江门市2022-2023学年度普通高中学科竞赛
物 理
一、选择题。本题共6小题，每小题6分，共36分。在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一个选项是符合题意的，有的小题有多项是符合题意的。把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，用绝缘细绳悬挂一矩形导线框且导线框底边水平，导线框通有逆时针方向的电流（从右侧观察），在导线框的正下方、垂直于导线框平面有一直导线PQ。现在PQ中通以水平向左的电流，在短时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下观察导线框逆时针转动
B. 从上往下观察导线框顺时针转动
C. 细绳受力会变得比导线框重力大
D 细绳受力会变得比导线框重力小
【答案】AC
【解析】
【详解】AB． 由安培定则判断出通电导线PQ在线框处的磁场方向平行于线框平面从外向里，根据左手定则，可知线框外侧电流受安培力向右，线框内侧电流受安培力向左，从上往下看，导线框将逆时针转动，A正确，B错误；
CD． 线框沿逆时针方向转动一个小角度后，线框靠近导线PQ处的边的电流的方向向左，由左手定则可知，其受到的安培力的方向向下，线框上边的电流的方向向右，由左手定则可知，其受到的安培力的方向向上，由于导线在线框上边产生的磁感应强度小于导线在线框下边产生的磁感应强度，所以整体受安培力向下，细绳受力会变得比导线框重力大，C正确，D错误。
故选AC。
2. 如图所示，一根长直导线经小孔O竖直穿过粗糙的绝缘水平面，导线中通有方向向下的恒定电流I，a、b两点的连线过O点。一带正电小物块P在a点时的速度为，方向沿连线ab，关于小物块的运动下列说法正确的是（ ）
A. 小物块开始做曲线运动 B. 小物块开始做直线运动
C. 小物块所受的支持力开始增大 D. 小物块所受的摩擦力开始变小
【答案】BD
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则可知导线产生的磁场为顺时针，垂直方向，且离导线越远，磁感应强度越小，根据左手定则可知，小物块P所受的洛伦兹力竖直向下，竖直方向根据平衡条件可得
沿着方向，小物块P所受合力为
可知小物块P所受合力方向与初速度方向相反，小物块做减速直线运动，随着速度减小以及远离导线，小物块P所受的支持力减小，小物块所受摩擦力也变小。
故选BD。
3. 如图所示，A、B两物块质量分别为、，用轻细线连接放在水平地面上，用始终平行地面的拉力F拉B，使A、B一起做匀加速直线运动，A、B与地面间的动摩擦因数均为，为了增大细线上的张力，下列办法可行的是（ ）
A. 仅增大A的质量 B. 仅增大B的质量
C. 仅增大F D. 仅增大动摩擦因数
【答案】AC
【解析】
【详解】根据牛顿第二定律得，对整体
得
对A有
得到，轻线上的张力
可知要增加T，可增大A物的质量，或减小B物的质量，还可以增大力，与动摩擦因数无关。
故选AC。
4. “嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道．观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ (弧度)，如图所示．已知引力常量为G，由此可推导出月球的质量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】线速度为：
…①
角速度为：
…②
根据线速度和角速度的关系公式，有：
v=ωr…③
卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：
…④
联立解得：
A ，与结论相符，选项A正确；
B. ，与结论不相符，选项B错误；
C. ，与结论不相符，选项C错误；
D. ，与结论不相符，选项D错误．
5. 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。为检测新能源汽车的基本性能，某志愿者驾驶汽车以36km/h的速度驶入水平长直试验场，某时刻开始刹车，汽车做匀减速直线运动直到速度减为零，然后马上使汽车做匀加速直线运动直到恢复最初的速度。从开始刹车到恢复最初速度的过程中汽车的位移与速度的关系如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 汽车加速过程中加速度的大小为
B. 汽车刹车过程中加速度的大小为
C. 该过程所用的总时间为6s
D. 该过程中汽车总位移为30m
