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1、高二物理竞赛试题班级________姓名2009-12-27一选择题1.如图所示,一U形光滑导轨串有一电阻R,放置在匀强的外磁场中,导轨平面与磁场方向垂直。一电阻可忽略不计但有一定质量的金属杆ab跨接在导轨上,可沿导轨方向平移。现从静止开始对ab杆施以向右的恒力F,若忽略杆和U形导轨的自感,则在杆运动过程中,下列哪种说法是正确的?(25ACD)A.外磁场对载流杆ab的作用力对ab杆做功,但外磁场的能量是不变的B.外力F的功总是等于电阻R上消耗的功C.外磁场对载流杆ab作用力的功率与电阻R上消耗的功率两者的大小是相等的D.
2、电阻R上消耗的功率存在最大值2.图中L是绕在铁心上的线圈,它与电阻R、R0、电键和电池E可构成闭合回路.线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向,当电流的流向与箭头所示的方向相同时,该电流为正,否则为负.电键K1和K2都处在断开状态.设在t=0时刻,接通电键K1,经过一段时间,在:t=tl时刻,再接通电键K2,则能较正确地表示L中的电流I随时间t变化的图线是下面给出的四个图中的哪个图?AA.图lB.图2C.图3D.图4二、填空题3(20分)图预19-2所示电路中,电池的电动势为,两个电容器的电容皆为,K为一单刀双掷开关。开始时
3、两电容器均不带电(1)第一种情况,现将K与接通,达到稳定,此过程中电池内阻消耗的电能等于__________;再将K与断开而与接通,此过程中电池供给的电能等于___________。(2)第二种情况,现将K与接通,达到稳定,此过程中电池内阻消耗的电能等于__________;再将K与断开而与接通,此过程中电池供给的电能等于___________。二、参考解答(1),0(2),评分标准:本题20分。(1)10分。其中每个空5分。(2)10分。其中每个空5分。三、计算题4.(14分)一电流表,其内阻Rg=10.0Ω,如果将它
4、与一阻值R0=44990Ω的定值电阻串联,便可成为一量程U0=50V的电压表.现把此电流表改装成一块双量程的电压表,两个量程分别为Uo1=5V和Uo2=10V.当用此电压表的5V挡去侧量一直流电源两端的电压时,电压表的示数为4.50V;当用此电压表的10V挡去测量该电源两端的电压时,电压表的示数为4.80V.问此电源的电动势为多少?5.(18分)某校物理兴趣小组决定举行遥控塞车比赛。比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,出B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C
5、点,并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg,通电后以额定功率ρ=1.5W工作,进入竖直圆轨道前受到的阻值为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不计。图中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,S=1.50m。问:要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(取g=10m/s2)ABCShLR答案2.53s【解析】本题考查平抛、圆周运动和功能关系。设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1,由平抛运动的规律解得设赛车恰好越过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v2,最低点的速度为v3,由牛顿第二定律及机械能守恒定律解得m/s
6、通过分析比较,赛车要完成比赛,在进入圆轨道前的速度最小应该是m/s设电动机工作时间至少为t,根据功能原理由此可得t=2.53s6、(25分)图示为一固定不动的绝缘的圆筒形容器的横截面,其半径为R,圆筒的轴线在O处。圆筒内有匀强磁场,磁场方向与圆筒的轴线平行,磁感应强度为B。筒壁的H处开有小孔,整个装置处在真空中。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子P以某一初速度沿筒的半径方向从小孔射入圆筒,经与筒壁碰撞后又从小孔射出圆筒。设:筒壁是光滑的,P与筒壁碰撞是弹性的,P与筒壁碰撞时其电荷量是不变的。若要使P与筒壁碰撞的次数最少
7、,问:1.P的速率应为多少?2.P从进入圆筒到射出圆筒经历的时间为多少?图11.如图1所示,设筒内磁场的方向垂直纸面指向纸外,带电粒子P带正电,其速率为v。P从小孔射入圆筒中,因受到磁场的作用力而偏离入射方向,若与筒壁只发生一次碰撞,是不可能从小孔射出圆筒的。但与筒壁碰撞两次,它就有可能从小孔射出。造此情形中,P在筒内的路径由三段等长、等半径的圆弧HM、MN、和NH组成。现考察其中一段圆弧MN,如图2所示。由于P沿筒的半径方向入射,OM和ON均与轨道相切,两者的夹角(1)设圆弧的圆半径为r,则有图2(2)圆弧对轨道圆心所
8、张的圆心角(3)由几何关系得(4)解(2)、(3)、(4)式得(5)2.P由小孔射入到第一次与筒壁碰撞所通过的路径为(6)经历时间为(7)P从射入小孔到射出小孔经历的时间为(8)由以上有关各式得(9)评分标准:(本题25分)1.17分。(1)、(2)、(3)、(4)式各3分,(5)式5分。2.8分。(6)、(7)、(
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