【物理】湖南省炎德英才杯2019-2020学年高二下学期基础学科知识竞赛试题

【物理】湖南省炎德英才杯2019-2020学年高二下学期基础学科知识竞赛试题

‎2020年“炎德英才杯”高二基础学科知识竞赛 物理 时量：90分钟 满分：100分 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。‎ ‎1.一沿直线运动的物体的a－x图象如图所示，则其v2－x图象可能是 ‎2.如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆以另一端O为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上，若杆与竖直墙面的夹角为β，斜面倾角为α，开始时β<α，β＋a<90°，则为使斜面能在光滑水平面上缓慢向右运动，在球体离开斜面之前，作用于斜面上的水平外力F的大小、轻杆受力T和地面对斜面的支持力N的大小变化情况是 A.F逐渐增大，T逐渐减小，N逐渐减小 B.F逐渐减小，T逐渐减小，N逐渐增大 C.F逐渐增大，T先减小后增大，N逐渐增大 D.F逐渐减小，T先减小后增大，N逐渐减小 ‎3.如图所示，是竖直平面内的直角坐标系，P、Q分别是y轴和工轴上的一点，这两点到坐标原点的距离均为L从P点沿I轴正向抛出一个小球，小球只在重力作用下运动，恰好经过Q点，现改变抛出点的位置(仍从第一象限抛出)，保持抛出速度的大小和方向不变，要使小球仍能经过Q点，则新的抛出点坐标(x，y)满足的函数关系式为 A.y＝ B.y＝ C.y＝ D.y＝‎ ‎4.如图(a)所示，用卡车运输每根质量为m的匀质圆柱形水泥管，底层水泥管固定在车厢内，上层水泥管堆放在底层上，如图(b)所示。已知水泥管之间的动摩擦因数为μ。重力加速度为g，下列说法正确的是 A.当卡车沿平直公路匀速行驶时，水泥管A、B之间的弹力大小为mg B.当卡车沿平直公路匀速行驶时，水泥管A、C之间的弹力大小为mg C.当卡车刹车时，水泥管A、B之间的摩擦力大小为µmg D.当卡车刹车时，水泥管A.C之间的摩擦力大小为µmg ‎5.将一段裸铜导线弯成如图甲所示形状的线框，将它置于一节5号干电池的正极上(线框上端的弯折位置与正极良好接触)，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机”，如图乙所示。关于该“简易电动机"，下列说法中正确的是 A.如果导线框下面的两端P、Q有一端与磁铁表面不接触，线框也会发生转动 B.如果磁铁吸附在电池负极的磁极调换一下，线框转动的方向不会改变 C.电池的输出功率一定等于线圈转动的机械功率 D.线框由静止开始转动的过程中，通过线框中的电流大小始终不变 ‎6.如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计，下列说法正确的是 A线圈abcd转动过程中，线圈最大磁通量为NBS B.将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变亮 C.若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圖电压的有效值为NBSω D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则通过灯泡的电流的有效值为原来的2倍 ‎7.如图所示，A为放在水平光滑桌面上的长方形物块，在它上面放有物块B和C，A、B、C的质量分别为m、5m、m，B、C与A之间的动摩擦因数皆为0.1。K为轻滑轮，绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平方向。现用沿水平方向的恒定外力F拉滑轮，若测得A的加速度大小为2m/s2，重力加速度取g＝10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则 A.物块B、C的加速度大小也等于2m/s2 ‎ B.物块B的加速度为1m/s2，C的加速度为2m/s2‎ C.外力的大小F＝2.4mg ‎ D.物块B、C给长方形物块A的摩擦力的合力为0.2mg ‎8.一匀强电场的方向平行于xOy平面，以原点O为圆心、半径r＝10cm的圆周上任意一点P的电势φ＝40sin(θ－)＋20(V)，θ为x轴正方向与OP方向逆时针方向所成的角，A、B为圆周与x轴的两个交点，如图所示，下列说法正确的是 A.电场强度的方向斜向右上，与x轴正方向成30°角 B.电场强度的大小为200V/m C.从A点在xOy平面内发射动能为200eV的α粒子，经过圆周上的B点的动能最大 D.从A点在xOy平面内发射动能为200eV的α粒子，经过圆周时的最大动能为320eV 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎9.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要的作用。