高中物理競(jìng)賽模擬試題及答案

1 1．我國(guó)將于2008年下半年發(fā)射圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的“神舟七號(hào)”載人飛船。屆時(shí),航天二期工程。在這一階段里，將陸續(xù)實(shí)現(xiàn)航天員出艙行走、空間交會(huì)對(duì)接等科學(xué)目標(biāo)。開(kāi)飛船后身上的速度計(jì)顯示其對(duì)地心的速度為v，求該宇航員距離地球表面的高度。(2)已知宇航員及其設(shè)備的總質(zhì)量為M,宇航員通過(guò)向后噴出氧氣而獲得反沖力,每秒鐘航員及其設(shè)備的質(zhì)量變化很小,可以忽略不計(jì)。求噴氣t秒后宇航員獲得的動(dòng)能。?小車置于光滑的水平面上,在小車左端放置一質(zhì)量為0.1kg帶電量為q=1×10－2C的絕緣貨柜,現(xiàn)將一質(zhì)量為0.9kg的貨物放在貨柜內(nèi)．在傳送途中有一水平電場(chǎng)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)控制其有、無(wú)及方向．先產(chǎn)生一個(gè)方向水平向右,大小E1=3×102N/m的電場(chǎng),小車和貨柜開(kāi)始運(yùn)動(dòng),作用時(shí)間2s后，改變電場(chǎng)，電場(chǎng)大小變?yōu)镋2＝1×102N／m，方向向左,電場(chǎng)作用一段時(shí)間后，關(guān)閉BA電場(chǎng)，小車正好到達(dá)目的地，貨物到達(dá)小車的最右端,A且小車和貨物的速度恰好為零。已知貨柜與小車間的動(dòng)⑴第二次電場(chǎng)作用的時(shí)間;⑵小車的長(zhǎng)度;⑶小車右端到達(dá)目的地的距離．23.如圖所示,質(zhì)量為M=2kg的小車A靜止在光滑水平面上,A的右端停放有一個(gè)質(zhì)量為m＝0.4kg帶正電荷q＝0.8C的小物體B．整個(gè)空間存在著垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0．5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)從小車的左端，給小車A一個(gè)水平向右的瞬時(shí)沖量I=26N·s,使小車獲得一個(gè)水平向右的初速度,物體與小車之間有摩擦力作用,設(shè)小車足夠長(zhǎng)，求:(1)瞬時(shí)沖量使小車獲得的動(dòng)能．(2)物體B的最大速度.4．如圖所示,光滑水平面MN上放兩相同小物塊A、B,左端擋板處有一彈射裝置P,pB。求:(1)物塊B沿傳送帶向右滑動(dòng)的最遠(yuǎn)距離。 (2)物塊B滑回水平面MN的速度v。B(3)若物體B返回水平面MN后與被彈射裝置P彈回的A在水平面上相碰，且A、B碰后互換速度,則彈射裝置P必須給A做多少功才能讓AB碰后B能從Q端滑出。324．如圖13所示，M、N為兩對(duì)圓弧塑料導(dǎo)軌,分別粘接在U形金屬導(dǎo)軌上層的C、D、E、F點(diǎn)，三導(dǎo)軌平滑連接且寬均為L(zhǎng)＝1m,導(dǎo)軌下層距離水平地面高為H=0.2m，在其上方流通過(guò),反之無(wú)電流通過(guò))，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B導(dǎo)軌M滑下,經(jīng)U形金屬導(dǎo)軌上層水平部分后滑上塑料導(dǎo)軌N，金屬桿1與U形金屬導(dǎo)軌上層水平部分接觸良好,多次反復(fù)運(yùn)動(dòng)后使金屬桿2脫離軌道著地,著地點(diǎn)到下層軌道右端水平距離為s=0.2m處,金屬桿1和金屬桿2導(dǎo)電時(shí)的電阻之和為R=2Ω(忽略一切摩擦和導(dǎo)軌的電阻)，取g=10m／s2.求:(1)流過(guò)金屬桿的最大電流;(2)當(dāng)金屬桿2離開(kāi)下層導(dǎo)軌后金屬桿1的最大速度及上升的最大高度;(3)此過(guò)程中電路產(chǎn)生的焦耳熱.4 MMv2離開(kāi)飛船后的宇航員繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有G0=Mr2r(2分)R2g聯(lián)立解得rR2g聯(lián)立解得rv2v該宇航員距離地球表面的高度R2gR2gv2v(2(2)因?yàn)閲娚鋾r(shí)對(duì)氣體做功的功率恒為P,而單位時(shí)間內(nèi)噴氣質(zhì)量為m，故在t時(shí)12P間內(nèi)，據(jù)動(dòng)能定理Pt=mtv2可求得噴出氣體的速度為：v=2m(2分)(2分)1又宇航員獲得的動(dòng)能,E=Mu2k2聯(lián)立解得E=M(聯(lián)立解得E=M(.)2= (2k2MmMFf3(m+m)g30.1110Ff3(m+m)g30.11101mm+m1102M5 小車運(yùn)動(dòng)S=at2=2m?1(??