精品解析：海南省海口市海南中学2023-2024学年高二下学期衍林杯竞赛物理试卷

海南中学2023-2024学年高二下学期衍林杯竞赛物理试卷 一、选择题 1. 往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，因为（　　） A. 随着水位升高，音调逐渐升高 B. 随着水位升高，音调逐渐降低 C. 灌水过程中音调保持不变，音响越来越大 D. 灌水过程中音调保持不变，音响越来越小 【答案】A 【解析】 【详解】水越多，瓶内的空气柱越短，频率越高，音调就越高。 故选A。 2. 某同学站在圆心O处用细绳拉着小球，使球跟着身体在水平面内做逆时针运动，俯视图如图所示，当小球运动中经过某点时，该同学释放细绳，小球恰击中P处竖直硬杆，则释放时小球位于图中的（　　） A. A点 B. B点 C. C点 D. D点 【答案】B 【解析】 【详解】据图可知，小球做逆时针旋转，若小球运动中经过某点时，该同学释放细绳，小球由于惯性，会沿着该圆的切线方向向前运动，故分析四点可知，小球在B点时释放绳子是最有可能击中P处竖直硬杆。 故选B。 3. 如图所示，轻质弹簧一端固定在墙上，弹簧自由伸长时右端刚好在A点处。物体M沿光滑无阻力的水平面向左运动，压缩弹簧运动到B点时，M速度为0，然后物体M向右运动。以下说法正确的是（　　） A. 物体M由A点运动到B点时，物体M的动能增加 B. 物体M由A点运动到B点时，弹簧的弹性势能减小 C. 物体M离开弹簧向右运动时弹簧一直对它做功 D. 物体M离开弹簧后将向右一直运动下去 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体M由A点运动到B点的过程中，物体M的速度变小，到达B点时，速度为0，物体M的动能减小，故A错误； B．物体M由A点运动到B点的过程中，物体M压缩弹簧，使弹簧的形变程度增大，故弹簧的弹性势能增大，故B错误； C．物体M离开弹簧后，弹簧没有作用在物体M上，即弹簧没有力作用在物体M上，则弹簧没有对物体M做功，故C错误； D．因为水平面光滑无阻力，物体M离开弹簧后向右运动，水平方向上物体M不受力的作用，它的速度不会减小，结合牛顿第一定律可知将一直向右做匀速直线运动下去，故D正确。 故选D。 4. 如图所示为双线并绕的螺线管，a、b、c、d为四个接线柱，其中a、c之间连接一根较粗的导线；b、d之间连接一根较细的导线。如用两端电压恒定的同一个电源供电，下列连接方式中磁性最强的方法是（　　） A. 将bc相连，然后a、d分别接电源两极 B. 将cd相连，然后a、b分别接电源两极 C. 将ab相连、cd相连，然后分别接电源两极 D. 将ad相连、bc相连，然后分别接电源两极 【答案】C 【解析】 【详解】A．b、c相连，a、d分别接在电源两极，两条导线串联，电阻相对较大，通过的电流较小，所以螺线管磁性较弱，故A错误； B．c、d相连，a、b分别接在电源两极，两条导线产生磁场方向恰好相反，磁场相互抵消，所以螺线管磁性较弱，故B错误； C．a、b相连，c、d相连后分别接在电源两极，两条导线并联，电阻相对较小，通过的电流较大，粗细导线组成的螺线管中电流方向相同，磁场方向相同，两磁场叠加磁性较强，故C正确； D．a、d相连，b、c相连后分别接在电源两极，两条导线并联，粗细导线组成的螺线管中电流方向相反，磁场方向相反，叠加后磁性较弱，故D错误。 故选C。 5. 一个薄壁的瓶子内装满某种液体，已知液体的质量为m。瓶底的面积为S，小明同学想测出液体的密度，他用刻度尺测得瓶子高度为L，然后倒出小半瓶液体（正立时近弯处），如图所示，测出液面高度L1，然后堵住瓶口，将瓶倒置，测出液面高度L2。则液体的密度为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由图知，瓶中液体的体积V液＝SL1 瓶中空气的体积V空＝S(L﹣L2) 所以瓶子的容积为V容＝V液+V空＝SL1+S(L﹣L2)＝S(L+L1﹣L2) 已知瓶中装满液体时液体的质量为m 瓶中装满液体时液体的体积等于瓶子的容积，即V＝V容＝S(L+L1﹣L2) 则液体的密度为 故选D。 6. 阻值相等的三个电阻和、、组成如图所示的电路，且，若电阻两端的电压为20伏，电阻两端的电压为4伏，则电阻两端的电压为（　　） A. 6伏 B. 8伏 C. 10伏 D. 12伏 【答案】B 【解析】 【详解】分支电路结构如下 设两端的电压为，设 由图1可知：BCD中与串联，通过的电流 因最右边与串联后再与并联，所以，通过的电流 联立得 如图2可知：BE支路与BCD支路并联，通过中间电阻R的电流 中间两端的电压为 由图3可得：ABE支路与AF支路并联，因电阻两端的电压为20伏，所以 联立并化简，得 解得或（舍去） 故选B。 