1、2022高中物理竞赛试题训练题A一、 选择题1.如图所示，物体Q与一质量可以忽略的弹簧相连结，静止在光滑水平面上，物体P以某一速度v与弹簧和物体Q发生正碰。已知碰撞是完全弹性的，而且两物体的质量相等，碰撞过程中，在下列哪种情况下弹簧刚好处于最大压缩状态？（）A当P的速度恰好等于零时B当P与Q的速度相等时C当Q恰好开始运动时D当Q的速度等于v时E当P刚好把它的动能全部传递给弹簧时。2下列说法正确的是（）A欧姆定律不仅适用于固体导电，还适用于气体导电B体积很小的带电体均可视为点电荷C油罐车下部通常都拖一条链条是为了把静电尽快导入大地D半导体材料的导电性能不受外界条件的影响3如图所示，消防队员在进行
2、训练时有一项爬绳练习，如果队员用双手握住竖直的绳索匀速攀上和勻速下滑时，绳索对他的摩擦力分别为F上和F下，那么关于F上和F下的下列说法中正确的是（ ）AF上向上F下向下，F上与F下等大BF上向下F下向上，F上大于F下CF上向上F下向上，F上与F下等大DF上向上F下向下，F上大于F下4图为用频闪照相拍摄的一张沿x轴正方向传播的机械波的照片，如果频闪时间隔为，且小于波的周期，分析照片可知，下列波的周期值符合条件的是（）AB1sCD5根据光的薄膜干涉原理，可用下图甲的装置检查被检平面是否平整如果被检平面是平整的，那么被检平面就与透明标准样板之间形成一层很薄的、横截面为三角形的空气层，此时若用平行的单
3、色光按图甲所示的方式照射透明样板，便可看到彼此平行的、等间距的、明暗相间的条纹，如图乙所示如果在某次检验中看到了如图丙所示的条纹，则据此可知，被检平面有缺陷处的缺陷类型属于（）A凸起B凹下C可能凸起，也可能凹下D无法判断6由于地磁场的作用，可有效地减少来自宇宙射线中的高能带电粒子对地球的“侵袭”若宇宙射线中一颗带负电的粒子从太空沿指向地心方向射向地面， 则哲它在接近地球附近时的实际运动方向可能是（）A竖直向下B偏西斜向下C偏东斜向下D偏北斜向下7在地球赤道上的A处静止放置一个小物体。现在设想地球对小物体的万有引力突然消失，则在数小时内，小物体相对于A点处的地面来说，将（）A水平向东飞去B原地不
4、动，物体对地面的压力消失C向上并渐偏向西方飞去D向上并渐偏向东方飞去E一直垂直向上飞去二、多选题8.如图所示，一团理想气体经过了一个准静态过程的循环，AB是等温过程，BC是等容过程，CA是绝热过程下面说法正确的有（）AAB状态气体内能相等B整个循环过程外界对气体做功为正CCA过程体系内能增加，外界对体系做功为正D若气体为单原子分子理想气体，则AC过程满足p为常数9假设原子核可视为均匀球体质量数为A的中重原子核的半径R可近似地用公式R=R0A1/3表示，其中R0为一常量对于核子数相同的原子核，下列说法正确的是()A质量密度是基本相同的B电荷密度是基本相同的C表面积是基本相同的D体积是基本相同的1
5、0下列叙述正确的是（）A温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大B气体压强越大，气体分子的平均动能就越大C在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能必然增加D自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性11由青岛大学学生自主设计研发的墙壁清洁机器人，利用8只“爪子”上的吸盘吸附在接触面上，通过这8只“爪子”的交替伸缩吸附，就能在竖直墙壁和玻璃上行走并完成清洁任务如图所示，假设这个机器人在竖直玻璃墙面上由A点沿直线“爬行”到右上方B点，在这一过程中，若此机器人8只“爪子”所受玻璃墙对它的摩擦力的合力为F，则下列受力分析图中可能正确的是(）ABCD三、实验题12图（a）电路接入频率为150Hz正弦
