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上海市第三届高三物理竞赛

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上海市第三届高三物理竞赛

说明:

1.本卷分I、II两卷,共六大题,满分150分,答题时间为120分钟。

2.答案及解答过程均写在答题纸上。其中第一、二、三、四、五大题只要写出答案,不写解答过程;第六大题尽可能写出完整的解答过程。

2

3.本卷未加说明时g取10 m/s。 4.本卷可能用到的部分数据:

空气的摩尔质量为?=29g/mol 氢气的摩尔质量为?H=2g/mol

I卷

一.(40分)单项选择题。本大题共8小题,每小题5分。每小题给出的答案中,只有一个是正确的。

1.设汽车在启动阶段所受阻力恒定并做匀加速直线运动,则在这过程中( (A)牵引力增大,功率增大 (C)牵引力增大,功率不变

(B)牵引力不变,功率不变 (D)牵引力不变,功率增大

2.一结构均匀的梯子重为G,斜搁在光滑的竖直墙上,重为P的人沿梯子从底端开始匀速向上行走。已知在人的双脚离地高h逐渐增大的过程中梯子始终不滑动,则能正确反映梯子底端受到地面的摩擦力Ff与人双脚离地高度h之间关系的图线是

Ff Ff Ff Ff O (A) h O (B) h O (C) h O (D) h ( )

3.如图所示,将直径相同的两段均匀棒A和B粘合在一起,并在粘合处用绳悬挂起来,恰好处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与B的重力大小的比是

A B

?a ? ? ? M ? ? d? ? ? ? ? ?B ? ? ?b ? ? ? N ? ? c? (A)2:1 (B)2 :1 (C)1:2 (D)1:2 4.如图所示,abcd是由均匀电阻丝制成的长方形线框,导体棒MN电阻不为零并可在ab边与bc边上无摩擦地平行滑动,且接触良好。已知线框处于匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直并指向纸内,则在MN棒由靠近ab边处向cd边匀速移动的过程中,MN两端电压将(

(B)逐渐减小 (D)先减小后增大

(B)原子的核式结构 (D)原子核由质子和中子组成

(A)逐渐增大

(C)先增大后减小 (A)原子不可再分 (C)原子核还可再分

5.天然放射现象的发现揭示了(

6.一钢筒内装有压缩空气,现打开钢筒阀门后气体迅速从筒内逸出,很快筒内气体压强与大气压强p0相同,然后立即关闭阀门。如果钢筒外部温度保持不变,则经较长时间后筒内气体压强将(

(A)大于p0

(C)小于p0

(D)无法判定

1

(B)等于p0

用心 爱心 专心

7.在真空环境中有两导体板A、B平行放置,在t=0时将电子从A板附近由静止起释放,则为了使电子有可能到不了B板,在A、B板间所加电压的变化规律应如图(

UAB UAB UAB UAB t t t t (A) (B) (C) (D)

8.一条形磁铁静止在斜面上,有一水平导线固定在磁铁中心的竖直上方,导线中通有垂直纸面向里的恒定电流I,如图所示,若将磁铁的N极与S极对调后,仍放在斜面上原来的位置,则磁铁对斜面的压力FN和摩擦力Ff的变化情况分别是(

(B)FN减小,Ff增大

(D)FN与Ff都减小

(A)FN增大,Ff减小 (C)FN与Ff都增大

I S N

二.(20分)填空题。本大题共5小题,每小题4分。 9.一个质量为m、内壁光滑的环形圆管竖直放在水平地面上。且圆管内径d远小于环半径R,如图所示。一个质量也为m的小球在圆管内做圆周运动,已知小球经过环形圆这最高点时,圆管对水平地面的压力为零,则当小球经过环形圆管最低点时,圆管对地面的压力大小为_________。

10.如图所示,内径均匀的U形管内盛有水银。已知温度为27?C,大气压强为75cmHg时,封闭端内的空气柱长12cm,两侧水银面的高度差为2cm。则当环境温度变为_________?C时,两侧水银面的高度相等(计算结果保留2位有效数字)。

11.下表所示是某逻辑门的真值表,则此逻辑门为________________门。

12.如图所示,有一边长为l的正方形线框,线框匝数为n,其幸而与匀强磁场B垂直。已知线框是用电阻率为?、截面积为S的粗细均匀的电阻丝制成。则在用拉力F将其从该磁场中匀速拉出的过程中,拉力做功的功率为_________。

13.已知电荷q均匀分布在半球面ACB上,球面半径为R,CD为通过半球顶点C与球心O的轴线,如图所示,M、N是位于CD轴线上O点两侧、且与O点距离相等的两点。已知M点的电势为UM,则N点的电势为_________(已知当电量Q均匀分布在半径为r的球面上时,球面上任意点的电势均为kQ/r)。 II卷

