第十二届上海市高一物理竞赛试卷.doc

第十二届上海市高中基础物体知识竞赛（TI杯）试题考生注意：1、本卷满分150分。 2、考试时间120分钟。 3、计算题要有解题步骤，无过程只有答案不得分。 4、全部答案写在答题纸上。一单选题（每小题4分，共40分）1图一（a）所示，质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连接，竖直于水平面上处于平衡状态。一力F竖直向上作用于A，使A做匀加速直线运动。图一（b）中的（A）、（B）、（C）、（D）分别用来表示力F从开始作用，到B将离开地面期间，力F和A的位移x之间的关系图，其中正确的是（）2图二所示，轻质弹性杆p一端竖直插在桌面上，另一端套有一个质量为m的小球。小球在水平面内做半径为R、角速度为w的匀速圆周运动。则杆上端在图示位置时受到的作用力的方向（）（A）指向x轴的正方向（B）指向x轴的负方向（C）指向坐标系的第四象限（D）指向坐标系的第三象限3一杂技演员表演抛、接4只小球的节目。期间，每隔0.40 s抛出一只小球，且其手中始终只持有一只小球。则被抛出的小球能达到的最大高度（高度从抛球点算起，取g10 m/s2）为（）（A）1.6 m（B）1.8 m（C）3.2 m（D）4.0 m4图三所示，物块M通过与斜面平行的细绳与物块m相连，斜面的倾角q大小可以改变（）（A）若物块M保持静止，则q角越大，摩擦力一定越大（B）若物块M保持静止，则q角越大，摩擦力一定越小（C）若物块M沿斜面下滑，则q角越大，摩擦力一定越大（D）若物块M沿斜面下滑，则q角越大，摩擦力一定越小5质量为1 kg的木块受合力F作用由静止开始运动。图四为力F随时间t的变化规律。则在t50 s时，木块的位移为（）（A）0，（B）2 m，（C）50 m，（D）50 m。6图五所示，质量为m的小球悬挂在质量为的半圆形光滑轨道的顶端，台秤的示数为（Mm）g。忽略台秤秤量时的延迟因素，则从烧断悬线开始，到小球滚到半圆形光滑轨道底部这段时间内，台秤的示数为（）（A）一直小于（Mm）g（B）一直大于（Mm）g（C）先小于（Mm）g后大于（Mm）g（D）先大于（Mm）g后小于（Mm）g72005年1月17日，在太空中飞行了31年的美国“雷神”火箭废弃物和我国1999年发射的长征四号火箭残骸相碰，使长征四号火箭残骸的轨道下降了14 km。则长征四号火箭残骸的运行情况是（）（A）速度变小，周期变长，角速度变小，势能增加（B）速度变大，周期变短，角速度变大，势能增加（C）速度变小，周期变长，角速度变小，势能减少（D）速度变大，周期变短，角速度变大，势能减少8图六所示，在倾角为q的光滑斜面A点处，以初速度v0与斜面成a角斜抛出一小球。小球下落时将与斜面做弹性碰撞。若小球返跳回出发点A，则a、q满足的条件是（）（A）sin a cos qk（B）cos a sin qk（C）cot a cot qk（D）tan a tan qk9图七所示，长为L的杆一端用铰链固定于O点处，另一端固定小球A。杆靠在质量为、高为h的物块上。若物块以速度v向右运动且杆与物块始终保持接触，则当杆与水平方向的夹角为q时，小球的速率vA为（）（A）vL sinq cos q/h（B）vL sin2q/h（C）vL/h（D）无法确定10图八所示，小木块m、带支架的大木块M以及水平面之间均光滑接触。轻质弹簧左端与支架连接，右端与m连接，构成一个系统。