分)2221221小車V=at＝221m10經(jīng)2秒后,貨物作勻減速運(yùn)動(dòng)a=qE2+f=1+1=m10小車加速度不變,仍為a2＝1m/s2向右，當(dāng)兩者速度相等時(shí),貨柜恰好到達(dá)小車最右端，以后因?yàn)閝E2=f=μ(m0+m1)g,貨柜和小車一起作為整體向右以a=qE2=1=0.5m/s2向右作勻減速直到速度都為0.1(?分)3m+m+m2018V=m/s3(1分)8貨物和小車獲得共同速度至停止運(yùn)動(dòng)用時(shí)t=3=16s(1??分30.5314(3)小車右端到達(dá)目的地的距離為SL=m(2?分)9S=S+S+02V2=96=32=10.7m232a933且認(rèn)為,沖量結(jié)束后物體B的速度仍為零,沖量是物體動(dòng)量變化的原因，根據(jù)動(dòng)量定理即可求得小車獲得的速度,進(jìn)而求出小車的動(dòng)能.I＝Mv0，v0=I/M＝13m/s,Ek＝Mv02／2=169J.(2)小車A獲得水平向右的初速度后,由于A、B之間的摩擦，A向右減速運(yùn)動(dòng)B向右加6 BqvB=mg，即vB=mg/Bq=10m/s???若A、B能相對(duì)靜止。設(shè)共同速度為v?由Mv0=(M＋m)v,解得v＝10.8m／s?????BB(3)由于洛倫茲力的影響，A、B之間的摩擦力逐漸減少，因此無(wú)法用Q=fs求摩擦產(chǎn)生的熱量，只能根據(jù)機(jī)械能的減少等于內(nèi)能的增加來(lái)求解．由于B物體在達(dá)到最大速度時(shí),兩個(gè)物體已經(jīng)分離，就要根據(jù)動(dòng)量守恒定律求這時(shí)A的速A、B系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒：Mv0=MvA+mvB??????∴vA=(Mv0–mvB)/M=11m/sQ=ΔE=Mv02/2–MvA2/2–mvB2/2=28J械能守恒。②B滑上傳送帶勻減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,用動(dòng)能定理或動(dòng)力學(xué)方法都可以求解。③B隨傳送帶勻加速返回的過(guò)程，此過(guò)程可能有多種情況，一直勻加速,先勻加速再勻速。④B與A的碰撞過(guò)程。遵守動(dòng)量守恒定律。(1)解除鎖定彈開(kāi)AB過(guò)程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒：E=mv2+mvp2AA2BB①②ABB滑上傳送帶勻減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度減為零時(shí),滑動(dòng)的距離最遠(yuǎn)。由動(dòng)能定理得:Bm2BB③2所以s=B2(2)物塊B沿傳送帶向左返回時(shí),先勻加速運(yùn)動(dòng)，物塊速度與傳送帶速度相同時(shí)一起勻速運(yùn)動(dòng)，物塊B加速到傳送帶速度v需要滑動(dòng)的距離設(shè)為s,，B2B④得s,==9mBMNv2gs=4m/sBm(3)設(shè)彈射裝置給A(3)設(shè)彈射裝置給A做功為W，mv,2=mv2+W⑤2AA2AAAB碰后速度互換，B的速度v,＝v,⑥BA7 B要滑出平臺(tái)Q端,由能量關(guān)系有：mv,2>mgL.2BBBB2AA解得W≥8J⑦⑧8⑷電磁感應(yīng)與電路在方向水平、垂直導(dǎo)軌平面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與下端固定的豎直輕質(zhì)彈簧相連且始終保持與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略,彈簧的勁度系數(shù)為k。初始時(shí)刻,彈簧恰好處于自然長(zhǎng)度，使導(dǎo)體棒以初動(dòng)能Ek沿導(dǎo)軌豎直向下運(yùn)動(dòng)，且導(dǎo)體棒在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，始終與導(dǎo)軌垂直。