高中物理竞赛决赛试题含答案.docx
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高中物理竞赛决赛试题含答案
2015高中物理竞赛决赛试题(含答案)
作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
随着新高考改革的深入,很多大学在招生的时候,把相关专业的选考学科都定为物理。
接下来万朋教育就给大家送上2015年全国高中物理竞赛决赛试题,供大家免费下载学习。
一、选择题I(单选每小题3分,共30分)
1.甲车速度v1=10米/秒,乙车速度v2=4米/秒,两车在一条公路的不同车道上作同方向的匀速直线运动,随后在甲车追上乙车相遇时,甲车立即刹车作加速度为a=2米/秒2的匀减速运动。
于是两车将再次相遇,设两车先后两次相遇的时间间隔为t,两次相遇处的距离为s,则()
(A)t=6秒,s=24米(B)t=5秒,s=20米
(C)t=5秒,s=25米(D)t=6.25秒,s=25米
图1
2.点光源s位于凸透镜左侧2倍焦距(即2f)之外,由s发出的一条光线a如图1所示,则光线经过透镜折射后的出射光线将与主光轴0102相交于()
(A)一倍焦距与两倍焦距之间
(B)两倍焦距之外
(C)无穷远处
(D)两倍焦距处
图2
3.图2是某电路中的一部分,已知R1=5欧,R2=1欧,R3=3欧,电流I1=O.2安,I2=O.1安,则通过电流表A中的电流强度是()
(A)0.2安,方向为b→a
(B)0.1安,方向b→a
(C)O.1安,方向为a→b
(D)0.3安,方向a→b
图2
4.质量为优的重物放在地面上,该地重力加速度为g,现用一根细绳向上提重物,使绳子拉力从零开始逐渐增大,得到加速度a与拉力T的图线如图3所示中的OAB。
换一个地点做同样的实验,又得到OCD的图线,关于OCD图线所描述的物体质量m′与新地点重力加速度g′,下列说法中正确的是()
(A)m′>m,g′≠g
(B)m′(C)m′>m,g′=g
(D)m′图4
5.如图4所示,在通电密绕长螺线管靠近左端处,吊一金属环a处于静止状态,在其内部也吊一金属环b处于静止状态,两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上,当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时,a、b两环的运动情况将是()
(A)a右摆,b左摆(B)a左摆,b右摆
(C)a右摆,b不动(D)a左摆,b不动
6.如图5所示,甲、乙两列相互垂直传播的振动情况完全相同的波,实线表示波峰,虚线表示波谷,箭头表示波的传播考向。
则图中P点(小边正方形的中央一点)所处位置应在()
图5
(A)振动增强点
(B)振动减弱点
(C)既不是增强点,又不是减弱点
(D)条件不足无法判断
7.放在粗糙水平面上的物体,第一次受水平力F1的作用,第二次受与水平面成θ角的斜向上的拉力F2的作用,这二次使物体以相同的加速度发生相同的位移,设两次情况下,力F1和F2对物体分别做功W1和W2,则()
(A)F1>F2,W1>W2
(B)无法比较F1和F2的大小,但W1>W2
图6
(C)无法比较W1和W2的大小,但F1>F2
(D)力和功都无法比较大小
8.图6为一绝热容器,中间用隔离板隔成两部分等容积的上下两层,上层A部分的气体分子压强较小,下层B部分的气体压强较大,且两部分容器中气体为温度相同的同种气体,现抽去隔板,使两部分气体均匀混合,则就整部分气体而言,其内能将()
(A)减小(B)增大(C)不变(D)无法比较
图7
9.如图7所示的振荡电路正处在振荡过程中,某时刻电感L中的磁场和电容C中的电场如图所示,则此时()
(A)电容器中的电场强度正在增大
(B)线圈中磁感强度正在增大
