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              2011-2012學年江西省南昌市第二中學初中物理競賽模擬訓練題二  共用

              • 文件大小:314 KB
              • 資料類型:試題 資料編號:984759
              • 感謝網友:shuxuea上傳  審核人:shulihua
              • 上傳時間:2014年08月23日 22時03分00秒
              • 更新時間:2014年08月23日 22時03分00秒
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              文件簡介::
              2011-2012學年南昌市第二中學物理競賽模擬訓練題二

              本卷11個大題總分165分。時間180分鐘。

              1(15)下面是一個物理演示實驗,它顯示:圖中自由下落的物體A和B經反彈后,B能上升倒比初始位置高得多的地方。A是某種材料做成的實心球,質量m1=0.28kg,在其頂部的凹坑中插著質量m2=0.10kg的木棍B。B只是輕輕地插在凹坑中,其下端與坑底之間有小空隙。將此裝置從A下端離地板的高度H=1.25m處由靜止釋放。實驗中,A觸地后在極短時間內反彈,且其速度大小不變;接著木棍B脫離A開始上升,而球A恰好停留在地板上,求B上升的高度。(g=10m/s2)










              2.(13分)俄羅斯“和平號”空間站在人類航天史上寫下了輝煌的篇章,因不能保障其繼續運行,3月20號左右將墜入太平洋.設空間站的總質量為m,在離地面高度為h的軌道上繞地球做勻速圓周運動墜落時地面指揮系統使空間站在極短時間內向前噴出部分高速氣體,使其速度瞬間變小,在萬有引力作用下下墜.設噴出氣體的質量為m,噴出速度為空間站原來速度的37倍,墜入過程中外力對空間站做功為W.求:
              (1)空間站做圓周運動時的線速度.
              (2)空間站落到太平洋表面時的速度.
              (設地球表面的重力加速度為g,地球半徑為R)



              3.(15分)如圖甲,A、B兩板間距為,板間電勢差為U,C、D兩板間距離和板長均為L,兩板間加一如圖乙所示的電壓.在S處有一電量為q、質量為m的帶電粒子,經A、B間電場加速又經C、D間電場偏轉后進入一個垂直紙面向里的勻強磁場區域,磁感強度為B.不計重力影響,欲使該帶電粒子經過某路徑后能返回S處.求:
              (1)勻強磁場的寬度L′至少為多少?
              (2)該帶電粒子周期性運動的周期T.





              4.(15分)1951年,物理學家發現了“電子偶數”,所謂“電子偶數”就是由一個負電子和一個正電子繞它們的質量中心旋轉形成的相對穩定的系統.已知正、負電子的質量均為me,普朗克常數為h,靜電力常量為k,假設“電子偶數”中正、負電子繞它們質量中心做勻速圓周運動的軌道半徑r、運動速度v及電子的質量滿足量子化理論:2mevnrn=nh/2π,n=1,2……,“電子偶數”的能量為正負電子運動的動能和系統的電勢能之和,已知兩正負電子相距為L時的電勢能為Ep=-k,試求n=1時“電子偶數”的能量.




              5.(15分)如圖12是用高電阻放電法測電容的實驗電路圖,其原理是測出電容器在充電電壓為U時所帶的電荷量Q,從而求出其電容C.該實驗的操作步驟如下:①按電路圖接好實驗電路;②接通開關S,調節電阻箱R的阻值,使微安表的指針接近滿刻度,記下這時的電壓表讀數U0=6.2V和微安表讀數I0=490μA;③斷開電鍵S并同時開始計時,每隔5s或10s讀一次微安表的讀數i,將讀數記錄在預先設計的表格中;④根據表格中的12組數據,以t為橫坐標,i為縱坐標,在坐標紙上描點(圖中用“×”表示),則:

              圖12
              (1)根據圖示中的描點作出圖線.
              (2)試分析圖示中i-t圖線下所圍的“面積”所表示的物理意義.
              (3)根據以上實驗結果和圖線,估算當電容器兩端電壓為U0所帶的電量Q0,并計算電容器的電容.



              6.(15分)據有關資料介紹,受控核聚變裝置中有極高的溫度,因而帶電粒子將沒有通常意義上的“容器”可裝,而是由磁場約束帶電粒子運動使之束縛在某個區域內.現按下面的簡化條件來討論這個問題:如圖11所示是一個截面為內徑R1=0.6m、外徑R2=1.2m的環狀區域,區域內有垂直于截面向里的勻強磁場.已知氦核的荷質比=4.8×107C/kg,磁場的磁感應強度B=0.4T,不計帶電粒子重力.
              (1)實踐證明,氦核在磁場區域內沿垂直于磁場方向運動速度v的大小與它在磁場中運動的軌道半徑r有關,試導出v與r的關系式.
              (2)若氦核在平行于截面從A點沿各個方向射入磁場都不能穿出磁場的外邊界,求氦核的最大速度.