6、交流电源上利用示波器入口处转换器依次在a、b两点间，b、d两点间加上电压在示波器光屏上得到两条曲线图像图（b）是对示波器屏拍摄的照片求线圈的自感系数L已知，13实验题一单摆法测定重力加速度和待测金属球材料的电导率【实验题目】根据下列给定的实验器材和内容，设计单摆实验，测定当地的重力加速度和待测金属球材料的电导率。【实验器材】(1).单摆装置一套：包括一个半径为的测角仪，量程为，分度值为。(2).带摆线的铝球一个（质量、电导率）；带摆线的待测金属球一个（质量）。(3).螺旋测微器一把、卷尺一个，多通道计时秒表一个（使用方法详见“秒表使用说明书”）。(4).钕铁硼永磁铁一块。注意：磁铁为易碎物品，
7、使用中请勿掉落地面。(5).秒表盒一个、泡沫板几块和扑克一副（可用于垫高磁铁）。(6).一次性口罩一个。【实验注意事项】(1).摆球的悬线较细，测量过程中不能用力拉扯摆线。(2).摆球与悬线使用胶粘合，使用过程中不能人为拉扯，轻拿轻放，人为情况导致的球线分离不能更换摆球。(3).不得在摆线等仪器上做任何标记。(4).使用钕铁硼永磁铁时，请小心轻放，以免损坏，影响后续实验测量。(5).实验结束，必须将仪器设备整理为初始状态。(6).实验过程中全程高清视频监控，任何恶意损坏实验伩器等不当行为将每次扣15分。(7).测量过程中请佩戴口罩，空气的流动对测量结果有影响。【基础知识】(1).线性阻尼振动把
8、一个金属小球拴在一根细长的线上，当细线质量远小于小球质量，小球的直径远小于细线的长度时，此装置可以看作是一单摆。略去空气的浮力以及摆线的伸长量，且当摆角较小时（小于等于），可以认为单摆的运动是简谐振动。较长时间观察单摆的运动就会发现，单摆的摆幅随着时间衰减，这是空气阻力在起作用。当小球摆动的速度很小时，空气阻力近似与摆动速度成线性关系，小球的运动称为线性阻尼振动，它的运动方程为，且有一般解，其中为摆角，为阻尼系数，为无阻尼简谐振动的固有角频率。线性阻尼振动的角频率与简谐振动的角频率之间满足。(2).运动金属球在梯度磁场中受到的阻尼力梯度磁场指的是空间变化率（梯度）不为零的磁场。金属球在这样的磁
9、场中运动时会在其内部产生涡旋电流，因此会受到外磁场的作用。这个作用总是与金属球的运动方向相反，称之为磁阻尼力。金属球在梯度磁场中运动时受到的磁阻尼力与金属球的电导率有关。如果金属球在一个梯度为（常数）的磁场中运动，磁阻尼力可以表达成：，其中是金属球的半径，为金属球的运动速度，为金属球材料的电导率。【实验内容及要求】实验内容：.使用铝球做为单摆摆球，准确测量长沙的重力加速度。(1)选择合适的测量工具，多次测量铝球的直径、单摆摆线的长度，列出实验数据，求出平均值，并计算各物理量的不确定度。(2)设计合理的实验方案，观测铝球在线性空气阻尼作用下，摆幅随时间的变化，记录实验数据，计算周期；根据线性阻尼
10、振动方程一般解的形式，拟合计算空气阻尼系数，分别估算两者的不确定度。(3)根据测量结果，利用阻尼振动周期的公式计算重力加速度，并估算其不确定度。.测定铝球在磁阻尼作用下做单摆运动的阻尼系数。(1)在摆球静止时，钕铁硼磁铁应放置在摆球质心的正下方处，观测铝球在磁阻尼作用下，摆幅随时间的变化，记录实验数据。(2)根据实验数据拟合计算出此条件下单摆的阻尼系数，并估算其不确定度。.测量待测金属球材料的电导率(1)选择合适的摆长，分别在有、无磁铁条件下，观测待测金属球单摆摆幅随时间的变化，并记录实验数据。(2)根据上述测量结果分别计算出未知金属球在有、无磁铁时的阻尼系数和，并估算这两个阻尼系数的不确定度
