下载文档原格式
全国应用物理竞赛试题一、选择题（每小题2分，共20分）：以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1．2009年的诺贝尔物理学奖由三人分享，其中在光纤通信技术方所做的原创性工作而被称为“光纤之父”的美籍华人是（）A．钱永健 B．朱棣文 C．高锟 D．丁肇中2．晴朗无风的早晨，当飞机从空中飞过，在蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”，如图1所示，这种现象俗称为“飞机拉烟”。
产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。
在这一过程中，暖湿气体发生的物态变化是（）A．熔化 B．液化 C．蒸发 D．升华3.2010年1月2日起，我国北方大部分地区遭大范围降雪天气袭击。
大雪严重影响了民航、铁路和高速工路等交通，如图2所示。
在遇到这种天气时，为了尽快清除积雪，常用的办法是撒“融雪盐”，这是因为（）A.“融雪盐”与少量水发生化学反应，产生的热量使周围的冰雪熔化B.“融雪盐”产生“保暖层”，使冰雪吸收足够的“地热”而熔化C.使雪形成“含融雪盐的雪”，“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度，使雪熔化D.“融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收，从而加快冰雪的熔化4.小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现型，如图3所示。
其主要原因是（）A.为了避开行人和建筑物B.为了美观C.为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏D.为了方便工人师傅安装和检修5.体操、投掷、攀岩等体育活动都不能缺少的“镁粉”，它的学名是碳酸镁。
体操运动员在杠前都要在手上涂擦“镁粉”，其目的是A.仅仅是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B.仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”C.仅仅是为了利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面积增大，将握力变得更加实在和均匀D.上述各种功能都有6.小新同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟，当其因电池电能不足而停止时。
2010年全国统一高考物理试卷（全国卷Ⅱ）一、选择题（共8小题，每小题6分，满分48分）1．（6分）原子核Z A X与氘核12H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知（）A．A=2，Z=1B．A=2，Z=2C．A=3，Z=3D．A=3，Z=2 2．（6分）一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播．已知t=0时的波形如图所示，则（）A．波的周期为1sB．x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动C．x=0处的质点在t=s时速度为0D．x=0处的质点在t=s时速度值最大3．（6分）如图，一绝热容器被隔板K 隔开a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中（）A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变4．（6分）在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为104V/m，已知一半径为1mm 的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10m/s2，水的密度为103kg/m3．这雨滴携带的电荷量的最小值约为（）A．2×10﹣9C B．4×10﹣9C C．6×10﹣9C D．8×10﹣9C5．（6分）如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平．线圈从水平面a开始下落．已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b、c（位于磁场中）和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b、F c和F d，则（）A．F d＞F c＞F b B．F c＜F d＜F b C．F c＞F b＞F d D．F c＜F b＜F d 6．