(C)电容器极板上电荷最多
(D)振荡电流达最大值
10.在一弧形光滑轨道的上方搭有一水平光滑直轨道,如图8所示,两小球a、b以相同的水平初速度v0从同一地点M处同时滑向轨道,且始终未离轨,则先到达N点的小球应是()
图8
(A)a球
(B)b球
(C)两球同时到达
(D)无法判定
图9
二、选择题Ⅱ(单选,每小题4分,共20分)
1.如图9所示。
物体由静止开始分别沿不同斜面由顶端A下滑至底端B,两次下滑的路径分别为图中的Ⅰ、Ⅱ,两次物体与斜面间的摩擦因数相同,且不计路径Ⅱ中转折处的能量损失,则物体到达B点时的动能相比较是()
(A)第一次小(B)第二次小
(C)两次一样大(D)无法确定
图10
2.在图10所示的电路中,电源电动势为ε,内电阻r。
闭合电键后,当滑动变阻器的滑片P处于图中R的中点位置时,小灯泡L1、L2、L3的亮度相同。
若将滑片P向左滑动,小灯泡的亮度变化情况是()
(A)L1变亮,L2变暗,L3变亮
(B)L1变暗,L2变亮,L3变暗
(C)L1、L2变亮,L3变暗
图11
(D)L1、L2变暗,L3变亮
3.在图11中,AB、BC为两细绳,A、C悬挂于天花板上,B端用一大小值定的力F拉住,绳与天花板的夹角分别为30°和45°,则要使BC绳所受拉力最大,力F与BC间的夹角θ应为()
(A)135°(B)165°
(C)180°(D)以上均错
图12
4.利用图12所示电路测量电池电动势ε和内电阻r,得到电流表和电压表的两组数据I1、U1,I2、U2,由此可求得ε测=U1+
,r测=
。
若考虑到两表并非理想的电流表和电压表,那么上述的测量值和真实值ε0与r0之间的关系应是()
(A)ε0=ε测,r0>r测
(B)ε0>ε测,r0>r测
(C)ε0>ε测,r0=r测
(D)ε0=ε测,r0图13
5.图13是密立根油滴实验的模拟装置。
从喷嘴F喷出的雾状油滴由于摩擦而带电,油滴下落时受到的空气阻力的大小与油滴半径、下落速度成正比,当阻力和重力相等时,它将以收尾速度v匀速下落,这时的空气阻力为krv(k为比例系数,r为油滴半径,v为收尾速度)。
一油滴以速度v穿过金属板P上的小孔S,进入P、Q两平行金属板间的匀强电场中,在电场作用下油滴最终以收尾速度v′在两板间匀速向下运动,已知电源电动势为ε,P、Q两板间距离为d,则该油滴所带电量为()
(A)
(B)
(b)
(D)
图14
三、选择题Ⅲ(复选,每小题5分,共25分)
1.如图14所示,质量为m的质点与三根相同的螺旋形轻弹簧相连,且处于竖直平面内。
静止时,相邻两弹簧间的夹角均为120°,已知弹簧a、b对质点作用力均为F,则弹簧c对质点的作用力大小司能为()
(A)F(B)F+mg
(C)F-mg(D)Mg-F
图15
2.如图15所示,物体原静止在倾角为θ的斜面上,现给物体一水平的推力F,使物体做匀速运动,物体与斜面间的摩擦因数为μ,物体质量为m,则下列的判断中正确的是()
(A)物体将沿与斜面底边平行的方向移动
(B)物体所受滑动摩擦力大小等于μmgcosθ,方向与力F相反
(C)物体所受滑动摩擦力大小等于μmgcosθ,方向与力F成一角度
(D)物体将斜向下做匀速直线运动
3.两个大小相同的绝缘金属小球带有正、负电荷,固定在一定距离上,今把它们相碰后置于原处,则它们间的库仑力与原来相比,将()
(A)变小(B)变大
(C)不变(D)变为零
图16
4.左端封闭,右端开口粗细均匀的U形玻璃管,倒置时如图16所示,用水银柱封闭住两段空气柱Ⅰ,Ⅱ,且两空气柱长度与它们之间的水银柱长度相等均为l,左段空气柱Ⅰ底面与右段水银面在同一水平面上。
若将此管保持竖直状态而作自由落体运动,则与静止时相比()
(A)空气柱Ⅰ长度将增大
(B)空气柱总长度将减少
(C)左管中下段水银柱将位置不变
(D)右管中水银面将下降
图17
