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2012科技月物理竞赛试题

作者: 物理 时间:2012-12-20 12:00 点击量:

MG游戏官网2012科技月高二物理竞赛试题

考试时间(2012.12.19  18:00~19:20 满分100

姓名                   班级                    得分            

一、本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,全部选对的得4分,有错选或不答的得 0 分。

12012109日,在瑞典首都斯德哥尔摩的卡罗琳斯卡医学院,2012年诺贝尔物理学奖的获奖者名单揭晓。为奖励他们独立地发明并拓展出能够在保持个体粒子的量子力学属性的情况下对其进行测量和操控的方法,而这在之前被认为是不能实现的。这两位获奖者是法国科学家沙吉·哈罗彻与美国科学家         

A大卫·温兰德        B.莫言          C.史一冉       D.斯皮尔伯格

2如果你看到时钟上面的时间是315那么此时,时针和分针之间的角度为(      )

A0                   B7.5o           C15o          D30o

3在水平桌面M上放置一块正方形薄木板abcd,在木板的正中点放置一个质量为m的木块,如图所示。先以木板的ad边为轴,将木板向上缓慢转动,使木板的ab边与桌面的夹角为θ;再接着以木板的ab边为轴,将木板向上缓慢转动,使木板的ad边与桌面的夹角也为θ(ab边与桌面的夹角θ不变) 。在转动过程中木块在薄木板上没有滑动。则转动以后木块受到的摩擦力的大小为 (     )                                

A        B     C    D

4.如图所示,在坐标原点O处有一波源,它所激发的振动表达式为y0= cos2πνt。该振动以平面波形式沿x轴正方向传播,在距波源d处有一平面将波全反射回来(反射时无半波损失),则在坐标x处反射波的表达式为 (   )

A        B  

C         D  

5.如图所示一夹子夹住木块在力F作用下向上提升夹子和木块的质量分别为mM夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f若木块不滑动F的最大值是(      

A2f(m+M) /M                    B2f(m+M) /m

C2f(m+M)/ M -(m+M)g            D2f(m+M) /m +(m+M)g

二、本题共5小题,每小题 5分,共25分。在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对的得 5分,选不全的得 2分,有错选或不答的得 0 分。

6如图所示,从地面上A点发射一枚远程弹道导弹,在引力作用下,沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标BC为轨道的远地点,距地面高度为h已知地球半径为R,地球质量为M,引力常量为G。设距地面高度为h的圆轨道上卫星运动周期为T0下列结论正确的是      

A.导弹在C点的速度大于     B.导弹在C点的速度小于

C.导弹在C点的加速度等于   D.导弹在C点的加速度等于

7如图所示AB为斜面,BC为水平面,从A点以水平速度v0抛出一小球,其第一次落点到A的水平距离为s1;从A点以水平速度3v0抛出小球,其第一次落点到A的水平距离为s2,不计空气阻力,则s1s2可能等于(   

A13           B16            C19           D112

8一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心.若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞机位于赤道上空(       

A.由东向西水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下

B.由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下

C.沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由下向上

D.沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动势

9如图所示MN 是磁感应强度为B 的匀强磁场的边界一质量为m、电荷量为q 的粒子在纸面内从O 点射入磁场若粒子速度为v0最远能落在边界上的A 下列说法正确的有(      

A若粒子落在A 点的左侧其速度一定小于v0

B若粒子落在A 点的右侧其速度一定大于v0

C若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内其速度不可能小于v0 -qBd/2m

D若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内其速度不可能大于v0 +qBd/2m

10.如图所示,倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧,绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为MmM>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。在α角取不同值的情况下,下列说法正确的有(       

A.两物块所受摩擦力的大小总是相等

B.两物块不可能同时相对绸带静止

CM不可能相对绸带发生滑动

Dm不可能相对斜面向上滑动

三、本题共2小题,满分16分,每题8分。

υ1

υ2

S1

S2

A

B

l

11.下雨天,假设无风,雨滴以速度υ1竖直下落,雨滴在空中的分布是均匀的,单位体积的雨量是ρ. 如图所示,一个人要从A处运动到B处,他没有带伞,AB的距离为l,人的运动速度为υ2. 把人简化为长方体模型,头和肩的水平面积为S1,身体前方正面的竖直面积为S2. 则人从AB过程中,打到面积S1上的雨量为           ,打到面积S2上的雨量为            .

