2021宁波市物理竞赛试题
2021年宁波市物理竞赛试题
时间：120分钟  满分：100分            2021年10月  一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。每小题列出的四个选项中只有一个是符合要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．国际单位制（缩写SI ）定义了米（m ）、秒（s ）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。例如，由m 和s 可以导出速度单位m·s -1。历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定
义秒。但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等
因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯-
133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率∆νν=9 192 631 770 Hz
定义s ；1983年用真空中的光速c =299 792 458 m·s -1定义m 。2018年第
26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对
应关系如图，例如，s 对应∆νν，m 对应c ）。新SI 自2019年5月20日
（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列
选项不正确的是
A ．7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性
B ．用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s ，辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 s
C ．用真空中的光速c （m·s -1）定义m ，因为长度l 与速度v 存在l =vt ，而s 已定义
D ．因为普朗克常量h （J·s ）的单位中没有kg ，所以无法用它来定义质量单位
2．歼-20战斗机安装了我国自主研制的矢量发动机，能够在不改变飞机
飞行方向的情况下，通过转动尾喷口方向改变推力的方向，使战斗机
获得很多优异的飞行性能。已知在歼-20战斗机沿水平方向超音速匀
速巡航时升阻比（垂直机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比）
G ，使飞机实现节油巡航模式的最小推力是
A ．G
B
C ．16G
D ．4
G
3．环保人员在一次环保检查时发现，有一根排污管正在向外满口排出大量污
水。这根管道水平设置，管口离水面有一定的高度，如图所示。环保人员
测出管道的内径D 、管道中心离水面的高度h 和污水的水平射程s ，则该管
道每秒钟排污体积的表达式为
A ．2sD π
B 2sD
C 2s
D  D 2sD  4．在医学研究中，常常用超速离心机分离血液中的蛋白。如图所示，用极高的角速度旋转封闭的玻璃管一段时间后，管中的蛋白会按照不同的属性而相互分离、分层，且密度大的出现在远离转轴的管底部。已知玻璃管绕转轴匀速转动时，管中两种不同的蛋白P 、Q 相对于转轴的距离分别为r 和2r ，则
A ．蛋白P 受到的力有重力浮力和向心力
B ．蛋白P 和蛋白Q 的角速度之比为1：2
C ．蛋白P 和蛋白Q 的向心加速度之比为1：2
D ．蛋白P 和蛋白Q 的向心力之比为1：2
5．法拉第笼是一个由金属制成的球形状笼子，与大地连通。当高
压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，放电
杆尖端靠近笼体时，出现放电火花。如图所示，体验者进入笼
体后关闭笼门，操作员接通电源，用放电杆进行放电演示。下
列说法正确的是
A ．法拉第笼上的感应电荷均匀分布在笼体外表面上关于健康饮食的演讲稿
B ．法拉第笼内部任意两点间的电势差为零五四青年节放假规定
C ．法拉第笼上的感应电荷在笼内产生的电场强度为零
D ．同一带电粒子在法拉第笼外表面的电势能大于在法拉第笼内部的电势能
6．跳绳是一种健身运动。某同学在原地跳绳过程中，离开地面后沿竖直方
向的速率-时间图像如图所示。若该同学质量为40kg ，每分钟跳180下，
不计空气阻力，g 取210m/s ，则每次
跳绳过程中她克服重力做功的平均功
率约为
A ．200W
B ．100W
C ．60W
D ．30W
7．如图甲为拨浪鼓，最早出现在战国时期，宋代时小型拨浪鼓已成为儿童玩具。某个拨浪鼓简化模