(1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒所受安培力的大小F；(2)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，最終將靜止。設(shè)靜止時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，則從初始時(shí)刻到最終導(dǎo)體棒靜止的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?9E=mv2得k20v=v0km設(shè)初始時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,由法拉第電磁感應(yīng)定律得：m設(shè)初始時(shí)刻回路中產(chǎn)生的電流為I,由閉合電路的歐姆定律得:EBLEBLKRRRRKm(2)從初始時(shí)刻到最終導(dǎo)體棒靜止的過(guò)程中,導(dǎo)體棒減少的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，另一部分通過(guò)克服安培力做功轉(zhuǎn)化為電路中的電能,因在電路中只有電阻,電能最終全部轉(zhuǎn)化為電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q。當(dāng)導(dǎo)體棒靜止時(shí),棒受力平衡,此時(shí)導(dǎo)體棒的位置比初始時(shí)刻降低了h，則mgmg=kh,：h=k由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得:mgh+E=E+Q?KPQ=+E一EkKPk【點(diǎn)評(píng)】本題通過(guò)彈簧模型和導(dǎo)軌模型結(jié)合起來(lái),考查學(xué)生運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律、安培力、力的平衡、能量守恒定律等知識(shí)點(diǎn)處理相關(guān)問(wèn)題。⑸壓軸題【點(diǎn)評(píng)】本題是一道動(dòng)量、能量與動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的試題。試題的物理情景考生并不陌生,是對(duì)“傳送帶”類試題的創(chuàng)新。此類試題能夠很好地將主干知識(shí)和基本方法揉合在一起進(jìn)行考查，是一道難得的試題。從題目包含的考點(diǎn)看,涉及到受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，動(dòng)量、能量守恒等多個(gè)主干知識(shí)點(diǎn),從題目包含的物理過(guò)程看,涉及到碰撞、勻變速運(yùn)動(dòng)等基本物理過(guò)程。試題較好地體現(xiàn)了《大綱》規(guī)定的對(duì)考生理解、推理、分析綜合、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題等能力的考查要求?！绢A(yù)測(cè)題10】如圖,光滑斜面的傾角a=30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長(zhǎng)l1=lm,bc邊的邊長(zhǎng)l2=0.6m，線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=f∥gh)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，如果線框 (1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前重物M的加速度；(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v；(3)ab邊由靜止開(kāi)始到運(yùn)動(dòng)到gh線處所用的時(shí)間t；(4)ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線處的速度大小和在線框由靜止開(kāi)始到運(yùn)動(dòng)到gh線的整個(gè)過(guò)程中【解析】(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前,線框僅受到細(xì)線的拉力FT,斜面的支持力和線框重力,重物M受到重力和拉力FT。對(duì)線框,由牛頓