2012—2013学年高中学生知识能力竞赛物理试卷及答案

2012—2013学年高中学生知识能力竞赛物理试卷说明：本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分共100分，考试时间90分钟．注意：1.各题的答案或解答过程均写在答题纸内指定处，写在试题卷上的无效．2.答题前，考生务必将自已的“学校”、“姓名”、“考号”、“座位号”写在答题纸上指定的位置．答题时，不要把解答内容写在装订线内．3.答题结束，只交答题纸．第Ⅰ卷（选择题，共32分）一、本题共8个小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分1、A、B两辆车以相同速度v0同方向作匀速直线运动，A车在前，Ｂ车在后．在两车上有甲、乙两人分别用皮球瞄准对方，同时以相对自身为2v0的初速度水平射出，如不考虑皮球的竖直下落及空气阻力，则【】A．甲先被击中B．乙先被击中C．两人同时被击中D．皮球可以击中乙而不能击中甲2、在空间某一点O，向三维空间的各个方向以相同的速度v射出很多个小球，球ts之后（假设ts之内所有小球都未与其它物体碰撞）这些小球中离得最远的二个小球之间的距离是【】A、tv0B、2tv0C、221gtD、2gt3、如图所示，一个物体受到五个共点力F1、F2、F3、F4、F5的作用，则物体所受的合力是【】A．零B．2F5C．F1+F2+F3+F4+F5D．F1+F2+F3+F44、．如图所示，质量为m的小球装在小车上固定木架ABC的A端，BC杆竖直，∠ABC=，当小车以加速度a向右作匀加速直线运动时，杆AB对小球的作用力大小为【】A．maF1F2F3F4F5ABCaθB．mg/cosC．ma/sinD．m22ga5、如图所示，OA为遵从胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的Ｏ点，另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块Ａ相连。当绳处于竖直位置时，滑块A对地面有压力作用。B为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度。现有一水平力F作用于A，使A向右缓慢地沿直线运动，则在运动过程中【】A、水平拉力F保持不变B、地面对A的摩擦力保持不变C、地面对A的摩擦力变小D、地面对A的支持力保持不变。6、银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T，S1到O点的距离为r1、S1到S2间的距离为r，已知引力常量为G。由此可求出S2的质量为【】A．2122)(4GTrrrB．23124GTrC．2324GTrD．21224GTrr7、如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度1v沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面，物体以速率2v沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面上，这时速率为'2v，则下列说法正确的是【】A．若1v2v，则'2v=1vB．若1v2v，则'2v=2vC．不管2v多大，总有'2v=2vD．只有1v=2v时，才有'2v=1v8、图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图不能作出正确判断的是（）A、带电粒子所带电荷的符号；B、带电粒子在a、b两点的受力方向；C、带电粒子在a、b两点的速度何处较大；D、带电粒子在a、b两点的电势能何处较大。第Ⅱ卷（非选题，共68分）（本题共5小题，68分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）9、（12分）一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图所示。现让木板由静止开始以加速度a(a＜g)匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。10、（17分）一质量为m的质点，系于长为R的轻绳的一端，绳的另一端固定在空间的O点，假定绳是不可伸长的、柔软且无弹性的。今把质点从O点的正上方离O点的距离为R98的O1点以水平的速度gRV430抛出，如图所示。试求：（1）轻绳即将伸直时，绳与竖直方向的夹角为多少？（2）当质点到达O点的正下方时，绳对质点的拉力为多大？abV0O1ROθ11、(18分)载人航天飞行已成为人类探索太空的重要手段。由于地球在不断的自转，因而在发射宇宙飞船或卫星时，可以利用地球的自转以尽量减少发射人造飞船或卫星时火箭所需的燃料，为此，国际社会目前正准备在最理想的地点建立一个联合发射中心。（1）这个发射中心应建在何处（供选地点：两极、赤道、纬度45°处）？简述选择理由。（2）运载火箭应最终朝什么方向发送（供选方向：东、西、南、北）？简述选择理由。（3）今要在该中心发射一颗质量为m的同步卫星，已知万有引力常量为G、地球的半径为R、地球的质量为M。要求同步卫星离地面的高度，除了以上已知量外还要根据常识知道地球的什么物理量？并用这些量求出该高度；与地球没有自转相比，运载火箭在发射过程中利用地球自转最多可以节省的能量为多少？（4）如要发射一颗质量为m0的探测器，让它能够飞离地球去探测其他行星，而不再靠近地球，忽略地球自转、空气阻力以及太阳和其他行星对它的影响，引力势能的表达式为rMmGEP。利用（3）中的已知量，求出它在地球表面至少应该获得多少能量？