二、填空题 7. 甲、乙、丙三人参加100m赛跑，假设他们都在做匀速直线运动，如果甲到达终点时，乙距终点10m，乙到达终点时丙距终点10m，则甲到达终点时丙距终点的距离为________。 【答案】19m 【解析】 【详解】由题意可知，当甲到终点时，乙距终点10m，说明在相同时间内，甲通过路程为100m，乙通过的路程为90m； 根据可知，时间t相等时，速度v与路程s成正比，所以 故甲的速度是乙的倍。 同理可得 即 甲跑完全程用的时间为 则此时丙通过的路程为 所以丙距终点的距离为100m﹣81m＝19m 8. 魔术是深受同学们喜爱的节目，其中包含着很多科学原理。图甲是某同学自制的一只魔术箱，表演时他将开口的方形空箱面展示给观众，把纸币从空箱顶端的投币口投入，结果纸币“不翼而飞”。原来魔术箱中有一块平面镜（如图乙），它与箱底的夹角为_______度，使观众觉得箱子里没有东西，若减小平面镜与箱底的夹角，平面镜中黑白格的像的位置将_______（选填“变高”、“变低”或“不变”）。 【答案】 ①. 45 ②. 变低 【解析】 【详解】[1]魔术箱的箱底是黑白格的，箱中的平面镜与箱底的夹角为45度，则箱底的黑白格在平面镜中的像是竖直的，所以观察口看到的箱子底端的像，而纸币从平面镜背面投入，所以纸币不翼而飞了。 [2]若减小平面镜与箱底的夹角，则黑白格到平面镜的距离减小，由平面镜成像的特点可知像到平面镜的距离也减小，所以平面镜中黑白格的像的位置将变低。 9. 如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，O是透镜光心，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线。已知光线a通过透镜之后与MN交于P点，光线b通过透镜之后与MN交于Q点。该透镜是__________透镜，焦距_________OP（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】 ①. 凸 ②. 大于 【解析】 【详解】[1]由图中可知，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线。经透镜的作用后光线会聚，由此可判定此透镜为凸透镜。 [2]因为平行主光轴的光线经凸透镜后会聚于焦点，故平行于主光轴的光线经凸透镜后的折射光线与主光轴的交点在P、Q之间，故焦距大于OP。 10. 如图所示的甲、乙两个M形硬质轻杆可绕中间转轴O灵活转动，杆两端分别用细绳悬挂两个质量相等的重物，现保持平衡状态，用手使两个右端的重物略微下降一小段距离后再松手，能恢复到原来平衡位置的是_____，理由是____________________。 【答案】 ①. 乙 ②. 甲装置左侧力与力臂的乘积变小，右侧力与力臂的乘积变大，所以甲装置会顺时针转动；乙装置左侧力与力臂的乘积变大，右侧力与力臂的乘积变小，所以乙装置会逆时针转动，能恢复平衡 【解析】 【详解】如图所示的甲乙M形硬质轻杆，处于保持平衡状态。 由于悬挂的两个重物质量相等，则作用在M形硬质轻杆两端上的拉力相等，则杠杆示意图分别如下图： 甲硬质轻杆，根据杠杆平衡条件可得GL1＝GL2，则L1＝L2； 乙硬质轻杆，同理可得GL3＝GL4，则L3＝L4； 用手使两个右端的重物略微下降一小段距离后，则杠杆示意图分别如下图： 由于轻杆端点的位置不同，右端的重物略微下降一小段距离后，由力臂的变化图可知， 甲硬质轻杆L1′＜L1，L2′＞L2，则GL1′＜GL2′， 所以，甲杆右端的重物继续下降，则不能恢复到原来平衡位置。 乙硬质轻杆L3′＞L3，L4′＜L4，则GL3′＞GL4′ 所以，乙杆左端的重物会下降，则能恢复到原来平衡位置。 11. 如图所示，电流表A的量程为0-0.6 A,表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A, R1的阻值等于电流表内阻的，的阻值等于电流表内阻的2倍.若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则 (1)将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示_____A. (2)将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示______A. 