高中物理競賽模擬試卷帶答案三

1、物理競賽模擬試卷（三）1、在光滑的水平面上，有一個長為 L的木板C, C的兩端各有一豎直的擋板，在木板 C的中 央處有兩個長度均為d的物體A和B, A的質(zhì)量為mi,在A、B之間安放微量炸藥，并控制炸 藥爆炸只對A B產(chǎn)生沿木板C方向的水平?jīng)_力。開始 A B C都靜止，A B C的質(zhì)量之比 為mA： mB ： m=1 ： 4 ： 9, A、B與C之間摩擦不計。炸藥爆炸產(chǎn)生能量為E,其中一半轉(zhuǎn)化為A、 B的動能。A B與C兩端的擋板碰撞后便與C連成一體。求（1）炸藥爆炸使A C相碰后C 的速度；（2）從A、C相碰后到B、C相碰的時間內(nèi)C的位移。-11 -2.如圖所示，擋板P固定在足夠高的水平桌面上

2、，小物塊 A和B大小可忽略，它們分別帶有 +Q和+Q的電荷量，質(zhì)量分別為 mA和mao兩物塊由絕緣的輕彈簧相連，一不可伸長的輕 繩跨過滑輪，一端與 B連接，另一端連接一輕質(zhì)小鉤。整個裝置處于場強為E、方向水平向左的勻強電場中。A B開始時靜止，已知彈簧的勁度系數(shù)為 k,不計一切摩擦及A B間的庫侖力，A、B所帶電荷量彳持不變，B不會碰到滑輪。(1)若在小鉤上掛一質(zhì)量為M的物塊C并由靜止釋放，可使物塊A恰好能離開擋板 巳求物 塊C下落的最大距離；(2)若C的質(zhì)量改為2M則當(dāng)A剛離開擋板P時，B的速度多大？3 .單行道上，有一支樂隊，沿同一個方向前進，樂隊后面有一坐在車上的旅行者向他 們靠近。此時

3、，樂隊正在奏出頻率為 440Hz的音調(diào)。在樂隊前的街上有一固定話筒作現(xiàn)場轉(zhuǎn) 播。旅行者從車上的收音機收聽演奏，發(fā)現(xiàn)從前面樂隊直接聽到的聲音和從廣播聽到的聲音 混合后產(chǎn)生拍，并測出三秒鐘有四拍，車速為 18km/h,求樂隊前進速度。（聲速=330m/s）4、如圖所示電路中，已知 求各支路的電流。1 =32V, ：2 =24V,R1 =5，J,R2 =6，1%=5455、某空調(diào)器按可逆卡諾循環(huán)運轉(zhuǎn)，其中的作功裝置連續(xù)工作時所提供的功率Po0 （1）夏天室外溫度恒為T1,啟動空調(diào)器連續(xù)工作，最后可將室溫降至恒定的T2。室外通過熱傳導(dǎo)在單位時間內(nèi)向室內(nèi)傳輸?shù)臒崃空扔冢═1 -工）（牛頓冷切定律），比

4、例系數(shù)A試用T1 ,匕和 A來表示T2（2）當(dāng)室外溫度為30c時，若這臺空調(diào)只有30%勺時間處于工作狀態(tài)，室溫可維持 在20C。試問室外溫度最高為多少時，用此空調(diào)器仍可使室溫維持在20Co （3）冬天，可將空調(diào)器吸熱、放熱反向。試問室外溫度最低為多少時，用此空調(diào)器可使室溫維持在20Co6.示波器是一種多功能電學(xué)儀器，可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓波形。它的工作原理等效成下列情況：如圖甲所示，真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計)，經(jīng)過電壓為Ui的加速電場后，由小孔 S沿水平金屬板 A、B間的中心線射入板中。板長 L,相距為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓， 前半個周期內(nèi)B板的電勢高于 A

5、板的電勢，電場全部集中在兩板之間，且分布均勻。在每個電子通過極板 的極短時間內(nèi)，電場視作恒定的。在兩極板右側(cè)且與極板右側(cè)相距D處有一個與兩板中心線垂直的熒光屏，中心線正好與屏上坐標(biāo)原點相交。當(dāng)?shù)谝粋€電子到達坐標(biāo)原點 O時，使屏以速度v沿-x方向運動，每經(jīng)過一定的時間后，在一個極短時間內(nèi)它又跳回初始位置，然后重新做同樣的勻速運動。(已知電子的質(zhì)量 為n帶電量為e,不計電子的重力)求：(1)電子進入 AB板時的初速度；(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上，圖乙中電壓的最大值U。需滿足什么條件？(3)要使熒光屏上始終顯示一個完整的波形，熒光屏必須每隔多長時間回到初始位置？計算這個波 形的峰值和長度。

