上海高三物理竞赛.docx

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上海高三物理竞赛

上海市第八届高三物理竞赛

说明：

1、本卷分I、两卷，共六大题，总分值为150分，答题时间为120分钟。

2、答案及解答过程均写在答题纸上。

其中第一、二、三、四、五大题只要求写出答案，不要求写出解答过程；第六大题要写出完整的解答过程。

3、本卷未加说明时重力加速度g均取10m2。

Ⅰ卷

一．〔40分〕单项选择题〔本大题共8小题，每题5分.每题给出的四个选项中，只有一个是符合题意的〕

1．相距很远的两个分子在逐渐靠近的过程中〔〕D。

〔A〕分子间作用力逐渐增大〔B〕分子间作用力逐渐减小

〔C〕分子间势能先变大后变小〔D〕分子间势能先变小后变大

2．一列简谐横波在某时刻的波形如下图，图中质点b的起振时间比质点a的起振时间晚0.5s，且图中质点b和c之间的距离是5m，那么此波的波长和频率分别为〔〕A。

〔A〕5m、1〔B〕10m、2

〔C〕5m、2〔D〕10m、1

3．用频率为ν1的单色光照射某金属外表时，恰能发生光电效应，如改用频率为ν2的另一种光〔ν2＞ν1〕照射该金属外表，那么〔〕C。

〔A〕出射光电子的最大初动能减小〔B〕出射光电子的最大初动能不变

〔C〕出射光电子的最大初动能增大〔D〕不发生光电效应

4．用中子轰击铝27，在释放粒子的同时生成一不稳定的新核，该核在衰变为镁24的同时还会发出〔〕B。

〔A〕粒子〔B〕粒子〔C〕质子〔D〕中子

5．在光滑水平面上有一辆静止的小车，质量为m1和m2的甲、乙两人站在车的中点，现甲以相对地面的速率v1走到车头，乙以相对地面的速率v2走到车尾。

最终站在地面上的人观察到小车向前移动了一点，由此可以判断了〔〕D。

〔A〕v1＞v2〔B〕v1＜v2〔C〕m1＞m2〔D〕m1＜m2

6．如图，足够长光滑斜面上一小车自由下滑，车上有一垂直于斜面开口向上的发射管，小车下滑过程中，从发射管中射出一颗小球，不计空气阻力，小球落下时〔〕D。

〔A〕会落于小车前方

〔B〕落点取决于小球出射速率及小车速率

〔C〕击中发射管侧壁并可能被弹出

〔D〕击中发射管，且正好落进发射管内

7．如图，足够长斜面下端与水平地面相连，光滑小球A、B带有同种电荷，在小球B上施加一水平推力F，使小球A、B分别静止在侨眷同和地面上。

现将小球B沿水平面向斜面推动少许，当两球再次平衡时，与原来的平衡状态相比〔〕C。

〔A〕力F增大〔B〕小球A受支持力增大

〔C〕小球B受支持力增大〔D〕两球间库仑力增大

8．A为螺线管，B为铁芯，C为套在铁芯B上的绝缘磁环。

现将A竖直放置在水平桌面上，并连成如图电路，当突然闭合电键S时，绝缘环C将向上运动。

从绝缘环C开始上升直至升到最高点的过程中，假设不考虑摩擦及空气阻力的影响，那么桌面对A的支持力〔〕B。

〔A〕始终减小〔B〕先增大后减小

〔C〕始终增大〔D〕先减小后增大

二．〔20分〕填空题〔本大题共5小题，每题4分〕

9．如图，两个相同材料制成的转盘A、B紧靠着水平放置，A轮半径为2R，B轮半径为R，当A轮转动时能带动B轮旋转，且A、B间不打滑，现当A轮匀速转动时，在A轮上贴近边缘处放置一小木块，小木块恰能相对A轮静止，在同样的条件下，假设将该小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮静止，那么小木块距B轮转轴的最大距离为。

2，

10．在如图〔a〕所示电路中，变阻器R0最大阻值为22W，电源和滑动变阻器允许通过的最大电流均为2A。

电源端电压U随外电阻R的变化规律如图〔b〕所示。

闭合电键S后，为保证电路正常工作，负载的最小阻值为W。

〔保存2位有效数字〕4.9，

11．半径为R的环形均匀细玻璃管竖直放置〔管半径r≪R〕。

管内一半为水银〔密度为〕，另一半为空气。

开始时左右两水银面在同一水平面上，阀门K将管内空气分成体积相等的A、B两局部。

现将圆环顺时针转过90°，如下图，发现水银面的连线与水平面夹角＝30°，那么在转动前管内空气的压强为。

512，

12．一快艇以如下图速度方向航行时，发动机的冷却水箱进水口离水面高度为0.8m，其进水口经导管通到水中。

为使水能流进水箱〔不考虑导管对水的阻力〕，快艇的航行速度v至少应到达。

4，

13．测定导电液体单位时间内流过的体积〔即流量〕的电磁流量计示意图如下图，非磁性材料制成的矩形导管，横截面是边长为a的正方形。

磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导管侧面。

当有导电液体流过时，测得导管上下两面间电势差为U，那么流量Q＝。

Ⅱ卷

三．〔15分〕多项选择题：

〔本大题共3小题，每题5分。

每题给出的四个选项中，有两个或两个以上是符合题意的〕

14．如图，导热气缸开口向上、竖直放置，轻质活塞与气缸壁间摩擦不计，气缸内密闭一定质量的理想气体。

在使气缸外环境温度缓慢下降的同时向活塞上堆放细沙，在此过程中气体〔〕。

B、D，

〔A〕压强减小，内能可能不变〔B〕对外做负功，温度可能不变

〔C〕可能不做功，压强增大〔D〕对外做负功，内能可能增加

15．以下电场线描画的电场，不可能存在的是〔〕。

A、D，

16．如图，物块从光滑曲面上的P点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点。

假设使传送带的皮带随转动轮转动起来，再使物块从P点自由滑下，那么物块可能〔〕。

A、C，

〔A〕落在Q点〔B〕落在Q点的左边

〔C〕落在Q点的右边〔D〕落不到地面上

四．〔12分〕填空题〔本大题共3小题，每题4分〕

17．质量为m的小物体由静止开始沿半径为R的半球形碗的内壁下滑，下滑至最低点时速率为v。

假设小物体与碗内壁之间的动摩擦因数为，那么小物体在最低点时受到的摩擦力大小为。

m〔＋g〕，

18．在距一质量为M、半径为R、密度分布均匀的球体R处有一质量为m的质点。

现从球体中挖去一半径为2的球体，如图。

引力常数为G，那么剩下局部对质点的万有引力为。

，

19．如图，一倾角为的斜面上等间隔地安装有一组薄壁空心小滚筒。

每个滚筒质量均为m，半径均为r，相邻两滚筒间距离均为l。

开始时每个滚筒均静止，现有一质量为M的盒子恰能沿着该斜面匀速滑下，那么其速度大小为。

，

五．〔10分〕实验题

20．〔1〕〔单项选择题〕在测量电源电动势和内阻的实验中，假设先测得一节干电池的曲线如右图中的①所示。

现将另一节相同规格的干电池与前一节干电池串联后作为电源，测其曲线应为图〔a〕中的〔〕。

〔A〕①〔B〕②〔C〕③〔D〕④

〔2〕〔多项选择题〕用如右图所示电路测电池电动势和内阻，闭合电键S后，调节变阻器R时，发现电压表的示数始终变化很小，可能的原因是〔〕。

〔A〕外电路的电阻远大于电池内电阻

〔B〕选用的变阻器R的阻值太大

〔C〕选用的限流电阻R0的阻值太大

〔D〕选用的电压表量程太大

〔3〕考虑到实际电表有内阻存在，使用图〔b〕电路测出的电动势比待测电池电动势的真值，测出的内阻比待测电池内阻的真值。

〔选填“偏大〞、“偏小〞或“相等〞〕。

〔1〕C，〔2〕，〔3〕相等，偏大，

六．〔53分〕计算题

21．〔10分〕一定量的理想气体经如下图循环过程。

当气体处于状态a时，温度为、体积为，压强为，当其处于状态b时温度＝2，且图中连线平行于纵轴。

该理想气体从状态c变化到状态a的过程中，温度T随体积V的变化规律为T＝〔3－〕，式中k为常数。

求：

〔1〕气体处于状态c时的压强；

〔2〕常数k；

〔3〕气体在此循环过程中所做的功W。

〔1〕由图可知从状态a到状态b是等压过程＝〔1分〕，从状态b到状态c是等容过程，由查理定律可得：

