第全国高中生物理竞赛预赛冲刺模拟试题一.doc

第29届全国高中生物理竞赛预赛冲刺模拟试题（一）（本卷答题时间150分钟，总分120分）一、选择题（本大题包括12小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全选对的得3分，选对但不全的得1分，有错选或不选的得0分）1某大剧院外部呈椭球性，如图所示，一名安装人员为执行任务，必须冒险在半球形屋顶上向A点缓慢爬行，他在向上爬行，他在向上爬的过程中（ ）A屋顶对他的支持力不变 B屋顶对他的支持力变小C屋顶对他的摩擦力变小 D屋顶对他的摩擦力变大22008年1月2日晚，新疆乌鲁木齐市一大型专业批发市场“德汇国际广场”突发大火。大火从大楼的地下1层一直烧到地上17层，直到1月5日大火才被扑灭。若参与灭火的消防车的高压水龙头竖直向上喷水，喷出的水可上升到距离管口50m的最大高度；当高压水龙头固定在高为3m的消防车上，仍以同样大小的速度将水斜向上喷出，使水流以10m/s的水平速度射入某楼层的窗户，不计空气阻力，g=10m/s2，则该数层的窗户距离地面的高度约为（ ）A38m B40m C45m D48m3两个物体A、B的质量分别为m1和m2，并排静止在水平地面上，用同向水平拉力F1、F2分别作用于物体A和B上，分别作用一段时间后撤去，两物体各自滑行一段距离后停止下来。两物体运动的速度时间图象分别如图中线段a、b所示。已知拉力F1、F2分别撤去后，物体做减速运动的速度时间图线彼此平行（相关数据已在图中标出）。由图中信息可以得出（ ）A若F1=F2，则m1小于m2 B若m1=m2，则力F1对物体A所做的功较多C若m1=m2，则整个过程中摩擦力对A物体做的功较大D若m1=m2，则力F1的最大瞬时功率一定是F2的最大瞬时功率的2倍4如图所示是自动扶梯运送乘客的示意图，扶梯在正常工作状态下做匀速运动，乘客很安全。但2009年12月8日8点在北京市朝阳门地铁站自动扶梯上的乘客却经历了惊魂时刻，当时地铁站的自动扶梯突发故障，载有100余名乘客的扶梯匀速上行中突然反向 ，变成匀速下行，致使部分乘客摔倒受伤，下列分析中正确的是（ ）A匀速上行过程中乘客处于超重状态 B匀速下行过程中乘客处于失重状态C扶梯反向过程中乘客对扶梯的摩擦力方向向右D无法判定扶梯反向过程中乘客对扶梯摩擦力大小如何变化5如图所示，边长为L的正方形线圈abcd其匝数为n，总电阻为r，外电路和的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕OO 轴匀速转动，则以下判断中正确的是（ ）A闭合电路中感应电动势的瞬时表达式B在时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快C从t=0时刻到时刻，电阻R上产生的热量D从t=0时刻到时刻，通过R的电荷量6在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电量为q的物体以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为，物体运动s距离时速度变为零。则（ ）A物体克服电场力做功 B物体的电势能减少C物体的电势能增加了 D物体的动能减少了7高温超导限流器被公认为目前最好的且惟一行之有效的短路故障电流限制装置，中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作，并于2005年初在湖面进行并网挂机实验。超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示。超导部件有一个超导临界电流IC，当通过限流器的电流时，将造成超导体失超，从超导态（本题认为电阻为零）转变为正常态（本题认为是一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流。已知超导部件的正常电阻为，超导临界电流，限流电阻小灯泡上标有“6V、6W”，电源电动源E=8V，内阻。原来电路正常工作，现L突然发生短路，则下列判断中正确的是（ ）A短路前通过R1的电流为2/3A B超导部件将由超导态转为正常态C短路后通过R1的电流为2A D短路后通过R1的电流为4/3A82008年诺贝尔科学奖项的一半由日本高能加速器研究机构（KEK）的小林诚和京都大学的益川敏分享，以表彰他们发现了对称性破缺的起源，并由此预言了自然界中至少三个夸克家庭的存在。夸克之间的强相互作用势能可写为，式中r是正、反位制中m；而在电荷之间的相互作用中，相距为r，电荷量分别为Q1、Q2的两个异种电荷之间的电势能，式中是静电力常量。根据题中所给信息可知下述答案正确的是（ ）A正反夸克之间的相互作用力为 B正反顶夸克之间的相互作用力为C轨道半径为r、质量m的地球卫星的万有引力势能为D轨道半径为r、质量m的地球卫星的万有引力势能为9如图所示，截面为ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是（ ）A红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽 B紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽C红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽 D紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽10我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光。极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图所示。