（6分）图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值）．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是（）A．B．C．D．7．（6分）频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是（）A．单色光1的波长小于单色光2的波长B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角8．（6分）已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍．若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为（）A．6小时B．12小时C．24小时D．36小时二、解答题（共5小题，满分72分）9．（5分）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动．实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落．打点计时器会在纸带上打出一系列的小点．（1）为了测试重物下落的加速度，还需要的实验器材有．（填入正确选项前的字母）A．天平B．秒表C．米尺（2）若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重物加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此错误差的原因：．10．（13分）（1）为了探究平抛运动的规律，某同学采用图示的装置进行实验，他用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球松开，自由下落，由此实验结果可以得出的结论是若增大打击金属片的力度，上述结论将（填“不”或”仍然”）成立．（2）．用螺旋测微器（千分尺）测小球直径时，示数如图甲所示，这时读出的数值是mm；用游标卡尺（卡尺的游标有20等分）测量一支铅笔的长度，测量结果如图乙所示，由此可知铅笔的长度是cm．（3）一热敏电阻R T放在控温容器M内：A为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9Ω；S为开关．已知R T在95℃时阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω．现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下R T的阻值．（a）在图中画出连线，完成实验原理电路图（b ）完成下列实验步骤中的填空①依照实验原理电路图连线②调节控温容器M内的温度，使得R T温度为95℃③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全④闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录．⑤将R T的温度降为T1（20℃＜T1＜95℃）；调节电阻箱，使得电流表的读数，记录．⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1=．⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥11．（15分）如图，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP 相切于N、P端固定一竖直挡板．M相对于N的高度为h，NP长度为s．一木块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处．若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为μ，求物块停止的地方与N点距离的可能值．12．（18分）小球A和B的质量分别为m A和m B，且m A＞m B．在某高度处将A和B先后从静止释放．小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰．设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短．求小球A、B碰撞后B上升的最大高度．13．（21分）图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向平行于板面并垂直于纸面朝里。
物理应用知识竞赛试题一、(8分)l千克20℃的水吸收4．2×105焦的热量后，它的可能温度是多少?在下列4个答案中选出正确答案的序号并说明选择该答案的理由。
A．80℃ B．100℃ C．120℃ D．130℃二、［8分］小浩制作了一个弹簧秤，如图所示，弹簧一共20匝。
