上海市第二十六届高一下学期物理竞赛试题

上海市第二十六届高一物理竞赛 考生注意: 1. 答卷前,考生务必先将区、学校、姓名、准考证号等填写清楚。 2. 本卷满分150分。考试时间120分钟。 3. 计算题要有解题步骤,无过程只有答案不得分。 4. 重力加速度用g表示。除题中另有约定外,取g=10m/s2。 5. 全部答案做在答题纸上。 一、单选题(共10小题,每小题4分,共40分) 1. 鱼在水中沿直线水平向右加速游动,水对鱼的作用力F方向合理的是( ) 1 - )7_-# # A B D 2. 攀岩运动员匀速向上攀登,途中身体碰落了岩壁上的石块,石块自由下落。4s后攀岩运动员听到石块 落地的声音,此时他离地面的高度约为( ) A. 160m B. 80m C. 40m D. 20m 3. 一物体在水平恒力作用下,沿光滑水平面做曲线运动:其轨迹如图。该物体从A点运动到B点,速度 方向恰好改变了90,则在此过程中该物体( ) A.一直减速 B. 一直加速 C. 速率先增大后减小 M D. 速率先减小后增大 M 4. 2021年3月26日,国家航天局发布了由天问一号探测器拍摄的火星侧身影像。已知火星质量约为地 火星公转轨道半径约为地球公转轨道半径的 。则下列说法 中正确的是( ) A. 火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2.25倍 B. 火星的公转周期约为地球公转周期的1.84倍 C. 火星的密度约为地球密度的1.13倍 D. 火星卫星的最大环绕速度必定大于7.9km/s 5. 如图所示,竖直截面中ABCO为固定于水平地面上半径为R,圆心为O的半圆柱体,A为左端点。 一小球(可视为质点)从A点正上方开始做平抛运动,其轨迹恰与半圆杜体相切于B点,OB与水平方 向夹角为60。则小球抛出时的初速度为( ) {3gR A. 2 B. 33gR R/ 3gR C 2 60 . 3gR -3 .1- 6. 图(a)为游乐园的旋转秋千,其结构如图(b)所示。图中MN为旋转圆盘CD的竖直中心旋转轴, 座椅A、B质量相等,用等长的缆绳悬挂在CD上。匀速转动CD,使空座椅A、B均在水平面内做匀 速则周运动。空气阻力忽略不计,则下列说法中正确的是( ) M! 。 ,r 。 (a) () A. 座椅B的角速度值比A人 B. 座椅B的向心加速度值比A小 C. 悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等 D. 悬挂 B 的缆绳所承受的拉力比悬挂A的缆绳所承受的拉力大 7. 右图为某游戏的局部简化示意图,其中D为弹射装置。AB是长1m的粗糙水平轨道,小车与轨道 AB 的动摩擦因数为0.25。BC是光滑的倾斜直轨道,固定在竖直放置的半径0.5m圆孤形支架上,支架 与轨道AB相切于B点。游戏时,无动力小车在装置D的作用下,以3m/s的速度进入轨道AB,并 恰好能到达C点。则小车运动到C的时间为( ) A. 1.03s B. 0.85s 过选D C C. 0.66s D. 0.4s A B 8. 如图所示,完全相同的小球A、B用劲度系数为k 的轻弹相连,B用细绳悬挂于O点,A固定在 O点正下方。当B平衡时,细绳张力大小T,弹弹力大小为F2。现把A、B间的弹策换成原长相同但 劲度系数k(k>k)的另一轻弹赞,在其他条件不变的情况下仍使系统平衡,此时细绳张力大小T,弹 策弹力大小E。则下列式子正确的是( ) A.71>72 B. T<T2 C. F<f2 D. F=F2 00 9. 如图所示,撑杆跳全过程可分成四个阶段:A→B、B→C、C→D、D→E。空气阻力忽略不计,则下列 描述正确的是( ). A B A.A→B阶段:人加速助跑,人和杆的机械能不变 B. B→C阶段:杆弯曲程度增大、人上升,系统动能减少,重力势能和弹性势能增加 C. C→D阶段:杆弯曲程度减小、人上升,人的动能减少量等于重力势能的增加量 D. D→E阶段:人过横杆后下落,重力所做的功等于人机械能的增加量 -2- 10. 