【答案】 ①. 0.06A ②. 0.06A 【解析】 【详解】（1）[1]．当接线柱1、2接入电路时，电流表A与R1并联，根据串并联电路规律可知，R1分流为1.2A，故量程为1.2A+0.6A=1.8A；故每一小格表示0.06A； （2）[2]．当接线柱1、3接入电路时，A与R1并联后与R2串联，电流表的量程仍为1.8A，故每一小格表示0.06A； 12. 现有一个电压不变的电源，两个定值电阻R1、R2。先将这两个电阻以某种方式连接到电源上，R1消耗的功率为P0；再将它们以另一种方式连接到该电源上，R1消耗的功率为16P0；两种连接方式中均有电流通过R2。则先后两种连接方式中，R1两端的电压＝________，R2消耗的功率之比＝_________。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]将这两个电阻以某种形式连接到电源上，消耗功率为 另一种形式连接到该电源上消耗功率为 解得两端的电压之比为 [2]因为、接到同一电源上，且第2次两端的电压更大，所以，第一种以串联方式连接、第2次以并联方式连接，如下图： 则由并联电路的特点和前面的解答可得，电源电压 串联时，两端的电压 并联时，两端的电压 则第一种连接时，消耗的功率 第二种连接时，消耗的功率 解得，即 三、实验题 13. 萱萱小组想利用浮力知识探究物体密度的测量方法，如图是他们完成的两个探究实验： （1）第一个实验是利用电子秤来测量矿石的密度，实验步骤如图1。 ①电子秤放在水平桌面上，装有适量水的烧杯放在电子秤上，电子秤示数如图1A所示； ②把被测矿石用细线拴好，缓慢放入装有水的烧杯中，矿石未触碰到烧杯底部，水未溢出，电子秤的示数如图1B所示； ③然后缓慢放下矿石，让被测矿石沉入烧杯底部，电子秤示数如图1C所示； 根据实验步骤中的数据，可测出被测矿石的质量是________g，被测矿石的密度是________g/cm3。 （2）小鲁同学想到还可以利用这一矿石测量未知液体的密度，她进行了如图2操作： ①在圆柱形容器中装适量的这一液体，将另一平底烧杯放入圆柱形容器的液体中，烧杯静止时容器中液体的深度H1＝0.13m，如图2甲所示； ②将刚才实验中的矿石擦干水放入烧杯中，如图2乙所示，此时烧杯静止时露出液面的高度h1＝0.04m，容器中液体的深度H2＝0.18m，烧杯和石块受到的浮力为F1； ③将矿石拴在烧杯底部，如图2丙所示，烧杯静止时露出液面的高度为h2＝0.07m，烧杯和石块受到的浮力为F2，则F1_______F2。（选填“大于”、“等于”或“小于”） ④已知圆柱形容器底部面积为烧杯底面积的2倍。则这一液体的密度为_____________kg/m3。 【答案】（1） ①. 300 ②. 2.5 （2） ①. 等于 ②. 0.75×103 【解析】 【小问1详解】 [1]由A和C图知，矿石的质量 [2]由A和B求出矿石排开水的重力 根据阿基米德原理得 矿石的体积 矿石的密度 【小问2详解】 [3]如图乙和丙，烧杯和矿石整体漂浮在水中，根据漂浮条件得，浮力等于重力，由于整体重力不变，所以浮力不变，所以F1等于F2。 [4]乙和丙图，烧杯和矿石整体漂浮，排开水的体积相等，烧杯露出部分的体积减少量等于矿石的体积，设烧杯的底面积是S,所以 因为 所以烧杯的底面积 所以容器的底面积 对于漂浮的物体，增加的浮力等于增加的重力，由甲和乙知 烧杯排开水的体积增加量 根据阿基米德原理得 所以，液体的密度 四、计算题 14. 一车厢以速度v在水平地面上行驶，车厢底部有一光源，发出一光信号，射到车顶。在车厢里的观察者测量到这一过程所用的时间为Δt0，如图（a）所示。另外一个观察者站在地面，他测量到的这一过程所用的时间为Δt，如图（b）所示。研究表明不论观察者是站在车厢里还是在地面上，车厢的高度L0都是不变的，光在车厢里和地面上传播的速度都是c，试判断Δt0和Δt哪一个更大一些，从中可以得出什么结论。 【答案】Δt0<Δt，因为运动的参照系里时钟变慢 【解析】 【详解】如下图， 在车厢内观察 在地面上观察 可知 结论：运动的参照系里时钟变慢。 15. 如图所示（甲）电路，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图（乙）中的AC、BC两直线表示。求： （1）定值电阻R0与变阻器的最大阻值。 （2）电源的电压和电阻r阻值。 （3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率。 