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．由图知，汽车加速过程发生的位移
末速度
由匀加速直线运动的规律
汽车加速过程中加速度的大小
A错误；
D．汽车做匀减速直线运动的位移
该过程中汽车的总位移
D正确；
B．汽车刹车过程中加速度大小
B正确；
C．该过程所用的总时间
C正确。
故选BCD。
6. 粉刷工人给墙壁粉刷涂料的情景和所用的“涂料滚”如图所示。粉刷墙壁时，工人通过撑杆使粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，便可将涂料粉刷到墙壁上。为了保证施工质量，希望涂料滚缓缓上移的过程中，涂料滚对墙壁的压力大小保持一定，则该过程（ ）
A. F逐渐变小，F与竖直方向的夹角逐渐变小
B. F逐渐变大，F与竖直方向的夹角逐渐变大
C. F大小不变，F与竖直方向的夹角逐渐变小
D. F的大小和方向都保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】涂料滚对墙壁的压力大小保持一定，根据牛顿第三定律可知，墙壁对涂料滚的支持力一定，涂料滚的重力也不变，而涂料滚受到重力、支持力和F作用而处于平衡状态，根据平衡条件可知，F的大小和方向都不变。
故选D。
二、填空题。本题共3小题，每小题6分。把答案填在题中的横线上或题中指定的地方，只要给出结果，不需要写出求得结果的过程。
7. 如图所示，匀强电场方向平行于平面，在Oxy平面内有一个半径为的圆，圆上有一动点P，设半径OP与x轴正方向的夹角为θ，P点沿圆周移动时，P点的电势满足，A点的电势为______V，B点的电势为________V，匀强电场的大小_______V/m。
【答案】 ①. 36 ②. 0 ③. 360
【解析】
【详解】[1]根据题意可得A点的电势为
[2]同理可得B点的电势为
[3]同理可得B点关于轴对称的点电势为零，则轴为等势面，则匀强电场的大小
8. 小华同学在地面上方的P点分别沿水平方向和竖直向上以相同大小的初速度抛出两个质量相同的小石块a和b，测得石块b上升的最大高度等于P点距离地面的高度，则a和b在空中运动的时间之比为______，位移之比为______，落到地面时重力的功率之比为______。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】[1]对小石块a有
对小石块b有
小石块b运动的时间
解得
[2]小石块b运动的位移
根据上述小石块b向上运动过程中有
小石块a水平方向分位移为
则小石块a的位移为
则有
[3]小石块b落地时重力的功率
小石块a落地时重力的功率
则有
9. 我国“玉兔号”月球车利用太阳能电池产生的电能进行驱动。月球车总质量为140kg，所安装的太阳能电池的电动势为45V，内阻为10Ω，正常工作时电池的输出功率为45W（正常工作时电流小于3A）。月球车在某次正常工作时，从静止出发沿直线行驶，经过5.0s后速度达到最大为0.50m/s。假设此过程中阻力恒定，电池的输出功率80%转化为用于牵引月球车前进的机械功率。在此过程中月球车所受阻力大小为______N，前进的距离为______m，电池的电流为______A。（结果均保留两位有效数字）
【答案】 ①. 72 ②. 2.3 ③. 1.5
【解析】
【详解】[1]月球车速度达到最大值时有
，
解得
[2]月球车在前进过程中根据动能定理有
解得
[3]对电源分析有
解得
，
由于正常工作时电流小于3A，则电池的电流为1.5A。
三、计算题。本题共3小题，共46分。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。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。
10. 两平行金属板、水平放置，带正电荷，带等量负电荷，两板间匀强电场方向如图所示，两板的距离为d，两板的长度也为d。开始时一个电荷量为、质量为m的小球B静止在金属板左侧光滑平台的右端。现有一个不带电，质量也为m的小球A，以速度沿两板中心轴线水平向右运动，与小球B发生碰撞并成为一个整体立即射入匀强电场，设碰撞前后总电量不变，重力加速度为g。求：
（1）若整体射入匀强电场后沿中心轴线做直线运动，求电场强度E的大小；
（2）若在两金属板间再加上垂直纸面的匀强磁场，整体射入匀强电场后恰好从端射出，求磁感应强度B的大小及方向
【答案】（1）；（2），垂直纸面向里
【解析】
【详解】（1）A、B整体进入匀强电场后，受重力和电场力，根据二力平衡可得
解得
（2）A、B碰撞过程，根据动量守恒
解得
由洛伦兹力提供向心力