              7.(15分)在科技活動中某同學利用自制的電子秤來稱量物體的質量,如圖13所示,為電子秤的原理圖,托盤和彈簧的電阻與質量均不計.滑動變阻器的滑動端與彈簧上端連接,當托盤中沒有放物體時,電壓表示數為零.設變阻器的總電阻為R,總長度為l,電源電動勢為E,內阻為r,限流電阻的阻值為R0,彈簧勁度系數為k,不計一切摩擦和其他阻力,電壓表為理想表,當托盤上放上某物體時,電壓表的示數為U,求此時稱量物體的質量.







              8.(15分)帶有等量異種電荷的兩個平行金屬板A和B水平放置,相距為d(d遠小于板的長和寬),一個帶正電的油滴M浮在兩板正中央,處于靜止狀態,其質量為m,帶電量為q,如圖15所示.在油滴正上方距A板高度為d處有另一質量為m的帶電油滴N由靜止開始釋放,可穿過A板上的小孔進入兩板間并與M相碰,碰后結合成一個大油滴.整個裝置放置在真空環境中,不計油滴M和N間的萬有引力和庫侖力以及金屬板的厚度,要使油滴N能與M相碰且結合后又不至于同金屬板B相碰,
              求:(1)金屬板A、B間的電勢差是多少?
              (2)油滴N帶何種電荷,電量可能為多少?







              9.(15分)如圖5—16所示,光子具有動量,每個光子的動量mv=h/λ(式中h為普朗克常量,λ為光子的波長).當光照射到物體表面上時,不論光被物體吸收還是被物體表面反射,光子的動量都會發生改變,因而對物體表面產生一種壓力,稱為光壓.右圖是列別捷夫設計的用來測量光壓的儀器.圖中兩個圓片中,a是涂黑的,而b是光亮的.當光線照射到a上時,可以認為光子全部被吸收,而當光線照射到b上時,可以認為光子全部被反射.分別用光線照射在a或b上,由于光壓的作用,都可以引起懸絲的旋轉,旋轉的角度
              可以借助于和懸絲一起旋轉的小平面鏡M進行觀察.
              (1)如果用一束強光同時照射a、b兩個圓片,光線的入射方向跟圓片表面垂直,懸絲將向哪個方向偏轉?為什么?
              (2)已知a、b兩個圓片的半徑都為r,兩圓心間的距離是d.現用頻率為ν的激光束同時照射a、b兩個圓片,設入射光與圓面垂直,單位時間內垂直于光傳播方向的單位面積上通過的光子個數為n,光速為c,求:由于光壓而產生的作用力分別多大.






              10(15)如圖,一輛質量m=2kg的平板車左端放有質量M=3kg的小滑塊,滑塊與平板車之間的動摩擦因數。開始時平板車和滑塊共同以的速度在光滑水平面上向右運動,并與豎直墻壁發生碰撞,設碰撞時間極短且碰撞后平板車速度大小保持不變,但方向與原來相反。平板車足夠長,以致滑塊不會滑到平板車右端(取g=10m/s2).求:(1)平板車第一次與墻壁碰撞后向左運動的最大距離;
              (2)平板車第二次與墻壁碰撞前瞬間的速度v;
              (3)為使滑塊始終不會滑到平板車右端,平板車至少多長?




              11(15)一個質量為M的雪橇靜止在水平雪地上,一條質量為m的愛斯基摩狗站在該雪橇上,狗向雪橇的正后方跳下,隨后又追趕并向前跳上雪橇;其后狗又反復地跳下、追趕并跳上雪橇。狗與雪橇始終沿一條直線運動。若狗跳離雪橇時雪橇的速度為V,則此時狗相對于地面的速度為V+u(其中u為狗相對于雪橇的速度,V+u為代數和,若以雪橇運動的方向為正方向,則V為正值,u為負值)。設狗總以速度追趕和跳上雪橇,雪橇與雪地間的摩擦忽略不計。已知的大小為5m/s,u的大小為4m/s,M=30kg,m=10kg。求:(1)狗第一次跳上雪橇后兩者的共同速度的大小;
              (2)雪橇最終速度的大小和狗最多能跳上雪橇的次數;
              (供使用但不一定用到的對數值:lg2=0.301,lg3-0.477)