＝〔1分〕，又＝，解得＝2〔1分〕，

〔2〕由＝〔3－〕，＝〔3－〕〔2分〕，解得k＝1〔2分〕，

〔3〕从状态c到状态的过程中T＝〔3－〕，由理想气体状态方程有：

＝〔1分〕，解得p＝〔3－〕，p随V线性变化〔1分〕，所以此过程中气体做的功为W＝〔－〕〔－〕＝〔1分〕，

22．〔12分〕硬质正三角形导电框边长为a，线密度为。

现使其静止于水平桌面上并处于匀强磁场中。

磁场沿水平方向且垂直于，俯视图如图，磁感应强度大小为B。

〔1〕假设导电框中通有电流，导电框受到安培力的合力大小为多少？

〔2〕为使导电框能发生运动，导电框中通过的电流I至少应为多大？

电流方向如何？

〔1〕导电框受到安培力的合力＝0〔2分〕。

〔2〕设电流为顺时针方向的I1，三边所受安培力分别为F1＝1，F2＝F3＝1〔2分〕，那么导电框能以边为轴旋转的条件为F2´a´＋F3´a´＝´a´〔2分〕，解得I1＝〔1分〕，设电流为逆时针方向的I2，三边所受安培力分别为F1＝2，F2＝F3＝2，那么导电框能以过D点平行于边的线为轴旋转的条件为F1´a－F2´a´－F3´a´＝2´a´＋´a〔2分〕，解得I2＝〔1分〕，所以导电框中通过的电流I至少应为，方向〔2分〕，

23．〔12分〕如图，原长为L0的轻质弹性绳一端固定于天花板上的A点，另一端穿过固定光滑环O后悬挂一质量为m的物体〔可视为质点〕，系统处于静止状态。

间距离也为L0，且弹性绳产生的弹力与其伸长量成正比，比例系数为k。

〔1〕在物体上施加一作用力F，将其由平衡位置沿水平方向向右缓慢拉动到B点。

B点距物体平衡位置距离为x，求此时作用力F；

〔2〕将物体由B点静止释放，求其下一次到达平衡位置的时间；

〔3〕假设使物体在平衡位置获得一竖直向下的初速度v0，为使其在之后的运动过程中不碰到天花板，求初速度v0的取值范围。

〔1〕平衡时，弹性绳伸长量h＝〔1分〕，物体水平移动到B点时，弹性绳的弹力T＝k〔1分〕，＝k´〔1分〕，＝k´＝〔1分〕，物体在B点所受合力应为零，所以F＝〔1分〕，

〔2〕由上题可知释放后物体将做简谐运动，其下一次回到平衡位置所用时间为t1＝＝´2＝〔2分〕，

〔3〕设物体向下运动距离为y，弹性绳长量为L，那么L＝＋y，物体所受合力F合＝k〔＋y〕－＝〔1分〕，所以物体将在竖直方向做简谐运动，其初速度为时，物体向上弹起能刚好碰到天花板，那么由机械能守恒得：

2＝k´m2g22〔2分〕，解得＝g〔1分〕，所以初速度v0的取值范围为0＜v0＜g〔1分〕，

24．如图〔a〕所示，一光滑绝缘细杆竖直放置，距细杆右侧d＝0.3m的A点处有一固定的点电荷。

细杆上套有一带电量q＝1×10－6C，质量m＝0.05的小环。

设小环与点电荷的高度差为h。

小环无初速释放后，其动能随h的变化曲线如图〔b〕所示。

图中0.2m＜h＜0.55m局部近似可用抛物线拟合。

估算：

〔1〕点电荷所带电量Q；

〔2〕小环位于h1＝0.20m时的加速度a；

〔3〕小环在细杆上合力为零时距点电荷的高度并确定相应的平衡类型〔需写出推导依据〕；

〔4〕小环从h1＝0.20m处由静止释放，下一次回到释放处所用的时间T。

〔静电力常量k＝9.0×109N•m22，此题答案均保存2位有效数字〕

〔1〕由图可知，当h’＝0.36m时，小环所受合力为零，那么k´＝〔3分〕，解得Q＝＝1.6´10－5C〔1分〕，

〔2〕小环加速度沿杆方向，那么－F1＝m，又F1＝k〔1分〕，解得a＝2.3m2，方向向上〔2分〕，

〔3〕由动能定理Fh＝，F＝h即图线的切线斜率〔2分〕，由图可以看出h为零有两处，h2＝0.115m，h3＝0.36m〔2分〕，

h2＝0.115m两侧动能值大于此平衡位置时的动能，故为不稳定平衡位置〔1分〕，

h3＝0.36m两侧动能值小于此平衡位置时的动能，故为稳定平衡位置〔1分〕，0l

〔4〕根据题意h从0.20m到0.52m范围内随h变化规律近似为抛物线，即与简谐运动过程中动能和位移变化规律相同，从图上读出其“平衡位置〞为0.36m，由图可知0.20m和0.36m处动能的差值为0.0120J。

当小环从0.20m处由静止释放后，到达“平衡位置〞时的动能为0.0120J，根据简谐运动规律＝2x＝0.36m－0.20m＝0.16m〔2分〕，解得k＝0.9375〔2分〕，T＝2＝1.5s〔1分〕，