高二下学期物理竞赛试题 含答案.docx
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高二下学期物理竞赛试题含答案
2019-2020年高二下学期物理竞赛试题含答案
考生须知：
1.完卷时间为90分钟,满分100分；
2.本试卷分第I卷和第II卷，请将答案全部填写在卷II上。
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、选择题（每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1．关于质点的运动，下面各种情况中可能的是（）
（A）加速度的大小变化，速度的大小也变化，
（B）加速度的大小不变，速度的大小也不变，
（C）加速度的方向不断变化而速度不变，
（D）加速度的方向不变而速度的方向变化。
2．随着人们生活水平的不断提高，城乡间的交流不断增多，从而加重了交通运输的负担，铁路提速是在现有的基础上提高运力的最好方法，但铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力功率是一个重要问题。
已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度平方成正比，即，列车要提速，就需研制出更大功率的机车，那么当机车分别以120km/h和40km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为（）
A．3：
1B．9：
1C．27：
1D．81：
1
3．一物体从圆弧形轨道的点自由下滑，由于摩擦阻力的作用到达点时速度为零，点比点下降了h1，又由点到达点，速度再次为零，点比点下降h2，则h1与h比较，有（）
A．B.C．D.无法确定
4．宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带负电，电量为Q，星球表面无大气。
在一次实验中，宇航员将一带负电，电量为q（q≪Q）的粉末置于距星球表面h高处，该粉末恰好处于悬浮状态，宇航员又将此粉末带到距该星球表面2h高处，无初速释放，则此带电粉末将（）
（A）北向星球球心方向飞向太空，（B）仍处于悬浮状态，
（C）沿星球自转的线速度方向飞向太空，（D）向星球球心方向降落。
5．如图所示，一带负电Q的油滴，从A点以速度v0与水平方向成θ角射入沿水平方向的匀强电场中，如测得油滴在电场中达到最高点B时，它的速度大小恰为v0，则B点的位置：
（）
A、在A点的正上方B、在A点的左上方
C、在A点的右上方D、无法判断
6．2006年2月10日，如图所示的图形最终被确定为中国月球探测工程形象标志，它以中国书法的笔触，抽象地勾勒出一轮明月，一双脚印踏在其上，象征着月球探测的终极梦想，一位敢于思考的同学，为探月宇航员设计了测量一颗卫星绕某星球表面做圆周运动的最小
周期的方法:
在某星球表面以初速度竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为h，已知该星球的直径为d，如果在这个星球上发射一颗绕它运行的卫星，其做圆周运动的最小周期为（）
A．B．C．D．
7．有a、b、c、d四只电阻，其中三只电阻的阻值一样，只有一只电阻的阻值偏大。
要找出这只电阻，某同学设计了如图所示的电路。
当开关闭合时测出有电流从P流向Q，下列说法正确的是：
（）
A、阻值偏大的电阻一定是a和d中的一个
B、阻值偏大的电阻一定是c和b中的一个
C、下一步可将a和d互换位置，根据P、Q间电流的流向来判断
D、下一步可将d和c互换位置，根据P、Q间电流的流向来判断
8．如图所示，a、b是两个点电荷，它们的电量分别为、，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点，下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的左侧
A．Q1，Q2都是正电荷，且Q1B．Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1>|Q2|
C．Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|D．Q1，Q2都是负电荷，且|Q1|>|Q2|
9．等离子气流由左方连续以速度射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1P2相连接，线圈A内有随图乙所示变化的磁场，且磁场B的正方向规定
向左，如图甲所示，则下列叙述正确的是（）
A．0~1s内，ab、cd导线互相排斥
B．1~2s内，ab、cd导线互相吸引
C．2~3s内，ab、cd导线互相吸引
D．3~4s内，ab、cd导线互相排斥
10．在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中作逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示。
若小球运动到A点时，绳子忽然断开。
关于小球在绳断开后可能的运动情况，下列说法中正确的是（）
A．小球仍作逆时针匀速圆周运动，半径不变
B．小球仍作逆时针匀速圆周运动，但半径减小
C．小球作顺时针匀速圆周运动，半径不变
D．小球作顺时针匀速圆周运动，半径减小
二、填空题（每空3分，共计18分）
11．如图所示，在倾角θ＝30︒的斜面底端的正上方H高处以v0＝10m/s的初速度水平抛出一物体，空气阻力不计，该物体落在斜面上时的速度方向恰好与斜面垂直，则从抛出到与斜面相碰所经历的时间为______________，下落的高度为______________。