              答案:1解答4.05m

              ⑴空間站做圓周運動的速度為v1,地球質量為M.由牛頓第二定律得:

              地表重力加速度為g,則:②由①、②式得:③
              出氣體后空間站速度變為v2,由動量守恒定律得:

              設空間站落到太平洋表面時速度為v3,
              由動能定理得:⑤
              由③、④、⑤式得:⑥
              3、(1)AB加速階段,由動能定理得:①
              偏轉階段,帶電粒子作類平拋運動偏轉時間②
              側移量③
              設在偏轉電場中,偏轉角為θ

              即θ=④
              由幾何關系:Rcos45°+R=L′⑤
              Rsin45°=⑥則L′=⑦
              注:L′也可由下面方法求得:
              粒子從S點射入到出偏轉電場,電場力共做功為W=2qU⑧
              設出電場時速度為v′,有解得v′=⑨
              粒子在磁場中做圓周運動的半徑:
              ∴⑩
              (2)設粒子在加速電場中運動的時間為t2
              則t2=
              帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期
              實際轉過的角度α=2π-2θ=
              在磁場中運動時間t3=
              故粒子運動的周期T=2t2+2t1+t3=4L
              評分標準:本題14分,第(1)問8分,其中①、②、③式各1分,④式2分,⑤、⑥、⑦式各1分.第(2)問6分,其中、、、式各1分,式2分.
              4、解:由量子化理論知n=1時,2mev1r1=解得①
              設此時電子運轉軌道半徑為r,由牛頓定律有me②
              由①②聯立可得v1=πke2/h系統電勢能Ep=-k=-2mev12
              而系統兩電子動能為Ek=2×
              系統能量為E=Ep+Ek=-mev12=-π2mk2e4/h2
              評分:解答①式正確得2分;解答②式正確得3分;正確分析系統勢能得2分;解答動能正確得3分;正確列式、得出總能量表達式得3分.
              5、解:(1)根據描點繪出圓滑的曲線如圖所示.

              注:(a)繪出折線不得分;(b)繪出的曲線應與橫軸相切,否則酌情扣分.
              (2)圖中i-t圖線下所圍的“面積”表示斷開電鍵后通過電阻R的電量,即電容器兩端電壓為U0時所帶電量為Q.
              (3)根據繪出圖線,估算“面積”格數約32~33格(此范圍內均得分,下同).
              因此,電容器電容為U0時,帶電量(Q0)約為8.00×10-3C~8.25×10-3C
              由C=得,電容器電容(C)約為:1.30×10-3F~1.33×10-3F
              評分:(1)繪圖正確得4分;(2)“面積”意義分析正確得5分;(3)電容計算正確得5分

              6解:設氦核質量為m,電量為q,以速度v在磁感應強度為B的勻強磁場中做半徑為r的勻速圓周運動,Bqv=m(3分)所以v=(2分)
              (2)當氦核以vm的速度沿與內圓相切方向射入磁場且軌道與外圓相切時,則以vm速度沿
              各方向射入磁場均不能穿過磁場(1分)即r1≤=0.3m(2分)
              由Bqv=知r=(2分)
              所以vm=≤5.76×106m/s(2分)
              7解:設托盤上放上質量為m的物體時,彈簧的壓縮量為x,由題設知mg=kx
              x=①(3分)
              由全電路歐姆定律知:I=②(3分)
              U=I·R′=I·③(3分)
              聯立①②③求解得m=U(4分)
              8、解:(1)由M油滴的平衡條件知
              mg=UAB=-(2分)
              (2)要使M、N相碰后不至于到B板,N應帶正電(1分)
              設N的帶電量為Q,則N、M相碰必滿足
              mg(d+d)-QUBA=mv2>0(2分)所以Q>=3q(2分)
              N、M相碰時mv=2mv′v′=v(1分)
              N、M結合成大油滴不能到B板應滿足(2m)v′2+2mg<(q+Q)UBA(2分)
              所以Q>q(2分)q<Q<3q(2分)
              9解:(1)a向外b向里轉動(從上向下看逆時針轉動)(3分)
              對時間t內照到圓片上的光子用動量定理:Ft=ntSΔmv,照到a上的每個光子的動量變化是mv,而照到b上的每個光子的動量變化是2mv;因此光子對b的光壓大.(3分)
              (2)分別對單位時間內照射到a、b上的光子用動量定理,有:
              Fa=nπr2hν/c,Fb=nπr22hν/c(10分)
              10解:⑴0.33m⑵0.4m/s⑶0.83m
              11解:
                  

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