2020高中物理教师解题竞赛

1、xx年高中物理教师解题竞赛满分100分，考试时间90分钟 命题：费宏 xx-01-16一.单一选择题(3 5=15分)1 .一个质量为2kg的物体，在5个共点力作用下处于平衡状态。现同时撤去大小分别为15N和10N的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体的运动的说法中正确的是A. 一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5m/s21】B. 一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小C.可能做匀减速直线运动，加速度大小是2m/s2D.可能做匀速圆周运动，向心加速度大小是5m/s22.水平飞行的子弹打穿固定在水平面上的木块，经历时间ti,机械能转化为内能的数值为 Ei。同样的子弹以同样的

2、速度击穿放在光滑水平面上同样的木块，经历时间4t2,机械能转化为内能的数值为 E2,假定在两种情况下，子弹在木块中受到的阻力大小是相同的， 则下列结论正确的是【】A. ti<At2 AEi=AE2B. ti>At2AEi>AE2C. ti<At2AEi<AE2D, ti=A t2AEi=AE23.如图所示，Q是带负电的点电荷，Pi和P2是电场中的两点，若 Ei、E2为Pi、P2两点的 电场强度大小，相 电为Pi、P2两点的电势，则 A. Ei>E2, 5>花B. Ei<E2, 6<帜 qC. Ei>E2, (f)i<(f)2Pi

3、P2D. Ei<E2,加>()24 .如图所示，ab、cd为两根水平放置且相互平行的金属轨道,相距L,左右两端各连接一个阻值均为R的定值电阻，轨道中央有一根质量为 m的导体棒MN垂直放在两轨道上，与两轨道 接触良好，棒及轨道的电阻不计。整个装置处于竖直向下的匀 强磁场中，磁感应强度大小为B .棒MN在外驱动力作用下做简谐运动，其振动周期为T,振幅为A,通过中心位置时的速度 为vo .则驱动力对棒做功的平均功率为1】2mv2A. TB.警b2l2a28T2RB2L2v22R5 .银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量不等的星体Si和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两

4、者连线上某一定点O做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T, Si到。点的距离为ri、Si到S2间的距离为r,已知引力常量为 G。由此可 求出S2的质量为【】2 2/、4 r (r r1)GT2B.4 2r；GT22 34 rC.钎GT4 2r2r1 D.2GT2二.多选题（4 4=16分）6 .如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度vi沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面,物体以速率V2沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面上，这时速率为72,则下列说法正确的是B.C.D.右 V i < V2 ,贝U V2= Vi右i v1 >v2

5、,贝U 丫2= V2不管V2多大，总有V2= V2只有 Vi = V2时，才有 V2 = Vi7 .回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能， 则下列说法中正确的是A.增大匀强电场间的加速电压B .增大磁场的磁感应强度C.减小狭缝间的距离AB和AB （均可看作斜D.增大D形金属盒的半径8.在北戴河旅游景点之一的南戴河滑沙场有两个坡度不同的滑道面）.甲、乙两名旅游者分别乘两个相同完全的滑沙撬从 A点由静止开始

6、分别沿AB和AB滑下, 最后都停在水平沙面BC上，如图所示.设滑沙撬和沙面间的动摩擦因数处处相同，斜面与水平面连接处均可认为是圆滑的，滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不动.则下列说法中正确的一 'A.甲在B点的速率一定大于乙在 B点的速率B.甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程C.甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平位移一 'D.甲在B点的动能一定大于乙在 B点的动能1.1. 两个小灯泡 Li、L2,它们的额定电压分别为 Ui、U2,且Ui=2U2。在正常工作时， 通过Li的电流是通过 L2的电流的2倍。把Li、L2串联接到电压为 U的某电源上，讨论两 灯泡发光情况，下列

