2010年全國高中物理競賽預賽試題及答案

1、物理競賽預賽卷第2頁（共8頁）物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）第27屆全國中學生物理競賽預賽試卷1一78910總分加分人1112131415-1718得分閱卷復核選擇題本題共7小題，每小題6分.在毎小題給出的4個選項中，有的小題只有一項是符合題車的，有的小題有多項是符合題定的.把符合題意的選項前面的英文字母寫在毎小題后面的方括號內(nèi).全部選對的得6分選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分.若質(zhì)點作直線運動的速度隨時間10亠燉，試求各種離子的射出點P到S的距離.物理競賽預賽卷第 頁（共8頁）物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）得分閱卷復核17（20分）可以近似認為地球在一個半徑為斤的圓軌道上繞日公轉，取

2、日心參考系為慣性系，地球公轉周期即一年為7=365.2564日，地球自轉周期為人地球上的人連續(xù)兩次看見太陽在天空中同一位置的時間間隔心為一個太陽日，簡稱一日，即24小時.假設有某種作用，把地球繞日公轉的圓軌道半徑改變?yōu)榈锤淖兊厍蜃赞D周期設經(jīng)過這樣改變后，地球公轉一個周期即新的一年剛好是360新日，試問i.這新的一日的時間是多少小時（按改變前的小時計）？ii這新的一年應該是多少小時，才能使得新的一年剛好是360新日？iii.這個改變前后，系統(tǒng)的能量差是地球現(xiàn)在公轉動能的百分之多少?物理競賽預賽卷第8頁（共8頁）物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）得分閱卷復核（與管道軸線在同一18.（20分）超聲波流

3、量計是利用蔽體流速對趙聲波傳播速度的彩響來測址液體流速,再通過流速來礎定流量的儀器.一種超聲波流量計的原理示意如圖所示.在充滿流動液體（管道橫截面上各點流速相同）管道兩側外表面上巴和幾處平面內(nèi)），各置一超聲波脈沖發(fā)射器八、坊和接收器盡.R位于R處的超聲波脈沖發(fā)射器T.向被測蔽體發(fā)射超聲脈沖，當位于P2處的接收器R2接收到超聲脈沖時，發(fā)射器T2立即向被測液體發(fā)射超聲脈沖。如果知道了超聲脈沖從Pv傳播到P2所經(jīng)歷的時間兒和超聲脈沖從P2傳播到幾所經(jīng)歷的時間2,又知道了P,、P2兩點的距離I以及I沿管道軸線的投影瓦管道中液體的流速“便可求得.試求物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第 頁共8頁物理競賽預

4、賽卷第1頁（洪8頁）第27屆全國中學生物理競賽預賽試卷參考解答與評分標準一：選擇題.答案：1.B2.C3.C4.B5.D6.B7.A,B評分標準：全題42分，每小題6分.每小題中全部選對的得6分，選対但不全的得3分,有選錯或不答的得0分.二、按各小題的答案和評分標準給分.&（代風。沖?。?分）.2.85x10”。（3分）；2.80 x10“（3分）.9.U.-Uc（4分），齊-%（4分），0（4分）.也（2分），蛀（2分十丕變（2分）.答案：（10分），r,+（211）入，&=0,1,2-（3分）.雙狹縫S】中心到S?中心的距離，觀察屏到雙狹縫的距離，相鄰兩亮紋或暗紋間的距離.（3分）.條紋間

5、的距離變小.（3分）7.48XKT20（8分）物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第2頁共8頁物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）三、計算題14.參考解答：當太陽在觀察者正上方時，觀察者看太陽時的視角以2也表示，太陽對觀察者所在處的張角以2%表示和E也就是太陽邊緣發(fā)岀的光線經(jīng)過大氣層表面時的入射角和折射角，如圖所示.這兩個角度都很小，所以折射定律可以寫成嗆=佻(1)其中Tt所以觀察者看太陽時的視角與太陽對舷者所在處昭|之差為TOC o 1-5 h z=2-2佻(3).由(1)、(2)、(3)式得心半代入數(shù)據(jù)得A=-2.60 xl0_0.由(1)式得N=m(g_a)-kx(2)(2)式便是N隨工變化的關系

6、式，它表明N與成線性關系，直線的斜率決定于彈簧的勁度系數(shù)截距則與加速度的大小有關.由(2)式，當0時，有最大值，它就是在縱坐標軸上的截距，即N“=m(g-a)(3)物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第 頁共8頁物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）“7與a有關.當a趨近于0時，N當時，=寺咤.當N=0時，z有最大值，它就是在橫坐標軸上的截距，即TOC o 1-5 h zJ=（ga）（4）J與a有關.當a趨近于。時，當=鼻時，xm=-|-由此可得與*的圖線如圖所示.H.在所考察的過程中，彈簧的彈性勢能為恥詳（5）整個過程中彈性勢能的終態(tài)值和初態(tài)值之差A1=yfexL=（g-a）2（6）取x=0為重力勢能的

7、0點，則在所考察的過程中，重力勢能為Er=mgx*（7）整個過程中重力勢能的終態(tài)值和初態(tài)值之差AE2=-mgj=-年（&-）（8）設整個過程中物塊4動能的終態(tài)值和初態(tài)值之差為&,由功能關系有0=&+A2+A3（9）式中帶是所考察過程中8對4的作用力N所做的功，由Nr圖線有八孰亠=-卩広町”（10）由（6）、（8）、（9）、（10）各式得A3=p（g-a）（11）評分標準：本題18分.第i小問10分.求得（2）式給5分，圖線正礎（正確標出每條直線在縱、橫坐標軸上的截距）給5分.第ii小問8分求得（6）式給2分，求得（8）式給2分，求得（11）式給4分16.參考解答：i.設加速電壓為，電荷量為g、