这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使春发出有一定特征的各种颜色的光。在磁场的存在，使多数宇宙粒子不能达到地面面向人烟稀少的两极偏多，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障。科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关（ ）A靠近南北两极的磁感应强度减弱 B空气阻力做负功，使其动能减小C洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 D太阳对粒子的引力做负功11一列简谐横波沿x轴传播。T=0时的波形如图所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向；时，质点A第一次到达正向最大位移处，由此可知（ ）A此波沿x轴正方向传播 B此波的传播速度为25m/sC从t=0时起，经过，质点A沿波传播方向迁移了1mD在时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向12如图所示，在“日”字形导线框中，ae与bf的电阻不计，ab、cd、ef的电阻均为R，当线框以一定速度v匀速进入一匀强磁场的过程中，比较ab进入后cd进入后，下列说法中正确的是（ ）Aab中的电流强度相等 Bcd中的电流强度相等 Cab间的电压相等 D导线框消耗的总电功率相等二、填空题（本题有6个小题，每小题5分，共30分）13如图所示，小球位于竖直墙壁OA和水平地面OB等距离处P点，且P到OA和OB的垂直距离为L，紧靠小球（小球视为质点）左侧有一固定点光源S，当小球以某一初速水平抛出，恰好落在墙角O处，则小球经时间 落在墙角O处，小球在空中运动过程中，其影子沿墙面运动时任意点的瞬时速度为 。已知重力加速为g。14英国新科学家（New Scientist）杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R约45km，质量M和半径R的关系满足（其中c为光速，G为引力常量），则该黑洞表现重力加速度的数量级为 m/s2。15如图所示，两根平行且光滑的导电金属导轨固定于绝缘板上，它们的一部分水平，另一部分与水平面的夹角，图中cd和ef是两根质量均为1kg的铜条，且均与导轨接触良好。铜条cd位于导轨水平部分并用一轻质绝缘细线拴住，细线的另一端固定在墙上，细线可以承受的最大张力为3N。铜条ef可在导轨上滑动。整个装置处在竖直向上的均匀磁场中。若使铜条ef由静止开始从斜轨顶端滑下，则当连接铜条cd的细线刚被拉断时，铜条ef的加速度为 m/s2。16有一种利用蓄电池提供动力的电动自行车装有发电机，当关闭动力让车滑行时，发电机利用充值装置可向车载的蓄电池充电，则充电过程将 能转化成化学能的过程。现在某人骑这样的电动车自行车，以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭发电机充电装置，让车自由滑行，某动能随位移变化的关系如图线所示；第二次启动发电机充电装置，其动能随位移变化的关系如图线所示，设前后二次地面和空气对车产生的阻力恒定且相等，则第二次时蓄电池增加的化学能最多的是 J。17已知在单摆a完成10次完全振动的时间内，单摆b完成6次振动，两摆长之差为，则两单摆摆长分别为 m， m。18如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的平行金属板间距离为d。油滴从喷雾的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为，已测量出油滴的直径为D（油滴可看做球体，球体体积），重力加速度为g，假设油滴受到气体阻力时，其中k为阻力系数，则k= ，油滴所带电荷量为 。三、计算题（本题有4小题，共54分）名称链轮飞轮齿数N个48382815161821242819（10分）如图所示为某种型号的变速自行车简图，它有三个链轮和六个飞轮，链轮与飞轮的齿数如表所示，前后轮直径为D=660mm，人骑该车行进的速度为时，脚踩板做匀速圆周运动的角速度的最小值为多少？20（14分）一皮带传动装置如图所示，皮带以速度v匀速传动。一根质量不计、劲度系数为k的弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块、已知滑块与皮带间的动摩擦因数为，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带上的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处在自然长度，以后物块做简谐振动，固有周期为T。皮带的速度大于物块振动的最大速度，皮带足够长。求：（1）滑块振动的振幅A为多少？ （2）从滑块放到皮带上开始到滑块第一次经过平衡位置左侧处过程中滑块与皮带间产生的热量是多少？21（14分）图甲所示的电路中，安培表的读数为；如果将甲图电池Ex（电动势未知）反向联结，安培表的读数变为A，灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，求：如果甲图所示电路中电灯发生短路，安培表的读数为多少？假设类泡短路时电路是安全的。22（16分）1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。求：（1）粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；（2）求粒子从静止开始加速到出口处所需时间t；（3）实际使用中，磁感应强度加速电场频率有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为，试讨论粒子能获得的最大动能