5.图17中,M、N为两只在同一平面的线圈。
在M的A、B间加上图示所示的交流电(电流方向以顺时针方向为正),则下列叙述中正确的是()
(A)在0和
,M与N相互推斥
(B)在
,N中感应电流方向为逆时针方向
(C)在t=
时刻,M与N间相互作用力最大
(D)在t=
寺时刻,N中无感应电流
四、填空题(每小题6分,共36分)
1.如图18所示,水平光滑桌面上有一长1米的轻杆,A端固定一个质量为2千克的小球,杆可绕另一端O在水平光滑桌面上旋转。
现在杆的中点B施加一个大小4牛,始终与杆垂直的水平力,在力将杆推转8弧度中,力的最大功率为——瓦。
2.在图19所示的电路中,已知电动势ε1=2.1伏,ε2=1.5伏,内阻分别为r1,r2,外电阻为R,在图甲中的电压表示数为0.3伏,则图乙中的电压表示数为——。
3.如图20所示,在湖中固定一细长圆管(两滞均开口),管内有一活塞,其下端位于水面上。
已知圆管竖直放置,活塞底面积S=1厘米2,质量不计,水面的大气压强p0为1.01×105帕。
现将活塞缓缓地提高H=15米。
则拉力对活塞所做的功应为——焦。
4.如图21所示,在倾角为θ的斜面上,以速度v0水平抛出一个质量为m的小球(斜面足够长,重力加速度为g),则在小球从A点水平抛出直至运动到小球离开斜面有最大距离的过程中,重力的平均功率
=_____。
图22
5.三个质量均为优的小物体,用轻绳相连跨过光滑的滑轮在图22所示位置处于静止状态。
现若缓缓地将悬点A向右移动s至A′点时,三物仍保持静止,则该移动过程中所做的功应为——。
图23
6.利用如图23所示的装置可测得导体中单位体积内的自由电子数n。
横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为h,并加有与侧面垂直的匀强磁场(磁感强度为B),当通以图示方向电流I时,在导体上下表面间用电压表可测得电压为u,已知自由电子的电量为e,则可知该导体单位体积的自由电子数n=——。
五、计算题(第l题10分,第2题11分,第3题18分,共39分)
1.在一个密闭的容器中装有放射性同位素氪(
Kr),在温度为20℃时,其压强为1大气压。
将容器埋入地下深处,经过一段时间后取出,在此期间有些氪经β衰变成为铷(
Rb),铷最后是固体状态。
现在,仍在温度为20℃时测得容器中的压强为O.125大气压(1大气压=1.01×105帕),并测得容器中有固体铷1.4×10-3摩,若铷的体积与容器体积比较可以忽略,且已知氪的半衰期为T=11年,试计算埋入时氪的质量m及埋入地下的时间t。
2.如图24所示,AB是半径为R的圆的直径,O为圆心,AC与AB成30°角,空间有一匀强电场,场强大小为E,从A点以相同的初动能Ek向不同方向抛出带电量均为g的带正电的粒子,
图24
它们都能到达圆周,为使到达圆周上各点的粒子中(粒子重力可忽略),到达C点的粒子动能最大,求电场方向及粒子到达C点的动能。
3.如图25所示,一根长L=0.6米的轻细绳,上端与一质量m=1千克的小圆环相连,环套在光滑的水平细杆上,绳的下端挂一质量M=2千克的小球。
开始时使绳拉直成水平状,且环与球均处于静止状态。
现释放小球,试求:
当小球具有最大竖直分速度时,绳的拉力T及此时小球的速度v。
(取g=10米/秒2)
图25
答案
一、1.D2.D3.A4.C5.D6.B7.B8.A9.A10.B
二、1.C2.A3.B4.B5.D
三、1.ABCD2.CD3.ABCD4.BC5.AB
四、1.82.1.7伏或1.8伏3.1004.
tgθ5.
6.
五、1.O.136克,33年2.OC方向,Ek+1.5EqR
3.20
牛,
米/秒(与竖直方向夹角φ=tg-1
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