江苏省睢宁高级中学（南区）高二物理竞赛试题

1V0LLM江苏省睢宁高级中学（南区）高二物理竞赛试题一、选择题（1、2、3三题为单选题，4、5两题为多项选择题，5分×5=25分）1、如图所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、强度较大的直流电流。现用一闭合的检测线圈（线圈中串有灵敏电流计，图中未画出）检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中，俯视检测线圈，其中的感应电流的方向是：（）A．先顺时针后逆时针；B．先逆时针后顺时针；C．先顺时针后逆时针，然后再顺时针；D．先逆时针后顺时针，然后再逆时针。2、如图所示，质量为m，带+q电量的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑至竖直向下的匀强电场区时，滑块的运动状态为（）A．继续匀速下滑B．将加速下滑C．将减速下滑D．上述三种情况都有可能发生3．一圆弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光滑斜坡aa’、bb’相切，相切处a、b位于同一水平面内，槽与斜坡在竖直平面内的截面如图所示．一小物块从斜坡aa’上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进人槽内，到达b后沿斜坡bb/向上滑行，已知到达的最高处距水平面ab的高度为h；接着小物块沿斜坡bb’滑下并从b处进人槽内反向运动，若不考虑空气阻力，则()A．小物块再运动到a处时速度变为零B．小物块尚未运动到a处时，速度已变为零C．小物块不仅能再运动到a处，并能沿斜坡aa’向上滑行，上升的最大高度为2hD．小物块不仅能再运动到a处，并能沿斜坡aa’向上滑行，上升的最大高度小于h4、如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g.则此过程()A．杆的速度最大值为(F－μmg)RB2d2B．流过电阻R的电量为BdlR＋rC．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D．恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量5、如图所示，两平行金属板间有一匀强电场，板长为L，板间距离为d，在板右端L处有一竖直放置的光屏M，一带电量为q，质量为m的质点从两板中央射入板间，最后垂直打在M屏上，则下列结论正确的是（）A．板间电场强度大小为mg/q2B．板间电场强度大小为2mg/qC．质点在板间的运动时间跟它从板的右端运动到光屏的时间相等D．质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间二、填空题(30分)6．在如图所示的电路中，A、B、C为三节干电池，实验中理想电压表和理想电流表的读数如下表所示。（1）根据表中实验数据，计算出表中空格处小灯泡的电阻和功率（保留两位小数）；（2）如果干电池A和B具有相同的电动势和内阻，根据表中实验数据，可计算出干电池A的电动势为__V，内阻为_________Ω；（3）当电键K与“接线柱3”连接，串联电池组的总电动势增加，电流表的示数反而减小，究其原因可能是_____________________。7、如图所示，六面体框架由12个不同电阻组成，已知R1=12Ω，其余电阻未知，测得A、B间总阻为4Ω，若R1变为6Ω，则A、B间电阻变为Ω8、一导体的电流在10s内均匀地从0增加到3A，则通过导体横截面的电量为C，如果电流从18A起，每经过0.01s减少一半，一直降到零，则通过导体横截面的电量为C。9．已知：规定一个K（钾）原子与Cl（氯）原子相距很远时，他们的相互作用势能为0；从一个K原子中移走最外层电子形成K+离子所需的能量（称为电离能）为EK，一个Cl原子吸收一个电子形成Cl-离子释放的能量（称为电子亲和能）为ECl；K＋离子（视为质点）与Cl-离子（视为质点）之间的吸引力为库仑力，电子电荷量的大小为e，静电力常量为k．利用以上知识，可知当KCI分子中K+离子与Cl-离子之间的库仑相互作用势能为0时，K+离子与Cl-离子之间的距离rs，可表示为．若已知EK=4.34ev，ECl=3.62eV,k=9.0×109N·m2·C-2,e=1.60×10-19C，则rs=m．10．有两个电阻1和2，它们的阻值随所加电压的变化而改变，从而它们的伏安特性即电压和电流不再成正比关系（这种电阻称为非线性电阻）．假设电阻1和电阻2的伏安特性图线分别如图所示．现先将这两个电阻并联，然后接在电动势E=9.0V、内电阻r0=2.0Ω的电源上．试利用题给的数据和图线在题图中用作图法读得所需的数据，进而分别求出电阻1和电阻2上消耗的功电键位置电压U（V）电流I（A）灯泡电阻R（Ω）灯泡功率P（W）K→11.400.207.000.28K→22.700.300.81K→32.550.298.79R1AB3ErR1R2R3CD（a）E′r′CD（b）率P1和P2．要求：i．在题图上画出所作的图线．（只按所画图线评分，不要求写出画图的步骤及理由）ii．从图上读下所需物理量的数据（取二位有效数字），分别是：iii．求出电阻R1消耗的功率P1=，电阻R2消耗的功率P2＝．三、计算（45分）11．（11分）两个半径相等的电阻均为9Ω的均匀光滑圆环，固定在一个绝缘水平台面上，两环面在两个相距20cm的竖直平面内，两环面间有竖直向下的B=0.87T的匀强磁场，两环最高点A、C间接有内阻为0.5Ω的电源，连接导线的电阻不计。今有一根质量为10g、电阻为1.5Ω的导体棒MN置于两环内且可顺环滑动，而棒恰静止于图示水平位置，其两端点与圆弧最低点间的弧所对应的圆心角均为θ=60°。取重力加速度g=10m/s2，求电源电动势。12．