经检验，该弹簧秤在测量范围内(0-5N)示数是准确的．该弹簧不但“伸长的长度跟所受的拉力成正比”，而且弹簧受拉力伸长时，各匝伸长的长度都相等。
有一次不慎把弹簧靠近O端的一小部分挤压变形，小浩把变形的3匝剪去，并把弹簧上端重新固定在O点，然后把指针C适当向下移，使它在弹簧秤竖直放置时指针C仍指在“O”刻线处。
1．写出这个新改制的弹簧秤受到的拉力F与它的示数F测的关系式并说明理由．2．用这个新改制的弹簧秤称量一个重物，它的示数为4．0N，该物实重是多少?三、［10分］1．甲、乙、丙三人要合扛一重物．物重600牛，三人肩头所能承受的最大压力均为200牛。
现有两根一样长的硬棒及必要的绳子(硬棒及绳的自重不计)，请你设计出一种方法，使三人肩头承受的压力都不超过最大压力．面出示意图表示你设计的扛重物的方法．2．小明推一辆满载重物的独轮车，手握在车把A处(图中未画人)，遇到一个较高的台阶，他自己推不上去，小华赶快跑来帮忙．小华选择了一种最省力且效果最好的施力方法，请画出小华所施力F的示意图．四、［20分］教学中常用的投影仪的结构如图1所示，在水平放置的凸透镜的正上方有一与水平成45°角的平面镜，右边竖直放一屏幕．物体的光线经凸透镜和平面镜后，可在屏上成一清晰的像。
图2是这一装置的示意图，A″B″是物AB的像．图中BOl =30cm, OlO2=20cm，O2O3=90cm．1．对凸透镜而言，物距和像距各是多少?2．在图2中画出物AB的成像光路图．3．若将凸透镜向上移动一点，像将向何方移动?4．说明螺纹透镜的作用．五、［16分］图(甲)所示为一个电磁继电器的示意图，a、b是它的两个端点；B是衔铁，D是安在一块金属板上的触点，B和D都安在一个弹性片C上，C的左端固定。
全国应用物理竞赛试题一、选择题（每小题2分，共20分）：以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1．2009年的诺贝尔物理学奖由三人分享，其中在光纤通信技术方所做的原创性工作而被称为“光纤之父”的美籍华人是（）A．钱永健 B．朱棣文 C．高锟 D．丁肇中2．晴朗无风的早晨，当飞机从空中飞过，在蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”，如图1所示，这种现象俗称为“飞机拉烟”。
产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。
在这一过程中，暖湿气体发生的物态变化是（）A．熔化 B．液化 C．蒸发 D．升华3.2010年1月2日起，我国北方大部分地区遭大范围降雪天气袭击。
大雪严重影响了民航、铁路和高速工路等交通，如图2所示。
在遇到这种天气时，为了尽快清除积雪，常用的办法是撒“融雪盐”，这是因为（）A.“融雪盐”与少量水发生化学反应，产生的热量使周围的冰雪熔化B.“融雪盐”产生“保暖层”，使冰雪吸收足够的“地热”而熔化C.使雪形成“含融雪盐的雪”，“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度，使雪熔化D.“融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收，从而加快冰雪的熔化4.小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现型，如图3所示。
其主要原因是（）A.为了避开行人和建筑物B.为了美观C.为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏D.为了方便工人师傅安装和检修5.体操、投掷、攀岩等体育活动都不能缺少的“镁粉”，它的学名是碳酸镁。
体操运动员在杠前都要在手上涂擦“镁粉”，其目的是A.仅仅是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B.仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”C.仅仅是为了利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面积增大，将握力变得更加实在和均匀D.上述各种功能都有6.小新同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟，当其因电池电能不足而停止时。
全国应用物理知识竞赛” 题试拔选分）10*3（一、选择题：．晴朗无风的早晨，当飞机从空中飞过，在蔚蓝的天空中会留下1）（。
产生这所示，这种现象俗称为“飞机拉烟”1，如图一条长长的“尾巴”在这一一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。
过程中，暖湿气体发生的物态变化是：．升华D ．蒸发C ．液化B ．熔化A 月，我国北方大部地区遭遇大范围降雪天气袭击。
大雪严重影响了民1年2010．2）（所示。