型如图乙，拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳，绳一端系着小球，另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上；A 、B 两球相同，连接A 球的绳子更长一些，现使
鼓绕竖直放置的手柄匀速转动，两小球在水平面做周期相同的匀速圆
周运动时，不计空气阻力，下列说法正确的是
A ．两球做匀速圆周运动时绳子与竖直方向的夹角α>β
B ．A 、B 两球的向心加速度相等
C ．A 球的线速度小于B 球的线速度
D ．A 球所受的绳子拉力小于B 球所受的绳子拉力
8．如图所示为一种环保“重力灯”，让重物缓慢下落，拉动绳子，从而带动发电机转动，使小灯泡发光。某“重力灯”中的重物的质量为18kg ，它在30min 内缓慢下落了
2m 使规格为“1.5V ，0.12W”的小灯泡正常发光。不计绳子重力，下列
说法正确的是
A ．绳子拉力对重物做正功
B ．重物重力做功为216J
C ．30min 内产生的电能为360J故天将降大任于斯人也原文
D ．重物重力势能转化为灯泡电能的效率为60%
9．有一固定的足够长的斜面，当斜面光滑时物块从斜面底端以初动能0k E 向上运动的最大高度为H ；
若斜面是粗糙的，取斜面底端重力势能为零，横轴为滑块与斜面之间的高度差x ，纵轴为物块的动能k E 或重力势能P E ，物块从斜面底端以同样的初动能0k E 向上运动再滑回斜面底端时的动能为kt E ，则k E x −、EE p −xx 图像可能是下列选项中的
A ．
B ．
C ．
D ． 10.两块面积较大的金属薄板组成一平行板电容器，其间距d 较小，面积为S ，金属板分别带有电荷量+Q 和-Q ，则两板所带的电荷间的相互作用力表达式正确是 A.2
02Q S ε          B.02Q S ε        C. 202Q d S ε          D. 0
2Q Sd ε  二、选择题（本题分A 、B 两组，每组共4小题，每题4分，共16分。每小题列出的四个备选项中至少有一个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，不选或有错选的得0分） A 组题：
11.下列关于功和能量的说法正确的是
A ．作用力做的功与所选取的参考系无关
B ．一对相互作用力做的功与所选取的参考系无关
C ．匀速运动的物体，其机械能守恒
D ．在一个加速运动的参考系中，动能定理依然可以直接适用
12.一个半径为R 的导体球壳带电量为Q ，与另一个半径为2R 的带电量同为Q 的导体球壳接触后
A.2R 的球带电量多
B.R 的球带电量多
C.两者带电量一样多
D.无法确定
13.近年来，我国电动汽车行业快速发展，电动汽车保有量持续增长，其中纯电动车占据主导地位，
涌现出了像小鹏、蔚来、理想等国产知名企业。与传统的大部分燃油车发动机前驱不一样，电动汽车采用发动机后驱，现让燃油车和电动车均由静止加速启动，则
A.电动车启动时车头会下沉
B.电动车启动时车尾会下沉
C.燃油车启动时车头会下沉
D.燃油车启动时车尾会下沉
14.2020年11 月 28 日晚，嫦娥五号成功进行首次近月制动，进入一个大椭圆轨道。后续还需进行
一次近月制动，嫦娥五号将进入环月圆轨道。此前嫦娥三号、嫦娥四号只需一次制动，由于嫦娥五号重量大、推力小，所以要通过两次制动。嫦娥五号总体主任设计师表示，“因为太重了，我们第一次刹车先捕获成一个环月的大椭圆轨道，这个轨道周
期为 8 小时。我们在这上面转三圈，经过一天之后，我们再第
二次近月制动，最终才进入 200 公里的环月圆轨道。”已知月
球表面的重力加速度为1.6m/s 2，月球的半径为1.7×103km ，则
在第二次制动时速度的减小量约为
A.50m/s
B.100m/s
C.200m/s      D400m/s
B组题：
11．荡秋千是儿童喜爱的一项体育娱乐活动，在荡秋千过程中蕴藏着不少有趣的物理知识。某同学在一次荡秋千过程中，用力传感器测量秋千拉绳的拉力随时间的变化关系。已知该秋千的两根拉绳平行，秋千及拉绳的质量可以忽略不计。不计空气阻
10m/s，则下列说法正确的是
力，重力加速度取2
A．14~t t时间内，秋千荡起的幅度越来越小
B．该同学的质量约30kg
C．在3t时刻，秋千绳子与竖直方向夹角为60°
D．该同学和秋千组成的系统机械能守恒
12．如图所示为滚筒式静电分选器，由料斗A、导板B、导体滚筒
C、刮板
D、料糟
E、F和电极G等部件组成。C与G分别接
于直流高压电源的正、负极，并令C接地。电源电压很高，足
以使电极G附近的空气发生电离而产生大量离子。现有导电性
导游证在哪里报考能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B
到达转动的滚筒C上。粉粒a落入料槽E，粉粒b落入料糟F。
下列说法正确的是
A．滚筒C要顺时针旋转B．滚筒C要逆时针旋转