三.(15分)多项选择题。本大题共3小题,每小题5分。每小题给出的四个答案中,有两个或两个以上是正确的。

14.两个小球A、B在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是mA=2 kg,mB

=1 kg,A的速度vA=1 m/s,B的速度vB=-2 m/s,则它们发生正碰后,其速度可能分别是 (

用心 爱心 专心

2

d R

输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1

输出 Z 0 1 1 1 ? ? ? ? ? B F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

+ A + + R C M O N D + + + B (A)-0.5m/s和1m/s (C)1/3m/s和-2/3m/s

(B)-2m/s和3m/s (D)-1m/s和2m/s

A S R1 V1 15.在如图所示电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别为I、U1、U2和U3,电表的示数变化量的大小分别为?I、

V3 ?U1、?U2和?U3,下列比值正确的是( )

U1?U1U2?U2

(A) 不变,不变 (B) 变大,变大

I?II?I(C) 变大,

E r P V2 R2 U2I?U2

不变 ?I(D) 变大,

U3I?U3

不变 ?I? ? ? ? a ? R B F ? ? ? ? ? ? ? ? ? b ? 16.如图所示,两光滑平行导电导轨水平放置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场与导轨所在平面垂直。已知金属棒ab能沿导轨自由移动,且导轨一端跨接一个定值电阻R,金属棒与导轨电阻均不计。现将金属棒沿导轨以初速度v0开始向右拉动,若保持拉力恒定不变,

经过时间t1后金属棒速度变为v,加速度为a1,最终以速度2v做匀速运动。若再使金属棒仍以初速度v0开始,保持拉力的功率不变,经过时间t2后金属棒速度变为v,加速度为a2,最终以速度2v做匀速运动。则(

(A)t2<t1 (C)a2=2a1

(B)t2=t1 (D)a2=3a1

四.(12分)填空题。本大题共3小题,每小题4分。

17.假设有一条穿过地心的平直隧道,一质点以初速为零开始由地面落入此隧道内,忽略空气阻力和地球自转的影响,并假设地球质量均匀分布,则质点将此隧道内做周期为

T1的振动。已知以第一宇宙速度沿地面运行的人造地球卫星的周期为T2,则T1_________T2。

(填“>”,“<”或“=”)。

18.若近似认为月球绕地球公转与地球绕太阳公转在轨道在同一平面内,且均为正圆。又已知这两种转动方向相同且月相变化的周期为29.5天。则月球绕地球转动一周所用的时间约为_________天(保留三位有效数字)。

19.如图所示,长10m的木板右端有一立柱,它们的总质量为30kg,现将木板置于水平面地面上,木板与地面间的动摩擦因数为0.1。质量为50kg的人站在木板左端,木板与人均静止。当人相对地面以2m/s的加速度匀加速向右奔跑到板的右端

时立即抱住立柱,则人抱住立柱后,木板将继续滑行的距离为_________m。

五.(9分)实验题

20.一密闭的容器中盛有温度分布均匀的油,现将此容器放在温度始终不变的环境中慢慢冷却。某同学每隔15min记录一次油温,共记录7次,具体数据如下表:

(1)根据上述表格中的数据,可以确定第三行中a=___________,b=___________。 (2)根据上述表格可以推测本次实验是在环境温度为___________?C的条件下完成

用心 爱心 专心

3

2

冷却时间t(min) 油温?t(?C) 0 15 30 45 52 60 36 16 75 28 8 90 24 276 148 84 油温与环境温度之差??(?C) 256 128 64 a b 的。

(3)若已知油温?t与对应的冷却时间t之间满足?t=(x+2______。

六.(54分)计算题

21.如图所示,物体A、B叠放在倾角?=37?的斜面上,并通过跨过光滑滑轮的细线相连,细线与斜面平行。两物体的质量分别mA=2 kg,mB=1 kg,A、B间动摩擦因数?1=0.1,B与斜面间的动摩擦因数?2=0.2,问:为使A能平行于斜面向下做匀速运动,应对A施加一平行于斜面向下的多大的拉力?

A FF B ? 5

y-t/z)[其中?t的单位为?C,

t的单位为min],根据以上表格中的数据可确定函数中的参数x=______,y=______,z=

22.质量M=1 kg的薄壁容器中装有m=50 g的氢气,设大气压强p0恒为10Pa且环境温度保持不变。为了使容器能获得方向向上、大小为g/2的加速度,容器内氢气压强应为多少?

