粤教版高二物理竞赛试题(含答案)

2014—2015学年度高州中学高二物理竞赛试题

一、单项选择题（共6小题，每题4分，共24分）

1． 如图所示，足够长的传送带水平放置，一滑块沿光滑水平面每次都以速度v1从

左端滑上传送带。当传送带保持不动时，滑块沿传送带向右运动的最大距离为x1； 当传送带以速率v2逆时针运动时，滑块沿传送带向右运动的最大距离为x2；当传 送带以速率2v2逆时针运动时，滑块沿传送带向右运动的最大距离为x3，则（ ）

A．x1>x2 ， x2 >x3 B．x1>x2 ， x2=x3 C．x1=x2 ， x2=x3 D．x1=x2 ， x2 >x3

2. AB、AC两光滑细杆组成的直角支架固定在竖直平面内，AB与水平面的夹角为30°，

两细杆上分别套有带孔的a、b两小球，在细线作用下处于静止状态，细线恰好水 平．某时刻剪断细线，在两球下滑到底端的过程中，下列结论中正确的是 A．a、b两球到底端时速度相同 B．a、b两球重力做功相同

C．小球a下滑的时间大于小球b下滑的时间 D．小球a受到的弹力小于小球b受到的弹力

3． 某区域的电场线分布如图所示，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线

上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点。取O 点为坐标原点，沿直线向 右为x 轴正方向，粒子的重力忽略不计.在O 到A 运动过程中，下列关于粒子运 动加速度a 和速度v随时间t的变化、运动径迹上电势和粒子的动能Ek随位移

x的变化图线可能正确的是

A B C D

4． 一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下．若不 计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为

A．动能减小 B．电势能增加

C．重力势能和电势能之和增加 D．动能和电势能之和减小

5． 质量为M的木块位于光滑水平面上，在木块与墙之间用轻弹簧连接，当木块静止

时是在A位置.现有一质量为m的子弹以水平速度υ0射向木块并嵌入其中，则当木 块回到A位置时的速度υ以及在此过程中墙对弹簧的冲量I的大小分别为

1

6. 如图，机车a拉着两辆拖车b，c以恒定的牵引力向前行驶，连接a，b间和b，c

间的绳子张力分别为T1，T2，若行驶过程中发现T1不变，而T2增大，则造成这一 情况的原因可能是

A. b车中有部分货物落到地上 B. c车中有部分货物落到地上 C. b车中有部分货物抛到c车上 D. c车上有部分货物抛到b车上

二、双项选择题（共6小题，每题6分，共36分）

7. 如图所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的 三个顶点，F为MN的中点，∠M＝30°，M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、 φP、φF表示，已知φM＝φN，φF＝φP，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则

N

A．点电荷Q一定在MP的连线上

F B．连接PF的线段一定在同一等势面上

30° C．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功 P M D．φP大于φM

8. 如图(甲)所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中

间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图(乙)所示， 电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，下列说 法正确的是

A．从t＝0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上 B．从t＝0时刻释放电子，电子可能在两板间振动

C．从t＝T/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上 D．从t＝3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上

9. 如图所示，在真空室中有一水平放置的不带电平行板电容器，板间距离为d，电容

为C，上板B接地。现有大量质量均为m、带电量均为q的小油滴，以相同的初速 度持续不断地从两板正中间沿图中虚线所示方向射入，第一滴油滴正好落到下板A M 的正中央P点。如果能落到A板的油滴仅有N滴，且第N＋l滴油滴刚好能飞离电 场，假定落到A板的油滴的电量能被板全部吸收，不考虑油滴间的相互作用，重力 加速度为g，则 Cdmgc b a N

F 30° P

q2A、落在A板的油滴数

3CdmgN4q2B、落在A板的油滴数

Nmgd8C、第N+1滴油滴通过电场的整个过程所增加的动能等于 3mgd8D、第N+1滴油滴通过电场的整个过程所增加的动能等于 10．某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限

大，电流表内阻看作零。实验中由于电路发生故障， 发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情 况发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是

A．R3短路 B．RP短路 C．R3断开 D．R2断开

2

11. 如图所示，在水平方向的匀强电场中，绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一

带正电的小球在竖直平面内做圆周运动，小球所受的电场力大小等于重力大小，比

a 较a、b、c 、d这四点，小球

E A．在最高点a处动能较其他三点都小

O B．在最低点c处重力势能最小 d b C．在水平直径右端b处机械能最大 D．在水平直径左端d处总能量最大 c 12. 如图所示，空间存在匀强电场，方向竖直向下，从绝缘斜面上的M点沿水平方向抛