 

 

 

 

 

 

 

12.方案设计:烧一根不均匀的绳,从头烧到尾总共需要1个小时。现在有若干条材质相同的绳子,请您设计一个通过烧绳的方法来计时一个小时十五分钟的操作方案。具体方案:

                                                                            

四、本题共4小题,满分39分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。

139分)如图所示,当磕头虫背朝下射在地面时,它会弓起它的背向上突然弹起,而将体内储存的能量转变成机械能。这样的弹射动作会发出嗒嗒响声,因而使此虫得名。磕头虫弹射的录像显示,一个质量为m=4.0×10-6kg的磕头虫的质心在弓背过程中直接上升了0.77mm,弹射达到的最大高度有h=0.30m。在它的弹射过程中,地面对磕头虫所施的外力的平均值是多少?

 

 

 

 

14.(9分)图为酒泉卫星发射基地发射“神舟七号”飞船点火瞬间的情景。在发射的当天,刘强守在电视机前观看发射实况转播。通过电视解说员的介绍,他了解到火箭连同装载物 的总质量约为480吨,发射塔架的高度约为100。刘强注意到在火箭点火起飞约10秒时火箭尾部刚好越过塔架。假设火箭从点火到越过塔架的过程中喷气对火箭的推力是恒力,请你从刘强收集到的以上信息估算这个推力的大小。(忽略火箭质量的变化及火箭受到的空气阻力,g9.8 m/s2

 

 

 

 

 

15.9分)霍尔传感器是利用半导体霍尔元件的霍尔效应实现磁电转换的一种传感器,广泛应用于各种非电量测量、自动控制、计算机装置和现代军事技术等各个领域。霍尔效应是美国物理学家霍尔在1879年发现的,其原理简述如下:

取图所示的厚度为d的矩形半导体薄片,沿长度方向加以电场,使其有电流I流过,该电流由带电的载流子(电子和空穴)在沿电场方向漂移(即定向移动)所形成。为讨论问题方便起见,现不妨设载流子主要为电子,当存在垂直于薄片向上方向有磁场B时,载流子(电子)将受到洛伦兹力,结果使其运动产生侧向分量,矩形薄片的两个侧面上产生电荷积累,形成了垂直于电流方向的霍尔电场,从而对外界呈现一个霍尔电动势EH。当系统达到平衡后,霍尔电场对载流子施加的静电力抵消了载流子所受的洛伦兹力,使载流子仍然沿原外加电场方向漂移。霍尔电动势与电流I、磁场B及半导体材料的参数有关。

请根据以上模型求出霍尔电动势的表达式。设单位体积内的载流子数目为n,载流子带电荷量q

 

 

 

1612分)分析推理帝国大厦(Empire State Building),是位于美国纽约市的一栋著名的摩天大楼,共有102层,地面离屋顶高度381如果有一摞跟帝国大厦一样高的一圆硬币,能否把它们全部装进帝国大厦的一个卫生间里? 请具体写出你的分析推理过程。(根据你的方案设计合理性给分)

 

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考试时间(2012.12.19  18:00~19:20 满分100

一、本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,全部选对的得 4分,有错选或不答的得 0 分。

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

二、本题共5小题,每小题5分,共25分。在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对的得 5分,选不全的得 2分,有错选或不答的得 0 分。

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

三、本题共2小题,满分16分,每题8分。

11.                                       

12.                                                              

                                                                

三、本题共4小题,满分39分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。

13.

 

 

 

 

 

 

 

14.

 

 

 

 

 

 

15.

 

 

 

 

 

16.

 

 

 

 

 

 

参考答案

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

A

B

B

A

A

BCD

ABC

AD

BC

AC

 

11. ;(4分) .(4分)

12(三根绳,第一根点燃两端,第二根点燃一端,第三根不点第一根绳烧完(30分钟),点燃第二根绳的另一端,第二根绳烧完(45分钟),点燃第三根绳子两端,第三根绳烧完(1小时15),计时完成)

13. 解析:在弹射过程中磕头虫的内能转变为其相对地面的机械能,在磕头虫在弹离地面瞬间和在空中上升过程中机械能守恒,设其上升的初速度为v1                    

上升的最大高度为h,则有:      3

设磕头虫在开始弹射到离开地面这段时间内地球给它的平均作用力是F

则由动能定理得

                      4

        2

或全程列式

                                        7

      2

答案:1.5×10-2N

14.  由题意,火箭在越过塔架的过程中做匀加速直线运动。

加速度大小是                   (3)

设喷气推力大小为F,则

                                                (3)

解得          N=5.7×106N      (3)

15.设载流子在外加电场方向的漂移速度为v,半导体薄片的宽度为L,则:

           1 3分)

系统达到平衡后,霍尔电场对载流子施加的静电力与载流子所受的洛伦兹力平衡,所以有:                2  3分)

由(1)、(2)两式可解得:

                  3分)

16帝国大厦有102层。只要你把它们分成102份,每一份刚好是一层楼的高度。它们会占多大的面积?在地板上摆10行,每行10个硬币。在100份的占地面积,连一个浴室都用不到。

 

 


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