6、在圖丙所示的x - y坐標(biāo)系中畫出這個波形。7 .在金屬圓環(huán)內(nèi)部關(guān)于圓心O對稱的四個區(qū)域內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場，其中垂直環(huán)面向里的磁場磁感應(yīng)弓11度為B,垂直環(huán)面向外的磁場磁感應(yīng)強度為2B,環(huán)的半徑為 L, 一根長也為 L、電阻為r的金AA屬棒一端連在 O點，另一端連在環(huán)上，繞 O點以角速度3在環(huán)面內(nèi)作逆時針旋轉(zhuǎn)，若將 O點和環(huán)上一點A接入如圖的電路中，圖中電阻阻值為R,電壓表為理想表，環(huán)中電阻不計。求：畫出金屬棒中的電流（以金屬棒中從O流向A為正方向）電壓表的讀數(shù)是多少？I(A)t(兀/2co)由透鏡后表面反射所形成的實像。 考慮多重反射）。8、如圖所示，一個雙凸薄透鏡的兩個球面的曲率半

7、徑均為 r,透鏡的折射率為n,考察試問物放于何處，可使反射像與物位于同一豎直平面內(nèi)（不物理競賽模擬試卷（三）答案1解：（1） A B物理系統(tǒng)水平方向動量守恒 mAVA-mBVB=0又由能量關(guān)系 1mAvA+1mBvB = 1 E2221斛vA vA =%；4E/5mA , vB = %；4E/5mA4再考察A、C物體系統(tǒng)，水平方向動量守恒 mAVA =（mA+mc、c-一 1vc=mAvA/mA mC =vA/i0 = i0.4E/5mA(2)自 A、B分離到 A、C相碰歷時 t1 =- -d j/vA =(L - 2d )/2vA2時間11內(nèi)B向右的位移sB = vBt1 = （l 一 2d

8、 丫8A C相碰時，B與C右端的距離AL =上d Sb =3(L 2d )/82設(shè)從 A、C相碰到 B、C相碰的時間為 t2 , WJt2 =AL/(vA+vc ) = 15(L 2d y 14vA故 t2 內(nèi) C的位移 Sc =Vct2 =3(L -2d )/282. ( 1 )開始平衡時有：kx1 =EQb可得 x JQB當(dāng)A剛離開檔板時：%=EQA可得x2=等 故C下落的最大距離為：h=x1+x2由以上各式可解/日一 E行 h =(Qb +Qa) K(2)由能量守恒定律可知：C下落h過程中，C重力勢能的的減少量等于 B的電勢能的增量 和彈簧彈性勢能的增量、系統(tǒng)動能的增量之和當(dāng)C的質(zhì)量為M

9、時：Mgh =QbE h+AE彈當(dāng) C的質(zhì)量為 2M時：2Mgh =QBEh+&E彈 +；(2M +mB)V2由式可解得APBtBM: V=j爺需冷3 .解：先考慮車上聽到的頻率，連續(xù)兩次應(yīng)用多普勒效應(yīng)，有fi庫f2 =(1 ) f1,，d ,c ( f2為旅行者聽到樂隊的頻率)得f2c+v車 f f0c+v樂收音機得到頻率為f0c - v樂旅行者聽到廣播頻率為又拍頻為f4f3 = 4 HZ3綜上得：v樂=2.98m/s124 .解：規(guī)定II、1 2、I3正方向如圖所示，則有 L+I2- I3=0 兩個獨立回路，有- 12 - 匹 IlR = 0- 2 I2R2 I3R3 = 0聯(lián)解方

10、程得：I1=1A，I2 = -QA,I3 = 0.5AI2<0,說明I 2實際電流方向與圖中所假定電流方向相反。5 .分析：夏天，空調(diào)機為制冷機，作逆向卡諾循環(huán)，從室內(nèi)吸熱，向室外 放熱，對工作物質(zhì)作功。為保持室溫恒定，空調(diào)器從室內(nèi)吸熱等于室外向室內(nèi)通 過熱傳導(dǎo)傳輸?shù)臒崃?。冬天剛好相反，空調(diào)器為熱機，作順向卡諾循環(huán)，從室外 吸熱，向室內(nèi)放熱。為保持室溫恒定，空調(diào)器向室內(nèi)的放熱應(yīng)等于室內(nèi)向室外通 過熱傳導(dǎo)傳輸?shù)臒崃?。解?1)夏天，空調(diào)器為制冷機，單位時間從室內(nèi)吸熱Q2,向室外放熱Q1 ,Qi _ Q2空調(diào)器的平均功率為P,則Qi =Q2 + P。對可逆卡諾循環(huán)，則有Ti T2Q2T2Ti

