2022-2023年河南省鄭州市第二十四中學高一下學期競賽期中物理試題(解析版)

2022-2023鄭州市第二十四中學高一物理下競賽期中考試一、選擇題1.一根長為，質量為的均勻細棒在地上豎立著。如果讓豎立著的棒以下端與地面接觸處為軸倒下，則上端到達地面時速率應為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】桿對過桿的一端且與桿垂直的軸的轉動慣量為，由能量守恒定律可知，解得，故上端到達地面時速率應為，故選B。2.一靜止的均勻細棒，長為，質量為，可繞通過棒的端點且垂直于棒長的光滑固定軸在水平面內轉動，轉動慣量為。一質量為速率為的子彈在水平面內沿與棒垂直的方向射入并穿入棒的自由端，設穿過棒后子彈的速率為，則此時棒的角速度應為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】設棒的角速度為，打子彈過程中對軸角動量守恒，則有，解得，故選B。3.一運動質點在某瞬時位于矢徑的端點處，其速度大小為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】用、表示速度沿、軸的分量式，則有，，于是的大小為，故選D。4.質點沿半徑為的圓周作勻速率運動，每秒轉一圈，在時間間隔中，其平均速度大小與平均速率大小分別為（）A.， B.， C.， D.，【答案】B【解析】在時間間隔中，位移大小，平均速度大小，在時間間隔中，路程大小，平均速率大小，故選B。5.半徑為的“無限長”均勻帶電圓柱面的靜電場中各點的電場強度的大小與距軸線的距離的關系曲線為（）A. B.C. D.【答案】B【解析】取一個和帶電圓柱面同軸的高斯面，由高斯定理可知圓柱面內部電荷為零，因此場強為零，設圓柱面的線密度為，距離軸心為處，取一個高的高斯面，由電場的對稱性可知上下兩個面的電通量為零，高斯定理可得，可得，即，故選B。6.如果把一點電荷放在某一立方體中心，取立方體表面為高斯面，則（）A.穿過每一表面的電通量都等于B.穿過每一表面的電通量都等于C.穿過每一表面的電通量都等于D.條件不足無法計算電通量?！敬鸢浮緽【解析】根據(jù)高斯定理，根據(jù)對稱性，穿過每一表面的電通量為，故選B。7.如果在空氣平行板電容器的兩極板間平行地插入一塊與極板面積相同的各向同性均勻電介質板，由于該電介質板的插入和它在兩極板間的位置不同，對電容器電容的影響為：（）A.使電容減小，但與介質板相對極板的位置無關。B.使電容減小，且與介質板相對極板的位置有關。C.使電容增大，但與介質板相對極板的位置無關。D.使電容增大，且與介質板相對極板的位置有關?！敬鸢浮緾【解析】沒插電介質前，電容器的電容為，插入電介質后，設電介質厚度為，則電容器的電容變?yōu)?，因為，故，同時由的表達式可知，電容的大小與介質板相對極板的位置無關，與極板的厚度有關。故C正確，ABD錯誤。故選C。8.載流的圓形線圈（半徑）與正方形線圈（邊長）通有相同電流。若兩個線圈的中心、處的磁感強度大小相同，則半徑與邊長之比為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】圓形電流在中心處的場強為,正方形線圈在中心處的場強為，由題意解得，故選D。9.在圖上有兩條曲線和，由此可以得出以下結論（）A.其中一條是絕熱線，另一條是等溫線B.兩個過程吸收的熱量相同C.兩個過程中系統(tǒng)對外作的功相等D.