高中物理竞赛试卷.pdf

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高中物理竞赛试卷
（考试时间：120 分钟；总分：120 分）
一、单项选择题：（请将正确选项的序号填在括号内，每小题 5 分，共 10 分。）
1、 如图所示，把一个架在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带负电的导体 C 附近，达
到静电平衡后，下列对导体 A 端和 B 端电势判断正确的是 ( )
（取大地为零电势点）
A．U ＞U ＞O
A B
B．U ＜U ＜O
A B
C．U ＝U ＜O
A B
D．U ＝U ＞O
A B
2、一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为P ，有人设计了四种途径，使
0
气体经过每种途经后压强仍为 P ，这四种途径是
0
①先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积
②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀
③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温
④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温
可以断定( )
A．①、②不可能 B．③、④不可能
C．①、③不可能 D．①、②、③、④都可能
二、填空题：（请将答案填在题中的横线上，每小题 5 分，共 10 分。）
1、2003 年 2 月 1 日美国哥伦比亚号航天飞机在返回途中解体，造成人类航天史上又一悲
剧。若哥伦比亚号航天飞机是在轨道半径为 r 的赤道上空飞行，且飞行方向与地球自转
方向相同，已知地球自转角速度为ω ，地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g, 在某
0
时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方，则到它下次通过该建筑物上方所需时间为
___________________。
1 : .
2、如图所示，在湖面上有一个半径为45m 的圆周，AB 是它的直径，在圆心 O 和圆
周上的 A 点分别装有同样的振动源，其波在湖面上传播的波长
是 10m。若一只小船在 B 处恰好感觉不到振动，它沿圆周慢慢
A B
O
向 A 划行，在到达 A 之前的过程中，还有___________次感觉
不到振动。
三、（14 分）如图所示，斜面重合的两契块ABC 和 ADC，质量均为 M，DA、
BC 两面成水平，E 是质量为 m 的小滑块，契块倾角为 ，各面均为光滑，系
统放置在光滑的水平平台上自静止开始释放，问斜面未分离前小滑块的加速
度为多少？
3

A
D


2
1
B

C




四、（15 分）某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被
太阳光照射的此卫星，试问，春分那天（太阳光直射赤道）在日落12 小时内有多长
时间该观察者看不见此卫星？已知地球半径为 R，地球表面处的重力加速度为 g, 地
球自转周期为 T，不考虑大气对光的折射。






2 : .
五、（15 分）如图所示，许多工厂的流水线上安装有传送带用于传送工件，以提高工作效
率。传送带以恒定的速率 v = 2 m/s 运送质量为 m = 的工件，工件从 A 位置放到传
送带上，它的初速度忽略不计。工件与传送带之间的动摩擦因数 = 3 /2，传送带与水
平方向夹角是θ = 30o，传送带 A、B 间长度是 l = 16m；每当前一个工件在传送带上停止
相对滑动时，后一个工件立即放到传送带上，取 g = 10m/s2，求：
（1）工件放到传送带后经多长时间停止相对滑动；
（2）在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离；
（3）在传送带上摩擦力对每个工件做的功；
（4）每个工件与传送带之间由于摩擦产生的内能；
（5）传送带满载工件比空载时增加多少功率？











六、（18 分）图 1 所示为一根竖直悬挂 的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块 A，上端固
定在 C 点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连。已知有一质量为 m 的子弹 B
0
沿水平方向以速度 v 射入 A 内（未穿透），接着两者一起绕 C 点在竖直面内做圆周
0
运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F 随时间t 的变化关系
如图 2 所示。已知子弹射入的时间极短，且图2 中t =0 为 A、B 开始以相同速度运动
的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的
物理量（例如 A 的质量）及 A、B 一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结
果？








3 : .
七、（18 分）用轻弹簧相连的质量均为 2 kg 的 A、B 两物块都以 v＝6 m／s 的速度在光滑
的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量 4 kg 的物块 C 静止在前方，如图所示，B
与 C 碰撞后二者粘在一起运动。求：在以后的运动中，
(1) 当弹簧的弹性势能最大时，物体 A 的速度多大?
(2) 弹性势能的最大值是多大?
(3) A 的速度有可能向左吗?为什么?






八、（20 分）如图（1）所示为某一质谱仪的原理示意图。左侧为水平放置的两块平行金
属板 AB 和 CD，右侧为有界匀强磁场，边界MN 与 PQ（均与中轴线 OO′垂直）相
距 d = ，磁场的磁感应强度 B = 5×10-3T，当两金属板间加上如图（2）所示电
压 u 后，带电粒子连续地以速度 v = 5×105m/s 沿轴线 OO′方向射入电场，粒子重
0
力可忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，AB 与 CD 两板间电压可看
作恒定不变。（本题最后计算结果取二位有效数字）





（1） （2）
（1）若入射粒子的荷质比为 q/m = 108C/kg，在 t = 0 时刻开始入射的粒子沿直线射入磁
场，则此带电粒子在磁场中运动的时间是多少？
（2）若有一束荷质比未知的带电粒子以 v = 5×105m/s 速度入射，经磁场后仍从边界 MN
0
出射，测得边界 MN 上的入射点与出射点间距离为 S =，则该带电粒子的荷质比
为多少？





4 : .
高中物理竞赛试卷答案
gR2
一、单项选择题：1、C ；2、D 二、填空题：1、 2 /(   ) ；2、8 次
r3 0
三、解：设两斜面间的弹力为 N ，滑块与楔块 ADC 间的弹力为 N ；设楔块 ABC、滑块
1 2
E 的加速度分别为 a 、a ；由于受桌面制约, a 水平向左，小滑块由于水平方向不受力，
B E B
所以 a 竖直向下。楔形 ADC 的加速度设为 a ，方向应沿 AC 向下。
E D
将三者视为一个整体,它在水平方向不受外力,因此：a = a cosθ
B D
因滑块 E 紧贴 ADC, 故有： a = a sinθ
E D
对楔块 ABC,根据牛顿第二定律知,在水平方向: N sinθ= Ma
1 B
对小滑块 E,根据牛顿第二定律知,在竖直方向: mg — N = ma
2 E
对楔块 ABC,根据牛顿第二定律知,在竖直方向: N + Mg— N cosθ = Ma sinθ
2 1 D
联立以上各式解得： (M  m ) g
a 
E M  m  M cot 2 
四