传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻。热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R，作为传感器制作的简单自动报警器的电路图。下列说法正确的是 A为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处 B.为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处 C.若使启动报警的温度提高些，则应将滑动变阻器滑片P向左移动 D.如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑片P都不能报警，且电路无故障，可能原因是左边电源电压太低 ‎10.如图所示，一辆质量M＝3kg的小车A静止在光滑的水平面上，A上有一质量m＝1kg的光滑小球B，将一左端固定于A上的轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能Ep＝6J，B与A右壁距离为l。解除锁定，B脱离弹簧后与A右壁的油灰阻挡层(忽略其厚度)碰撞并被粘住，下列说法正确的是 A.碰到油灰阻挡层前A与B的动量相同 B.B脱离弹簧时，A的速度为1m/s C.B和油灰阻挡层碰撞并被粘住，该过程B受到的冲量大小为3N·s D.整个过程B移动的距离为 ‎11.如图是一种回旋式加速器的简化模型图，半径为R的真空圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，圆心O正下方P点处有一极窄的平行金属板，两板间加有脉冲电压(大小为U)用于加速某质量为m，电荷量为q的正电荷，粒子由金属板间右侧小孔飘入(初速度视为零)，经加速后，水平向左射入磁场，当粒子加速到需要的速度时，通过磁屏蔽导流管MN将粒子沿导流管轴线引出导流管可沿PQ直线平移，其N端始终在PQ线上，PQ与水平线EF之间的夹角为θ。OP＝R，不计粒子重力、粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑相对论效应。则下列说法正确的是 A.为使粒子在经过平行金属板间时总能被加速，板间电场方向应随时间发生周期性变化 B.粒子能获得的最大速度 C.粒子加速完后导出时导流管MN与水平线EF之间的夹角为2θ D.该加速器加速比荷相同的带电粒子时，从开始加速直至以最大速度引出，在磁场中运动的时间一定相同 ‎12.在星球M上一轻弹簧竖直固定于水平桌面，物体P轻放在弹簧上由静止释放，其加速度a与弹簧压缩量x的关系如图P线所示。另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样过程，其加速度a与弹簧压缩量x的关系如Q线所示，下列说法正确的是 A.若M星球与N星球半径相同，则两星球密度之比为3：1‎ B.物体P.Q的质量之比是6：1‎ C.M星球表面上的物体R由静止开始做自由落体运动，通过位移x0时的速度为 D.图中P、Q下落的最大速度之比为 三非选择题：本题共6小题，共60分。‎ ‎13.(6分)如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(G·Atwood，1746～1807)创制的一个著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律和动量守恒定律，如图乙所示。(已知当地的重力加速度为g)‎ ‎(1)该同学用游标卡尺测量遮光片的宽度如图丙所示，则d＝ mm；然后将质量均为m(A的含挡光片和挂钩、B的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，A置于桌面上处于静止状态，测量出挡光片中心到固定光电门中心的竖直距离h。‎ ‎(2)为了验证动量守恒定律，该同学让A在桌面上处于静止状态，将B从静止位置竖直提升s后由自由下落，光电门记录下挡光片挡光的时间为△t(B未接触桌面)，则验证绳绷紧过程中系统沿绳方向动量守恒定律的表达式为 ；如果该同学忘记将B下方的C取下(C的质量也为m)，光电门记录挡光片挡光的时间为△t'。完成测量后，验证动量守恒定律的表达式为 。(用题中所给物理量符号表示)‎ ‎14.(8分)某同学利用直流恒流电源(含开关)来测量已知量程电流表的内阻和直流恒流电源的输出电流I0。利用如下实验器材设计了如图1所示的测量电路。待测电流表A(量程为0.6A，内阻约为0.5Ω)；直流恒流电源(电源输出的直流电流I0保持不变，I0约为0.8A)；电阻箱R；导线若干。回答下列问题：‎ ‎(1)电源开关闭合前，电阻箱的阻值应该调到 (选填“最大”或“最小”)。‎ ‎(2)电源开关闭合后。调节电阻箱的读数如图2所示，其值为 Ω。‎ ‎(3)电源开关闭合后，多次调节电阻箱，记下电阻箱的读数R和电流表的示数I；在坐标纸上以为纵坐标、为横坐标描点，用直线拟合，作出－图象，若获得图象斜率为k、纵轴截距为b，则恒流电源输出电流的测量值表达式为I0＝ ，待测电流表的阻值测量值表达式为RA＝ 。