两灯泡发光 情况 下列说法正确的是 A 当U 2U1时 灯 L1可以正常发光 B 当U 2U2时 灯 L2可以正常发光 C 当U U1 U2时 两灯都可以正常发光 D U 为任何值时 灯 L1都不能正常发光 三 简答题三 简答题 10 11 各 5 分 12 13 各 6 分 14 题 8 分 共 30 分 10 1 验证力的平行四边形定则 的实验情况如图甲所示 其中 A 为固定橡皮筋的图钉 O 为橡皮筋与细绳的结点 OB 和 OC 为细绳 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图 B B C 第 8 题图 用心 爱心 专心 1 1 图乙中的 F 与 F 两力中 方向一定沿 AO 方向的是 2 2 本实验采用的科学方法是 A 理想实验法B 等效替代法 C 控制变量法D 建立物理模型法 2 下列是由基本门电路组成的逻辑电路 其中能使小灯泡发光的是 11 如图 6 所示为一部分电路 当把电压恒定的电源接在A C两点时 理想电流表 A1 A2 示数分别为I1和I2 且I1 I2 9 5 若把此电源接在B D两点时 电流表 A1示数为 I1 且 I1 I1 9 2 R1 R2 消耗的功率分别为P1和P2 求 1 R2 R3为多少 2 P1 P2为多少 12 当物体从高空下落时 空气阻力会随物体的速度增大而增大 因此经过一段距离后将匀 速下落 这个速度称为此物体下落的终极速度 研究发现 在相同环境条件下 球形物体的 终极速度仅与球的半径和质量有关 g 取 10m s2 下表是某次研究的实验数据 小球编号 ABC 小球的半径 10 2m 0 50 51 5 小球的质量 10 3kg 2545 小球的终极速度 m s 164040 1 根据表中的数据 求出 B 球与 C 球在达到终极速度时所受的空气阻力之比fB fC 2 根据表中的数据 归纳出球型物体所受的空气阻力f与球的速度v及球的半径r 的关系 写出表达式并求出比例系数 A1 A2 A B C D 1 R 2 R 3 R 图 6 用心 爱心 专心 13 某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率 进行了如下实验 用天平测出电动小车的质量为 0 4kg 将电动小车 纸带和打点计时器按如图甲所示安装 接通打点计时器 其打点周期为 0 02s 使电动小车以额定功率加速运动 达到最大速度一段时间后关闭小车电源 待小车静 止时再关闭打点计时器 设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定 在上述过程中 打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示 请你分析纸带数据 回答下列问题 1 该电动小车运动的最大速度为 m s 2 该电动小车的额定功率为 W 14 两个正点电荷Q1 Q和Q2 4Q分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A B两点 A B两 点相距L 且A B两点正好位于水平放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处 如图所示 1 现将另一正点电荷置于A B连线上靠近A处静止 释放 求它在AB连线上运动过程中达到最大速度时的位置 离A点的距离 2 若把该点电荷放于绝缘管内靠近A点处由静止释 放 已知它在管内运动过程中速度为最大时的位置在P处 试求出图中PA和AB连线的夹角 四 计算题四 计算题 3 3 1313 分分 15 在广场游玩时 一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上 并将小石块放 置于水平地面上 已知小石块的质量为m 气球 含球内氢气 的质量为m2 气球体积为 V 打点计时器 纸带 图甲 6 015 996 005 785 355 044 71 4 40 4 076 00 单位 cm 图乙 Q2Q1 P ABO 用心 爱心 专心 空气 密度为 V和 均视作不变量 风沿水平方向吹 风速为 已知风对气球的作用 力f Ku 式中K为一已知系数 u为气 球相对空气的速度 开始时 小石块静止在地面上 如图所示 1 若风速 在逐渐增大 小孩担心气球会连同小石块一起被吹离地面 试判断是否会出 现这一情况 并说明理由 2 若细绳突然断开 已知气球飞上天空后 在气球所经过的空间中的风速 保持不变量 求气球能达到的最大速度的大小 16 选做题 共有 3 题 可任选 2 题作答 每题 6 5 分 16 A 如图所示 B 是质量为 3m 半径为 R 的光滑半球形碗 放在光滑的水平桌面上 A 是质量为 m 的细长直杆 光滑套管 D 被固定在竖直方向 A 可以自由上下运动 物块 C 的质量为 m 紧靠半球形碗放 置 初始时 A 杆被握住 使其下端正好与碗的半球面的 上边缘接触 如图 然后从静止开始释放 A A B C 便 开始运动 求 1 长直杆的下端运动到碗的最低点时 长直杆竖直方向 的速度和 B C 水平方向的速度 2 运动的过程中 长直杆的下端能上升到的最高点距离 半球形碗底部的高度 16 