C．粉粒a的导电性能比粉粒b的好D．粉粒b的导电性能比粉粒a的好
13．纯电动汽车使用的能源不是汽油，而是电能，提供电能的是锂离子电池。锂离子电池以碳材料为
负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化
学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运
动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的
口袋妖怪白攻略锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充
入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又
会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出
的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电
池的容量。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池
组。下列说法中正确的是
A．“安时”（A·h）或“毫安时”（mA·h）是电荷量的单位
B．“千瓦时”（kW·h）是能量的单位
C．图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态
D．图中锂离子是在静电力的作用下从负极返回正极的
14.如图所示，物体G用两根绳子悬挂，开始时绳OA水平，现将两绳同时沿顺时针方向转过90°，
且保持两绳之间的夹角α不变（α>90°），物体保持静止状态。在旋转过程中，设绳OA的拉力为1T，绳OB的拉力为2T，则
A.1T先减小后增大
B.1T先增大后减小
C. 2T逐渐减小
D. 2T最终变为零
三、填空题（本题共2小题，共10分，）
教师节图片画画15. (4分)如图所示，一根重为G 的均匀硬杆AB ，杆的A 端被细
线吊起，在杆的另一端B 作用一水平力F ，把杆拉向右边。
整个系统平衡后，细线、杆与竖直方向的夹角分别为αα、ββ，
已知 αα=45°，则ββ=    ▲    。
16．(6分)某同学欲做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验。已知
所用小电珠的额定电压和额定功率分别为2.5V 、1.2W ，实验使用的直流电源的电动势为3.0V ，内阻忽略不计，实验可供选择的器材规格如下：
A ．电流表1A （量程0~0.6A ，内阻约5Ω）
B ．电流表2A （量程0~3A ，内阻约0.1Ω）
C ．电压表1V （量程0~3 V ，内阻约3k Ω）
D ．电压表2V （量程0~15V ，内阻约2k Ω） E.滑动变阻器1R （0~10Ω，额定电流1A ） F.滑动变阻器2R （0~5000Ω，额定电流0.5 A ） 请回答下列问题： (1)为了完成实验且尽可能减小实验误差，电流表应选择____▲_______，滑动变阻器应选择______▲_____（填写实验器材前的序号）。
(2)该研究性学习小组想进一步研究两电阻串联后的伏安特性曲线与单个电阻的伏安特性曲线的关系，于是来两个电阻1R 和2R ，并测出1R 和2R 的伏安特性图线分别如图所示，将这两个电
阻串联，然后接在电动势  6.0V E =、内阻0  2.4r =
Ω的电源上。
①在答案纸用实线画出R 1、R 2串联（作为一个整体）后的伏安特性曲线和该电源的I U −图线（保留作图痕迹，不需写作图步骤和理由）。
②接通电路后，电阻R 2消耗的功率 P 2= ____▲______。（结果保留2位有效数字）
四、计算题（本题共3小题，共34分，其中19题小题分A 、B 两组不同试题）
17．（12分）如图所示，长度1m L =的水平平台AB 离地面高度  1.25m h =，在水平地面上挖了若干
个坑，从左至右依次编号为1、2、3……，相邻两个坑之间的距离均为0.20m d =，1号坑左侧边缘恰好在B 点正下方，坑的宽度为20.40m d =，其余坑的宽度均为0.20m d =。在A 处放置一质量0.6kg m =的小滑块（可视为质点），滑块与平台间的动摩擦因数10.072µ=，与水平地面间的动摩擦因数20.5µ
=。现给滑块一个水平向右的初速度0  1.5m /s v =，滑块落到水平地面时竖直方向分速度立即变为零，水平方向分速度大小不变。不考虑空气阻力和滑块落入坑后的反弹，重力加速度210m /s g =。
（1）求滑块从B 点飞出时速度的大小；
（2）若滑块在A 、B 间运动时始终受到一个竖直向下的压力F ，F 的大小与滑块到A 点的距离l

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