出一带电小球，最后小球落在斜面上的N点。已知小球的质量为m、初速度大小为 v0、斜面倾角为θ，电场强度大小未知。则下列说法中正确的是

A．不能求出小球到达N点过程中静电力对小球所做的功 B．可以求出小球落到N点时速度的方向

C．可以求出小球到达N点过程中重力对小球所做的功 D．可以判断小球一定带正电荷

三、实验题（共2小题，其中13题第（1）小题每空1分，其余每空2分，共20分） 13．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电

源为学生电源，输出电压有交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落，打 点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即 可验证机械能守恒定律。 （1）下列几个操作步骤中： A．按照图示，安装好实验装置；

B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上； C．用天平测出重锤的质量；

D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动， 打点计时器在纸带上打下一系列的点； E．测量纸带上某些点间的距离；

F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重

力势是否等于增加的动能。

没有必要的是 ，操作错误是 （填步骤前相应的字母） （2）使用质量为m的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸

带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了物体在不同时刻的位置，那么 纸带的 端（填“左”或“右”）与重物相连．设打点计时器的打点周 期为T，且O为打下的第一个点。当打点计时器打点“3”时，物体的动能表达式 为 ，若以重物的运动起点O为参考点，当打第点“3”时物体的机 械能表达式为 。

3

0 1 2 s2 3 4 s1 s3 s4

14．某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收

音机上拆下的电阻、电容、电感线圈、薄的金属圆片．现从这些材料中选取两个待 测元件，一是电阻R0(约为2 kΩ)，二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为 3.7 V，允许最大放电电流为100 mA)．在操作台上还准备了如下实验器材： A．电压表V (量程4 V，电阻RV约为4.0 kΩ)， B．电流表A1(量程100 mA，电阻RA1约为5 Ω)， C．电流表A2(量程4 mA，电阻RA2约为50 Ω)， D．滑动变阻器R1(0～20 Ω，额定电流1 A)， E．开关S一只、导线若干， F．游标卡尺， G．螺旋测微器。

（1）为了测定电阻R0的阻值，某小组的四位成员各自设计了如图所示的电路原理 图，并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），则电路设计正确且器材选 取也妥当的是（ ）

（2）为了测锂电池的电动势和内阻，请在下面的方框甲中画出实验原理图，并在 图中标明所选用器材.

（3）某小组根据测得的数据，画出了U－I图线，如图乙所示，根据图线，可求得： 该锂电池的电动势U＝ V，内阻r＝ Ω.

（4）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄金属圆片的直径和厚度。读出图 中的示数。该游标卡尺示数为 cm。螺旋测微器示数为 mm.

4

四、计算题（共3小题，共40分）

15.（12分）如图所示，足够长的斜面与水平面的夹角为θ=53°，空间中自下而上依次分布着垂直斜面向下宽度为0.1m的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、……n，相邻两个磁场的间距均为d=0.5m。一边长L =0.1m、质量m=0.5kg、电阻R= 0.2Ω的正方形导线框放在斜面的顶端，导线框的下边距离磁场I的上边界为d0=0.4m，导线框与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。将导线框由静止释放，导线框进入每个磁场区域中均做匀速直线运动。已知重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°= 0.6，求：

（1）导线框进入磁场 I 时的速度 （2）磁场 I 的磁感应强度B1

（3）磁场区域n的磁感应强度Bn

16.（12分）如图所示的平行板之间，存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1=0.20T，方向垂直纸面向里，电场强度E1=1.010v/m,PQ为板间中线，紧靠平行板右侧边缘xOy-坐标系的第一象限内，有一边界线AO，与y轴的夹角

5AOy45，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B20.25T，

边界线的下方有水平向右的匀强电场，电场强度E25.010v/m在x轴上固定一水平的荧光屏．一束带电荷量q8.01019C、质量m=8.010-26kg的正离子从P点射人平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从Y轴上坐标为(0，0．4 m)的Q点垂直y轴射人磁场区，最后打到水平的荧光屏上的位置C．求：

(1)离子在平行板间运动的速度大小； (2)离子打到荧光屏上的位置C的坐标；

(3)现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到x轴上，磁感 应强度大小B2应满足什么条件?

5

5

17. （16分）如图所示，质量为M=2kg的小球用长为R=0.45m的细绳固定于O点，从A（与O点等高）处由静止释放，与O点正下方B点处质量为m=1kg的物块弹性正碰。粗糙水平地面BC及传送带的动摩擦因数均为μ=0.2，传送带长为L0.5m，顺时针匀速转动，速度大小为υ=2m/s，传动轮的大小忽略不计，DE、EF、FH的长度均为S=0.4m。重力加速度g=10m/s2。求

（1)小球碰前绳子的最大拉力和碰后能上升的高度h；

（2) 已知若要保证物块碰后能落入FH间的沙坑内，求BC间的长度SBC 。

6

A

O C B E F H D

2014—2015学年度高州中学高二物理竞赛参考答案

题号 1 答案 C 2 C 3 A 4 D 5 B 6 C 7 AD 8 AC 9 BC 10 BD 11 BC 12 BC

13. （1）C， D

（2）左端， m(S4－S2)2/8T2， mgs3m(S4－S2)2/8T2 14．（1）D （2）

（3）3.5 25

（4）1.240 0.729－0.731

15.解：（1）线框从静止开始运动至刚进入磁场I时，以线框和物块为研究对 象，由动能定理有：

1(mgsinmgcos)d0mv120

2„„„„„„① 1分

解①并代入数据得：v1=2m/s „„„„„„„„② 1分 （2）线框在磁场I中匀速运动，由法拉第电磁感应定律：

E1=B1Lv1

„„„„„„„„③ 1分

由闭合电路欧姆定律：

I1=E1R

„„„„„„„„④ 1分 „„„„„„„„⑤ 1分

线框受到安培力： F1=B1I1L 由平衡条件有：

mgsinmgcos-F1=0

„„„„„„„„⑥ 1分

联解①②③④⑤并代入数据得：

B1=5T

„„„„„„„„⑦ 1分

（3）线框在相邻两个磁场之间加速的距离均为（d – L）= d0，故线框由 静止开始运动至刚进入第n个磁场时，由动能定理：

1n(mgsinmgcos)d0mvn20„„„„„„„„⑧ 1分

2又由③④⑤得线框在第一个磁场I中受到的安培力：

B12L2v1 F1=RBn2L2vn Fn=R „„„„„„„„⑨ 1分

线框在第n个磁场受到的安培力：

„„„„„„„„⑩ 1分

线框在每个磁场区域中均作匀速直线运动，受到的安培力均相等： Fn=F1 „„„„„„„„⑾ 1分

7

联解⑨⑩⑾⑿得：

B5Bn=414T

nn „„„„„„„„⑿ 1分

16.解（1）设离子的速度大小为，由于沿中线PQ做直线运动，则有 qE1qB1„„„„„„„„2分

代入数据解得5.0105m/s„„„„„„„„1分

（2）离子进入磁场，做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有

qB2m2r得,r0.2m„„„„„2分

作出离子的运动轨迹，交OA边界于N，如图甲所示，OQ=2r，若磁场无边界，一定通过O点，则圆弧QN的圆周角为45°，则轨迹圆弧的圆心角为90°，过N点做圆弧切线，方向竖直向下，离子垂直电场线进入电场，做类平抛运

Eq1/,x0m.4 y/OOt,x/at2,而a2则„„„„„„„2分

2m 离子打到荧光屏上的位置C的水平坐标为

xc(0.20.4)m0.6m.„„„„„„„1分

（3）办要粒子能跨过AO边界进入水平电场中，粒子就具有竖直向下的 速度而一定打在x轴上。如图乙所示，由几何关系可知使离子不能 打到x轴上的最大半径r0.4m „„„„„„„„2分 21 设使离子都不能打到x轴上， 最小的磁感应强度大小为B0,则qB0m2r„„„„„„„„1分

代入数据解得B0

21T0.3T则B20.3T.„„„„„„„1分 88

17.（1）小球摆至B点碰前速度为υ0，由机械能守恒得：

MgR1Mv02 „„„„„„„„1分

2 得v03m/s„„„„„„„„1分

由牛顿第二定律F-Mg=MV2/R „„„„„„„„1分 绳子的张力F=60N „„„„„„„„1分

小球与物块弹性正碰，设碰后速度分别为有V1、V2，有： Mv0Mv1mv2„„„„„„„„1分

111Mv02Mv12mv22„„„„„„„„1分 222 得：v11m/s v24m/s „„„„„„„„1分 小球碰后上升至高度h的过程机械能守恒，有： 1Mv12Mgh„„„„„„„„1分

2 得：h0.05m „„„„„„„„1分

（2）设物块从D点以速度υD做平抛落入沙坑，时间为t，有： s12gt „„„„„„„„1分 2 xvDt „„„„„„„„1分 由题知：0.4mx0.8m

可解得：2m/svD22m/s „„„„„„„„1分

讨论：（Ⅰ）当vD22m/sv0，物块在传送带上一定做匀减速运动，此时 C点速度最大为v3，由vDv3=-2gl 得：v3=10 m/s „„1分 （Ⅱ）当vD2m/sv0，物块在传送带上一定做匀加速运动，此 时C点速度最小为v4，由vDv4=2gl 得：v4=0 „„1分 物块要滑上传送带，则vC>0 ，故0vC10m/s 物块从B到C，由动能定理得：

2222M1M21M2gSBC= vCv2 „„„„„„„„1分 -22222 得：

1.5mSBC4m „„„„„„„„1分

9