7、说法正确的是【】A.当U=2Ui时，灯Li可以正常发光B.当U=2U2时，灯L2可以正常发光C.当U= Ui+U2时，两灯都可以正常发光D. U为任何值时，灯Li都不能正常发光三.简答题(i0、ii各5分，i2、i3、各6分i4题8分，共30分)10 . (i) “验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中 A为固定橡皮筋的图 钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。甲乙(i. i)图乙中的F与F'两力中，方向一定沿 AO方向的是 (2. 2)本实验采用的科学方法是【A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法(2)下列

8、是由基本门电路组成的逻辑电路，其中能使小灯泡发光的是【C两点时，理想电流表 Ai、B、D两点时，电流表 Ai示Pi和P2,求：11 .如图6所示为一部分电路，当把电压恒定的电源接在A、A2示数分别为Ii和I2,且Ii ： 12=9: 5;若把此电源接在 数为“，且Ii : Ii' =9: 2; Ri、电、消耗的功率分别为(1) R2： R3为多少？(2) Pi： P2为多少?12 .当物体从高空下落时，空气阻力会随物体的速度增大而增大，因此经过一段距离后将 匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度。研究发现，在相同环境条件下，球形物 体的终极速度仅与球的半径和质量有关。(g取10m/

9、s2)下表是某次研究的实验数据:小球编号ABC小球的半径(X 10-2m)0.50.51.5小球的质量(x 10-3kg)2545小球的终极速度(m/s)164040(1)根据表中的数据，求出 B球与C球在达到终极速度时所受的空气阻力之比fB :fc1 2)根据表中的数据，归纳出球型物体所受的空气阻力f与球的速度v及球的半径r的关系，写出表达式并求出比例系数。13 .某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：用天平测出电动小车的质量为0.4kg ;将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；打点计方,带图甲接通打点计时器(其打点周期为0.02s );使电动小车以额定功率加速运动

10、，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车 静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定)。在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。；厂 1,1 l*1口*“6.006.01 I 5.996.005.785.355.044.71 4.40 4.07图乙单位：cm请你分析纸带数据，回答下列问题：(1)该电动小车运动的最大速度为 m/s;(2)该电动小车的额定功率为 Wo14 .两个正点电荷 Qi=Q和Q2=4Q分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点，A、B两点相距L,且A、B两点正好位于水平放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处， 如图所示。（1）现将另一

11、正点电荷置于 A、B连线上靠近A处静止 释放，求它在AB连线上运动过程中达到最大速度时的位置 离A点的距离。（2）若把该点电荷放于绝缘管内靠近A点处由静止释放，已知它在管内运动过程中速度为最大时的位置在P处。试求出图中PA和AB连线的夹角0。四.计算题（3 13分）15 .在广场游玩时，一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上，并将小石块放置于水平地面上.已知小石块的质量为 m。，气球（含球内氢气）的质量为 m2,气球体积 为V,空气 密度为p （V和p均视作不变量），风沿水平方向吹，风速为 u.已知风对气球 的作用力f=Ku（式中K为一已知系数，u为气 球相对空气的速度）.开始时，小

12、石块静止 在地面上，如图所示.（1）若风速。在逐渐增大，小孩担心气球会连同小石块一起被吹离地面，试判断是否会出现这一情况，并说明理由.（2）若细绳突然断开，已知气球飞上天空后，在气球所经过的空间中的风速。保持不变量,求气球能达到的最大速度的大小.16 .选做题，（共有3题，可任选2题作答，每题 6.5分）16(A).如图所示，B是质量为3m.半径为R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A是质量为 m的细长直杆，光滑套管 D被固定在竖直方向， A可以自由上下运动，物块C的质量为m,紧靠半球形碗放置。 初始时，A杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图) 。然后从静止开始释放 A,

13、A、B、C便开始运动。求：、入、日(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向黑;的速度和B. C水平方向的速度；/-(2)运动的过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度。16(B).如下图中，三根实线表示三根首尾相连的等长绝缘细棒，每根棒上的电荷分布情况与绝缘棒都换成导体棒时完全相同。点A是Aabc的中心，点B则与A相对bc棒对称，且已测得它们的电势分别为Ua和Ub 。试问：若将ab棒取走，A、B两点的电势将变为多少？JF7- - *-*-16(C)求右图电路中流过d的电流。并问：若令1减小1.5V、而又要求流过 号的电流不变，如何调整立的值？两电源均内阻不17.