11、。(3)根据上述实验测量结果以及磁阻尼力公式：，推导出待测金属球材料电导率的计算公式，根据实验数据求出待测金属球材料的电导率，并估算其不确定度。实验要求：(1).请学生自行调整测角仪（半径为）到合适的位置进行实验数据的测量。(2).写出实验原理、操作要点，列出实验数据，根据实验内容保留必要的数据处理过程。四、解答题14质量为M的运动员手持一质量为m的物块，以速率v0沿与水平面成角的方向向前跳跃（如图）。为了能跳得更远一点，运动员可在跳远全过程中的某一位置处，沿某一方向把物块抛出。物块抛出时相对运动员的速度的大小u是给定的，物块抛出后，物块和运动员都在同一竖直平面内运动。（1）若运动员在跳远的全
12、过程中的某时刻t0把物块沿与x轴负方向成某角的方向抛出，求运动员从起跳到落地所经历的时间；（2）在跳远的全过程中，运动员在何处把物块沿与x轴负方向成角的方向抛出，能使自己跳得更远？若v0和u一定，在什么条件下可跳得最远？并求出运动员跳的最大距离。15高铁运行的平稳性与列车的振动程度密切相关，列车上安装的空气弹簧可以有效减振。某高铁测试实验采用的空气弹簧模型由主气室（气囊）和附加气室（容积不变）构成，如图所示。空气弹簧对簧上负载竖直向上的作用力由气囊内被压缩的空气产生的弹力提供。簧上负载处于平衡状态时，主气室内气体的压强和体积分别为P10和V10，附加气室的容积为V2，大气压强为p0。空气弹簧竖
13、直向上的作用力F与主气室内气体压强和大气压强之差的比值称为空气弹簧的有效承载面积Ae。已知空气的定容摩尔热容（R是普适气体常量）。假设在微振幅条件下主气室内气体的体积V1和有效承载面积Ae均可视为空气弹簧（气囊）的承我面相对于其平衡位置的竖直位移y（向下为正）的线性函数，变化率分别为常量-（0）和（0）。(1)附加气室与主气室连通（阀门关闭）。试在下述两种情形下，导出空气弹簧的劲度系数K=dF/dy与其有效承载面积A之间的关系；i）上下乘客（主气室内气体压强和体积的变化满足等温过程）。ii）列车运行中遇到剧烈颠簸（主气室内气体压强和体积变化满足绝热过程）。(2)主气室连通附加气室（阀门打开）后
14、，在上述两种情形下，导出空气弹簧的劲度系数K与其有效承载面积Ae之间的关系。主气室与附加气室之间连通管道的容积可忽略。16线性涡流制动是磁悬浮列车高速运行过程中进行制动的一种方式。某研究所制成如图所示的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的涡流制动过程。车厢下端有电磁铁系统固定在车厢上，能在长、宽的矩形区域内产生沿竖直方向的匀强磁场，磁感应强度可随车速的减小而自动增大（由车内速度传感器控制），但最大不超过，长大于、宽也为的单匝矩形线圈间隔铺设在轨道正中央，其间隔也为，每个线圈的电阻为，导线粗细忽略不计。在某次实验中，模型车速度为时，启动电磁铁制动系统，车立即以加速度 做匀减速直线运动；当磁感应强度
15、增加到后，磁感应强度保持不变，直到模型车停止运动。已知模型车的总质量为，不计空气阻力，不考虑磁场边缘效应的影响，求： （1）电磁铁磁场的磁感应强度达到最大时，模型车的速度；（2）模型车的制动距离。参考答案1234567891011BcCDBBCACACDCDAD12我们知道，在交流电路中电压和电流的相位不一致利用图（a）电流与电压之间的相位差由于在bd段仅有纯电阻，所以在这一段电流与电压相位一致因此，我们只要求在ab段上与在bd段上电压之间相位差为了确定起见，假设电路中电流（就是说，在b、d两点间电压）落后所加电压，在图（b）上曲线相对曲线向右移动线段BD之长测量线段AD长度（此线段对应相位差180）和BD长度，得到另一方面，相位差与电路参数有关对该串联电路作出电流和电压的矢量图，如图（c）所示由此得，代入数据可得
