2021年福州市第四届高中物理专业知识大赛-秋季赛.pdf

1、第 1 页(共 14 页) 三电荷共线平衡问题【只考库仑力】三电荷共线平衡问题【只考库仑力】 1. 如图所示，三个点电荷?、?、?固定在放在光滑绝缘水平桌面的一直线上，?与?间距离为?与?间距离的3倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量大小之比为（ ） A16:9:144 B16:144:9 C1:1:3 D3:3:1 动态电容器问题动态电容器问题 2. 如图所示，两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板与静电计相连，极板与静电计的外壳均接地用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差在两板相距一定距离时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度在整个实验过程中，保

2、持电容所带电量不变，下面的操作中将使静电计指针张角变大的是（ ） A仅将板向上平移 B仅将板向右平移 C仅在、之间插入云母板 D仅在、之间插入金属板，且不和、接触 福州市福州市第四届高中物理专业知识大赛-秋季赛第四届高中物理专业知识大赛-秋季赛第 2 页(共 14 页) 带电粒体在电场+重力场中的圆周运动带电粒体在电场+重力场中的圆周运动 3. 如图所示，是光滑绝缘的?圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为，下端与水平绝缘轨道在点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，现有一质量为、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为?，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重

3、力加速度为 (1)若滑块从水平轨道上距离点 = 3的点由静止释放，滑块到达与圆心等高的点时速度为多大？ (2)改变的大小，滑块恰好始终沿轨道滑行，且从点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小； (3)物块从水平轨道静止释放，要使它沿圆形轨道滑行时不脱离轨道，求的取值范围 带电粒子在示波器中的三段式运动带电粒子在示波器中的三段式运动 4. 示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子由静止加速后从两金属板的中央沿板平行方向进入偏转电场，电子穿出偏转电场后打在荧光屏上若加速电压为?，偏转极板长，板间距电子电荷量为，质量为，不计电子的重力 (1)求电子经加速电场加速后进入偏转电场的速度大

4、小?； (2)偏转电压?为多大时，电子束的偏移量最大； (3)若偏转板右端到荧光屏的距离，求电子束最大的偏转距离 第 3 页(共 14 页) 动态电路问题动态电路问题 5. 如图所示的电路中，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向上移动时，下列说法中正确的是（ ） A电流表示数变大 B电压表示数变小 C电阻?的电功率变大 D电源的总功率变小 闭合电路伏安特性曲线的分析和计算闭合电路伏安特性曲线的分析和计算 6. 在如图所示的 图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻的伏安特性曲线用该电源直接与电阻相连组成闭合电路，由图象可知下列说法正确的是（ ） A电源的电动势为2V B电源内

5、阻为0.5 C电阻的阻值为0.5 D电源的输出功率为2W 第 4 页(共 14 页) 电源最大输出功率的分析和计算电源最大输出功率的分析和计算 7. 在如图甲所示的电路中，电源的 图象如图乙中的图线所示，定值电阻?的 图象如图乙中的图线所示，滑动变阻器?的总电阻为1，下列说法正确的是（ ） A定值电阻?的阻值为4 B电源的内阻为0.5 C当?= 0时电源输出的功率最大 D在?= 0.25时电源输出的功率最大 测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻 8. 某同学想要测量一节新干电池电动势和内阻实验室提供了如下器材： 电压表?（量程3V，内阻约3k） 电压表?（量程1V，内阻约1k） 电流表

6、?（量程0.6A，内阻约0.1） 电流表?（量程2mA，内阻约10） 滑动变阻器（最大阻值15） 定值电阻?（阻值1） 开关，导线若干 第 5 页(共 14 页) (1)选择器材（填写器材前面的字母） 电压表选 ，电流表选 (2)画实验电路图 (3)该同学将测得的数据在坐标纸上描点如图请画出 图像，并求出电动势为 V，内阻为 （小数点后保留两位） 灵敏电流计改成欧姆表灵敏电流计改成欧姆表 9. 现有一满偏电流为500A、内阻为1.0 10?的电流表，某同学想把它改装成中值电阻为500的欧姆表，实验室提供如下器材： 一节干电池（电动势为1.5V，内阻不计） 电阻箱?（最大阻值99.99） 电阻箱

7、?（最大阻值999.9） 滑动变阻器?（0100） 滑动变阻器?（01k） 导线若干及两个接线柱 (1)由于电流表的内阻较大，该同学先把电流表改装成量程为03.0mA的电流表，则电流表应 （ 填“ 串 ” 或“ 并 ” ） 联 一 个 电 阻 箱 ，将 该 电 阻 箱 的 阻 值调为 (2)将改装后的电流表改装成欧姆表，请选择适当的器材在方框内把改装后的电路图补画完整（含电流表的改装） ，并标注所选电阻箱和滑动变阻器的符号 (3)用改装后的欧姆表测量一电阻，电流表的示数为300A，则该电阻的阻值为 （保留一位小数） ，通过该电阻的电流为 mA 第 6 页(共 14 页) 边界磁场中的临界问题边

