泉州市第二十届高中物理竞赛试卷
（考试时间：120分钟；满分：120分）一、填空题（每小题6分,共18分。）1.某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中，筒静止于图示位置。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用。若将被淹没的金属筒缓慢下移，则筒内空气（A．对外做负功B．向外界放热）C．内能增大D．内能不变V1SrE甲图V1SrE乙图V2
2．有两只电压表V1和V2，量程已知，内阻均为未知。另有一个电池，其电动势小于两电压表的量程，其内阻值是未知的，不能忽略。为测定该电池的电动势，实验电路如图甲、乙所示。在甲图中V1表读数为8V，在乙图中V1和V2表读数分别为4V、4.5V。则电池电动势E大小为。3.如图所示，一平面镜绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速转动，屏L与B30°O相距d，一入射光线自A点垂直于屏射向O点，经平面镜反射后在屏上形成一个光斑，当平面镜从平行于屏的位置匀速转过30°时，光斑运动到B点，则此时光斑的速率为。LAO二、（10分）有一空间探测器A对一半径为R的球状行星B进行探测，发现B表面覆盖着一层厚厚的冻结的二氧化碳（干冰），没有生命迹象存在。测得A在B上空离B表面高h的圆形轨道上绕B运行的周期为T。有人建议用化学方法把二氧化碳分解为碳和氧气而在B上面产生大气。由于B对大气吸引力的作用，B的表面就会形成一定的气压。设在时间t0内干冰分解可产生质量为m0的氧气，二氧化碳的蒸发忽略不计，不考虑B的自转，大气层的厚度与B的半径相比很小。为使B表面附近产生的气压为p，则分解干冰需要经过多长时间?三、（12分）如图所示，水平地面上固定有一半球为R的半球面，其斜上方P点与球心O之间的距离L=135R，P点距地面的高度H=R，重力加速度为g。要使某一质点从P点24由静止开始沿一光滑斜直轨道在最短时间内滑到球面上，则此轨道与竖直方向之间的夹角θ为多大？所需的最短时间t为多长？LHROP四、（15分）如图所示，微粒A位于一定高度处，其质量m=1×10-4kg、带电荷量q=+1×10-6C，塑料长方体空心盒子B位于水平地面上，与地面间的动摩擦因数μ=0.1。B上表面的下方存在着竖直向上的匀强电场，场强大小E=2×103N/C，B上表面的上方存在着竖直向下的1
匀强电场，场强大小为2E。B上表面开有一系列略大于A的小孔，孔间距满足一定的关系，使得A进出B的过程中始终不与B接触．当A以υ1=1m/s的速度从孔1竖直向下进入B的瞬间，B恰以υ2=0.6m/s的速度向右滑行．设B足够长、足够高且上表面的厚度忽略不计，取g=10m/s2，A恰能顺次从各个小孔进出B．试求：(1)从A第一次进入B至B停止运动的过程中，B通过的总路程s；(2)B上至少要开多少个小孔，才能保证A始终不与B接触。⑶从右到左，B上表面各相邻小孔之间的距离分别为多大？Ak321B五、（15分）如图所示，粒子源S可以不断地产生质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子从小孔O1漂进（不计初速）一个水平方向的加速电场，再经小孔O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，其电场强度大小为E，磁感应强度大小为B1，方向如图．虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B2（方向图中未画出）．现有n块折成直角的相同硬质塑料板abc（不带电，宽度很窄，厚度不计）紧靠在一起，恰好放置在PQ、MN之间（截面图如图），ab=bc=L，θ=45°．现使粒子能沿水平虚线O2O3进入PQ、MN之间的区域．假设粒子的重力、空气阻力均不计，粒子与板相碰后，速率不变，方向变化遵守光的反射定律．(1)求加速电压U；(2)粒子在B2磁场中运动的总时间t；⑶粒子在PQ、MN之间运动的平均速度大小υ．PB1
O3aQθθcθθbB2
θθNM─
SO1UO2六、（15分）如图甲为一研究电磁感应的装置，其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻t的电流I数据实时送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出I-t图象。已知电阻R=0.60Ω，杆的电阻r=0.40Ω，杆的质量m及悬挂物的质量M均为0.10kg，杆长L=1.0m。实验时，先断开S，取下细线调节轨道，当倾角为θ时，杆恰好能沿轨道匀速下滑，然后固定轨道，闭合S，在导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场。现让杆在物M的牵引下从图示位置由静止开始释放，计算机屏幕上立即显示出如图乙所示的I-t图象。设杆在运动过程中始终与平行轨道垂直，细线始终与轨道平行，导轨的电阻、细线与滑轮间的摩擦均忽略不计，取g=10m/s，结果保留两位有效数字。试求：(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；(2)0～0.40s内通过R的电荷量q；接计算机甲M2
电流传感器RSmBθθ(3)0～0.40s内R上产生的焦耳热QR。I/A1.000.800.600.400.2000.200.400.60乙0.801.00t/s
福建省泉州市第二十届高中物理竞赛试卷新人教版
