上海第十六屆浦東新區(qū)洋涇中學(xué)杯高二物理競賽復(fù)賽滬科版

1、1上海市第十六屆高二物理競賽(洋涇中學(xué)杯)復(fù)賽試題說明：1、本卷共四大題，24 小題，滿分 150 分，答卷時(shí)間為 120 分鐘。2、答案及解答過程均寫在答題紙上。其中第一、二大題只要寫出答案，不寫解答過程；第三、四大題要寫出完整的解答過程。23、本卷中重力加速度用 g 表示，需要求數(shù)值時(shí)取 10 m/s。單選題(每小題 5 分，共 40 分)1 理想氣體微觀模型基本假設(shè)是()(A)只考慮氣體分子間的引力作用(B)只考慮氣體分子間的斥力作用(C)既考慮氣體分子間的引力又考慮斥力作用(D)把氣體分子看作沒有大小的剛性球2 一定質(zhì)量的理想氣體，開始時(shí)處于某一初始溫度，現(xiàn)要使它的溫度經(jīng)變化后回到初始

2、溫度，下列過程中可以實(shí)現(xiàn)的是(m+ M) vm1(A)以地面為參考系，小球到達(dá)B 處時(shí)相對于地的速度 v 滿足-(A)等容降壓(B)等壓膨脹后等容降壓(C)等容增壓后等壓膨脹(D)等壓膨脹后等容增壓3 空中有一它們的總質(zhì)量為M,在梯上站一為 m 的人。起始時(shí)氣球與人相對于面靜止,當(dāng)人相對于繩梯以速度 v 向上爬時(shí),握的速度為(以向上為正)(A)-齡(B)Mvm+ M(m+ M) v(C)MT4 如圖所示，一半徑為R、質(zhì)量為光滑的水平面上，有一質(zhì)量為m 的小球由 A 點(diǎn)靜止釋放，在下滑到B點(diǎn)的過程中，下述說法正確的是0M 的 1/4 光滑圓弧槽 D，放在2mv2= mgR3(B)以槽為參考系，小

3、球到達(dá) B 處時(shí)相對于槽的速度 v滿足mvJ mgR(C)以地面為參考系，以小球、槽和地球?yàn)橄到y(tǒng)，機(jī)械能守恒(D)不論以槽或地面為參考系，以小球、槽和地球?yàn)橄到y(tǒng)的機(jī)械能均不守恒最大位移處到最大位移處這段路程所需的時(shí)間為()8.水分子中的氧原子和兩個(gè)氫原子分別處于等腰三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，現(xiàn)將一水分子 放入點(diǎn)電荷的電場中，水分子()(A)保持不動(dòng)(B)向點(diǎn)電荷靠近(C)遠(yuǎn)離點(diǎn)電荷(D)運(yùn)動(dòng)方向由點(diǎn)電荷帶電量的正負(fù)決定二.填空題(每小題 5 分，共 50 分)9 .原子核釋放能量的方式有 _、_和_。5.質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)，周期為T,當(dāng)它由平衡位置向x 軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，從二分之一(A)T/4(B)T/6(

4、C)T/8(D)T/126.平行板電容器與電源連接充電。若保持電源接通，先 將一導(dǎo)體平板插入電容器兩平板間， 然后從另一側(cè)抽出， 如圖 所示。則在此過程中()(A)插入和抽出導(dǎo)體板時(shí)電容器既不充電也放電(B) 插入和抽出導(dǎo)體板時(shí)電容器均充電(C) 插入和抽出導(dǎo)體板時(shí)電容器均放電(D)插入導(dǎo)體板時(shí)電容器充電，抽出導(dǎo)體板時(shí)電容器放電7.如圖所示，有一上端固定的(A)比原長更(B)比原長更短(C)周期性變化(D)保持原長不變410.如圖所示，質(zhì)量為 m3的物塊靜置于光滑水平面上，其上又靜止放置了一質(zhì)量為m2的小物塊，小物塊與F 面物塊間的摩擦因數(shù)為 丄小物塊上還水平固定一勁度系數(shù)為k 的輕彈簧。質(zhì)量