【答案】（1）3Ω，12Ω （2）8V，1Ω （3）4W 【解析】 【小问1详解】 由电路图可知，R0与R、r串联，电压表V1测R0和R两端的电压之和，电压表V2测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。 滑片右移时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小，由U＝IR可知，r和R0两端的电压变小，则电压表V2的示数变小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且r两端的电压变小，所以，R0和R两端的电压之和变大，即电压表V1的示数变大，所以，图乙中，AC表示电压表V2与电流表A示数的关系，BC表示电压表V1与电流表A示数的关系，则当滑片位于右端时，总电阻最大，电路中电流最小，由图象可知，电流表A的示数I小＝0.5A，电压表V1的示数UV1＝7.5V，电压表V2的示数UV2＝1.5V， 此时R两端的电压：UR＝UV1﹣UV2＝7.5V﹣1.5V＝6V 由可得，定值电阻R0与变阻器的最大阻值分别为， 【小问2详解】 当R接入电路中的电阻最大时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压U＝UV1+I小r＝7.5V+0.5A×r 当滑片位于左端时，总电阻最小，电路中的电流最大，由图乙可知，UV1′＝UV2′＝6V 电路中的电流I大＝2A 则电源的电压U＝UV1′+I大r＝6V+2A×r 因电源的电压不变，所以7.5V+0.5A×r＝6V+2A×r 解得r＝1Ω 电源的电压U＝UV1+I小r＝7.5V+0.5A×1Ω＝8V 【小问3详解】 设R1＝R0+r＝3Ω+1Ω＝4Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的电流 则变阻器消耗的电功率 当R＝R1＝4Ω时，变阻器消耗的电功率最大，则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 海南中学2023-2024学年高二下学期衍林杯竞赛物理试卷 一、选择题 1. 往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，因为（　　） A. 随着水位升高，音调逐渐升高 B. 随着水位升高，音调逐渐降低 C. 灌水过程中音调保持不变，音响越来越大 D. 灌水过程中音调保持不变，音响越来越小 2. 某同学站在圆心O处用细绳拉着小球，使球跟着身体在水平面内做逆时针运动，俯视图如图所示，当小球运动中经过某点时，该同学释放细绳，小球恰击中P处竖直硬杆，则释放时小球位于图中的（　　） A. A点 B. B点 C. C点 D. D点 3. 如图所示，轻质弹簧一端固定在墙上，弹簧自由伸长时右端刚好在A点处。物体M沿光滑无阻力的水平面向左运动，压缩弹簧运动到B点时，M速度为0，然后物体M向右运动。以下说法正确的是（　　） A. 物体M由A点运动到B点时，物体M的动能增加 B. 物体M由A点运动到B点时，弹簧的弹性势能减小 C. 物体M离开弹簧向右运动时弹簧一直对它做功 D. 物体M离开弹簧后将向右一直运动下去 4. 如图所示为双线并绕的螺线管，a、b、c、d为四个接线柱，其中a、c之间连接一根较粗的导线；b、d之间连接一根较细的导线。如用两端电压恒定的同一个电源供电，下列连接方式中磁性最强的方法是（　　） A. 将bc相连，然后a、d分别接电源两极 B. 将cd相连，然后a、b分别接电源两极 C. 将ab相连、cd相连，然后分别接电源两极 D. 将ad相连、bc相连，然后分别接电源两极 5. 一个薄壁的瓶子内装满某种液体，已知液体的质量为m。瓶底的面积为S，小明同学想测出液体的密度，他用刻度尺测得瓶子高度为L，然后倒出小半瓶液体（正立时近弯处），如图所示，测出液面高度L1，然后堵住瓶口，将瓶倒置，测出液面高度L2。则液体的密度为（　　） A. B. C. D. 6. 阻值相等的三个电阻和、、组成如图所示的电路，且，若电阻两端的电压为20伏，电阻两端的电压为4伏，则电阻两端的电压为（　　） A. 6伏 B. 8伏 C. 10伏 D. 12伏 二、填空题 7. 甲、乙、丙三人参加100m赛跑，假设他们都在做匀速直线运动，如果甲到达终点时，乙距终点10m，乙到达终点时丙距终点10m，则甲到达终点时丙距终点的距离为________。 8. 魔术是深受同学们喜爱的节目，其中包含着很多科学原理。