上海市第四届高三物理竞赛

上海市第四届高三物理竞赛说明：1, 本卷分I, 两卷，共六大题，满分为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10 m2。卷一( 40分）单项选择题 （本大题共8小题，每小题5分. 每小题给出的四个选项中，只有一个是符合题意的 ）1下列关于物理学家对物理学贡献的叙述中正确的是（ ）。（A）居里夫人首先发觉了元素的自然放射现象（B）惠更斯用双缝干涉试验证明白光具有波动性（C）卢瑟福用粒子轰击N14，从而首先发觉了中子（D）爱因斯坦依据光电效应现象，第一个提出了光子说2对于温度相同的同种气体，下列物理量中肯定相同的是（ ）。（A）内能（B）压强（C）分子平均动能（D）分子间平均势能3处于基态的氢原子在某单色光光束的照耀下，只能发出频率为1, 2, 3的三种光，且1 2 3 ，则该照耀光的光子能量为（ ）。（A）h1（B）h2（C）h3（D）h(123)甲 乙 丙4如图，甲, 乙, 丙是三根相同的玻璃管，它们粗细匀称, 一端封闭。现将它们竖直放置，并且都用一段水银柱封住一段空气。三根玻璃管中气体初温相同，且空气柱体积, 水银柱高度。若使三根玻璃管中的气体上升相同的温度，则管中水银柱向上移动最多的是（ ）。（A）丙管（B）甲管和乙管（C）乙管和丙管（D）三管一样多43MP12OabcN5如图，O是一固定的点电荷，曲线是另一点电荷P在点电荷O的电场力作用下运动的轨迹。图中a, b, c分别是以O为圆心，以, , 为半径画出的三个圆，且。点1, 2, 3, 4为轨迹及三个圆的交点。以12|表示点电荷P由点1运动到点2过程中电场力所做功的大小，34|表示电荷P由点3运动到点4过程中电场力所做功的大小，则（ ）。（A）12| = 34|（B）12| 234|AB6竖直放置的轻质弹簧下端固定于地面，上端连接一物体。已知物体沿竖直方向在A, B两点之间作简谐运动。设C和D是A, B两点连线上的两个点，若已知物体某次从D点运动到C点的过程中，弹簧的弹性势能减少，而物体的重力势能增加。则下列推断中正确的是（ ）。（A）物体向上运动，经过D点时其运动方向指向平衡位置（B）物体向上运动，经过D点后接着沿远离平衡位置方向运动（C）物体向下运动，经过D点时其运动方向指向平衡位置（D）物体向下运动，经过D点后接着沿远离平衡位置方向运动A C D B+2Q7如图，A, B, C, D四点在同始终线上，且。A, B两点分别固定一带电量为Q和2Q的点电荷。现将一正电荷从C点沿直线移动到D点，则（ ）。（A）电场力始终做正功（B）电场力始终做负功（C）电场力先做正功后做负功（D）电场力先做负功后做正功8用一个大小及时间成正比的水平推力F ，将一重为G的物体压在足够高而平整的竖直墙面上。物体开始时的速度，从t0时刻开始，物体所受的摩擦力随时间t变化的图像应是下图中的（ ）。OtG（D）OtG（C）OtG（B）（A）OtG二（20分）填空题 （本大题共5小题，每小题4分）9两条瘦长形的软体虫甲, 乙，质量均为20g，甲虫长20，乙虫长10，两条虫子质量分布近似匀称。两虫从地面开始匀速翻越一高为10的竖直薄板。从开始到两虫身体的中点恰好到达薄板顶端的过程中，甲, 乙两虫做功总量之比为 。10左图为双缝干涉的试验装置，两条狭缝S1和S2分别沿水平方向上, 下平行分布。当用单色光照耀时，屏上出现明暗相间的条纹。当在狭缝S2后方放置一折射率为n的透亮介质后，可视察到零级明条纹将 （选填：“向上”“向下”或“不”）移动。11一个实心铅球A从塔顶处自由下落，当下落距离为S1时，另一实心铅球B自距离塔顶S2处开始自由下落，结果两球同时落地。设可以将铅球视为质点，且不计空气阻力，则塔顶的高度为 。Lh l12如图，一长L = 1.00m，一端封闭, 粗细匀称的直玻璃管内有一段长h = 0.20m的水银柱封住了肯定质量的空气。当管口向上竖直放置时，被封住的空气柱长l = 0.50m。若将玻璃管在竖直平面内缓慢旋转180，使管口竖直向下倒置，则管内空气柱的长度变为 m。（已知大气压强p0 = 76，答案保留2位有效数字）Befdc13如图，两根平行且光滑的导电金属导轨固定于绝缘板上，它们的一部分水平，另一部分及水平面的夹角 = 37，图中和是两根质量均为1 的铜条，且均及导轨接触良好。铜条位于导轨水平部分并用一轻质绝缘细线拴住，细线的另一端固定在墙上，细线可以承受的最大张力为3N。铜条可在导轨上滑动。整个装置处在竖直向上的匀称磁场中。若使铜条由静止开始从斜轨顶端滑下，则当连接铜条的细线刚被拉断时，铜条的加速度为 2。卷三( 15分）多项选择题 （本大题共3小题，每小题5分。 每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上是符合题意的）14长度为l的绝缘细杆两端各固定一个电量为的点电荷，在细杆上另外套有一个质量为m, 带电量也为的小环。小环在细杆中点旁边做振幅很小的简谐振动，测得小环振动周期为T，则（ ）。（A）若将小环质量增大为2m，则其振动周期仍旧为（B）若将小环质量增大为2m，则其振动周期变为（C）若将细杆长度增大为2l，则小环振动周期变为（D）若将细杆长度增大为2l，则小环振动周期变为15如图是一个顶角为45，折射率为的三棱镜。有一束光以如图所示方向射到三棱镜的界面I上。入射角为（）。不考虑该束光经反射后第二次射到I, 两面的状况，下列关于这束光的传播的推断中正确的是（ ）。I（A）在界面I会发生反射（B）在界面会发生反射（C）在界面I不可能发生全反射（D）在界面可能发生全反射16已知平行板电容器两极板的间距为d，保持及恒压直流电源相连接。若保持两极板的正对面积不变，将电容器两极板的间距缓慢拉开到2d，则在此过程过程中（ ）。（A）外力做正功（B）极板上电量增加（C）电容器储存的电能减少（D）极板间电场强度增大四（12分）填空题 （本大题共3小题，每小题4分） OCDB17一小球自地面以速度v竖直向上抛出，当小球上上升度等于 时，小球的动能等于重力势能的一半（以地面为重力势能的零势能面，可将小球视为质点并忽视空气阻力）。 Bl18如图，有一磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直于纸面对外。在垂直于磁场的平面内有一金属棒，绕平行于磁场的O轴做逆时针方向的转动。已知棒长为l，O轴距C端，棒的转速为n，则C, D两点之间的电势差为 。19如图，单摆的摆长为l，摆球质量为m, 带电量为 。现将其放入匀强磁场中，磁场方向及摆球摇摆平面垂直，单摆最大摆角为。为使摆球能保持在圆弧上来回摇摆，磁感强度B大小的取值范围是 。(a)五（10分）试验题 20图(a)是白炽灯L1（220V，100W）和L2（220V，60W）的志向伏安特性曲线。图中曲线 表示灯L1的的伏安特性曲线。（选填“A”或“B”）随着灯泡L1功率的增大，其灯丝阻值渐渐 。（选填“变大”, “变小”或“不变”）若将这两个灯泡并联在电路上，在用电高峰时电压仅200V，则此时L1灯的实际功率为 W，L2灯的实际功率为 W。若将它们串联后接在220V电源上，则此时L1灯的实际功率为 W，L2灯的实际功率为 W。AV(b)若用图(b)所示电路测量L1灯的伏安特性，由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比图(a)中描绘出的志向伏安特性曲线在IU图中位置来得偏 （选填“高”或“低”）。用图(b) 所示电路测量L1灯伏安特性时，已知R0 = 10，E = 300V。则电路中可变电阻R选用下列各种规格时，测量效果最好的是（ ）。（A）最大电阻5，最大电流10A（B）最大电阻50，最大电流6A（C）最大电阻500，最大电流1A（D）最大电阻5000，最大电流1Atv六（53分）计算题 21如图所示，导热气缸被固定在水平地面上，光滑的活塞Q封闭了肯定质量的志向气体。一不可伸长的细绳绕过定滑轮，一端拴住活塞，另一端栓着质量为m的重物。已知大气压强为p0，被封闭的气体体积为V，活塞的截面积为S（质量忽视不计）。最初整个系统处于静止状态，今用手托着重物使其缓慢上升，直到细绳刚开始松弛（但还未弯曲），然后从该位置释放重物，当重物下落到最低点（未接触地面）时，活塞在气缸中比最初托起重物前的位置上升了h高度（滑轮质量, 滑轮的摩擦和空气阻力均不计）。(1) 求刚开始释放重物时，活塞的位置比原来下降的距离；(2) 若在重物下落过程中，气体初, 末状态的温度相同，求气体汲取的热量。