右图为一种常见的身高体重测量仪。测量仪项部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回, 被测量仪接收,测量仪记录发射、接收超声波的时间间隔。质量为M。的测重台置于压力传感器上,传感 器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为7o,输出电压为V 某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为7,输出电压为V。则该回学的身高和体重分 别为( 一- A.v(o-). M M B. (一) 2 -oMo C. (fo一). 1. D. o(fo一t). 二、多选题(共4小题,每小题5分,共20分选对部分答案得2分,有错不得分) 11. 轻弹策上端固定,下端连接一小物块A,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块A简 谐运动的位移表达式为y=0.1sin(2.5nt)m。如图所示,1=0时,一小球B从高于物块h处 。 白由落下;1=0.6s时,小球B恰好与物块A处于同一高度。则下列说法中正确的是( __ A.-1.7m B. 简谐运动的周期是0.8s C. 0~0.6s内物块A运动的路程为0.2m D.(-0.4s时,物块A与小球B运动方向相反 12. 如图所示,山脚的水平地面上有块静止长木板。石块从山坡滑下,以速度o;滑上长木板做无滚动滑 动,并且最终未滑出长木板。已知长木板与石块、长木板与地面间的最大静摩 擦力大小均等于滑动摩擦力的大小。下面给出了石块在长木板上滑行o-!图象,山体 其中可能正确的是( 13. 在星球A上操作如下:竖直的轻弹策一端固定于水平面。将物体P轻放在轻弹赞上端,P由静止开 始向下运动,其加速度a与轻弹的压缩量x的关系如图中实线所示。在另一星球B上做与星球A上 同样的操作,使用相同的轻弹策,仅物体改用O,其加速度a与轻弹策的压缩量x的关系如图中虚线所 示。已知星球A的半径为星球B的3倍,两星球均为质量均匀分布的球体。 则下列说法中正确的是( 3a A. 星球A与星球B的密度相等 B. 物体Q的质量为物体P的3倍 C C. 物体Q下落过程中的最大动能为P的4倍 D. 物体。下落过程中弹策的最大压缩量为P的4信 14. 如图甲所示,质量为m=1kg的物块静止于水平面, 与紧绕在一实心圆杜体上的水平细线相连,圆柱 体质量M-1k、半径R=0.2m。1-0时刻,圆柱体在 电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动。物块的o- 图象如图乙所示,物块与水平面间的动摩擦因数n-0.2。 则下列说法中正确的是( A. 圆柱体转动的角速度o-5trad/s 7777777 B. 细线的拉力大小F-2N 2s C. 细线拉力的瞬时功率P-4rW 甲 D. 0~2s内,电动机做功大于6] -3. 三、填空题(每个空格3分,共21分) 15. 一辆卡车在崎岖道路上匀速率行驶,途中爆胎。道路地形如图所示,爆胎可能性最大的位置应是 处(选填“A”“B”“C”“D”)。 16. 质量为n=1kg的物块静止手光滑水平面,自/=0时刻开始受到一水平力F的作用。F的方向不 变,大小随时间i的变化如图所示。图中0~2s内的曲线为1圆周,圆心坐标为(2,2)。则: F/N 3 2 1. /s (1)0~2s内,物块的加速度a三 m/s2(用含/的式子表示)。 (2)/三3s时,该水平力的功率为 W(用含:的式子表示)。 17. 