‎ ‎15.(9分)现有－根长度为L＝15m、质量分布均匀的长方体木板，已知重力加速度为g＝10m/s2，完成下列问题：‎ ‎(1)若将该木板竖直悬挂，如图甲所示，由静止释放后，不考虑空气阻力，求木板通过其正下方处一标记点的时间；‎ ‎(2)若将该木板置于水平面上，如图乙所示，水平面上有长为的一段粗糙区域，其他区域光滑，已知木板与粗糙区域间的动摩擦因数为μ＝0.25，木板与粗糙区域间正压力与木板在该区域的长度成正比，现给木板一初速度，求使木板能通过该粗糙区域的最小初速度。‎ ‎16.(11分)如图甲所示，足够长的柔软导线跨过滑轮悬挂两条水平金属棒MN、PQ，棒长均为l＝0.50m，电阻值均为R＝1.0Ω。MN质量m1＝0.10kg，PQ质量m2＝0.20kg，整个装置处于磁感应强度B＝1.0T的匀强磁场中，磁场方向水平且垂直于MN和PQ。t＝0时刻，对金属棒MN施加一个竖直向下的外力F，使之由静止开始运动，运动过程中电路中的电流I随时间t变化的关系如图乙所示。电路中其他部分电阻忽略不计，g取10m/s2，结果均保留两位有效数字。‎ ‎(1)求2.0s末金属棒MN瞬时速度的大小；‎ ‎(2)求4.0s末力F的瞬时功率；‎ ‎(3)已知0～3.0s时间内MN，上产生的热量为0.36J，试计算F对金属棒MN所做的功。‎ ‎ ‎ ‎17.(11分)太阳喷发大量高能带电粒子，这些粒子形成的“太阳风”接近地球时，假如没有地球磁场，“太阳风”就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下，地球的大气成分可能不是现在的样子，生命将无法存在。地磁场的作用使得带电粒子不能径直到达地面，而是被“运到”地球的南北两极，南极光和北极光就是带电粒子进入大气层的踪迹。假设“太阳风”主要成分为质子，速度约为0.1c(c＝3×108m/s)。近似认为地磁场在赤道上空为匀强环形磁场，平均强度为B＝5×10－5T，示意图如图甲所示。已知地球半径为r＝6400km，质子电荷量q＝1.6×10－19C，质量m＝1.67×10－27kg。如果“太阳风”在赤道平面内射向地球，太阳喷发高能带电粒子，这些粒子形成的太阳风接近地球时，假如：‎ ‎(1)太阳风中质子的速度的方向任意，则地磁场厚度d为多少时才能保证所有粒子都不能到达地表?(结果保留两位有效数字)‎ ‎(2)太阳风中质子垂直地表指向地心方向入射，地磁场的厚度至少为多少才能使粒子不能到达地表?(结果保留两位有效数字，需用到近似：a<<1时，1＋a)‎ ‎(3)太阳风中粒子的入射方向和入射点与地心连线的夹角为α，如图乙所示，0<α<90°，磁场厚度满足第(1)向中的要求为定值d。电子质量为me，电荷量为－e。求电子不能到达地表的最大速度vm和角度α的关系，关系式中的已知量用字母表示。(图中磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B)‎ ‎18.选考题：共15分请考生从给出的2道物理题中任选一题作答。如果多答，则按所答的第一题计分。‎ ‎[选修3－3](15分)‎ ‎(1)(5分)下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 ‎(2)(10分)如图所示，U形玻璃细管竖直放置，水平细管与U形玻璃细管底部相连通，各部分细管内径相同。U形管左管上端封有长20cm的理想气体B，右管上端开口并与大气相通，此时U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平，水银面距U形玻璃管底部为25cm。水平细管内用小活塞封有长度10cm的理想气体A。已知外界大气压强为75cmHg，忽略环境温度的变化，现将活塞慢向左拉，使气体B的气柱长度为25m，求：‎ ‎①左右管中水银面的高度差是多大?‎ ‎②理想气体A的气柱长度为多少?‎ ‎[选修3－4](15分)‎ ‎(1)(5分)图1为沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，质点a、b、c的平衡位置的坐标分别为0.11m，15m；图2为该波传播方向上某质点的振动图象，下列判断正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A.该简谐波传播的速度大小为0.5m/s B.t＝0时，质点a偏离平衡位置的位移为2.5cm C.图2可能为质点a的振动图象 D.质点b的振动方程为y＝5sin()cm E.t＝10s时，质点c偏离平衡位置的位移为－2.5cm ‎(2)(10分)如图所示，在一个足够大的水池中有一名潜水员在水面下E处潜泳，E处与水面的距离为1m，与岸边的水平距离为1.1m，潜水员在E处恰好看不到离岸边2m、高出岸边1m的标志物P，已知岸边距离水面的高度BC为0.3m。‎ ‎①求水的折射率；‎ ‎②若此时潜水员打开自身携带的一个点光源，同时竖直下潜，若要使水面上能出现一个最大的完整的圆形透光区域，则潜水员需要下潜多少距离?(不考虑光的多次反射，小数点后保留一位数字)‎