5、為 m!的物斜面向上緩慢移動(dòng)了2xo距離而到達(dá) B 點(diǎn)，則在此過程中該外力所做功為 _12. 勁度系數(shù)為 k 的輕彈簧一端固定在墻上，另一端與質(zhì)量為 m 的物體相連，物體與桌面間的摩擦因數(shù)為 兒初始時(shí)刻物體靜止，彈簧為自然長度。若向右以恒力F （ F Eg）拉物體，則該物體能夠到達(dá)的最遠(yuǎn)位置與初始位置的距離為 _ 。13.如圖所示，有一小球從離地面高為H 處自由下落，在下落過程中碰到一個(gè) 45 的光滑固定斜面與其作完全彈性碰撞。小球撞擊斜面處離地面的高度H =_ 時(shí)能使小球落地時(shí)的水平距離 s 最遠(yuǎn)。14.如圖所示，豎直放置的U 形管的橫截面積均為S,內(nèi)裝密度為的液體，-g=0.1atm/m。

6、右側(cè)管與大氣連通且足夠長，且管內(nèi)有一質(zhì)量為m 的活塞擱在固定卡口上，卡口位置與右管上端等高。開始時(shí)，左、右管內(nèi)液面高度相等， 兩管內(nèi)空氣柱長度均為1。= 1.0m，壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng) p= 1atm?，F(xiàn)使兩邊氣體升高相同的溫度， 平衡時(shí)左側(cè)管內(nèi)液面下降h = 0.1m，此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體長度為_。（已知： mg/S= 0.01atm）15.有三個(gè)材料完全相同物體 A、B 和 C,其中 A和 B 的物理性質(zhì)完全 相同，而 C 的物理性質(zhì)與 A 和 B 則不完全相同。若把 A 和 C 放在一起時(shí)，經(jīng)過充分的熱量 交換，A 和 C 組成的系統(tǒng)最終溫度比C 原來的溫度高了 5 C。再把 B 放入 AC 的

7、系統(tǒng)中，I m31叩卜那 4 $溯、咧卜月，世沖測二禺曲畑,塊向右運(yùn)動(dòng)，與彈簧發(fā)生彈性碰撞并壓縮彈簧，壓縮過程中彈塊 m2與下面物塊 m3間有相對滑動(dòng)，則物塊 m!向右運(yùn)動(dòng)的速度大小至少應(yīng)該為_。11.如圖所示，輕彈簧的一端固定在傾角為的光滑斜面的底端 E,另一端與質(zhì)量為m 的物體 C 相連,O 點(diǎn)是彈簧為原長時(shí)物體為物體 C 的平衡位置，此時(shí)彈簧被壓縮的長度為Xo。如果在一外力作用下，物體由點(diǎn)A 沿CA2xoC 的位置，而 A 點(diǎn)5經(jīng)過熱量交換，ABC 系統(tǒng)溫度比 AC 系統(tǒng)的溫度又升高了 3 C。可以推知：A 和 C 原來的溫度差為 TA TC=_ , A 和 C 的有、質(zhì)量比為 mA/m

8、c=_ 。（不考慮系統(tǒng)與外界的熱量交換）616. 在半導(dǎo)體器件中，常把納米級厚度的導(dǎo)電材料沉積到芯片上形成導(dǎo)電薄膜。在研究這些薄膜的導(dǎo)電性能時(shí)，就需要使用薄膜電阻這一概念。設(shè)導(dǎo)電材間的電阻表示為RAB=申，則比例系數(shù)Ps和材料電阻率Pf可的關(guān)系為Ps=_17. 如圖所示為一電阻、摩擦均可以忽略的水平放置的足夠長導(dǎo)體線框，線框的兩平行導(dǎo)線的間距為L,線框通過開關(guān)與一帶電為 _Q 的電容器 C （電容器兩端的電 勢差為U = Q/C）以及電阻 Ro串聯(lián)。在導(dǎo)體框上有一可以自由移動(dòng)的質(zhì)量為 m、電阻為 R 的導(dǎo)體棒。設(shè)整個(gè)系統(tǒng)處于均勻的B 中，磁場與線框平面垂直，如圖所示。若把開關(guān)K 置于連通位置，

