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2mm30°45°2010年湖州市第十一届飞英杯高中物理竞赛高二卷(注:本卷共20题,总分为120分,考试时间90分钟,g=10m/s2,请做在答题卷上)一、选择题(每题4分,共60分,每题有一个或一个以上的选项是符合题目要求的,全部选对得4分,漏选得2分,不选或错选得0分)1.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中A.F1保持不变,F3缓慢增大B.F1缓慢增大,F3保持不变C.F2缓慢增大,F3缓慢增大D.F2缓慢增大,F3保持不变2.物体做自由落体运动,Ek代表动能,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面。下列所示图像中,能正确反映各物理量之间关系的是3.如图所示,两光滑斜面的倾角分别为30°和45°,质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦),分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两滑块位置,再由静止释放.则在上述两种情形中,以下正确的有A.质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B.质量为m的滑块均沿斜面向上运动C.绳对质量为m滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D.系统在运动中机械能均守恒4.如图所示,在一光滑水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻质弹簧连结起来,木块1和2分别受到方向相反的拉力F1和F2,与轻质弹簧沿同一水平直线,且F1F2。当两木块一起稳定运动时,两木块之间的距离是A.1FlkB.2FlkC.112212()mFmFlmmkD.211212()mFmFlmmk5.如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动,经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势E与导体棒位置x关系的图像是ExOA2BRv2RRExOB2BRv2RRExOC2BRv2RRExOD2BRv2RR×××××××yxOvEPtOAEkEPvOBEPOCEPhOD6.如图所示,空间存在一个竖直向下的匀强电场,一个带负电的小球以大小为0v的初速度由A端向右运动,到F端时的速度减小为Fv;若以同样大小的初速度由F端向左运动,到A端时的速度减小为Av。已知BC、DE为两段圆弧面,A到F是一段粗糙轨道,小球运动过程中始终未离开该轨道,在B、C、D、E四连接处不损失能量。比较Av、Fv的大小,结论是A.Av>FvB.FAvvC.Av<FvD.无法确定7.据报道,我国数据中继卫星“天链一号0l星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,于5月1日成功定点在东经770赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号01星”,下列说法正确的是A.运行速度大于7.9km/sB.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大C.离地面高度一定,相对地面静止D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等8.有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。例如从解的物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性。举例如下:如图所示。质量M为倾角为θ的滑块A放于水平地面上。把质量为m的滑块B放在A的斜面上,忽略一切摩擦,有人求得B相对地面的加速度a=2sinsinMmgMm,式中g为重力加速度。对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题。他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对的”。但是,其中有一项是错误..的。请你指出该项。A.当θ=0时,该解给出a=0,这符合常识,说明该解可能是对的B.当θ=90°时,该解给出a=g,这符合实验结论,说明该解可能是对的C.当Mm时,该解给出a=gsinθ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的D.当mM时,该解给出singa,这符合预期的结果,说明该解可能是对的9.一个T型电路如图所示,电路中的电阻110R,23120,40RR.另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计.则A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80VD.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V10.如图,在真空中一条竖直向下的电场线上有两点a和b。一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动,到达b点时速度恰好为零。则下面说法正确的是A.a点的电场强度大于b点的电场强度B.质点在b点所受到的合力一定为零C.a点的电势高于b点的电势D.带电质点在a点的电势能大于在b点的电势能11.一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心.若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞机位于赤道上空ABθVARESP(a)(b)A.由东向西水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B.由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C.沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D.沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动势12.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量13.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的。和为理想电压表,读数分别为U1和U2;、和为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是A.U2变小、I3变小B.U2不变、I3变大C.I1变小、I2变小D.I1变大、I2变大14.如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有A.φA>φB>φCB.EC>EB>EAC.UAB<UBCD.UAB=UBC15.匀强电场中有a、b、c三点.在以它们为顶点的三角形中,∠a=30°、∠c=90°,电场方向与三角形所在平面平行.已知a、b和c点的电势分别为(23)V、(23)V和2V.该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为A.(23)V、(23)VB.0V、4VC.43(2)3V、43(2)3D.0V、3V二、填空题(每空6分,共18分)16.同学利用图(a)所示的电路研究灯泡L1(6V,1.5W)、L2(6V,10W)的发光情况(假设灯泡电阻恒定),图(b)为实物图。(1)他分别将L1、L2接入图(a)中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为6V时,发现灯泡均能正常发光。在图(b)中用笔画线代替导线将电路连线补充完整。(2)接着他将L1和L2串联后接入图(a)中的虚线框位置,移动A3A2A1V2V1abc30°滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为6V时,发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的原因是▲。17.如图所示,半径为r的铅球内有一半径为2r的球形空腔,其表面与球面相切,此铅球的质量为M,在铅球和空腔的中心连线上,距离铅球中心L处有一质量为m的小球(可以看成质点),则铅球小球的引力为▲。三、计算题:(共42分)18.(14分)如图所示为某一电路的俯视图,空中存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,在同一水平面上固定着平行金属轨道MN和PQ,两轨道间的距离为l。金属杆ab沿垂直轨道方向放置在两轨道上,金属杆ab在MN和PQ间的电阻为r,且与轨道接触良好。与两轨道连接的电路中有两个阻值相同的电阻R1和R2,且R1=R2=R,电阻R2与一电容器串联,电容器的电容为C,轨道光滑且不计轨道的电阻。若金属杆ab在某一水平拉力的作用下以速度v沿金属轨道向右做匀速直线运动,那么在电路稳定后,试求:⑴流过电阻R1的电流为大小;⑵电容器的带电量;⑶这个水平拉力及其功率。19.(14分)金属硬杆轨道“ABCDEFGHIP”固定置于竖直平面内,CDE、FGH两半圆形轨道半径分别为a、2a,足够长的PI、AB直轨与水平均成θ=37°,一质量为m的小环套在AB杆上,环与BC、EF、HI水平直杆轨道间的动摩擦因数均为μ=0.1,其中BC=a、EF=2a、HI=3a,其他轨道均光滑,轨道拐弯连接处也光滑,环通过连接处时动能损失忽略不计,现环在AB杆上从距B点6a处的地方无初速释放.已知sin37°=0.6,试求:(1)从释放到第一次到达B所用的时间;(2)第一次过小圆道轨最高点D时,环对轨道的作用力;(3)小环经过D的次数及环最终停在什么位置?20.(14分)在显示器中,用到了电场和磁场对电荷运动的控制,下图为一个利用电场、磁场对电荷运动控制的模型图,在区域I中的P1P2分别为加速电场的正负两极板,P2中央有一小孔,两极板竖直平行正对放置,开始加有大小为U电压。区域II中有一以l及l为边界的竖直向下的匀强电场。在区域III中有一以l为左边界垂直于纸面的匀强磁场。现有一带正电的粒子(重力不计),质量为m,电量为q,从极板P1由静止开始沿中轴线OO方向进入区域II,从边界l的P点离开区域II,此时速度与水平方向夹角α=30o。若两极板所加电压改为U,其它条件不变,粒子则从边界l的Q点离开区域II,此时速度与水平方向夹角β=60o。已知PQ两点的距离为d。⑴.求U和区域II中电场强度E的大小⑵.若两次进入区域III的粒子均能回到边界l上的同一点,求区域III中磁场的磁感应强度B的大小和方向(磁场足够宽)abMNPQR2R1Cv2010年湖州市第十一届飞英杯高中物理竞赛·高二卷·答案一、选择题(每题4分,共60分,每题有一个或一个以上的选项是符合题目要求的,全部选对得4分,漏选得2分,不选或错选得0分)123456789101112131415CBBDDAABCDACADADADBCABCB二、填空题(每空6分,共18分)16.(1)(2)由于RL2比RL1小得多,灯泡L2分得的电压很小,虽然有电流流过,但功率很小,不能发光。17.))2(12(74)2(74782222rLLGMmrLGMmLGMm三、计算题(共42分)18.(14分)解析:⑴rRBlvI1⑵rRCBlvRQ⑶rRvlBF22,rRvlBP22219.(14分)解析:(1)01sin37mgma2112ABxat得:2ta(2)从A→D:021sin372ABBCDmgxamgxmv得:5Dvga第一次在D处:(假设轨道对环的力是向下的)2DNvmgFma得:4NFmg所以环对轨道的作用力是竖直向上的,大小为4mg(3)假设小环第n次向左过D时(n为大于等于1的整数),速度设为Dznv由动能定理得:221)23)(1(2)sin6(Dznmvamgmgaaanaamg221)2.17.3(Dznmvnmga>0n<1237,所以最多向左第3次通过D点假设小环第k次向左过大圆轨道最高点G时,速度设为Gzkv由动能定理得:221)2()23)(1(2)2sin6(Gzkmvgaamgaaakaamg221)2.15.2(Gzkmvkmga>0k<1225,所以最多向左第2次通过G点如果环能第2次向右过G点,说明最终环在FE之间,所以要证明是否能第2次能向右过G点,设第2次向右过G点时速度为2Gyv由动能定理得:22
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