8、界磁场中的临界问题 10. 如图所示，边长为的正三角形区域内有匀强磁场，方向垂直于纸面向里质量为，电荷量为的三个粒子、，以大小不等的速度沿与边成30角方向垂直射入磁场后从边穿出，穿出位置距点的距离分别是?,?,，不计粒子所受的重力则下列说法正确的是（ ） A、三个粒子的初速度之比为3:2:1 B粒子的运动半径为2 C、三个粒子从磁场中穿出的方向相同，都与边垂直 D如果要使粒子从点穿出，其他条件未变，磁场的磁感应强度应变为原来的1.5倍 边界磁场中的回归问题边界磁场中的回归问题 11. 在科学研究中，可以通过施加适当的磁场来实现对带电粒子运动的控制在如图所示的平面坐标系内，以坐标原点为圆心，半径

9、为3的圆形区域外存在范围足够大的匀强磁场一质量为、电荷量为+的粒子从?0,3?点沿轴正方向射入磁场，当入射速度为?时，粒子从?，?处进入无场区射向原点，不计粒子重力求： (1)磁场的磁感应强度的大小； (2)粒子离开点后经多长时间第一次回到点； (3)若仅将入射速度变为3?，则粒子离开点后运动多少路程经过点 第 7 页(共 14 页) 磁聚焦/磁发散问题磁聚焦/磁发散问题 12. 如图所示，在坐标系中，有一以(0,)为圆心，为半径的圆柱形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里在 = 的虚线右方足够大的范围内，有沿+轴方向的匀强电场，电场强度的大小为，现坐标原点处有一粒子源，能

10、平行于纸面向与+轴成角(60 120)范围内发射速率相同的电子，电子的质量为，电量为，发射出电子的速率为?=?，不计电子的重力和电子间的相互作用，求： (1)电子在磁场中的轨迹半径； (2)当初速度方向为 = 90时射入磁场的电子，从发射到到达轴所需的时间； (3)从点发射的各种电子到达轴的坐标范围 电磁流量计的分析和计算电磁流量计的分析和计算 13. 为监测污水排放量，需在排污管末端安装流量计如图所示，水平放置的装置由绝缘材料制成，截面直径为，左右两端开口，流量计所处空间有磁感应强度大小为、方向垂直于截面水平向里的匀强磁场，在上、下两个表面分别固定有金属电极、，与金属电极连接的理想电压表将显

11、示两个电极间的电压若含有正、负离子（不计离子所受重力）的污水充满管口流经该装置，污水流量（单位时间内排出污水的体积）为，则电压表的示数为（ ） A? B? C? D? 第 8 页(共 14 页) 回旋加速器的分析和计算回旋加速器的分析和计算 14. 如图所示为某回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，形盒中的磁场的磁感应强度大小为，加速电压为忽略相对论效应和粒子在形盒缝隙间的运动时间，下列说法中正确的是（ ） A粒子从磁场中获得能量 B减小形盒半径、增大磁感应强度，粒子获得的最大动能一定增大 C只增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间变短 D只增大加速电压，粒子获得的最大动能增大

12、有电容单金属杆切割磁感线问题有电容单金属杆切割磁感线问题 15. 如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有不带电的电容器金属棒在导轨上向右运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻在?时刻闭合开关，则金属棒两端电压?、速度、电容器所带电荷量、回路中电流强度随时间变化的关系图像可能正确的是（ ） ABCD 第 9 页(共 14 页) 双金属杆切割磁感线问题双金属杆切割磁感线问题 16. 如图所示，两条足够长的平行长直金属细导轨、固定于同一水平面内，它们之间的距离为，电阻可忽略不计，导轨之间有方向竖直向上、大小为的匀强磁场和是两根质量均为、

13、电阻均为的金属细杆，杆与导轨垂直且与导轨接触良好，两杆静止在水平导轨上，间距为?， = 0时刻开始，金属杆受到方向水平向右、大小为的恒定外力作用 =?时刻，金属杆的速度大小为，此时撤去外力，求： (1)在0 ?时间内流过金属杆的电荷量； (2)最终两金属杆的间距 闭合线框穿过匀强磁场的计算题闭合线框穿过匀强磁场的计算题 17. 用一根漆包线绕成一个匝数为匝的正方形导线框，形成一个闭合回路，放在绝缘的光滑水平桌面上，其右端相距处有边界，在左侧存在垂直于线框面向下的匀强磁场现用水平向右，大小为的恒力，使线框由静止向右运动，且线框运动过程中边始终与保持垂直，线框全部离开磁场前已做匀速直线运动，已知磁