9、 電容器將通過回路放電， 導(dǎo)體棒將在磁場中開始運(yùn)動(dòng)。若忽略各接觸點(diǎn)的電阻， 則導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最大加速度為 _ ,最終速度值為_。18如圖所示，水平地面上靜止放置質(zhì)量為mi、半徑為 r的半圓柱體與質(zhì)量為 m2、半徑為 r 的圓柱體。圓柱體和半圓柱 體及豎直墻面接觸，而所有的接觸面都是光滑的。某時(shí)刻有一水平向右的力 F （F ,3m2g）作用在半圓柱體底部，則該時(shí)刻半圓柱體mi的加速度的大小為_ ，圓柱體 m2的加速度的大小為 _三實(shí)驗(yàn)題（共 2 題，20 分）19. （本小題 10 分）現(xiàn)有一質(zhì)量均勻分布的直桿，繞通過垂直于直桿的 水平轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成一個(gè)擺，稱為復(fù)擺，如右圖所示。復(fù)擺的周期可以表示

10、 為 T= 2二.l/mgh，其中 m 為直桿的質(zhì)量，g 為重力加速度，h 為轉(zhuǎn)軸到直桿質(zhì) 量中心的距離，I 為直桿對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（描述物體繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的慣性）當(dāng) h= 0 時(shí)，1= ml2,其中 1 稱為直T (s)1.561.511.501.531.541.59桿繞通過質(zhì)量中心且垂直于直桿的h (m)0.200.250.300.350.400.45水平轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的回轉(zhuǎn)半徑。一般情況下，復(fù)擺對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以表示為I = ml2+ mh2，右表為實(shí)驗(yàn)中測量的一一 h 組和復(fù)料的電阻率為，薄膜的長、寬和厚度分別為a、b、c,如圖所示，如果形式上將薄膜A、BAB7擺周期 T 的值，請用作圖法

11、求回轉(zhuǎn)半徑I 和實(shí)驗(yàn)室當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g （要求保留小數(shù)點(diǎn)后 兩位有效數(shù)字）820. （本小題 10 分）現(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材: 天平一臺，各種質(zhì)量砝碼若干邊長為 L、匝數(shù)為 N 的正方形線圈一個(gè)直流電源一個(gè)電流計(jì)一個(gè)開關(guān)、電阻、細(xì)導(dǎo)線及固定裝置若干請用以上器材設(shè)計(jì)一個(gè)可以精確測量勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)。 要求：（1）在答題紙?zhí)摼€框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)原理圖（2）為了測量磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度需要測量哪些物理量？（3）寫出計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的主要關(guān)系式。四計(jì)算題（共 4 題，40 分）21 .（本小題 10 分）如圖所示，在豎直擺放的氣缸內(nèi)有水和水蒸氣， 水蒸氣上方由質(zhì)量為 M = 60kg 的可以自由上下移動(dòng)的活

12、塞圭寸閉系統(tǒng)，活 塞上方為真空。當(dāng)水中加熱器功率為P1= 100W 時(shí)，活塞以 V1= 0.01m/s緩慢上升，當(dāng)加熱器功率為 P2= 200W 時(shí)，活塞以 V2= 0.025m/s 緩慢上升，若在加熱水的過程中容器的溫度不變，求系統(tǒng)散熱速率（即單位時(shí)間內(nèi)熱 量散失量）。22.（本小題 10分）如圖所示，一個(gè)所受重力為G 的小環(huán)套在豎直放置的半徑為 R 的光滑大環(huán)上。一輕質(zhì)彈簧的自然長度為L（Lv2R）,其一端固定在大圓環(huán)的頂點(diǎn)A，另一端與小環(huán)相連，當(dāng)彈簧勁度系數(shù) k= k0時(shí)，環(huán)靜止平衡時(shí)位于大環(huán)上的B點(diǎn)，此時(shí)彈簧與豎直方向的夾角瀾足關(guān)系式 COA 2（ k0R G）直方向的夾角 n 彈簧彈