在遇到这种天气时，为了尽快2航、铁路和高速公路等交通，如图，这是因为：清除积雪，常用的办法是撒“融雪盐” “融雪盐”与少量水发生化学反应，产生的热量使周围的冰雪熔化．A ，使冰雪吸收足够的“地热”而熔化“融雪盐”产生“保暖层”．B“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度，使，．使雪形成“含融雪盐的雪”C 雪熔化．D “融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收，从而加快冰雪的熔化（一种镜头焦距大小可根据需要发生改变的光学照小明在用可变焦的光学照相机．3）（又给小兰拍了一张全身照。
保持相机和小兰的位置不变，给小兰拍了一张半身照之后，相机）关于这个过程对相机的调节，下列说法中正确的是：．焦距变小，像距也变小B ．焦距变大，像距也变大A D ．焦距变大，像距变小C ．焦距变小，像距变大为判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有下列几组器材，其中最为方便．4）（可用的是：A ．铁棒及细棉线B ．小灯泡及导线．带电的小纸球及细棉线C ．被磁化的缝衣针及细棉线 D ．按我国交通管理部门最近规定，坐在小汽车前排的司机和乘客都应在胸5）（前系上安全带，这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害。
B ．车速太快。
A ．突然起动。
D ．紧急刹车。
C ．车速太慢。
年以美国为首的北约军队用飞机野蛮地对南联盟发电厂进行轰炸时，使用了6.1999）（造成电这种炸弹爆炸后释放出大量的纤维状的石墨覆盖在发电厂的设备上，一种石墨炸弹，厂停电。
）全国⾼中应⽤物理知识竞赛试题及答第⼆届(《求学杯》)全国⾼中应⽤物理知识竞赛试题注意事项：1. 请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。
2. ⽤蓝⾊或⿊⾊钢笔、圆珠笔书写。
3. 答卷过程中可以使⽤普通型计算器。
4. 本试卷共有三个⼤题，总分为150分。
⼀、本题包括10⼩题，每⼩题5 分，共50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。
请把符合题⽬要求的选项的序号填⼊题后的( ) 内。
全选对的得5分，选不全的得3 分，有选错或不选的得0 分。
1. 验纱机发出的“光”能使钞票⼗的荧光物质发光：家⽤电器的遥控器发出的“光”，能⽤来控制电视机。
空调器等家⽤电器。
对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是( )A.验钞机发出的“光”是红外线B.遥控器发出的“光”是红外线C.遥控器发出的“光”是原⼦的内层电⼦受到激发后产⽣的D.遥控器发出的“光”是原⼦的外层电⼦受到激发后产⽣的2. 在灭⽕抢险的过程中，消防队员有时要借助消防车上的梯⼦爬到⾼处进⾏救⼈或灭⽕作业，如图1 所⽰。
已知消防车梯⼦的下端⽤摩擦很⼩的铰链固定在车上，上端靠在摩擦很⼩的竖直玻璃幕墙上。
消防车静⽌不动，在消防队员沿梯⼦匀速向上爬的过程中，下列说法中正确的是( )A. 铰链对梯的作⽤⼒逐渐减⼩B. 墙对梯的弹⼒不变C. 地⾯对车的摩擦⼒逐渐增⼤D. 地⾯对车的弹⼒不变3. ⼩明有⼀台⼩型收录机(俗称“随⾝听”) 是⽤两节5 号⼲电池供电的，有⼀天需要更换电池了，他⼀时没有合适的电池，就从家中⼀台⼯作正常的⽯英钟中取出了两节5 号电池给这个随⾝听供电。
⽤它收听电台⼴播，声⾳基本正常，但⽤它听录⾳带上的⾳乐时却发现录⾳磁带虽然转动，但声⾳不正常。
出现这种现象的原因可能是( ）A. 开关接触不良B.收录机的扬声器质量有问题C. 电池已⽤旧，电动势变得很⼩D.电池已⽤旧，内阻变得很⼤4. 对于不同的柴油机，燃烧同样的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能。
全国高中应用物理知识竞赛试卷一、本题共小题,每小题分，共分。
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。
请把符合题目要求的选项的序号填入题后的( )内。
全选对的得分，选不全的得分，有选错或不选的得分。
．年北京奥运会场馆周围％～％的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术。
太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为( )．→β；．→；．→；．→。
．人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是前脚掌先着地．并在着地的过程中曲腿下蹲。
这是为了( )．减小人脚所受的冲量．使人的动量变化量变得更小．延长人体速度变化所经历的时间，从而减小地面对人脚的作用力．增大人对地的压强，使人站立得更稳，起到安全作用．对于如下几种现象的分析，下列说法中正确的是( )．通常情况下人用力将乒乓球和与乒乓球大小相似的小石块抛出，小石块飞行的距离要远得多，其主要原因是抛出后的乒乓球比石块所受空气阻力大．用打气筒给自行车打气时，要用力才能压缩空气，这说明此时空气分子间的作用力是斥力．把笔尖紧压在化妆用玻璃镜面上，看到笔尖与它在镜中的像的距离约为，则玻璃的厚度约为．打开香水瓶后，在较远的地方也能闻到香味，这表明香水分子在不停地运动．有一种手电筒和台式电子钟都是使用节干电池作电源。
将新电池装在手电筒中，经过较长时间的使用，当手电筒的小灯泡只能发出微弱的光而不能正常使用时，把电池取出来，用电压表测其两端电压，电压表示数基本等于。
把这节旧电池装在台式电子钟上却仍能使电子钟正常工作。
根据上述现象，可判断下列说法中正确的是（）．这个电池的电动势比新电池的电动势小很多．这个电池的内阻比新电池的内阻大很多．台式电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压小．台式电子钟正常工作时的电流一定比手电筒正常工作时的电流小．如图所示，表演“飞车走壁”的杂技演员骑着摩托车飞驶在圆台形筒壁内，圆台筒固定不动，其轴线沿竖直方向。
全国高中应用物理竞赛试卷题号 一 二 三总分1 2 3 4 1 2 3 4分数 复核人一、本题包括11小题，考生只需做10小题，每小题5分，共50 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。
请把符合题目要求的选项的序号填入题后的 ( )内。
全选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不选的得分。
1.如图1所示，消防队员在进行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（ ）A ．F 上向上F 下向下，F 上与F 下等大B ．F 上向下F 下向上，F 上大于F 下C ．F 上向上F 下向上，F 上与F 下等大D ．F 上向上F 下向下，F 上大于F 下2．由乎地磁场的作用，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3.电铃的结构原理如图2所示，如果在使角过程中发现这个、电铃小锤敲击铃的频率过，现要将敲击频率调高一些，则下列措施中一定可行的是（ ）A.适当提高电的电压B.增大小锤的质量C.换用更软一点的簧片 D .将电源改用交流电来供电4.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3 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 受力注意事项：1．请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。
2．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。
3．答卷过程中可以使用普通型计算器。
第27 届全国中学生物理竞赛复赛试卷本卷共九题，满分160 分．计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后结果的不能得分．有数字计算的题．答案中必须明确写出数值和单位．填空题把答案填在题中的横线上，只要给出结果，不需写出求解的过程．一、（15 分）蛇形摆是一个用于演示单摆周期与摆长关系的实验仪器（见图）．若干个摆球位于同一高度并等间距地排成一条直线，它们的悬挂点在不同的高度上，摆长依次减小．设重力加速度g = 9 . 80 m/ s2 ,1 ．试设计一个包含十个单摆的蛇形摆（即求出每个摆的摆长），要求满足：( a ）每个摆的摆长不小于0 . 450m ，不大于1.00m ; ( b ）初始时将所有摆球由平衡点沿x 轴正方向移动相同的一个小位移xo ( xo <<0.45m ) ，然后同时释放，经过40s 后，所有的摆能够同时回到初始状态．2 ．在上述情形中，从所有的摆球开始摆动起，到它们的速率首次全部为零所经过的时间为______________________________________二、（20 分）距离我们为L 处有一恒星，其质量为M ，观测发现其位置呈周期性摆动，周期为T ，摆动范围的最大张角为△θ．假设该星体的周期性摆动是由于有一颗围绕它作圆周运动的行星引起的，试给出这颗行星的质量m所满足的方程．若L=10 光年，T =10 年，△θ= 3 毫角秒，M = Ms （Ms为太阳质量），则此行星的质量和它运动的轨道半径r各为多少？分别用太阳质量Ms 和国际单位AU （平均日地距离）作为单位，只保留一位有效数字．已知1 毫角秒=11000角秒，1角秒=13600度，1AU=1.5×108km,光速 c = 3.0×105km/s.三、（22 分）如图，一质量均匀分布的刚性螺旋环质量为m，半径为R ，螺距H =πR ，可绕竖直的对称轴OO′，无摩擦地转动，连接螺旋环与转轴的两支撑杆的质量可忽略不计．一质量也为m 的小球穿在螺旋环上并可沿螺旋环无摩擦地滑动,首先扶住小球使其静止于螺旋环上的某一点A ，这时螺旋环也处于静止状态．然后放开小球，让小球沿螺旋环下滑，螺旋环便绕转轴O O′，转动．求当小球下滑到离其初始位置沿竖直方向的距离为h 时，螺旋环转动的角速度和小球对螺旋环作用力的大小．四、（ 12 分）如图所示，一质量为m、电荷量为 q ( q > 0 ）的粒子作角速度为ω、半径为 R 的匀速圆周运动.一长直细导线位于圆周所在的平面内，离圆心的距离为d ( d > R ) ，在导线上通有随时间变化的电流I, t= 0 时刻，粒子速度的方向与导线平行，离导线的距离为d+ R .若粒子做圆周运动的向心力等于电流 i ,的磁场对粒子的作用力，试求出电流 i 随时间的变化规律．不考虑变化的磁场产生的感生电场及重力的影响．长直导线电流产生的磁感应强度表示式中的比例系数 k 已知．五、（20分）如图所示，两个固定的均匀带电球面，所带电荷量分别为+Q和-Q (Q >0) ，半径分别为R和R/2，小球面与大球面内切于C点，两球面球心O和O’的连线MN沿竖直方在MN与两球面的交点B、0和C处各开有足够小的孔因小孔损失的电荷量忽略不计，有一质量为m，带电荷为q(q>0的质点自MN线上离B点距离为R的A点竖直上抛。
2010年全国高中应用物理知识竞赛试题一、本题包括11小题，考生只需做10小题，每小题5分。
共50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．请把符合题目要求的选项的序号填入题后的( )内．全选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不选的得O分．1．斜坡型的房顶具有保温、节能、美观等优点，农村的平房大都采用这种房顶，城市中的一些居民楼也进行了“平改坡”的改造．在进行这种斜坡型房顶的设计中，考虑到下雨时落至房顶的雨水要能尽快地淌离房顶，以减少房顶漏水的可能．在如图1所示的四种情景中最符合上述要求的是( )2．如图2所示为直升机在飞行过程中的两种姿态，对于这两种姿态，下列说法中正确的是 ( ) A．图甲所示为降落过程B．图乙所示为降落过程C．图甲所示为起飞过程D．图乙所示为起飞过程3．如图3所示，荡秋千是一种往复运动，人在秋千上可以越荡越高，这时系统的机械能是增大的．为达到越荡越高的目的，下列做法中正确的是 ( )A．在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由站立缓缓下蹲，当秋千到最高点时，迅速由下蹲到站立B ．在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由下蹲缓缓站立，当秋千到最高点时，迅速由站立到下蹲C ．人一直保持站立姿势D ．人一直保持下蹲姿势4．在我国的甘肃酒泉和四川西昌有两个著名的卫星发射基地，它们为我国的航天事业立下了汗马功劳．如果请你参与卫星的发射工作，要发射一颗地球同步通信卫星，从节能的角度分析，你认为在这两个基地中的发射地点和发射方向应选 ( )A ．酒泉，向西发射B ．酒泉，向东发射C ．西昌，向西发现D ．西昌，向东发射5．对于地磁场的起源，科学家们提出了多种假说，但到现在仍没有一个统一的结论．在众多的假说中，有一种根据安培的“磁现象的电本质”提出的说法：地核在6 000 K 的高温和360万个大气压的环境中会使得地壳和地核问的地幔中形成带电层，而地球自转必然会造成地幔的带电层旋转，从而产生了地磁场．则根据地磁场的情况可知，地幔层的带电情况是( )A ．带负电荷B ．带正电荷C ．南、北半球的地幔分别带正、负电荷D ．南、北半球的地幔分别带负、正电荷6．欧姆为了探索通过导体的电流和电压、电阻的关系做了很多实验，当时没有输出电压稳定的电源和测量电流用的仪器，在波根道夫的建议下，他采用温差电偶做电源，用小磁针的偏转检测电流．具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转．当通过该导线电流为I 。
时，小磁针偏转了角度a 1而后静止．若直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了角度a 2而后静止时，则通过该直导线的电流为( )A ．012sin sin I ααB ．012tan tan I ααC ．012cos cos I ααD ．012cot cot I αα 7．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线．为了保护输电线不至于被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．电线穿过钢管的方案有两种(如图4所示)：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过．