（12分）如图（a）所示电路中，电源电动势E=12V，内阻r=2Ω，R1＝4Ω，R2＝6Ω，R3＝3Ω。（1）若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？（2）若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？（3）图（a）中虚线框内的电路可等效为一个电源，即图（a）可等效为图（b），其等效电动势E′等于CD间未接入用电器时CD间的电压；若用导线直接将CD两点连接起来，通过该导线的电流等于等效电源的短路电流。则等效电源的内电阻r′是多少？（4）若在C、D间连一个“6V，3W”的小灯泡，则小灯泡的实际功率是多少？413、（12分）如图所示，条形区域Ⅰ和Ⅱ内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度B的大小均为0.3T，AA′、BB′、CC′、DD′为磁场边界，它们相互平行，条形区域的长度足够长，磁场宽度及BB′、CC′之间的距离d=1m。一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以沿与AA′成60°角、大小不同的速度射入磁场，当粒子的速度小于某一值v0时，粒子在区域Ⅰ内的运动时间t0=4×10-6s；当粒子速度为v1时，刚好垂直边界BB′射出区域Ⅰ。取π≈3，不计粒子所受重力。求：⑴粒子的比荷mq；⑵速度v0和v1的大小；⑶速度为v1的粒子从O到DD′所用的时间。14、（10分）两条水平光滑导轨AC和AD成角θ，导体棒EF以恒定速度v沿导轨运动，如图所示，磁感应强度为B，的匀强磁场垂直于导轨所在的平面，求导体棒EF从A运动到C点这段时间内电路中产生的总热量，已知：导体棒每单位长度的电阻为r，两条导轨电阻不计，EF垂直于AC，速度v垂直于EF，AC=d。60°AA′BCDD′ⅠⅡddC′B′dOACDEFvθ5江苏省睢宁高级中学（南区）高二物理竞赛试题答卷纸一、选择题（1、2、3三题为单选题，4、5两题为多项选择题，5分×5=25分）答案12345二、填空题(30分)6．（1）（2）__V，内阻为_________Ω；（3）_____________________。7、Ω8、C；C。9；rs=m．10．i．在题图上画出所作的图线．（只按所画图线评分，不要求写出画图的步骤及理由）ii．：iii．P1=，P2＝．电键位置电压U（V）电流I（A）灯泡电阻R（Ω）灯泡功率P（W）K→11.400.207.000.28K→22.700.300.81K→32.550.298.79班级姓名学号(考号)得分……………………………………………………密………………………封………………………线……………………………6ErR1R2R3CD（a）E′r′CD（b）三、计算（45分）11．解：12．解713、解:14、解：60°AA′BCDD′ⅠⅡddC′B′dOACDEFvθ8答案1、D2、A3、D4、BD5、BC6（1）电键位置电压U（V）电流I（A）灯泡电阻R（Ω）灯泡功率P（W）K→11.400.207.000.28K→22.700.309.000.81K→32.550.298.790.74（2）电动势为1.5V，内阻为0.5Ω；（3）干电池C的电动势较小，内阻较大，功率损耗较大。7、38、15,0.369．2lkCkeEE2.0×10-910．i．如图所示．(8分）（图错不给分，图不准确酌情评分．)ii．并联电阻两端的电压U0=2.3V(2分），通过电阻1的电流I10＝1.2A(3分），通过电阻2的电流I20=2.2A(3分）（读数第一位必须正确，第二位与答案不同，可酌情评分．)iii．2.5W(2分）,4.9W(2分）11.答案：F=mgtan60°=3G，R=6Ω∥3Ω+1.5Ω+6Ω∥3ΩF=BILε=I(R+r)ε≈6.0V。12.（1）若在C、D间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有11212A1A462EIRRr理想电压表读数为UV=I1R2=6V…………………………………3分（2）若在C、D间连一个理想电流表，这时电阻R2与R3并联，并联电阻大小23232363263RRRRR9根据闭合电路欧姆定律，有212312A1.5A422EIRRr理想电流表读数为22236'1.5A1A63RIIRR…………………………………3分（3）依题意，该等效电源的电动势'6VE，短路电流'1AI，所以其等效内阻'6'6'1ErI（4）小灯泡的电阻20036123AURP…………………………………3分将小灯泡连在C、D之间，相当于接在等效电源E′两端，则流过小灯泡的电流大小为3'61AA'1263AEIRr小灯泡的实际功率为22314'12W1.33W33APIR…………………………………3分13.（1）若粒子的速度小于某一值v0时，则粒子不能从BB′离开区域Ⅰ，只能从AA′边离开区域Ⅰ，无论粒子速度大小，在区域Ⅰ中运动的时间相同，轨迹如图所示（图中只画了一个粒子的轨迹）。粒子在区域Ⅰ内做圆周运动的圆心角为1=240o，运动时间Tt320（2分）又qBmT2（1分）解得610310mqC/kg或6103.3C/kg(1分)（2）当粒子速度为v0时，粒子在区域I内的运动轨迹刚好与BB′边界相切，此时有R0+R0sin30=d(2分)，又0200RmvBqv(1分)得601032vm/s(1分)当粒子速度为v1时，刚好垂直边界BB′射出区域Ⅰ，此时轨迹所对圆心角φ2=300，有R1sinφ2=d(2分)又1211RmvBqv(1分)得v1=2×106m/s(1分)10（3）区域I、Ⅱ宽度相同，则粒子在区域I、Ⅱ中运动时间均为80t（1分）穿过中间无磁场区域的时间为511vdt×10-7s（1分）则粒子从O1到DD′所用的时间t=40t+t1=1.5×10-6s（2分）14、tan22BVrd