B 如下图中 三根实线表示三根首尾相连的等长绝缘细棒 每根棒上的电荷分布情 况与绝缘棒都换成导体棒时完全相同 点 A 是 abc 的中心 点 B 则与 A 相对 bc 棒对称 且已测得它们的电势分别为 UA和 UB 试问 若将 ab 棒取走 A B 两点的电势将变为多少 用心 爱心 专心 16 C 求右图电路中流过 1的电流 并问 若令 1减小 1 5V 而又要求流过 1的电流不变 如何调整 2的值 两电 源均内阻不计 17 2007 年 3 月 1 日 国家重大科学工程项目 EAST 超导托卡马克核聚变实验装置 在合 肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收 作为核聚变研究的实验设备 EAST 可为未来 的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索 其目的是建成一个核聚变反应堆 届时 从 1 升海水中提取氢的同位素氘 在这里和氚发生完全的核聚变反应 释放可利用能量相当 于燃烧 300 公升汽油所获得的能量 这就相当于人类为自己制造了一个小太阳 可以得到无 穷尽的清洁能源 作为核聚变研究的实验设备 要持续发生热核反应 必须把温度高达几百 万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内 约束的办法有多种 其中技术上相对较成熟的 是用磁场约束核材料 如图所示为 EAST 部分装置的简化模型 垂直纸面的有环形边界的匀 强磁场 b 区域 围着磁感应强度为零的圆形 a 区域 a 区域内的离子向各个方向运动 离子 的速度只要不超过某值 就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸 从而被约束 设离子质量为 m 电荷量为 q 环形磁场的内半径为 R1 外半径 R2 1 2 R1 将下列核反应方程补充完整 指出哪个属于核聚变方程 并求出聚变过程中释放的核能 E0 已知 2 1H 的质量为 m2 3 1H 的质量为 m3 粒子的质量为 m n 1 0 的质量为 mn 质子质量 为 mP 电子质量为 me 光速为 c A HeHH 4 2 3 1 2 1 B SrXenU 94 38 140 54 1 0 235 92 C RnRa 222 86 226 88 D MgNa 24 12 24 11 若要使从 a 区域沿任何方向 速率为v的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界 则 b 区域磁场的磁感应强度 B 至少为多大 用心 爱心 专心 若 b 区域内磁场的磁感应强度为 B 离子从 a 区域中心 O 点沿半径 OM 方向以某一速度射入 b 区 恰好不越出磁场的外 边界 请画出在该情况下离子在 a b 区域内运动一个周期的 轨迹 并求出周期 T a 区域b 区域 O R1 R2 M 用心 爱心 专心 参考解答参考解答 一 单一选择题 3 5 15 分 题号 12345 解答 BADBD 二 多选题 题号 6789 解答 ABBDABBD 10 1 1 F 3 2 B 3 1 A 11 2 1 2 3 12 1 9 50 13 1 1 50 2 1 20 保留两位有效数字同样给分 每格 5 分 14 解 1 正点电荷在A B连线上速度最大处对应该电荷所受合力为零 即 2 2 2 1 xL qQ k x qQ k 4 分 x 3 L 4 分 2 点电荷在P点处如其所受库仑力的合力沿OP方向 则它在P点处速度最大 即此 时满足 tan 2 2 2 2 1 2 sin cos4 cos2 sin2 4 R Qq k R Qq k F F 6 分 即得 arctan 3 4 2 分 15 1 将气球和小石块作为一个整体 在竖直方向上 气球 包括小石块 受到重力 G 浮力 F 和地面支持力 N 的作用 据平衡条件有 N m 1 m2 g gV 由于式中 N 是与风速 无关的恒力 故气球会连同小石块不会一起被吹离地面 2 气球的运动可分解成水平方向和竖直方向的两个分运动 达最大速度时 气球在水平方向做匀速运动 有 x 气球在竖直方向做匀速运动 有 m2g k y gV 气球的最大速度 m 22 yx 联立求解得 k gmgV m 22 16 A 解 1 长直杆的下端运动到碗的最低点时 长直杆在竖直方向的速度为 0 用心 爱心 专心 由机械能守恒定律 mgR 2 4 2 1 mv 2 Rg vv CB 2 长直杆的下端上升到所能达到的最高点时 长直杆在竖直方向的速度为 0 mghmv 2 3 2 1 4 3R h 16 B 每根细棒的电荷分布虽然复杂 但相对各自的中点必然是对称的 而且三根棒的 总电量 分布情况彼此必然相同 这就意味着 三棒对 A 点的电势贡献都相同 可设为 U1 ab 棒 ac 棒对 B 点的电势贡献相同 可设为 U2 bc 棒对 A B 两点的贡献相同 为 U1 所以 取走 ab 前 3U1 UA 2U2 U1 UB 取走 ab 后 因三棒是绝缘体 电荷分布不变 故电势贡献不变 所以 UA 2U1 UB U1 U2 解之 UA 3 2 UA UB 6 1 UA 2 1 U