开始时m和M都静止，现同时分别对m、M施加等大反向的水平恒力F1、F2，在m、M开始运动以后的整个过程中（整个过程中弹簧的伸缩不超过其弹性限度），下列说法中不正确的是（）（A）由于F1和F2分别对m、M做正功，故系统的机械能不断增加（B）由于F1和F2等大反向，故系统的动量守恒（C）当弹簧有最大伸长量时，m、M的速度为零，系统机械能最大（D）当弹簧弹力的大小与F1和F2的大小相等时，系统动能最大二多选题（每小题5分，共25分。选对部分答案得2分，有错不得分）11图九所示，一个质量为2 kg的物体从坐标原点O沿x轴正方向由静止开始做匀加速直线运动，它的动量P随位移x的变化规律为P8kgm/s，则（）（A）物体在第一秒内受到的冲量是16 Ns（B）物体通过A、B、C、各点时动量对时间的变化经是16 kgm/s（C）物体通过相同的距离，动量增量可能相等（D）物体通过相同的时间，动量增量一定相等12图十所示，半径为R、内径均匀的圆形弯管水平放置，小球在管内以足够大的初速度v0做圆周运动，小球与管壁间的动摩擦因数为m。设小球从A到B和从B到A的连续一周内，摩擦力对小球做功的大小分别为W1和W2，在一周内摩擦力所做总功在大小为W3，则下列关系式中正确的是（）（A）W1W2（B）W1W2（C）W30（D）W3W1W213铁道部决定在前3次火车提速的基础上还将实现两次大提速，旅客列车在500 km敬意内实现朝发夕至为了适应提速的要求，下列做法中正确的是（）（A）机车的功率可保持不变（B）机车的功率必须增大（C）可加大铁路转弯处的路基坡度（D）可减小铁路转弯处的路基坡度14图十一所示，MN为水平滑槽，其中M端保持固定，轻滑轮A可固定于MN上任意位置。若轻滑轮A、轻滑轮B、物块m1、物块m2的轻绳组成的系统处于平衡状态，则m1与m2的关系为（）（A）m1可能大于m2（B）m1可能等于m2/2（C）m1可能小于m2/2（D）m1一定大于m215图十二所示，半径为R的圆桶固定在小车上，桶内有一光滑的小球m，在小车以v向右做匀速运动期间，小球m始终处在圆桶最低点。当小车遇到障碍物突然停止时，小球m上升的高度可能为（）（A）等于v2/2g（B）大于v2/2g（C）小于v2/2g（D）等于2R三填空题（共25分）16（2分）2005年_、_（填国名）科学家获得诺贝尔物理学奖，以表彰他们在激光精密光谱学、光学相干量子理论领域取得的突出贡献。17（4分）一质点从A点出发，以恒定速率v经时间t运动到B处，已知质点在平面内运动，其运动轨迹如图十三所示，图中x轴上方的轨迹都是半径为R的半圆，下方的轨迹都是半径为r的半圆。则此质点由A到B的平均速度大小为_。18（4分）图十四是用高速摄影机拍摄到的子弹射过朴克牌的一幅照片。已知子弹的平均速度约为900 m/s，子弹的真实长度为2.0 cm。试估算子弹穿过朴克牌的时间t约为_s。19（5分）计算机上常用的“3.5英寸、144 MB“软磁盘的磁道和扇区（每个扇区为1/18圆周），每个扇区可记录512个字节。电动机使磁盘以每分钟300转匀速转动，磁头在读、写数据时保持不动。磁盘每转一圈，磁头沿半径方向跳动一个磁道。则（1）一个扇区通过磁头所用的时间是_s。（2）不计磁头转移磁道的时间，计算机每秒内可以从软盘上最多读取_字节。20（5分）图十六所示，轻细绳AB和AC的一端与质量为2 kg的小球相连，它们的另一端连接于竖直墙面上，在小球上另施加一个方向与水平线成q60的拉力F。若要使细绳都能伸直，拉力F的大小范围为_。21（5分）一辆车速大于40 km/h的汽车以恒定速度行驶。车中有一台钟，钟上分针已折断。设秒针示数为0时，汽车位置为运动起点。