11、 -T2PTl -丁2 =。通過熱傳導(dǎo)傳熱Q=A(T1 -T2) ,由Q=Q2得A-T2 =T1 ' P2 . 4PT1 A因空調(diào)器連續(xù)工作，式中T2 =丁1P =Po2*(PA)2十4P°TiA(2) T1 =293K , p =0.3p0, I =303K ,而所求的是P = P0時對應(yīng)的T1值，記為T1 max,0.3P0P0T1 -T2.0 T2T1max -T2 =0 T2則 V AV A空調(diào)器為熱機,解得工max =丁2 +"'0.3(T1 T2)=311.26K =38.26 C。(3)冬天,單位時間從室外吸熱Q1 ,向室內(nèi)放熱Q2 ,空調(diào)器連

12、續(xù)工作，功率為P0 ,有Q1Q2FF 二 FQ2=Q1+P0,T1T2,由熱平衡方程得:A =(丁2 -Ti )=T2T2 - TiPoTi =丁2 -PoT2 =丁2 - (Timax -T2) = 2T? -Timax = 274.74K若空調(diào)器連續(xù)工作，則當(dāng)冬天室外溫度最低為i.74 C ,20 Co=1.74 C伯可使室內(nèi)維持荏6 .解析：(i)電子在加速電場中運動，根據(jù)動能定理，有eUimv；2Vi(2)因為每個電子在板 A B間運動時，電場均勻、恒定,間做類平拋運動,在兩板之外做勻速直線運動打在屏上。在板故電子在板A、BA、B間沿水平方向運動時，有L 二 vt豎直方向，有小2所以e

13、 U2L y . 2m d12 V只要偏轉(zhuǎn)電壓最大時的電子能飛出極板打在屏上，則所有電子都能打屏上。所以eUoL2 dVm<-,2mdv12Uo2d2UiL2(3)要保持一個完整波形，熒光屏必須需每隔周期 初始位置。T,回到設(shè)某個電子運動軌跡如圖所示，有tan j -匚=VieUL2 mdV)y'L'ViL/ 一D又知y'u-eU,聯(lián)立得2mdV)由相似三角形的性質(zhì)，得-D-2- = 6L y,2y = (L+2D)LU 久4dUi峰值為ym(L+2D)LU0(B4dUi波形長度為Xi=vT波形如下圖所示。-ii -16 -ym01-X1x7.在向里的磁場中運動時

14、，£ i在向外的磁場中運動時，£ 2=Bl2W（-Bl2w）2交流電有效值為：2父1R r：lBl2wIi=_ _ Bl2w2R r 2(R r)r，22 Bl wI 2=R rR r222(Bl w) .u10 2-M 1 =父2u=2_ Bl 2wR r R r4丁電壓表讀數(shù)u'R10Bl2wRu =R r4(R r)8.解：從物點發(fā)出的光經(jīng)透鏡前表面 （即左表面）反射后形成虛像，不合 題意，無須考慮。從物點發(fā)出的光經(jīng)透鏡前表面折射后，再經(jīng)透鏡后表面反射折回，又經(jīng)前表面折射共三次成像，最后是實像，符合題意。利用球面折射成像公式和球面反射成像公式，結(jié)合物與像共面的

15、要求 可求解。1 1 1 I =球面反射的成像公式為：u v f ,射面的焦距為f =2 （R為球面半徑），對凹面鏡,f取正值，對凸面鏡，f取負值n n2/、1（-1 -，2）二球面折射的成像公式為：u vRo當(dāng)入射光從頂點射向球心時，R取正值，當(dāng)入射光從球心射向頂點時，R取負值。如圖1-4-11甲所示，當(dāng)物點Q發(fā)出的光經(jīng)透鏡前表面折射后成像于 Q',設(shè)物距為u,像距為v,根據(jù)球面折射成像公式:-1-2u v/、1二(-1 -2)- R這里空氣的折射率-1=1，透鏡介質(zhì)的折射率-2 = n ,入射光從頂點射向球心，R=r取正值，所以有圖1-4-11乙1 n n -1 I =u v r(1) 這是第一次成像。對凸透鏡的后表面來說，物點 Q經(jīng)透鏡前表面折 射所成的風(fēng)點Q'是它的物點，其物距u=-v （是虛 物），經(jīng)透鏡后表面反射后成像于 Qi ,像距為- vi （如 圖1-4-11乙所示），由球面反射成像公式 1112 I = u1 v1 f2 r1 12一 一_11-=-圖 1-4-11 丙將前面數(shù)據(jù)代入得v v1 r這是第二次成像。由透鏡后表面反射成的像點Q1又作為透鏡前表面折射成像的物點 Q2，其 物距U2 = -V1 （是虛物），再經(jīng)過透鏡前表面折射成像于 Q2,像距為v-,（見圖1-4-11內(nèi)所示）,再 由球面折射成像公式n1n21（n- n-） 、