8、質(zhì)量為皿的粒子加速獲得的速度為。，由能量關系，有qU=（1）粒子進入磁場，在磁場的洛倫茲力作用下作圓周運動，設磁場的磁感應強度為圓周的半徑為R,有qvB=（2）由圓周運動周期的定義和（2）式可得T=互幻m設這兩種離子的電荷址分別為如和如，質(zhì)量分別為眄和眄，進入童場時的速度分別為和血，根據(jù)題意有*；51盡三二=$5)物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第 #頁共8頁物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）由以上有關各式得物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第 #頁共8頁物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）it離子束射出點P到S點的距離為2兒由（2）式可知物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第 #頁共8頁物理競賽預賽卷第1頁

9、（洪8頁）物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第 #頁共8頁物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）%取決于離子的電荷量與質(zhì)量的比值.可以看出，笊核（D）與氫分子離子（H/）的電荷燉與質(zhì)燉的比值相同，他們將從同一點射出磁場，這兩種離子束不能被磯場分開，而質(zhì)子（HJ與氮離子（4He*）的電荷量與質(zhì)量的比值不相同，也與笊核和氫分子離子的不同，他們將從不同點射出磁場，可以單獨分離出來.故可獲得質(zhì)子束流、範離子束流、笊核與氫分子離子混合的束流，共三種束流.把有關數(shù)據(jù)代入（7）式得xH.=8.4cm(8)%.=17cm(9)及賦=34cm(10)“h；=17cm(11)物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）評分標準：本題18

10、分第i小問10分.(1)、(2)、(3)式各2分，求得(6)式給4分.第ii小何8分正確指出可分離出三種束流給4分.、(9)、(10).(11)式各1分17.參考解答:i由于地球除自轉以外還有公轉，當經(jīng)過時間4,從日心慣性系來看，地球已轉過一周多了，如圖所示.I.%、丁應有以下關系=2-n-+x/s解得1因rt=24h,T=365.2564x24ht代入(2)式得1=2193450b當?shù)厍蚬D的軌道半徑改變?yōu)镽后，周期相應改變?yōu)閺S.根據(jù)題意.地球在日心慣性系中的自轉周期仍為而r=360,論為新的一個太陽日，即新的一日，由(2)式得f如n廠+嚴r-*(4)代入有關數(shù)據(jù)得114=24.OOO98K

11、(5)T=360t；=8640353h(6)iii.當?shù)厍蚶@太陽作圓周運動時有aMmvGie=mR(7)其中G為萬有引力恒量，M為太陽質(zhì)量，m為地球質(zhì)量.刃為地球公轉速率由此可得地球的動能(8)地球的引力勢能(9)地球的總能董E=Ek4-Ep=-1pAfmTT(10)當?shù)厍蚬D的軌道半徑改變?yōu)槌邥r，地球的總能ftpt_】廣Mm(11)物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第5頁共8頁(12)物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）軌道半徑改變前后的能量善為(12)物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）(12)物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）(13)(14)(15)由開普勒第三定律有嚴R3由(8).(12).(13)各式

12、得EF=(筍-1)啟代入有關數(shù)據(jù)得P，廠0.971“評分標準：本題20分.第i小問10分.求得(2)式給4分，求得(4)式給4分,5式2分.第ii小問2分(6)式2分.笫iii小問8分求得(10)式2分，求得(12)式2井，(13)式2分，求得(15)式2分18.參考解答：解法一圖1聲波的傳播速度是聲波相對媒質(zhì)的速度.以斎表示由發(fā)射器7.向管道中液體發(fā)射的超聲脈沖相對液體的速度，其大小為c；寸表示液體的流速，方向沿管道向右；以右表示超聲脈沖相對管道的速度，其方向沿片、P,的連線，由匕指向如圖1所示.根據(jù)速度疊加原理，有(1)以a表示幾、舄的連線與管道軸線的夾角，根據(jù)(1)式和圖1可得c2=vf

13、+u2-2vjucos(7T-a)(2)即v+2zw,cosa-(c1-u2)=0(3)解得-2ucosa+yucosa+4(c?/)2發(fā)射器Tx向管道中液體發(fā)射的超聲脈沖傳播到接收器R2所需的時間亠物理競賽預賽卷參考解答與評分標準第6頁共8頁物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）即解(8)式得V-加巧880(c2-u2)=0(8)圖2發(fā)射器T2向管道中液體發(fā)射的超聲脈沖傳播到接收器K,所需的時間由(5)、(10)式有11巧習-hhI把(4)、(9)式代入(11)式.得2ucosa注意到cosa(10)(11)(12)(13)(以武表示由發(fā)射器T2向管道中液體發(fā)射的超聲脈沖相對液體的速度，其大小為C；以斫表示液體的流速，方向沿管道向右以銬表示超聲脈沖相對管道的速度，其方向沿舄、Pl的連義，由舄指向幾，如圖2所示.根據(jù)速度疊加原理，有蒔活+7?(6)根據(jù)(6)式和圖2可得%c=+1?-2p2uco8a(7)物理競賽預賽卷第1頁（洪8頁）評分標準：本題20分.求得(4)式給5分，(5)式1分；求得(9)式給5分，(10)