由几何关系可得
联立解得
根据左手定则可知B的方向垂直纸面向里。
11. 如图甲所示，质量长木板静止在足够大的水平地面上，一小物块以的速度从左端滑上长木板后，不能从木板的右端掉落，其运动的图像如图乙所示。取重力加速度大小，求：
（1）小物块与木板间因摩擦产生的热量Q；
（2）内静摩擦力对长木板的冲量。
【答案】（1）；（2），方向向右
【解析】
【详解】解：（1）根据题意由图乙可知，内小物块与长木板发生相对运动，时，小物块与长木板具有相同速度，之后一起匀减速，连接坐标原点与图像的拐点，即为长木板的图像，如图所示
设小物块的质量为，小物块与长木板间的动摩擦因数为，长木板与地面间的动摩擦因数为，前内小物块的加速度大小为，长木板的加速度大小为，后小物块和长木板一起做匀减速直线运动时的加速度大小为，由牛顿第二定律有
由图像可得
联立解得
由图像可得，内小物块的位移为
长木板的位移为
小物块与木板间因摩擦产生的热量
（2）设内长木板受到小物块的静摩擦力大小为，该静摩擦力的方向向右，则有
联立代入数据解得
方向向右。
12. 如图所示，间距为L的光滑平行导轨PQ、EF竖直放置，导轨下端连接的定值电阻阻值为R。质量为m、电阻为R的金属棒ab放在导轨上，用平行于导轨平面的绝缘细线绕过定滑轮连接质量为3m的重物A，垂直于导轨的虚线上方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为，金属棒ab开始的位置离虚线的距离为d（d未知）。由静止同时释放重物A及金属棒ab，当金属棒ab刚进入磁场时加速度为0，金属棒ab进入匀强磁场运动的距离为x时剪断细线。已知导轨足够长且电阻不计，金属棒ab运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，重物A离地足够高，重力加速度为g。求：
（1）金属棒ab进入磁场前加速度的大小；
（2）金属棒ab开始的位置离虚线的距离d多大 剪断细线前通过电阻R的电量为多少
（3）若将剪断细线的时刻记作，此时刻磁感应强度开始逐渐减小，在金属棒ab运动到最高点的过程中，通过电阻R的电量始终为0，试写出磁感应强度的大小随时间变化的关系式。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）金属棒ab进入磁场前，根据牛顿第二定律
解得
（2）ab刚进磁场时加速度为零，即ab受力平衡，有
根据闭合电路欧姆定律
解得
由动能定理，可得
联立解得
根据
又
联立可得
（3）由题意知，，通过电阻R的电量始终为0，则感应电流始终为零，则穿过闭合回路的总磁通量不变，导体棒做竖直上抛运动，根据
解得
时间江门市2022-2023学年度普通高中学科竞赛
物 理
一、选择题。本题共6小题，每小题6分，共36分。在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一个选项是符合题意的，有的小题有多项是符合题意的。把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，用绝缘细绳悬挂一矩形导线框且导线框底边水平，导线框通有逆时针方向的电流（从右侧观察），在导线框的正下方、垂直于导线框平面有一直导线PQ。现在PQ中通以水平向左的电流，在短时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下观察导线框逆时针转动
B. 从上往下观察导线框顺时针转动
C. 细绳受力会变得比导线框重力大
D 细绳受力会变得比导线框重力小
2. 如图所示，一根长直导线经小孔O竖直穿过粗糙的绝缘水平面，导线中通有方向向下的恒定电流I，a、b两点的连线过O点。一带正电小物块P在a点时的速度为，方向沿连线ab，关于小物块的运动下列说法正确的是（ ）
A. 小物块开始做曲线运动 B. 小物块开始做直线运动
C. 小物块所受的支持力开始增大 D. 小物块所受的摩擦力开始变小
3. 如图所示，A、B两物块的质量分别为、，用轻细线连接放在水平地面上，用始终平行地面的拉力F拉B，使A、B一起做匀加速直线运动，A、B与地面间的动摩擦因数均为，为了增大细线上的张力，下列办法可行的是（ ）
A. 仅增大A的质量 B. 仅增大B的质量
C. 仅增大F D. 仅增大动摩擦因数
4. “嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道．观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ (弧度)，如图所示．已知引力常量为G，由此可推导出月球的质量为( )