如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是( )A ．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的B ．若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的C ．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D ．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的8．埃及的古夫(Khufu)金字塔内有一条狭窄通道，尽头处被一块镶有两个铜制把手的石块堵住，如图5所示．考古学家曾利用一台机器人来探测石块后面隐藏的秘密，该机器人上配备的探测设备有：(甲)超声波回声探测器、(乙)导电性传感器、(丙)可穿透石块的雷达．机器人沿着通道到达石块前，进行了以下探测工作：(1)两个铜把手在石块背面是否彼此连接；(2)石块是否能够移动；(3)在石块后面是否还有其他物体；图五(4)石块的厚度．针对上述各项探测工作，下表中哪一选项内所选的探测设备最合适请考生注意：下面的第9、10、11三个小题中。
只选择两个题做答．若三个小题均做答。
则只按第9、10两题的解答情况给分．9．夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂．关于这一事例有以下描述(设爆裂前的过程中内胎容积几乎不变)，其中正确的是 ( )A．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，分子热运动加剧，气体压强增大的结果C．在车胎爆裂前，胎内气体吸热，内能增加D．在车胎突然爆裂的瞬间，胎内气体内能减少10．根据光的薄膜干涉原理，可用图6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问形成一层很薄的、横截面为三角形的空气层，此时若用平行的单色光按图6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6乙所示．如果在某次检验中看到了如图6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11．在研制礼花弹的测试中，发现有一个礼花弹在上升到最高点炸裂成三块碎片，其中一块首先沿竖直方向落至地面，另两块稍后一些同时落至地面．则在礼花弹炸裂后的瞬间这三块碎片的运动方向可能是图7中的 ( )二、本题包括5小题。
考生只需做4小题，共40分．请按题目的要求做简要的回答．1．(10分)我们都知道，使用任何机械都不省功，那么我们每天从家到学校，为什么通常骑自行车会比步行要感觉轻松一些呢?试从物理学的角度加以分析．1．在水平路面上骑车和步行有以下不同点：(1)骑车过程中，人的重心位置几乎不变；步行过程中，当人迈开双腿时重心降低，双腿靠拢时重心升高．(2)骑车过程中人的运动近似为匀速；步行过程中人双腿靠拢时速度较大，双脚着地时瞬时速度为零，即人每迈出一步都有一个加速和减速的过程．(3)骑车过程中人的大部分体重都压在车上；步行过程中身体的全部重力几乎都压在腿上．正是由于人在步行时，每向前迈出一步都不得不将重心“举高”一次、不得不做一次加速和减速的动作．这些动作是要消耗人的能量，而骑车的过程是不需要消耗这些能量做功的，同时骑车时人腿承受的力一般也小于步行时腿承受的力．所以通常骑自行车会比步行要感觉轻松一些．。
2．(10分)如图8所示，飞船口和空间站b 分别绕地球做匀速圆周运动，它们的圆轨道半径分别为a r 和)(b a b r r r ．为了使飞船追上空问站实现对接，可以通过改变速度大小的方法来实现．关于飞船的速度如何改变，一个学生分析如下 ： 图8飞船所受到的万有引力提供做圆周运动时所需的向心力，设飞船的质量为m 、轨道半径为a r 、运动速度为v ，地球的质量为M ，列出：a a r mv r GMm //22=,解得a r GM v /=，即要使飞船与空间站对接，a r 应增大，因而飞船的速度v 应减小，飞船应采取继续向前运动但减速的措施．请问：这个学生的上述分析是否正确?若不正确，请指出他的错误，并给出正确解答．2．不正确．飞船速度减小，由于万有引力所提供向心力将大于其做匀速圆周运动所需的向心力，因此飞船会做向心运动而越来越靠近地面，不可能实现对接．正确的做法是使飞船适当地加速，从而由于万有引力小于其做匀速圆周运动所需的向心力，飞船会向远离地球方向运动，方能实现对接．3．(10分)一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻R 随温度T 变化的关系如图9中粗虚线所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣服．