14、感应强度大小为，线框质量为，电阻为，边长为求： (1)边离开磁场时线圈的速度大小； (2)线框全部离开磁场过程中，线框中产生的热量 第 10 页(共 14 页) 非正弦式交流电的有效值问题非正弦式交流电的有效值问题 18. 将如图所示的交流电压加在一个阻值 = 1的定值电阻两端，通电时间1min，则（ ） A通过该电阻的电荷量为90C B通过电阻电流的平均值为0.5A C电流流过电阻产生的焦耳热为150J D通过电阻电流的有效值为?A 原线圈串联负载的理想变压器的分析和计算原线圈串联负载的理想变压器的分析和计算 19. 在如图所示的电路中，三个定值电阻的阻值分别为?= ?= 6，?= 12，在

15、，两端输入正弦式交变电流，电压的表达式为 = 212100V，已知理想变压器原、副线圈的匝数比为3:1，当开关闭合后，下列说法正确的是（ ） A通过?的电流为0.5A B电阻?、?消耗的功率之比为1:6 C电路消耗的总功率为9W D流过电阻?的电流的频率为150Hz 第 11 页(共 14 页) 远距离输电问题远距离输电问题 20. 如图所示，某学习小组模拟远距离输电，手摇发电机产生 = 1028V稳定的交流电通过升、降压比相同(?:?= ?:?)的两个变压器给三个相同的灯泡供电若变压器为理想变压器则（ ） A闭合开关?，灯泡?两端电压为10V B闭合开关，通过灯泡电流的频率都为4Hz C开关

16、全闭合时，输电线消耗的电功率最大 D依次闭合开关?、?、?，直至三个开关全部闭合，在此过程中灯泡?越来越亮 波动图像的分析和计算波动图像的分析和计算 21. 一列简谐横波沿轴传播， = 0.1s时波形图如图中实线所示，波刚好传到点； = 0.4s时波形如图中虚线所示，波刚好传到点、是同一介质中的质点，下列说法正确的是（ ） A该波的波速为10m/s B = 0.2s时质点和质点的位移相等 C质点在0.10.4s时间内通过的路程为40cm D =?s时质点运动到波峰位置 E这列简谐横波遇到频率为2Hz的另一列简谐横波时我们能够观察到稳定的干涉现象 第 12 页(共 14 页) 机械波干涉图样的分

17、析和计算机械波干涉图样的分析和计算 22. 如图所示，图中表示两列相干水波的叠加情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，设这两列波的振幅均为5cm两列波传播中在图示范围内振幅各自不变，波速和波长均分别为1m/s和0.5m如图甲和图乙所示，点是连线的中点，下列说法正确的是（ ） A两图、两点都保持静止不动 B两图示时刻、两质点竖直高度差是20cm C两图示时刻点均正处在平衡位置且向下运动 D从此时刻起经0.25s，质点通过的路程为20cm 装有水银的装有水银的U型管模型型管模型 23. “天问1号”的发射开启了我国探测火星的征程设想将图中所示的粗细均匀、导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的“”型管带

18、往火星表面“”型管分别在地球和火星表面某时某地竖直放置时的相关参数如表所示求： （结果保留2位有效数字） (1)火星表面高1m的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强已知水银=第 13 页(共 14 页) 13.6 10?kg/m?，水= 1.0 10?kg/m?； (2)火星表面的大气压强火 竖直面内的活塞模型竖直面内的活塞模型 24. 如图所示，质量为10kg、高度 = 15cm绝热气缸，缸底有一加热装置（未画出，质量忽略不计） ，用绳子连在气缸的绝热活塞上，竖直悬挂于水平天花板上气缸的横截面积为 =100cm?气缸内封闭着一定质量的气体，整个装置静止，初始时，气体的温度为?=

19、300K，活塞到气缸底端距离为10cm已知大气压强?= 1 10?Pa活塞与气缸间紧密接触且无摩擦，活塞厚度不计，重力加速度 = 10m/s? (1)求初始状态下气缸内气体的压强； (2)启动加热装置，为使活塞和气缸不分离，求气缸内气体的最高温度及该过程中气体对外做的功 气球/气瓶的充放气问题气球/气瓶的充放气问题 25. 体育课上某同学发现一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压强为1.2atm，已知篮球内部容积为7.5L现用简易打气筒给篮球打气，每次能将0.2L、1.0atm的空气打入球内，已知篮球的正常气压范围为1.51.6atm忽略球内容积与气体温度的变化为使篮球内气压回到正常范围，求需打气的次数范围 第 14 页(共 14 页) 理想气体的循环图理想气体的循环图 26. 一定质量的理想气体，按图示方向经历了的循环，其中 图像如图所示下列说法正确的是（ ） A状态时，气体分子的平均动能比状态时气体分子的平均动能小 B由到的过程中，气体将放出热量 C由到的过程中，气体的内能保持不变 D由到的过程中，气体对外做功