23.如图所示(俯视),mn、pq为竖直放置的很长的平行金属板,板间有匀强磁场,磁感应强度B=0.80T,方向竖直向下。长为0.20m的金属棒ab两端恰好搁在两板的上缘,可以在水平方向沿左右无摩擦地平动,金属棒的电阻R0=0.10?。已知电路中电阻R1=R2=3.9?。

? ? ? ? ? ? m a n C v0 L B ? ? ? ? ? ?R2 R1 p b q ? ? ? ? ? ?

现有不计重力的带电粒子以v0=1.95m/s的水平初速射入两板间。问:

(1)为使粒子能保持水平方向做匀速直线运动,棒ab应向哪边运动?运动的速度多大?

(2)为使棒ab保持以第(1)小题计算出的速度做匀速滑动,作用在ab上的外力应多大?

(3)棒在运动过程中因故停止的瞬间,作用在棒上的磁场力多大?方向怎样? 24.如图所示,在水平面OB上有一A点,已知OA=L。现在从A点以初速度v0射出一小球,在不被倾角为?(?<45?)的OC面板弹回的前提下,问:

(1)若小球射出时的角度?=45?,为使得小球能射到最远,小球射出时的初速度v0应为多大?

(2)若小球射出时的初速度v0已知,且大于第(1)小题中所得的结果,为使小球能射到最远,小球射出时的角度?应为多大?

参考答案: 一.1、D,

7、D,

2、B,

3、B,

4、C,

5、C,

4?F22

C v0 ? ? O L A B

6、A,

2kq13、

8、C。

10、-5.1,

11、或,

12、

二.9、8mg, -UM。

三.14、A、D,

nBlS ,

R15、A、C、D, 16、A、D。

4

用心 爱心 专心

四.17、=, 18、27.3, 19、3.75。

五.20、①32,4,②20,③20,8,15。

六.21(10分)、对A:FF+mAgsin?=FT+FfAB,对B:FfB+mBgsin?+FfAB=FT,FNA=mAgcos?,

FfAB=?1FNA,FNB=(mA+mB)gcos?,FfB=?2FNB,解得:FF=mAg(2?1cos?+?2cos?-sin?)+mBg(sin?+?2cos?)=2 N。

22.解:设空气的密度为?,则

p0VmRp0?pH?H

= ,得?= ,设氢气的密度为?H,则?H= ,T?TRTRp0?mg5

=0.46?10Pa。

(m+M)(g+a)?H

VH=m/?H,(m+M)a=F浮-(m+M)g,F浮=?gVH,解得pH=

23.(1)分析可知,无论带电粒子带正电还是带负电,为使其做直线运动,都要求Ua>Ub。根据右手定则可知棒ab应向右运动。

UABBLvR1R1+R0

Bqv0=q ,UAB= ,可得v= v0=2m/s,

LR1+R0R1

B2L2v(2)FF=IBL,又I= ,E=BLv,得FF= =0.013N,

R1+R0R1+R0

E(3)当棒突然停止时,电容器放电,棒上电流方向由a到b,所以棒所安培力方向向右,此时流过棒的电流大小为:I=I总

R1

R1+R0

,I总=

UCBLvR1

,UC=Uab= ,FAR1R0R1+R0

R2+ R0

R1+R0

=BI’L,得:FA=0.012N。

24.(1)解:以A点为坐标原点,AB方向为x轴正方向建立坐标系,

斜抛运动:x=v0tcos?,y=v0tsin?-gt/2,代入得:y=xtan?-22 ,OC线方

2v0cos?2

gx2

gx2

程:y=(x+L)tan?,可得:xtan?-2 +2 =(x+L)tan?,取?=45?,得:

2v0cos?v02(tan?-1)+Ltan?=0,为使小球以45?抛出能实现射程最远而不被OC面板弹回,小球抛4gL2

射轨迹应与斜面OC相切,即:?=(tan?-1)-2 tan?=0,解得:v0=4gL tan? 2 ,

(tan?-1)

gx2

v0

(2)当v0>

4gL tan?2 时,为使小球以?角抛出能实现射程最远而不被OC面

(tan?-1)

2

弹回,必有?>?,小球抛射轨迹应与斜面OC相切,并可得判别式:?=(tan?-tan?)-4gLgL2-1gLsin2?

即sin(?-?)-2 sin2?=0,因为?>?,所以?=?+sin 。 2 tan?=0,

v0cos?v0v0

2

用心 爱心 专心 5

上海市第三届高三物理竞赛

上海市第三届高三物理竞赛说明:1.本卷分I、II两卷,共六大题,满分150分,答题时间为120分钟。2.答案及解答过程均写在答题纸上。其中第一、二、三、四、五大题只要写出答案,不写解答过程;第六大题尽可能写出完整的解答过程。23.本卷未加说明时g取10m/s。4.本卷可能用到的部分数据:空气的摩
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