有一种用称为"PTC"的新材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图9中实线所示．已知T 1～T 2为通常室温的变化范围，试根据图线分析： 图9(1)为什么原处于室温状态的PTC 熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快?(2)通电一段时间后使用"PTC"新材料的电熨斗的温度T 可能会自动稳定在一定范围内，请说明其可能稳定的温度范围．(3)简析PTC 发热元件的自动控温过程．3．(1)与合金丝相比，冷态时PTC 电阻较小，在工作电压相同的情况下，其电功率较大，所以升温较快．(2)稳定在T3～T4范围内．(3)当熨斗温度升高到T3后，PTC 的电阻急剧增大，电功率快速变小，使得生热与散热趋于平衡，熨斗温度趋于稳定；当温度降低至T4以下时，电阻又急剧变小，电功率快速增大，使得散热与生热趋于平衡，熨斗温度也会趋于稳定．因而熨斗的温度能稳定在瓦～L 的范围内．请考生注意：下面的第4、5两个小题中，只选择一个题做答．若两个小题均做答，则只按第4小题的解答情况给分．4．(10分)在一个艳阳高照的日子里，正行走在密密大森林中的小明和伙伴们，迷失了方向．这时他们感到有阵阵凉风从背后吹来，小明他们都很害怕，想尽快走出森林．请你分析说明，小明他们应该沿什么方向走，才能尽快走出大森林，并说明你的理由．4．小明他们应该保持现有方向继续走，就能尽快走出大森林．因为在艳阳高照的日子里，森林外的土地和森林同时吸热，但森林中水分大，温度上升慢，所以森林内外相比，森林内的空气密度大，气压高，空气从森林内流向森林外，即森林中的风是从内向外吹的．只要沿着风的方向走，就能尽快走出大森林．5．(10分)如图10所示为一种健身器材，利用这种器材可以锻炼身体的协调能力，改善心肺功能．有很多人不抓扶手站在这种器材上来回荡悠．通过观察我们发现小孩荡悠起来很从容，幅度大，而成年人荡悠时很急促而且幅度小．从物理学角度考虑对上述现象作出解释．5．(1)小孩站上去，振动系统重心到转轴的距离比大人站上去时长；(2)这个振动系统是一个自由振动；(3)可以将这个转动系统等效为单摆的摆动；(4)单摆的固有周期与系统质量无关，摆长越长，周期越大；(5)小孩站上去后振动时振动周期大，容易调节，所以荡悠起来很从容，而且容易做到幅度大．三、本题包括5小题，考生只需做4小题。
每小题15分。
共60分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案图10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．1．(15分)小明同学骑着一辆变速自行车上学，他想测一下骑车的最大速度．在上学途中他选择了最高的变速比，并测得在这种情况下蹬动轮盘的最大转速是每1s轮盘转动一周，然后他数得自行车后轮上的飞轮6个齿盘和脚踏轮盘上3个齿盘的齿数如下表所示，并测得后轮的直径为66 cm．软盘飞轮由此可求得他骑车的最大速度是多少? 图112．(15分)如图12所示是医生给病人输液用的普通输液器．在输液时，A管与大气相通，B管下面连接一小容器C，然后再用皮管经调节器连接到注射针头．药液沿皮管向下流，到容器C中被隔断(C内有少量空气)，并以液滴形式下滴，再经皮管和注射针头进人人体．(1)试分析容器C的作用；(2)设输液瓶口到注射针头D的平均高度h=70 cm，人体血管内血液的平均压强约为1.0 atm，普通注射针头的内壁直径为0.30 mm．假设通过调节输液管上的调节器，使得从瓶口到针头间的液体在流动过程中受到的粘滞阻力为其所受重力的9／10，试估算按上述条件输500 mL药液所需的时间．3．(15分)有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图13所示．其中墨盒可以喷出半径为lO-5m的墨汁微粒，此微粒经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制．带电后的微粒以一定的初速度进入偏转电场，带电微粒经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字符．无信号输入时，墨汁微粒不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒．设偏转板长1.6 cm，两板间的距离为O.50 cm，偏转板的右端距纸3.2 cm．若一个墨汁微粒的质量为1.6×10-11kg，以40 m／s的初速度垂直于电场方向进人偏转电场，两偏转板间的电压是8.O×102V，此打印机的打印头运动一次可打印的字迹的高度为4.00 mm，所打印字迹的下边缘与墨汁微粒不带电沿直线打到位置的距离为2.00 mm．(1)试分析完成上述打印过程中有信号输入时墨汁微粒通过带电室所带电荷量的情况．(2)为了使打在纸上的字迹缩小，请你提出一个可行的方法请考生注意：下面的第4、5两个小题中。
