上海市第三屆高三物理競賽

上海市第三屆高三物理競賽說明：1．本卷分I、II兩卷，共六大題，滿分150分，答題時間為120分鐘。2．答案及解答過程均寫在答題紙上。其中第一、二、三、四、五大題只要寫出答案，不寫解答過程；第六大題盡可能寫出完整的解答過程。3．本卷未加說明時g取10m/s2。4．本卷可能用到的部分?jǐn)?shù)據(jù)：空氣的摩爾質(zhì)量為＝29g/mol氫氣的摩爾質(zhì)量為H＝2g/molI卷一．（40分）單項選擇題。本大題共8小題，每小題5分。每小題給出的答案中，只有一個是正確的。1．設(shè)汽車在啟動階段所受阻力恒定并做勻加速直線運(yùn)動，則在這過程中（ ）（A）牽引力增大，功率增大 （B）牽引力不變，功率不變 （C）牽引力增大，功率不變 （D）牽引力不變，功率增大2．一結(jié)構(gòu)均勻的梯子重為G，斜擱在光滑的豎直墻上，重為P的人沿梯子從底端開始勻速向上行走。已知在人的雙腳離地高h(yuǎn)逐漸增大的過程中梯子始終不滑動，則能正確反映梯子底端受到地面的摩擦力Ff與人雙腳離地高度h之間關(guān)系的圖線是 （ ）3．如圖所示，將直徑相同的兩段均勻棒A和B粘合在一起，并在粘合處用繩懸掛起來，恰好處于水平位置并保持平衡。如果A的密度是B的密度的2倍，那么A與B的重力大小的比是 （ ）（A）2:1 （B）EQ\R(2):1 （C）1:EQ\R(2) （D）1:24．如圖所示，abcd是由均勻電阻絲制成的長方形線框，導(dǎo)體棒MN電阻不為零并可在ab邊與bc邊上無摩擦地平行滑動，且接觸良好。已知線框處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面垂直并指向紙內(nèi)，則在MN棒由靠近ab邊處向cd邊勻速移動的過程中，MN兩端電壓將（ ）（A）逐漸增大 （B）逐漸減小 （C）先增大后減小 （D）先減小后增大5．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了（ ）（A）原子不可再分 （B）原子的核式結(jié)構(gòu) （C）原子核還可再分 （D）原子核由質(zhì)子和中子組成6．一鋼筒內(nèi)裝有壓縮空氣，現(xiàn)打開鋼筒閥門后氣體迅速從筒內(nèi)逸出，很快筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)p0相同，然后立即關(guān)閉閥門。如果鋼筒外部溫度保持不變，則經(jīng)較長時間后筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)將（ ）（A）大于p0 （B）等于p0 （C）小于p0 （D）無法判定7．在真空環(huán)境中有兩導(dǎo)體板A、B平行放置，在t＝0時將電子從A板附近由靜止起釋放，則為了使電子有可能到不了B板，在A、B板間所加電壓的變化規(guī)律應(yīng)如圖（ ）8．一條形磁鐵靜止在斜面上，有一水平導(dǎo)線固定在磁鐵中心的豎直上方，導(dǎo)線中通有垂直紙面向里的恒定電流I，如圖所示，若將磁鐵的N極與S極對調(diào)后，仍放在斜面上原來的位置，則磁鐵對斜面的壓力FN和摩擦力Ff的變化情況分別是（ ）（A）FN增大，F(xiàn)f減小 （B）FN減小，F(xiàn)f增大（C）FN與Ff都增大 （D）FN與Ff都減小二．（20分）填空題。本大題共5小題，每小題4分。9．一個質(zhì)量為m、內(nèi)壁光滑的環(huán)形圓管豎直放在水平地面上。且圓管內(nèi)徑d遠(yuǎn)小于環(huán)半徑R，如圖所示。一個質(zhì)量也為m的小球在圓管內(nèi)做圓周運(yùn)動，已知小球經(jīng)過環(huán)形圓這最高點(diǎn)時，圓管對水平地面的壓力為零，則當(dāng)小球經(jīng)過環(huán)形圓管最低點(diǎn)時，圓管對地面的壓力大小為_________。輸入輸出ABZ00001110111110．如圖所示，內(nèi)徑均勻的U形管內(nèi)盛有水銀。已知溫度為27C，大氣壓強(qiáng)為75cmHg時，封閉端內(nèi)的空氣柱長12cm，兩側(cè)水銀面的高度差為2cm。則當(dāng)環(huán)境溫度變?yōu)開________11．下表所示是某邏輯門的真值表，則此邏輯門為________________門。12．如圖所示，有一邊長為l的正方形線框，線框匝數(shù)為n，其幸而與勻強(qiáng)磁場B垂直。已知線框是用電阻率為、截面積為S的粗細(xì)均勻的電阻絲制成。則在用拉力F將其從該磁場中勻速拉出的過程中，拉力做功的功率為_________。13．已知電荷q均勻分布在半球面ACB上，球面半徑為R，CD為通過半球頂點(diǎn)C與球心O的軸線，如圖所示，M、N是位于CD軸線上O點(diǎn)兩側(cè)、且與O點(diǎn)距離相等的兩點(diǎn)。已知M點(diǎn)的電勢為UM，則N點(diǎn)的電勢為_________（已知當(dāng)電量Q均勻分布在半徑為r的球面上時，球面上任意點(diǎn)的電勢均為kQ/r）。II卷三．（15分）多項選擇題。本大題共3小題，每小題5分。每小題給出的四個答案中，有兩個或兩個以上是正確的。14．兩個小球A、B在光滑水平面上相向運(yùn)動，已知它們的質(zhì)量分別是mA＝2kg，mB＝1kg，A的速度vA＝1m/s，B的速度vB＝－2m/s，則它們發(fā)生正碰后，其速度可能分別是 （ ）（A）－0.5m/s和1m/s （B）－2m/s和3m/s（C）1/3m/s和－2/3m/s （D）－1m/s和2m/s15．在如圖所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別為I、U1、U2和U3，電表的示數(shù)變化量的大小分別為DI、DU1、DU2和DU3，下列比值正確的是（ ）（A）EQ\F(U1,I)不變，EQ\F(DU1,DI)不變 （B）EQ\F(U2,I)變大，EQ\F(DU2,DI)變大（C）EQ\F(U2,I)變大，EQ\F(DU2,DI)不變 （D）EQ\F(U3,I)變大，EQ\F(DU3,DI)不變16．如圖所示，兩光滑平行導(dǎo)電導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直。已知金屬棒ab能沿導(dǎo)軌自由移動，且導(dǎo)軌一端跨接一個定值電阻R，金屬棒與導(dǎo)軌電阻均不計?，F(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌以初速度v0開始向右拉動，若保持拉力恒定不變，經(jīng)過時間t1后金屬棒速度變?yōu)関，加速度為a1，最終以速度2v做勻速運(yùn)動。若再使金屬棒仍以初速度v0開始，保持拉力的功率不變，經(jīng)過時間t2后金屬棒速度變?yōu)関，加速度為a2，最終以速度2v做勻速運(yùn)動。則（ ）（A）t2＜t1 （B）t2＝t1（C）a2＝2a1 （D）a2＝3四．（12分）填空題。本大題共3小題，每小題4分。17．假設(shè)有一條穿過地心的平直隧道，一質(zhì)點(diǎn)以初速為零開始由地面落入此隧道內(nèi)，忽略空氣阻力和地球自轉(zhuǎn)的影響，并假設(shè)地球質(zhì)量均勻分布，則質(zhì)點(diǎn)將此隧道內(nèi)做周期為T1的振動。已知以第一宇宙速度沿地面運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星的周期為T2，則T1_________T2。（填“＞”，“＜”或“＝”）。18．若近似認(rèn)為月球繞地球公轉(zhuǎn)與地球繞太陽公轉(zhuǎn)在軌道在同一平面內(nèi)，且均為正圓。又已知這兩種轉(zhuǎn)動方向相同且月相變化的周期為29.5天。則月球繞地球轉(zhuǎn)動一周所用的時間約為_________天（保留三位有效數(shù)字）。19．如圖所示，長10m的木板右端有一立柱，它們的總質(zhì)量為30kg，現(xiàn)將木板置于水平面地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為0.1。質(zhì)量為50kg的人站在木板左端，木板與人均靜止。當(dāng)人相對地面以2m/s2的加速度勻加速向右奔跑到板的右端時立即抱住立柱，則人抱住立柱后，木板將繼續(xù)滑行的距離為_________m。五．（9分）實(shí)驗(yàn)題冷卻時間t（min）0153045607590油溫t（C）2761488452362824油溫與環(huán)境溫度之差（C）25612864a168b20．一密閉的容器中盛有溫度分布均勻的油，現(xiàn)將此容器放在溫度始終不變的環(huán)境中慢慢冷卻。某同學(xué)每隔15min記錄一次油溫，共記錄7次，具體數(shù)據(jù)如下表：（1）根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)，可以確定第三行中a＝___________，b＝___________。（2）根據(jù)上述表格可以推測本次實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境溫度為___________C的條件下完成的。（3）若已知油溫t與對應(yīng)的冷卻時間t之間滿足t＝（x＋2y-t/z）[其中t的單位為C，t的單位為min]，根據(jù)以上表格中的數(shù)據(jù)可確定函數(shù)中的參數(shù)x＝______，y＝______，z＝______。六．（54分）計算題21．如圖所示，物體A、B疊放在傾角＝37的斜面上，并通過跨過光滑滑輪的細(xì)線相連，細(xì)線與斜面平行。兩物體的質(zhì)量分別mA＝2kg，mB＝1kg，A、B間動摩擦因數(shù)1＝0.1，B與斜面間的動摩擦因數(shù)2＝0.2，問：為使A能平行于斜面向下做勻速運(yùn)動，應(yīng)對A施加一平行于斜面向下的多大的拉力？22．質(zhì)量M＝1kg的薄壁容器中裝有m＝50g的氫氣，設(shè)大氣壓強(qiáng)p0恒為105Pa且環(huán)境溫度保持不變。為了使容器能獲得方向向上、大小為g23．如圖所示（俯視），mn、pq為豎直放置的很長的平行金屬板，板間有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.80T，方向豎直向下。長為0.20m的金屬棒ab兩端恰好擱在兩板的上緣，可以在水平方向沿左右無摩擦地平動，金屬棒的電阻R0＝0.10。已知電路中電阻R1＝R2＝3.9?，F(xiàn)有不計重力的帶電粒子以v0＝1.95m/s的水平初速射入兩板間。問：（1）為使粒子能保持水平方向做勻速直線運(yùn)動，棒ab應(yīng)向哪邊運(yùn)動？運(yùn)動的速度多大？（2）為使棒ab保持以第（1）小題計算出的速度做勻速滑動，作用在ab上的外力應(yīng)多大？（3）棒在運(yùn)動過程中因故停止的瞬間，作用在棒上的磁場力多大？方向怎樣？24．如圖所示，在水平面OB上有一A點(diǎn)，已知OA＝L。現(xiàn)在從A點(diǎn)以初速度v0射出一小球，在不被傾角為（＜45）的OC面板彈回的前提下，問：（1）若小球射出時的角度＝45，為使得小球能射到最遠(yuǎn)，小球射出時的初速度v0應(yīng)為多大？（2）若小球射出時的初速度v0已知，且大于第（1）小題中所得的結(jié)果，為使小球能射到最遠(yuǎn)，小球射出時的角度應(yīng)為多大？參考答案：一．1、D， 2、B， 3、B， 4、C， 5、C， 6、A， 7、D， 8、C。二．9、8mg， 10、－5.1， 11、或， 12、EQ\F(4F2,nB2lS)， 13、EQ\F(2kq,R)－UM。三．14、A、D， 15、A、C、D， 16、A、D。四．17、＝， 18、27.3， 19、3.75。五．20、①32，4，②20，③20，8，15。六．21（10分）、對A：FF＋mAgsin＝FT＋FfAB，對B：FfB＋mBgsin＋FfAB＝FT，F(xiàn)NA＝mAgcos，F(xiàn)fAB＝1FNA，F(xiàn)NB＝（mA＋mB）gcos，F(xiàn)fB＝2FNB，解得：FF＝mAg（21cos＋2cos－sin）＋mBg（sin＋2cos）＝2N。22．解：設(shè)空氣的密度為，則EQ\F(p0V,T)＝EQ\F(mR,)，得＝EQ\F(p0,TR)，設(shè)氫氣的密度為H，則H＝EQ\F(pHH,TR)，VH＝m/H，（m＋M）a＝F?。╩＋M）g，F(xiàn)浮＝gVH，解得pH＝EQ\F(p0mg,（m＋M）（g＋a）H)＝0.46105Pa。23．（1）分析可知，無論帶電粒子帶正電還是帶負(fù)電，為使其做直線運(yùn)動，都要求Ua＞Ub。根據(jù)右手定則可知棒ab應(yīng)向右運(yùn)動。Bqv0＝qEQ\F(UAB,L)，UAB＝EQ\F(BLvR1,R1＋R0)，可得v＝EQ\F(R1＋R0,R1)v0＝2m/s，（2）FF＝IBL，又I＝EQ\F(E,R1＋R0)，E＝BLv，得FF＝EQ\F(B2L2v,R1＋R0)＝0.013N，（3）當(dāng)棒突然停止時，電容器放電，棒上電流方向由a到b，所以棒所安培力方向向右，此時流過棒的電流大小為：I＝I總EQ\F(R1,R1＋R0)，I總＝EQ\F(UC,R2＋EQ\F(R1R0,R1＋R0)R0)，UC＝Uab＝EQ\F(BLvR1,R1＋R0)，F(xiàn)A＝BI’L，得：FA＝0.012N。24．（1）解：以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，AB方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)系，斜拋運(yùn)動：x＝v0tcos，y＝v0tsin－gt2/2，代入得：y＝xtan－EQ\F(gx2,2v02cos2)，OC線方程：y＝（x＋L）tan，可得：xtan－EQ\F(gx2,2v02cos2)＝（x＋L）tan，?。?5，得：EQ\F(gx2,v02)＋（tan－1）＋Ltan＝0，為使小球以45拋出能實(shí)現(xiàn)射程最遠(yuǎn)而不被OC面板彈回，小球拋射軌跡應(yīng)與斜面OC相切，即：＝（tan－1）2－E