游乐园内喷泉喷出的水柱使得质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为估算,作如下假定后进行理 论分析:假设喷泉水柱从横截面积为S的喷口以速度v持续竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大 于S);水杜冲击到玩具底部后,竖直方向的速度变为零,水平方向朝四周均匀散开。已知水的密度为p 空气阻力忽略不计。则运算结果: (1)喷泉单位时间内喷出的水质量为 (2)玩具在空中悬停时,其底部相对于喷口的高度为 18. 双星系统中两个星球A、B的质量均为n,围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动,A、B相距L. 实际观测到该系统的周期7小于理论值7o。有人猜测,可能是受到了一颗未发现的星球C的影响,并认 为C位于A、B连线中点。 (1)若万有引力常量为G,则双星系统A、B的周期理论值T= (2)若令。 。 四、实验题(每个空格3分,共12分) 19. 某实验小组利用水平气垫导轨组成的实验装置来“探究做功与物体动能变化的关系”。如图(a)所示 实验装置中,挡光片宽度为d,滑块初始位置与光电门的距离为L,滑块与挡光片的总质量为M,钩码总 质量为m。空气阻力忽略不计。 _送进 ##,# 气垫导轨 滑块遮光条 连气源 0.8 L/m (1)实验前 (选填“需要”或“不需要”)将气垫导轨适当倾斜。 (2)实验时,滑块由图(a)所示位置静止释放。数字计时器读出挡光片通过光电门所用时间为7.则滑块 经过光电门时的瞬时速度为 ,- (3)由于未找到合适的滑块,本实验无法满足M>m。则; ①滑块从图(a)所示位置运动到光电门处,合外力对滑块做的功 mgL(选填“>”、“=”、“<”)。 ②调节滑块初始位置与光电门的距离L.测得多组数据后作()2-1.图,如图(b)所示。根据图(b) 1 可得 五、计算题(共4题,第20、21、22、23题,各8、10、15、24分,共57分) 20. 如图所示,一根光滑水平直杆上套着A、B两个完全相同的圆环,圆环质量均为m。环下端用两根完 全相同的轻绳悬挂一质量为M的重物,轻绳长度均为L。起初,轻绳与杆夹角均为0{,A环、B环相距 2L。静止释放重物,A环、B环和重物都会运动。当轻绳与杆夹角为某一数值0时,分别求A环、重物 的速度人小。 B 21. 如图所示,传送带与地面夹角为θ=30{,以v=12.5m/s的速度逆时针转动,传送带A、B两端的距 #& 求小物块从A端运动到B端所&的时间 {圆, AB与BC相切于B点。DEG是半径为3R的光滑圆张,D点在C点正上方,DEG与直线CD相切 于D点。G点与右侧高台水平面高度差为,总质量为m的人和摩托车系统(可视为质点)在发动机产 生的恒定牵引力作用下从A点由静止出发,在C点时关闭发动机,人和摩托车上升进入轨道DEG做圆 周运动后从G点离开,落到右侧高台水平面上继续运动,最后静止。假设摩托车能安全通过DEG轨道并 能到达高台水平面,摩托车在ABC段和高台水平面上所受阻力大小均为重力的0.2倍,空气阻力忽略不 计。 (1)若摩托车在E处受到的轨道压力用N: 表示。求高度差H与N:的数学关系式。 (2)根据(1)问所得结果,求H取最小值条件下,恒定牵引力F的最小值(式子中保留x)。 (3)假设摩托车白G点飞出,落到高台水平面上不会弹起。求当高度差H=R时,摩托车最后停在高台 水平面上,离C点的最近距离。 -5. 23.如图所示,光滑水平桌面上有一长为2Z. 的木板C.C右端有一挡板P,C左端和中点各放小物块A、 B,小物块A、B的尺寸及P的厚度皆忽略不计。开始时,B、C静止,A以某一初速度t向右运动。 A、B的质量为m,C连同挡板P的质量为2m。A与C、B与C间的动摩擦因数、最大静摩擦因数均 为u。所有碰撞均为弹性碰撞。 (1)若物块A和B能发生碰撞,求oo的取值范围。 (2)若物块A和B发生碰撞后,物块B和挡板P能发生碰撞,求oo的取值范围。 (3)若物块B和挡板P发生碰撞后,A、C先达到共同速度,此后A、B再次碰撞,求vo的取值范围。 -6-