图甲是某同学自制的一只魔术箱，表演时他将开口的方形空箱面展示给观众，把纸币从空箱顶端的投币口投入，结果纸币“不翼而飞”。原来魔术箱中有一块平面镜（如图乙），它与箱底的夹角为_______度，使观众觉得箱子里没有东西，若减小平面镜与箱底的夹角，平面镜中黑白格的像的位置将_______（选填“变高”、“变低”或“不变”）。 9. 如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，O是透镜光心，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线。已知光线a通过透镜之后与MN交于P点，光线b通过透镜之后与MN交于Q点。该透镜是__________透镜，焦距_________OP（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 10. 如图所示的甲、乙两个M形硬质轻杆可绕中间转轴O灵活转动，杆两端分别用细绳悬挂两个质量相等的重物，现保持平衡状态，用手使两个右端的重物略微下降一小段距离后再松手，能恢复到原来平衡位置的是_____，理由是____________________。 11. 如图所示，电流表A的量程为0-0.6 A,表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A, R1的阻值等于电流表内阻的，的阻值等于电流表内阻的2倍.若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则 (1)将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示_____A. (2)将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示______A. 12. 现有一个电压不变的电源，两个定值电阻R1、R2。先将这两个电阻以某种方式连接到电源上，R1消耗的功率为P0；再将它们以另一种方式连接到该电源上，R1消耗的功率为16P0；两种连接方式中均有电流通过R2。则先后两种连接方式中，R1两端的电压＝________，R2消耗的功率之比＝_________。 三、实验题 13. 萱萱小组想利用浮力知识探究物体密度的测量方法，如图是他们完成的两个探究实验： （1）第一个实验是利用电子秤来测量矿石的密度，实验步骤如图1。 ①电子秤放在水平桌面上，装有适量水的烧杯放在电子秤上，电子秤示数如图1A所示； ②把被测矿石用细线拴好，缓慢放入装有水的烧杯中，矿石未触碰到烧杯底部，水未溢出，电子秤的示数如图1B所示； ③然后缓慢放下矿石，让被测矿石沉入烧杯底部，电子秤示数如图1C所示； 根据实验步骤中的数据，可测出被测矿石的质量是________g，被测矿石的密度是________g/cm3。 （2）小鲁同学想到还可以利用这一矿石测量未知液体的密度，她进行了如图2操作： ①在圆柱形容器中装适量的这一液体，将另一平底烧杯放入圆柱形容器的液体中，烧杯静止时容器中液体的深度H1＝0.13m，如图2甲所示； ②将刚才实验中的矿石擦干水放入烧杯中，如图2乙所示，此时烧杯静止时露出液面的高度h1＝0.04m，容器中液体的深度H2＝0.18m，烧杯和石块受到的浮力为F1； ③将矿石拴在烧杯底部，如图2丙所示，烧杯静止时露出液面的高度为h2＝0.07m，烧杯和石块受到的浮力为F2，则F1_______F2。（选填“大于”、“等于”或“小于”） ④已知圆柱形容器底部面积为烧杯底面积的2倍。则这一液体的密度为_____________kg/m3。 四、计算题 14. 一车厢以速度v在水平地面上行驶，车厢底部有一光源，发出一光信号，射到车顶。在车厢里的观察者测量到这一过程所用的时间为Δt0，如图（a）所示。另外一个观察者站在地面，他测量到的这一过程所用的时间为Δt，如图（b）所示。研究表明不论观察者是站在车厢里还是在地面上，车厢的高度L0都是不变的，光在车厢里和地面上传播的速度都是c，试判断Δt0和Δt哪一个更大一些，从中可以得出什么结论。 15. 如图所示（甲）电路，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图（乙）中的AC、BC两直线表示。求： （1）定值电阻R0与变阻器的最大阻值。 （2）电源的电压和电阻r阻值。 （3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $