市级高中物理联赛综合试卷

市级高中物理联赛综合试卷考试时间：120分钟 总分：150分 年级/班级：高三物理竞赛班

试标题:市级高中物理联赛综合试卷

一、选择题

1.在光滑的水平面上，一质量为m的小球以速度v向右运动，与静止在水平面上的质量为2m的木块发生弹性正碰。碰撞后，小球的速度大小和方向分别为

A.v，向右

B.v/2，向右

C.v/3，向左

D.2v/3，向左

2.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过高度为h时速度为v，则物体从开始下落到落地时的速度大小为

A.v

B.√2v

C.√3v

D.2v

3.一列火车在平直轨道上做匀加速直线运动，车厢中挂着一个单摆，其摆长为L，当摆球相对车厢静止时，摆线与竖直方向的夹角为θ，则火车的加速度大小为

A.gtanθ

B.gcotθ

C.gsinθ

D.gcosθ

4.一个质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则物体开始沿斜面下滑时，斜面对物体的支持力大小为

A.mg

B.mgcosθ

C.mgsinθ

D.mg(1-μcosθ)

5.一物体做匀速圆周运动，半径为R，周期为T，则该物体在T/2时间内的位移大小为

A.0

B.R

C.2R

D.πR

6.一束单色光从空气射入水中，入射角为θ1，折射角为θ2，则水的折射率n为

A.sinθ1/sinθ2

B.sinθ2/sinθ1

C.cosθ1/cosθ2

D.cosθ2/cosθ1

7.一平行板电容器，两极板间的距离为d，极板面积为S，电容器充满介电常数为ε的介质，当两极板间电压为U时，电容器储存的电场能为

A.1/2CU^2

B.εCU^2

C.CU^2

D.2CU^2

8.一长直导线通有电流I，在其附近放置一个矩形线圈，线圈与导线共面，当线圈以导线为轴转动时，线圈中产生的感应电动势最大值为

A.0

B.μ0Il1l2/2πr

C.μ0Il1l2/πr

D.μ0Il1l2/2r

9.一电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，磁感应强度为B，电子电荷量为e，质量为m，则电子的轨道半径为

A.mv/eB

B.m^2v/eB

C.mv^2/eB

D.m^2v^2/eB^2

10.一束光照射到两种介质的分界面，入射光线与分界面夹角为30°，反射光线与折射光线垂直，则该光的折射率为

A.√3

B.1/√3

C.2

D.1/2

二、填空题

1.一质量为m的小球以速度v0水平抛出，不计空气阻力，则小球落地时速度的大小为__________。

2.一物体从高处自由下落，经过时间t1落地，则物体在时间t1前一半时间内的位移与后一半时间内的位移之比为__________。

3.一质点做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω，则质点的线速度大小为__________，向心加速度大小为__________。

4.一束单色光从空气射入水中，入射角为30°，折射角为22°，则水的折射率为__________。

5.一平行板电容器，两极板间的距离为d，极板面积为S，电容器充满介电常数为ε的介质，当两极板间电压为U时，电容器储存的电场能密度为__________。

6.一长直导线通有电流I，在其附近放置一个矩形线圈，线圈与导线共面，当线圈以导线为轴转动时，线圈中产生的感应电动势最大值为__________。

7.一电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，磁感应强度为B，电子电荷量为e，质量为m，则电子的轨道半径为__________。

8.一束光照射到两种介质的分界面，入射光线与分界面夹角为30°，反射光线与折射光线垂直，则该光的折射率为__________。

9.一物体从高处自由下落，经过高度h时速度为v，则物体从开始下落到落地时的速度大小为__________。

10.一质点做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω，则质点的向心加速度方向__________。

三、多选题

1.下列哪些运动是匀变速直线运动？

A.自由落体运动

B.匀速圆周运动

C.平抛运动

D.简谐运动

2.下列哪些现象是光的折射现象？

A.海市蜃楼

B.水中筷子看起来变弯

C.光的色散

D.镜面反射

3.下列哪些因素会影响平行板电容器的电容？

A.极板间的距离

B.极板面积

C.极板间的介质

D.极板间的电压

4.下列哪些情况会产生感应电流？

A.导体在磁场中做切割磁感线运动

B.线圈中的磁通量发生变化

C.导体在磁场中平行于磁感线运动

D.线圈中的磁通量保持不变

5.下列哪些物理量是矢量？

A.速度

B.加速度

C.功

D.力

6.下列哪些情况会改变物体的动能？

A.物体速度的大小发生变化

B.物体速度的方向发生变化

C.物体质量发生变化

D.物体受到的合外力为零

7.下列哪些情况会改变物体的动量？

A.物体速度的大小发生变化

B.物体速度的方向发生变化

C.物体质量发生变化

D.物体受到的合外力为零

8.下列哪些情况会产生电场？

A.存在电荷

B.导体带电

C.电荷运动

D.电流流动

9.下列哪些情况会产生磁场？

A.存在电流

B.导体带电

C.电荷运动

D.电流流动

10.下列哪些现象是波的干涉现象？

A.杨氏双缝干涉实验

B.水波相遇时产生的叠加现象

C.光的衍射

D.声波的衍射

四、判断题

1.在光滑的水平面上，一物体做匀速直线运动，说明它不受任何力的作用。

2.物体做平抛运动时，其加速度始终保持不变。

3.折射率越大的介质，光线在其中传播的速度越快。

4.电容器的电容大小与两极板间的电压成正比。

5.感应电流的方向总是与引起感应电流的磁通量变化的方向相反。

6.做匀速圆周运动的物体，其速度大小不变，但速度方向时刻改变。

7.质点做简谐运动时，其加速度与位移成正比，方向相反。

8.动量守恒定律适用于孤立系统。

9.热量总是从高温物体传递到低温物体。

10.在真空中，光的传播速度大于在介质中的传播速度。

五、问答题

1.简述牛顿第二定律的内容及其物理意义。

2.解释什么是光的折射现象，并说明折射定律的内容。

3.描述一个实验，验证平行板电容器的电容与极板面积成正比的关系。

试卷答案

一、选择题

1.D

解析：根据动量守恒定律，碰撞前系统总动量为mv，碰撞后系统总动量为mv1+2mv2。由于弹性碰撞，动能守恒，即1/2mv^2=1/2mv1^2+1/2*2m*v2^2。联立动量守恒和动能守恒方程，解得v1=2v/3，v2=-v/3，即小球速度大小为2v/3，方向向左。

2.B

解析：根据自由落体运动规律，v^2=2gh，落地时速度v'满足v'^2=v^2+2gh'，其中h'为总高度。由于h'=2h，所以v'^2=v^2+4gh=2v^2，即v'=√2v。

3.A

解析：单摆在车厢中静止时，摆球受到的合力提供向心力。设摆线与竖直方向的夹角为θ，则有mgsinθ=ma，其中a为火车加速度。解得a=gsinθ。

4.B

解析：物体静止在斜面上时，受到重力mg、支持力N和静摩擦力f。根据平衡条件，Ncosθ=mg，f=mgsinθ。由于静摩擦力最大值为μN，所以物体开始下滑时，f=μN=μmgcosθ。此时斜面对物体的支持力大小为N=mg/cosθ。

5.B

解析：匀速圆周运动中，T/2时间内物体转过的圆心角为π弧度，对应的弦长即为位移大小。位移大小s=2Rsin(π/2)=R。

6.B

解析：根据折射定律，n=sinθ1/sinθ2。已知入射角θ1=30°，折射角θ2=22°，代入公式得n=sin30°/sin22°≈1.0/0.374≈2.67。

7.A

解析：平行板电容器的电容C=εS/(4πkd)，电场能密度u=1/2εE^2=1/2ε(U/d)^2=1/2CU^2/d^2。但题目中未给出d，所以直接用1/2CU^2。

8.B

解析：矩形线圈以导线为轴转动时，切割磁感线产生感应电动势。最大感应电动势Em=μ0Il1l2/2πr，其中l1为线圈边长，l2为线圈另一边长，r为导线到线圈中心的距离。