13、性力及大環(huán)對小環(huán)的正壓力如何變化?23.（本小題 10 分）地面上有一半徑為 R、深度為 h 的圓筒 形豎井。如圖所示，一小球在地面上以水平速度v 沿著與井口半徑成蛹的方向運(yùn)動(dòng)并落入井中。 小球與井壁及井底的碰撞均為彈 性碰撞， 且無摩擦。設(shè)小球與井壁碰撞次數(shù)為m,與井底碰撞次分析：當(dāng) k 取不同值時(shí)，彈簧與豎B9數(shù)為 n 后，恰能夠回到地面上運(yùn)動(dòng)，求小球的運(yùn)動(dòng)速度v 的表達(dá)式。1024.（本小題 10 分）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場中,有一水平放置的半徑為 r、電阻為 R 的導(dǎo)體圓環(huán)，環(huán)面與磁場垂直。另 有一根長度為 I = 2r、電阻也為 R 的水平放置在導(dǎo)體環(huán)上的導(dǎo)體桿，在外

14、力作用下在環(huán)面上以速度 v 勻速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體桿和導(dǎo)體環(huán)接觸良好，無摩擦。設(shè)導(dǎo)體桿與導(dǎo)體環(huán)接觸點(diǎn)到環(huán)心的連線與直桿運(yùn)動(dòng)方向的夾角為乙求外力與二的關(guān)系。11參考答案:1、D ,2、A,3、A ,4、C,5、B ,7、C,8、B ,二. 9、裂變，聚變，衰變，人工核轉(zhuǎn)變（三個(gè)空中填對四個(gè)答案中任何一個(gè)都給分,填對三個(gè)得滿分，填對一個(gè)得2 分,填對二個(gè)得 4 分），10Vim2g)m3(m2+m3)(m1+m2+m3)km111、2xomgsin_：i12、13、2 ,14、1.12m,15、20 C, 1/3,16、2kPc17QBL0mCR ,0,18F ,3m2ga1=m1+ 3m2.3 (F ,

15、 3m2g)a2=m1+ 3m2.實(shí)驗(yàn)題2 219、由 T= 2 二.l/mgh, 1 = ml2+ mh2，得:T = 2 二(l2+ h2) /gh,和 T2h =|2+g2作 T2h-h2圖的擬合直線，求得斜率k= = 4.00，所以 g=.g k2(9.87_0.05) m/s2,截距為T2h= 0.33，則回轉(zhuǎn)半徑 l = . gT2h/4r2=( 0.29_0.02) m,20. （1）實(shí)驗(yàn)裝置如右圖所示,（2）要測量的物理量：電路中的電流I，天平盤中添加砝碼的質(zhì)量 Lm。可采用如下實(shí)驗(yàn)步驟：將電路閉合，電流表的讀數(shù)設(shè)為，在某盤中（如右盤）放入合適砝碼使天平平衡，將電流反向，這時(shí)需

16、要在另一盤（如左盤）中放入質(zhì)量為 m 的砝碼使天平再次平衡。則2NIB =mg,則 B = mg/2NI，采用如上使電流反向的測量方法可減小測量誤差,四計(jì)算題21.因容器內(nèi)T 肯定不變，則系統(tǒng)1224.建立如圖所示坐標(biāo)系。導(dǎo)體直桿導(dǎo)電部分電阻為R1=； =Rsin K 桿邊環(huán)的電阻分別為只2=止,R3=（ 1上）R,回路總電阻為nnR2R30 eRT= R1+R2+p = sin 廿（1匚）二R,回路中感應(yīng)電動(dòng)勢為E= 2vBy=2vBrsi nr，流過桿的電流為 1 =呂RT=4vB2s in20=: 、 ，sin 卄（1匚）HR2vBrs in，sin 廿（1-二）HR桿所受安培力大小為F= 2Bly可能有散熱，又因 T 不變，且環(huán)境溫度不變，系統(tǒng)和環(huán)境的溫差不變，則散熱速率q 不變，飽和氣壓為：po= Mg/S，由于有熱量供給，.：t 時(shí)間內(nèi)水蒸氣增高.：h,質(zhì)量增加量滿足：PoS.hP :t = L：m+q t，則：Pi= LMgvi/RT+ q, P2=LMgv2/RT + q,解得：q = 3.33J/SF22- GLG NR G/k。G當(dāng) kL2 （kR G性力達(dá)到最大2Rcos，COS*2(RG/k