当汽车行驶了3 km时，钟上秒针示数为30 s，汽车再行驶1 km，秒针示数为20 s，则汽车行驶的速度为_km/h。四计算题（共60分）22（15分）大型火车站有列车编组用的驼峰，将需要编组的车厢用火车头推到驼峰顶上，再让它沿斜坡下滑，到坡底时利用道岔组把它引导到指定的轨道上和其他车厢撞接，实现编组。图十七所示，A车厢从左侧被推上驼顶后，由于惯性会继续向前运动，然后，沿斜坡下滑与静止在道岔上的B车厢撞接且撞接后两车厢不再分开。若两节车厢的质量均为m，车厢长度都忽略不计，车轮与铁轨的动摩擦因数均为m，斜坡高为h，道岔距坡底的距离为s1，两车厢撞接后共同滑行的最短距离为s2。试根据上述设计要求，推导出驼峰斜坡倾角q应满足的关系式。23（15分）在空间站长期工作的宇航员体重会发生改变。为了检查宇航员的健康状况，宇航员要定期秤量体重，但太空中宇航员的体重不能用体重计秤量。科学家设计了图十八所示的装置来“秤量”宇航员的体重。其中，两个大小不同的凹形构件质量分别为m与M，相互光滑接触，M固定于航天器上，m（又称作踏板）通过两侧劲度系数分别为k1、k2的弹簧与M连接。（1）试分析利用该装置“秤量”宇航员体重的原理。（2）简要写出宇航员利用该装置“秤量”体重的操作步骤。（3）试推导出用上述方法测定宇航员体重的公式。24（15分）光滑的水平面上有两个质量分别为m1、m2的物块A、B，其中m1m2。在它们的右侧有一竖直墙面，如图十九所示。B开始时处于静止状态，A以速度v朝B作对心碰撞。设A、B的碰撞为完全弹性碰撞，物块与墙面碰撞后的速率为碰撞前速率的4/5倍。如果两物块仅能发生两次碰撞，试确定两物块质量比的取值范围。25（15分）卫星绕地球沿着近似圆形轨道以速度v运行，轨道的变动与大量微尘对卫星阻力favr作用有关，式中a和r为常数，设卫星轨道半径均匀变化。试求r。（卫星与地球因引力作用而存在引力势能。卫星轨道半径为R，则引力势能可以表示为EPGMm/R。）参考答案：一1、A，2、D，3、B，4、D，5、B，6、C，7、D，8、C，9、B，10、A。二11、A、B、D，12、A、D，13、B、C，14、A、B，15、A、C、D。三16、德国，美国，17、2v（Rr）/p（Rr），18、8.9105，19、1/90，46080，20、F，21、72。四计算题22设A车厢下滑时初速度为v0，A车厢滑到坡底时与B车厢碰撞前速度为v，碰撞后两车共同速度为v1。则mv2mghmv02mmgl cos qmmgs1mv02mgh（1m cot q）mmgs1，mv（mm）v1，v1v，碰撞后v122as2，aF/mmg，可解得：cot q。23（1）该系统能形成简谐运动，因此通过测量其振动周期，即可推算出宇航员的质量（即可知其体重）（2）略，（3）Fx（k1k2）x， 相当于一个劲度系数为k1k2的弹簧的作用，由T2p得：mm。24A与B碰撞时有：m1vm1v1m2v2， m1v2m1v12m2v22，可解得：v1v，v2v，由于m1m2，两木块先都右行，B碰到墙壁后返回时的速度变为v3v2，再与A碰撞，由动量守恒与能量守恒可解得：v1v1v3，v3v1v3，此时B右行，要A不再与B碰撞需v10且v1v3，由此可解得：1。25由m解得卫星的总机械能为EEPEk，在Dt时间内轨道半径减少DR（DRR），卫星总机械能的变化为DEDRDR，克服阻力做功为WfvDtavr1Dta（）（r1）/2Dt，由于WDE，所以a（）（r1）/2，要为常数，两边R的幂指数必相等，即2，r3。