12．在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l。
用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx。
（1）请写出测金属丝电阻率的表达式：
ρ=（用上述测量量的字母表示）。
（2）若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值为l=cm，金属丝直径的测量值为d=mm。
13．金属杆在均匀磁场中以角速度ω绕竖直轴OO'转动（如图），磁感应强度为B，方向竖直向下。
图中R和α均为已知。
则金属杆两端的电势差为_____________。
第Ⅱ卷
一、选择题：
（40分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题：
（每空3分，共18分）
11：
13：
12：
三、计算题（本题共3小题，共42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）
14.（13分）一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。
初始时，传送带与煤块都是静止的。
现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动。
经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。
求此黑色痕迹的长度。
15．（14分）三块相同的金属平板A、B、D自上而下水平放置，间距分别为h和d，如图所示。
A、B两板中心开孔，在A板的开孔上搁有一金属容器P，与A板接触良好，其内盛有导电液体。
A板通过闭合的电键S与电动势为U0的电池的正极相连，B板与电池的负极相连并接地。
容器P内的液体在底部小孔O处形成质量为m，带电量为q的液滴后自由下落，穿过B板的开孔O'落在D板上，其电荷被D板吸附，液体随即蒸发，接着容器底部又形成相同的液滴自由下落，如此继续。
设整个装置放在真空中。
（g=10m／s2）
（1）D板最终可达到多高的电势？
（2）设液滴的电量是A板所带电量的a倍（a=0.02），A板与B板构成的电容器的电容为C0=5×10-12F，U0=1000V，m=0.02g，h=d=5cm．试计算D板最终的电势值；
（3）如果电键S不是始终闭合，而只是在第一个液滴形成前闭合一下，随即打开，其他条件与
（2）相同．在这种情况下，D板最终可达到电势值为多少？
说明理由。
16.（15分）在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。
一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出。
（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；
（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大?
此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?
参考答案
一、选择题：
（40分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
ABD
C
A
B
B
B
AD
ACD
BD
ACD
二、填空题：
（每空3分，共18分）
11：
1.73s25m13：
BR2ω
12：
36.48---36.520.796-0.799
14:
根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。
根据牛顿定律，可得
a=g①
设经历时间t，传送带由静止开始加速到速度等于v0，煤块则由静止加速到v，有
v0=a0t②
v=at③
由于a再经过时间，煤块的速度由v增加到v0，有
v0=v+a④
此后，煤块与传送带运动速度相同，相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹。
设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别为s0和s，有
⑤
⑥
传送带上留下的黑色痕迹的长度
⑦
由以上各式得
⑧
15:
解：
（1）当液滴到达D板后，D板电势升高，液滴在AB间做加速运动，随D板的液滴数目不断增多，液滴到达D板速度为零时，D板则势达到了最大值。
设D板最高电势为U，由动能定理可得：
所以
（2）A板的电荷量为
所以
（3）U至多等于A板电荷全都到D板时D板的电势值。
由于h=d，B、D板间的电容也是C0，故U至多应为U0，问题是U能否达到U0。
当D板电势为U时，A板电势为。
到达D板液滴的动能：
其中，是q的最大值，即第一个液滴的带电荷量。
代入数据得：
。
可见Ek>0,液滴一直往下滴，直至A板上电荷量全部转移到D板。
所以
16:
解析:
（1）由粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷。
粒子由A点射入，由C点飞出，其速度方向改变了90°，则粒子轨迹半径
R=r ① 又 qvB=m ②
则粒子的比荷
③
（2）粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60°角，故AD弧所对圆心角为60°，粒子做圆周运动的半径
R′=rcos30°=r ④又 R′= ⑤
所以
B′=B ⑥
粒子在磁场中飞行时间
t= ⑦
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