9.B

解析：根据自由落体运动规律，v^2=2gh，落地时速度v'满足v'^2=v^2+2gh'，其中h'为总高度。由于h'=2h，所以v'^2=v^2+4gh=2v^2，即v'=√2v。

10.A

解析：反射光线与折射光线垂直，说明反射角θ1+折射角θ2=90°。根据折射定律，n=sinθ1/sinθ2。已知入射角θ1=30°，代入得sinθ2=sin(90°-30°)/n=cos30°/n=(√3/2)/n。又sinθ2=1/n，联立解得n=√3。

二、填空题

1.√(v0^2+2gh)

解析：水平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。落地时竖直分速度vy=√(2gh)，水平分速度vx=v0。合速度v=√(vx^2+vy^2)=√(v0^2+2gh)。

2.1:3

解析：自由落体运动是匀加速直线运动，t1时间内位移h=1/2gt1^2。前一半时间(t1/2)内位移h1=1/2g(t1/2)^2=1/8gt1^2。后一半时间(t1/2)内位移h2=h-h1=1/2gt1^2-1/8gt1^2=3/8gt1^2。所以h1:h2=1:3。

3.Rω,Rω^2

解析：线速度v=ωR，向心加速度a=ω^2R。

4.1.34

解析：根据折射定律，n=sinθ1/sinθ2=sin30°/sin22°≈0.5/0.374≈1.34。

5.εU^2/(2d)

解析：平行板电容器的电容C=εS/(4πkd)，电场能密度u=1/2εE^2=1/2ε(U/d)^2=1/2CU^2/d^2。

6.μ0Il1l2/2πr

解析：矩形线圈以导线为轴转动时，切割磁感线产生感应电动势。最大感应电动势Em=μ0Il1l2/2πr，其中l1为线圈边长，l2为线圈另一边长，r为导线到线圈中心的距离。

7.mv/eB

解析：电子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即eVB=mv^2/R，解得R=mv/eB。

8.√3

解析：反射光线与折射光线垂直，说明反射角θ1+折射角θ2=90°。根据折射定律，n=sinθ1/sinθ2。已知入射角θ1=30°，代入得sinθ2=sin(90°-30°)/n=cos30°/n=(√3/2)/n。又sinθ2=1/n，联立解得n=√3。

9.√(v^2+2gh)

解析：自由落体运动是匀加速直线运动，v^2=2gh。落地时速度v'满足v'^2=v^2+2gh'，其中h'为总高度。由于h'=h，所以v'^2=v^2+2gh=2v^2，即v'=√2v。

10.指向圆心

解析：向心加速度方向始终指向圆心。

四、判断题

1.×

解析：物体做匀速直线运动时，可能受到平衡力的作用，例如静止在斜面上的物体受到重力和支持力的平衡。

2.√

解析：平抛运动只受重力作用，加速度恒为g，方向竖直向下。

3.×

解析：折射率n=c/v，其中c为光在真空中的速度，v为光在介质中的速度。n越大，v越小。

4.×

解析：电容器的电容大小由其自身结构决定，与电压无关。

5.√

解析：根据楞次定律，感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化。

6.√

解析：匀速圆周运动的速度大小不变，但速度方向时刻改变。

7.√

解析：简谐运动的加速度a=-kx，其中k为比例常数，x为位移，负号表示加速度方向与位移方向相反。

8.√

解析：动量守恒定律适用于孤立系统，即系统不受外力或所受外力之和为零。

9.√

解析：根据热力学第二定律，热量总是从高温物体传递到低温物体。

10.√

解析：光在真空中传播速度最大，为c=3×10^8m/s。在介质中传播速度小于c。

五、问答题

1.牛顿第二定律的内容是：物体的加速度a与它所受的合外力F成正比，与它的质量m成反比，加速度的方向与合外力方向相同。其数学表达式为F=ma。物理意义是定量描述了力、质量和加速度之间的关系，是经典力学的基础。

2.光的折射现象是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象。折射定律（斯涅尔定律）的内容是：入射光线、折射光线和法线在同一平面内；入射光线和折射光线分居在法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数，即n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1