22如图，传送带长为3.8m，以恒定速度向右移动。现将质量m = 5的物体无水平初速地放到传送带上的A点（即物体的初速v0=0），在水平向右的恒力F = 25N作用下，t =1.2s后物体到达B点。若物体及传送带间的动摩擦因数 = 0.25，求：ABmFv(1) 传送带的移动速度v ；(2) 物体到达B时的速度 ；B(3) 在物体从A到B过程中，摩擦力对物体做的功 ；(4) 因物体和传送带间的摩擦而产生的热能。23如图所示，两根足够长的平行导轨放在倾角的斜面上，导轨间距离0.25m，一端连接电源和可变电阻R。已知电源电动势12V，内阻0.1。有一磁感强度B0.8T的匀称磁场，方向垂直于斜面对上。今在导轨上放一质量0.2的金属棒，棒及导轨间的动摩擦因数为，其他电阻均不计。问：(1) 要使棒静止在斜面上，电阻R阻值应在什么范围内？(2) 当R调至1.1时，金属棒做匀速运动的速度是多大？24一质量为50的同学在公园里荡秋千，在秋千摇摆过程中他通过下蹲和起立的动作使自己越摆越高。假设该同学蹲在秋千板上时重心及悬挂点的距离l = 3m，他从下蹲到起立重心位置改变的距离h = 0.5m。忽视秋千质量, 空气阻力以及下蹲和起立所用的时间。（提示：当某质点绕一固定点转动时，假如其所受的合力矩为零，则该质点到定点的距离及质点切向速度的乘积为肯定值。）求：(1) 他应当在什么位置下蹲, 什么位置起立？(2) 若开始时秋千位于最左侧摆角为5处，他依据(1)中的方法下蹲和起立，秋千摆到最右侧时的摆角；(3) 由最左侧摆角5处开始，在第一次站起的过程中，该同学所做的功；(4) 若要使秋千的摆角从5增大到80，他须要下蹲的次数。上海市第四届高三物理竞赛参考答案（上海市物理业余学校杯）I 卷（40分）单项选择题（本大题共8小题，每小题5分）题号12345678选项DCCBDACD（20分）填空题 （本大题共5小题，每小题4分）9. 2:3 10. 向下11. (S1S2)2/（4S1） 12. 0.8213. 3.6 卷（15分）多项选择题 （本大题共3小题，每小题5分）题号141516选项（12分）填空题 （本大题共3小题，每小题4分）17. 18. 19. 五（10分）试验题 （ 每空格1分；, 各2分 ）20. A 变大 88 52 14.4 38.4 低 B 六（53分）计算题21. （8分）解：（1）托起重物前缸内气体的压强1分设开始释放重物时，活塞位置比原来下降了2分解得1分（2）设重物下落过程中气体对重物做功为，气体内能增量等于零，据热力学第肯定律有，即1分依据动能定理1分解得2分22. （15分）解：（1）若物体速度始终比传送带速度小，则物体在1.2s内运动的距离大于3.8m，不合题意。设物体运动时间t1以后及传送带速度相同，则运动可分为两个阶段。第一阶段，物体做初速度为0的匀加速直线运动，用时t1，加速度(2)2分第二阶段，物体做初速度为a1t1的匀加速直线运动，用时tt1，加速度(2)2分整个运动过程中1分代入数据，整理得解得t12s 1.2s（舍）或t10.4s1分传送带速度()1分（2）物体到达B点时的速度()2分（3）物体在第一阶段前进的距离(m)2分物体在第二阶段前进的距离(m)整个过程中摩擦力做的功(J)2分（4）因摩擦而产生的热能(J)2分23. （14分）解：（1）当电阻R取最大值时，金属棒受力如右图所示，依据平衡条件可得1分1分又1分1分, , 式代入解得()2分当电阻R取最小值时，金属棒受力如右图所示，依据平衡条件可得1分将, , 式代入式解得()2分（2）由于所以金属棒将会向上滑动，依据平衡条件可得1分又1分1分将, , , 代入式解得 ()2分24. （16分）解：（1）在秋千摆到最高点时下蹲，在秋千摆到最低点时起立 1分（2）秋千从左侧最高点运动到最低点过程中机械能守恒。设秋千在最低点时速度为v0，以秋千悬挂点所在水平面为零势能面，有1分到最低点时，快速起立，在此过程中系统角动量守恒1分此后秋千再从最低点运动到右侧最高点过程中，机械能守恒1分解得1分即6.62分（3）由可得1分由可得 1分由动能定理可得1分将, 代入可得 (J)2分（4）设下蹲n次后能摆到的最大角度为，由可得1分所以9.82分即须要下蹲10次以后，秋千摆角能超过80 1分第 7 页