A. B. C. D.
5. 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。为检测新能源汽车的基本性能，某志愿者驾驶汽车以36km/h的速度驶入水平长直试验场，某时刻开始刹车，汽车做匀减速直线运动直到速度减为零，然后马上使汽车做匀加速直线运动直到恢复最初的速度。从开始刹车到恢复最初速度的过程中汽车的位移与速度的关系如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 汽车加速过程中加速度的大小为
B. 汽车刹车过程中加速度的大小为
C. 该过程所用总时间为6s
D. 该过程中汽车的总位移为30m
6. 粉刷工人给墙壁粉刷涂料情景和所用的“涂料滚”如图所示。粉刷墙壁时，工人通过撑杆使粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，便可将涂料粉刷到墙壁上。为了保证施工质量，希望涂料滚缓缓上移的过程中，涂料滚对墙壁的压力大小保持一定，则该过程（ ）
A. F逐渐变小，F与竖直方向的夹角逐渐变小
B. F逐渐变大，F与竖直方向的夹角逐渐变大
C. F大小不变，F与竖直方向的夹角逐渐变小
D. F的大小和方向都保持不变
二、填空题。本题共3小题，每小题6分。把答案填在题中的横线上或题中指定的地方，只要给出结果，不需要写出求得结果的过程。
7. 如图所示，匀强电场方向平行于平面，在Oxy平面内有一个半径为的圆，圆上有一动点P，设半径OP与x轴正方向的夹角为θ，P点沿圆周移动时，P点的电势满足，A点的电势为______V，B点的电势为________V，匀强电场的大小_______V/m。
8. 小华同学在地面上方的P点分别沿水平方向和竖直向上以相同大小的初速度抛出两个质量相同的小石块a和b，测得石块b上升的最大高度等于P点距离地面的高度，则a和b在空中运动的时间之比为______，位移之比为______，落到地面时重力的功率之比为______。
9. 我国“玉兔号”月球车利用太阳能电池产生的电能进行驱动。月球车总质量为140kg，所安装的太阳能电池的电动势为45V，内阻为10Ω，正常工作时电池的输出功率为45W（正常工作时电流小于3A）。月球车在某次正常工作时，从静止出发沿直线行驶，经过5.0s后速度达到最大为0.50m/s。假设此过程中阻力恒定，电池的输出功率80%转化为用于牵引月球车前进的机械功率。在此过程中月球车所受阻力大小为______N，前进的距离为______m，电池的电流为______A。（结果均保留两位有效数字）
三、计算题。本题共3小题，共46分。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。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。
10. 两平行金属板、水平放置，带正电荷，带等量负电荷，两板间匀强电场方向如图所示，两板的距离为d，两板的长度也为d。开始时一个电荷量为、质量为m的小球B静止在金属板左侧光滑平台的右端。现有一个不带电，质量也为m的小球A，以速度沿两板中心轴线水平向右运动，与小球B发生碰撞并成为一个整体立即射入匀强电场，设碰撞前后总电量不变，重力加速度为g。求：
（1）若整体射入匀强电场后沿中心轴线做直线运动，求电场强度E的大小；
（2）若在两金属板间再加上垂直纸面的匀强磁场，整体射入匀强电场后恰好从端射出，求磁感应强度B的大小及方向
11. 如图甲所示，质量的长木板静止在足够大的水平地面上，一小物块以的速度从左端滑上长木板后，不能从木板的右端掉落，其运动的图像如图乙所示。取重力加速度大小，求：
（1）小物块与木板间因摩擦产生的热量Q；
（2）内静摩擦力对长木板的冲量。
12. 如图所示，间距为L光滑平行导轨PQ、EF竖直放置，导轨下端连接的定值电阻阻值为R。质量为m、电阻为R的金属棒ab放在导轨上，用平行于导轨平面的绝缘细线绕过定滑轮连接质量为3m的重物A，垂直于导轨的虚线上方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为，金属棒ab开始的位置离虚线的距离为d（d未知）。由静止同时释放重物A及金属棒ab，当金属棒ab刚进入磁场时加速度为0，金属棒ab进入匀强磁场运动的距离为x时剪断细线。已知导轨足够长且电阻不计，金属棒ab运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，重物A离地足够高，重力加速度为g。求：
（1）金属棒ab进入磁场前加速度的大小；
（2）金属棒ab开始的位置离虚线的距离d多大 剪断细线前通过电阻R的电量为多少
（3）若将剪断细线时刻记作，此时刻磁感应强度开始逐渐减小，在金属棒ab运动到最高点的过程中，通过电阻R的电量始终为0，试写出磁感应强度的大小随时间变化的关系式。