兩個過程中系統(tǒng)的內能變化相同【答案】D【解析】由熱力學多方過程可知僅憑大致曲線不能判斷具體熱力學過程，曲線和的初末狀態(tài)相同，因此內能變化量相同，而過程系統(tǒng)對外做功更多，由熱力學第一定律可知兩個過程讓吸熱量不同。故選D。10.一熱機由溫度為的高溫熱源吸熱，向溫度為的低溫熱源放熱，若熱機在最大可能效率下工作、且吸熱為焦耳，熱機做功約為（）A. B. C. D. E.【答案】A【解析】卡諾循環(huán)效率最大，為，而，可知對外做功，故選A。11.兩個相同的容器，一個盛氫氣，一個盛氦氣（均視為剛性分子理想氣體），開始時它們的壓強和溫度都相等，現(xiàn)將熱量傳給氦氣，使之升高到一定溫度。若使氫氣也升高同樣溫度，則應向氫氣傳遞熱量（）A. B. C. D.【答案】B【解析】由理想氣體狀態(tài)方程可知兩種氣體的物質的量相同，而氦氣是單原子分子，自由度為，氧氣為雙原子分子，自由度為，定容吸熱過程由可得，，解得，故選B。12.在單縫衍射實驗中，縫寬，透鏡焦距，入射光波長，則在距離中央亮紋中心位置處是亮紋還是暗紋？從這個位置看上去可以把波陣面分為幾個半波帶？（）A.亮紋，個半波帶 B.亮紋，個半波帶C.暗紋，個半波帶 D.暗紋，個半波帶【答案】D【解析】由衍射暗紋公式及最大光程差為，且可知，因此為暗紋，四個半波帶。故選D。13.一個質點做簡諧振動，周期為，當質點由平衡位置向軸正方向運動時，由平衡位置到二分之一最大位移處所需要的最短時間為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】質點的振動方程為，依題意，有，解得，所需要的最短時間為，故選A。14.一個平面簡諧波沿軸正方向傳播，波速為，時刻的波形圖如圖所示，則該波的表式為（）A.B.C.D.【答案】C【解析】在處，時，有，，所以，又，故波動表達式為，故選C。15.兩個質量相同的物體分別掛在兩個不同的彈簧下端，彈簧的伸長分別為和，且，兩彈簧振子的周期之比為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】設兩個彈簧的勁度系數(shù)分別為和，則有，又因為，解得，根據(jù)彈簧振子的周期公式，解得，故選B。二、判斷題16.判斷題（1）一質量為的點電荷，在勻強電場中由靜止狀態(tài)釋放，它一定會沿著電力線運動。（）（2）如果通過一閉合曲面的電場強度通量為零，則此閉合曲面上的場強一定處處為零。（）（3）從靜電場的高斯定理可以得出靜電場是有源場。（）（4）衍射與干涉，從本質上看，并無區(qū)別（）（5）薄膜干涉屬于波陣面分割法。（）【答案】①.錯誤；②.錯誤；③.正確；④.正確；⑤.錯誤【解析】（1）一質量為的點電荷，在勻強電場中由靜止狀態(tài)釋放，如果只受電場力它一定會沿著電力線運動，錯誤。（2）如果通過一閉合曲面的電場強度通量為零，則此閉合曲面上的場強不一定為零，錯誤。（3）從靜電場的高斯定理可以得出靜電場是有源場，正確。（4）衍射與干涉，從本質上看，都是波的疊加，因此沒有本質區(qū)別，正確。（5）薄膜干涉屬于分振幅法，錯誤。三、填空題17.一彈簧振子，沿軸作振幅為的簡諧振動，在平衡位置處，彈簧振子的勢能為零，系統(tǒng)的機械能為，則振子處于處時；其勢能的瞬時值為________?！敬鸢浮俊窘馕觥坑深}意，在平衡位置處彈簧振子的勢能為零，系統(tǒng)的機械能為，所以該振子的總能量為，當振子處于處時，其勢能的瞬時值為。18.波長為的單色光垂直入射到寬為的單縫上，單縫后面放置一凸透鏡，凸透鏡的焦平面上放置一光屏，用以觀測衍射條紋，今測得中央明條紋一側第三個暗條紋與另一側第三個暗條紋之間的距離為，則凸透鏡的焦距為________米?！敬鸢浮俊窘馕觥恐醒朊鳁l紋兩側的第條暗條紋之間的距離為，則此凸透鏡的焦距為。19.一飛輪以角速度繞光滑固定軸旋轉，飛輪對軸的轉動慣量為；另一靜止飛輪突然和上述轉動的飛輪嚙合，繞同一轉軸轉動，該飛輪對軸的轉動慣量為前者的二倍。嚙合后整個系統(tǒng)的角速度________。【答案】【解析】系統(tǒng)角動量守恒，初始角動量為，嚙合后整個系統(tǒng)的角動量為，由可得。20.一定量的某種理想氣體在等壓過程中對外做功。若此種氣體為單原子分子氣體，則該過程中需吸熱________；若為雙原子分子氣體，則需吸熱________?！敬鸢浮竣?；②.【解析】[1]若為單原子分子氣體，有。[2]若為雙原子分子氣體，有。21.質量為、長為的勻質棒豎直懸在水平軸上，一質量為的小球以水平速度與棒的下端相碰，碰后速度反向運動。在碰撞中因時間很短，棒可看作一直保持豎直位置，則棒在碰撞后的角速度________?！敬鸢浮俊窘馕觥啃∏蚝桶艚M成的系統(tǒng)受到的外力為重力和軸對棒的作用力，這兩力對軸的力矩為零，故系統(tǒng)的角動量守恒，則，解得。22.一質點作半徑為的圓周運動，其角位置的運動學方程為：（）則其切向加速度為________?！敬鸢浮俊窘馕觥坑?，可知，角速度，線速度大小為，切向加速度為。23.一摩爾單原子理想氣體，從初態(tài)溫度、壓強、體積，準靜態(tài)地等溫壓縮至體積，外界需做功為________?！敬鸢浮俊窘馕觥坑勺龉Χx式可知。24.如圖示，在點電荷的電場中，若取圖中點為電勢零點，則點的電勢為________?！敬鸢浮俊窘馕觥坑呻妱莸亩x。四、計算題25.兩根導線沿半徑方向被引到鐵環(huán)上，兩點，電流方向如圖所示。求環(huán)中心處的磁感應強度是多少？【答案】【解析】設劣弧所對圓心角為，則優(yōu)弧所對的圓心角為，兩段圓弧電阻之比，因此電流之比，設圓的半徑為，根據(jù)畢奧薩伐爾定律，可知電流在圓心處產生的磁場，電流在圓心處產生的磁場，可知兩個磁場大小相等，但方向相反，因此合磁場為。26.如圖所示，長直導線中通有電流，另一矩形線圈共匝，寬，長，以的速度向右平動，求當時線圈中的感應電動勢?！敬鸢浮俊窘馕觥績蓷l寬邊不切割磁感線不產生電動勢，產生電動勢的為兩條長邊，則靠近導線的一邊為，同理遠離導線的一邊電動勢為，所以總電動勢為。27.一彈簧振子，彈簧勁度系數(shù)為，當物體以初動能和初勢能振動時，試回答：（1）振幅是多大？（2）位移是多大時，勢能和動能相等？（3）位移是振幅的一半時，勢能多大？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）振幅。（2）當時，，解得。（3）當位移時振幅的一半時，有。28.用單色光觀察牛頓環(huán)，測得某一明環(huán)的直徑為，它外面第個明環(huán)的直徑為，平凸透鏡的半徑為，求此單色光的波長?！敬鸢浮俊窘馕觥颗ｎD壞半徑為處空氣膜的厚度，根據(jù)幾何關系可知，由于，因此①，考慮半波損失，某明環(huán)空氣膜上下兩束反射光的光程差，它外面第個明環(huán)光程差，可知②，將①代入②代入數(shù)據(jù)可得。29.如圖所示，有一定量的理想氣體，從初態(tài)（、）開始，經過一個等容過程達到壓強為的態(tài)，再經過