1 河大附中河大附中 20102010 年高二物理競賽試題年高二物理競賽試題 1 某校物理興趣小組決定舉行遙控塞車比賽 比賽路徑如圖所示 賽車從起點 A 出發(fā) 沿 水平直線軌道運動 L 后 出 B 點進入半徑為 R 的光滑豎直圓軌道 離開豎直圓軌道后繼續(xù)在 光滑平直軌道上運動到 C 點 并能越過壕溝 已知賽車質(zhì)量 m 0 1kg 通電后以額定功率 P 1 5W 工作 進入豎直圓軌道前受到的阻值為 0 3N 隨后在運動中受到的阻力均可不計 圖中 L 10 00m R 0 32m h 1 25m S 1 50m 問 要使賽車完成比賽 電動機至少工作 多長時間 取 g 10 m s2 2 曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機 圖 1 為其結(jié)構(gòu)示意圖 圖中 N S 是一對固定的磁極 abcd 為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框 轉(zhuǎn)軸過 bc 邊中點 與 ab 邊平 行 它的一端有一半徑 r0 1 0cm 的摩擦小輪 小輪與自行車車輪的邊緣相接觸 如圖 2 所 示 當車輪轉(zhuǎn)動時 因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動 從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動 設線框由 N 800 匝導線圈組成 每匝線圈的面積 S 20cm2 磁極間的磁場可視作勻強磁場 磁感強度 B 0 010T 自行車車輪的半徑 R1 35cm 小齒輪的半徑 R2 4 cm 大齒輪的半徑 R3 10 0cm 見圖 2 現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動 問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā) 電機輸出電壓的有效值 U 3 2V 假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動 座號座號 姓名 班級 考號 密 封 線 AB C S h L R 2 3 質(zhì)量分別為 m1和 m2的兩個小物塊用輕繩連結(jié) 繩跨過位于傾角 30 的光滑斜面頂端 的輕滑輪 滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計 斜面固定在水平桌面上 如圖所示 第一次 m1懸 空 m2放在斜面上 用 t 表示 m2自斜面底端由靜止開始運動至斜面頂端所需的時間 第二 次 將 m1和 m2位置互換 使 m2懸空 m1放在斜面上 發(fā)現(xiàn) m1自斜面底端由靜止開始運動 至斜面頂端所需的時間為 求 m1與 m2之比 3t 4 電動機通過一條繩子吊起質(zhì)量為 8kg 的物體 繩的拉力不能超過 120N 電動機的功率不 能超過 1 200W 要將此物體由靜止起 用最快的方式將物體吊高 90m 已知物體在被吊高 90m 以前已開始以最大速度勻速上升 所需時間為多少 g 取 10 m s2 m1 m2 3 5 在科技活動中某同學利用自制的電子秤來稱量物體的質(zhì)量 如圖所示 為電子秤的原理 圖 托盤和彈簧的電阻與質(zhì)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(shù)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(nèi)阻為 r 限流電阻的阻值為 R0 彈簧勁度系數(shù)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(shù)為 U 求此時稱量物體的質(zhì)量 6 如圖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 按電路圖接好實驗電路 接通開關 S 調(diào)節(jié)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(shù) U0 6 2 V 和微安表讀數(shù) I0 490 A 斷開電鍵 S 并同時開始計 時 每隔 5 s 或 10 s 讀一次微安表的讀數(shù) i 將讀數(shù)記錄在預先設計的表格中 根據(jù)表格中的 12 組數(shù)據(jù) 以 t 為橫坐標 i 為縱坐標 在坐標紙上描點 圖中用 表示 則 1 根據(jù)圖示中的描點作出圖線 4 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(jù)以上實驗結(jié)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 7 要使一顆人造地球通訊衛(wèi)星 同步衛(wèi)星 能覆蓋赤道上東經(jīng) 75 0 到東經(jīng) 135 0 之間的 區(qū)域 則衛(wèi)星應定位在哪個經(jīng)度范圍內(nèi)的上空 地球半徑 R0 6 37 106m 地球表面處的重 力加速度 g 9 80m s2 8 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 2 L 一如圖乙所示的電壓 在S處有一電量為q 質(zhì)量為m的帶電粒子 經(jīng)A B間電場加速又經(jīng) C D間電場偏轉(zhuǎn)后進入一個垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域 磁感強度為B 不計重力影響 欲使該帶電粒子經(jīng)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 5 20102010 高二物理競賽參考答案 高二物理競賽參考答案 1 設賽車越過壕溝需要的最小速度為 v1 由平拋運動的規(guī)律 6 6 2 2 32 1