12．（21分）如图所示，沿水平方向放置一条平直光滑槽，它垂直穿过开有小孔的两平行薄板，板相距3.5L。槽内有两个质量均为m的小球A和B，球A带电量为+2q，球B带电量为-3q，两球由长为2L的轻杆相连，组成一带电系统。最初A和B分别静止于左板的两侧，离板的距离均为L。若视小球为质点，不计轻杆的质量，在两板间加上与槽平行向右的匀强电场E后（设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成，不影响电场的分布），求：（1）球B刚进入电场时，带电系统的速度大小；（2）带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间及球A相对右板的位置。诏安县2012—2013学年高中学生知识能力竞赛物理试卷评分标准第Ⅰ卷（选择题，共32分）本题共8个小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分题号12345678答案CBBADBDDABA第Ⅱ卷（非选题，共68分）（本题共5小题，68分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）9、（12分）解：设物体与平板一起向下运动的距离为x时，物体受重力mg，弹簧的弹力F=kx和平板的支持力N作用。据牛顿第二定律有：maN-kx-mg----------①3分得：ma-kx-mgN-----------②2分当N=0时，物体与平板分离，所以此时kagmx)(--------------③2分因为匀加速向下移动则有：221atx-----------④3分联立③④解得：kaagmt)(2----------⑤2分10、（17分）质点的运动可分为三个过程：第一过程：质点做平抛运动。设绳即将伸直时，绳与竖直方向的夹角为V0O1ROθ图1，如图1所示，则：sin0RtV-----------①3分其中gRV430-----------②cos98212RRgt-----------③3分联立①②③解得：gRt34,2-----------④1分第二过程：绳绷直过程。绳棚直时，绳刚好水平，如图2所示.由于绳不可伸长，故绳绷直时，V0损失，质点仅有速度V⊥，且gRgtV34-----------⑤3分第三过程：小球在竖直平面内做圆周运动。设质点到达O点正下方时，速度为V′，根据机械能守恒守律有：RmgmVmV22/2121-----------⑥3分设此时绳对质点的拉力为T，则RVmmgT2/-----------⑦3分联立⑤⑥⑦解得：mgT943-----------⑧1分图211、（18分）(1)发射中心的地点应选在赤道处。因为地球赤道处自转的线速度最大，由于惯性卫星具有的初动能最多，所以最节省能量。………………（3分）（2）运载火箭最终应朝东发送。因为地球自转的方向是自西向东的。（3分）（3）地球的自转周期T=24小时…………………………（1分）对同步卫星有：22)2(TmrrMmG………………………………（2分）得3224GMTr…………………………（1分）同步卫星离地面的高度RGMTRrH3224…………（2分）节省的能量即为在地面时卫星随地球自转具有的动能22)2(2121TRmmvE…………………………(2分)（4）由机械能守恒kERMmG00…………………………(3分)得：RMmGEk0…………………………（1分）12、（21分）解：对带电系统进行分析，假设球A能达到右极板，电场力对系统做功为W1，有：0)5.13(5.221LqELqEW①-----------------1分而且还能穿过小孔，离开右极板。假设球B能达到右极板，电场力对系统做功为W2，有：0)5.33(5.222LqELqEW②--------------------1分综上所述，带电系统速度第一次为零时，球A、B应分别在右极板两侧。（1）带电系统开始运动时，设加速度为a1，由牛顿第二定律：mqEa221=mqE③--------------2分球B刚进入电场时，带电系统的速度为v1，有：Lav1212④------------1分由③④求得：mqELv21⑤--------------1分（2）设球B从静止到刚进入电场的时间为t1，则：111avt⑥-----------1分将③⑤代入⑥得：qEmLt21⑦--------------1分球B进入电场后，带电系统的加速度为a2，由牛顿第二定律：mqEmqEqEa22232⑧----------------------2分显然，带电系统做匀减速运动。设球A刚达到右极板时的速度为v2，减速所需时间为t2，则有：Lavv5.1222122⑨----------------------2分2122avvt⑩----------------------1分求得：qEmLtmqELv2,22122⑾----------------------1分球A离电场后，带电系统继续做减速运动，设加速度为a3，再由牛顿第二定律：mqEa233⑿----------------------2分设球A从离开电场到静止所需的时间为t3，运动的位移为x，则有：3230avt⒀----------------------1分xav3222⒁-------------------1分求得：6,2311LxqEmLt⒂----------------------1分由⑦⑾⒂可知，带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为：qEmLtttt237321⒃----------------------1分球A相对右板的位置为：6Lx⒄----------------------1分