14、xx年3月1日，国家重大科学工程项目“ EAS电导托卡马克核聚变实验装置 ”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收。作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆， 届时从1升海水中提取氢的同位素笊，在这里和瓶发生完全的核聚变反应，释放可利用能 量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量，这就相当于人类为自己制造了一个小太阳，可 以得到无穷尽的清洁能源。作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温 度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上 相对较成熟的是用磁场约束核材料。如图

15、所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场 b区域，围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被 约束。设离子质量为 m,电荷量为q,环形磁场的内半径为 R1， 外半径R2 = (1 + 2 )R1。将下列核反应方程补充完整，指出哪个属于核聚变方程。并求出聚变过程中释放的核能231Eoo已知1 H的质量为m2, 1H的质量为m3,a粒子的质量为ma, 0n的质量为mn,质子质量为mP,电子质量为me,光速为Co234235114094 cA 1H 1H 2 He ()B 92 U 0 n

16、54Xe 38Sr()C.22622288 Ra86 RnD nNa 12Mg (B,离子从a区域中心O b区，恰好不越出磁场的 a、b区域内运动一个周期b区域aM若要使从a区域沿任何方向，速率为 v的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界，则b区域磁场的磁感应强度B至少为多大？若b区域内磁场的磁感应强度为 点沿半径OM方向以某一速度射入 外边界。请画出在该情况下离子在 的轨迹，并求出周期 Toxx年高中教师解题竞赛参考解答一.单一选择题(3 5=15 分)题号12345解答BADBD二.多选题题号6789解答ABBDABBD10(1) (1) F'(3')(2) B (3

17、9;)A11. 2: 1,2: 312, 1: 9; 5013, ( 1) 1.50(2) 1.20(保留两位有效数字同样给分，每格 5分)14、解：(1)正点电荷在 A、B连线上速度最大处对应该电荷所受合力为零，即Qq2xQ2q(L x)2(4分)L x=3tan 9=F2F1k4Qq 2(2Rsin )2 kq (2Rcos )/24 cos2sin(6分)(4分)(2)点电荷在P点处如其所受库仑力的合力沿 OP方向，则它在P点处速度最大,即此时满足(2分)即得0= arctan V4.15(1)将气球和小石块作为一个整体：在竖直方向上，气球(包括小石块)受到重力G、浮力F和地面支持力N的

18、作用，据平衡条件有N = (m1+m2)g p gV由于式中N、，是与风速u无关的恒力，故气球会连同小石块不会一起被吹离地面.(2)气球的运动可分解成水平方向和竖直方向的两个分运动，达最大速度时气球在水平方向做匀速运动，有u x= U气球在竖直方向做匀速运动，有m2g+k U y = p gV气球的最大速度U m= J_X22联立求解得（ gVmgmk16. （A） 解：（1）长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆在竖直方向的速度为012Rg由机械能守恒定律 mgR= - 4mvvB vC2. 2（2）长直杆的下端上升到所能达到的最高点时，长直杆在竖直方向的速度为01 °一 2 -u 3R-3mvmghh 16. （B）每根细棒的电荷分布虽然复杂，但相对各自的中点必然是对称的，而且三根棒 的总电量、分布情况彼此必然相同。这就意味着：三棒对A点的电势贡献都相同（可设为U。；ab棒、ac棒又B点的电势贡献相同（可设为U2）;bc棒对A、B两点的贡献相同（为5）。所以，取走ab前 3U1 = Ua2U2+ U1= Ub取走ab后，因三棒是绝缘体，电荷分布不变，故电势贡献不变，所