1-41屆全國中學生物理競賽預賽試題第09屆

第九屆全國中學生物理競賽預賽試題姓名成績全卷共九題，總分140分一、（20分）1．（8分）將答案填寫在題中橫線上方。相對濕度是。水的比熱[容]是焦耳/千克·開。純水在℃時密度最大。100℃的純水的飽和蒸汽壓是帕。ABCDABCD3．（4分）1991年11月9日在歐洲14國的歐洲聯(lián)合環(huán)形裝置上，成功地實現了一項有重大意義的試驗，它是關于的試驗。4．（4分）某地有一大型擺鐘，其走時由鐘擺的擺動來控制，若將鐘擺看作單擺，當擺長為l1時，擺鐘指示經過時間為24小時的時候，比標準鐘指示快12分0秒，要使擺鐘走時正確，其擺長應調到多少？圖92二、（15分）用密度為D，電阻率為ρ的導線做成正方形線框，線框平面在豎直平面內，從高處自由落下，初速度為零。有一沿水平方向的勻強磁場區(qū)域，在豎直方向其線度與線框邊長相等（見圖92），磁感應強度的大小為B，方向與線框平面垂直，若要線框通過磁場區(qū)域時的速度恒定，試求線框開始下落時的高度h（不計空氣阻力）。圖92圖93三、（15分）如圖93所示，在一內徑均勻的絕熱的環(huán)形管內，有三個薄金屬片制成的活塞將管隔成三部分，活塞的導熱性和封閉性良好，且可無摩擦地在圓環(huán)內運動。三部分中盛有同一種理想氣體。容器平放在水平桌面上，起始時，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分氣體的壓強都是p0，溫度分別是t1=－3℃，t2=47℃，t3=27℃，。三個活塞到圓環(huán)中心連線之間的夾角分別是α1=90°，α2=120°，α3=150°。圖931．試求最后達到平衡時，三個活塞到圓環(huán)中心的連線之間的夾角各是多少？2．已知一定質量的理想氣體的內能的變化量與其溫度的變化量成正比（與壓強、體積的變化無關），試求達到平衡時氣體的溫度和壓強。四、（15分）有一水果店，所用的秤是吊盤式桿秤，量程為10kg?，F有一較大的西瓜，超過此秤的量程。店員A找到另一秤砣，與此秤砣完全相同，把它與原秤砣結在一起作為秤砣進行稱量。平衡時，雙秤砣位于6.5kg刻度處。他將此讀數乘以2得13kg，作為此西瓜的質量，賣給顧客。店員B對這種稱量結果表示懷疑。為了檢驗，他取另一西瓜，用單秤砣正常稱量得8kg，用店員A的雙秤砣法稱量，得讀數為3kg，乘以2后得6kg。這證明了店員A的辦法使不可靠的。試問，店員A賣給顧客的那個西瓜的實際質量是多大？五、（15分）有些儀器，如靜電加速器，其高壓電極外面都有一接地的金屬罩，罩內充有一定壓強的氣體。假定電極是一金屬球，接地金屬罩是一同心金屬薄球殼（如圖94），儀器工作時要求電極與金屬罩之間的電勢差為U0。選擇適當的電極半徑R1和球殼半徑R2，有可能使靠近電極表面處的場強低于氣體的擊穿場強，從而使氣體不被擊穿。1．若R1已給定，則在理想情況下，R2取何值，電極處的場強有最小值？2．在實際情況中往往適當選擇R1/R2之值，使電極處的場強為上述最小值的若干倍，但仍低于擊穿場強，求當電極處的場強為上述最小值的4倍時，R1/R2應選的值。圖94圖94六、（15分）圖95為地球繞日運行的示意圖。地球運行軌道在XY平面內，A為此橢圓的中心，太陽中心位于坐標系原點處，地球的自轉軸與X軸垂直，與Z軸的夾角為θ。圖96所示為XY平面上運行的橢圓軌道。圖97是地球和月球運行的示意圖，地球自轉的方向已在圖中標出。試回答以下問題：1．θ的值等于多少？答：。2．在圖96上用Ch、Q、X、D分別標出春分（Ch）、秋分（Q）、夏至（X）、冬至（D）時地球所在的位置。3．根據人們對月球繞地球運動的觀察結果可以判定月球繞地球運行的方向。在圖97中用箭頭畫出月球運行的方向，并說明你作為此判斷的理由。圖95圖95圖97圖96自轉軸七、（15分）設有一塊透明光學材料，由折射率略有不同的許多相互平行、厚度為d=0.1mm的薄層密接構成。圖98表示與各薄層垂直的一個截面，AB為此材料的端面，與薄層界面垂直。OO＇表示截面的中心線。各薄層的折射率nk的數值為nk=n0－kν，其中n0=1.4142，ν=0.0025。今有一光線PO以入射角θ0=30°射向O點。求此光線在材料內能夠達到的離OO＇最遠的距離。圖98圖98圖99八、（20分）圖99中A是某種材料制成的小球，B為某種材料制成的均勻剛性薄球殼。假設A與B的碰撞是完全彈性的，B與桌面的碰撞是完全非彈性的。已知球殼B的質量為m，內半徑為a，放置在水平的、無彈性的桌面上。小球A的質量亦為m，通過一自然長度為a的柔軟的彈性輕繩懸掛在球殼內壁的最高處，如圖所示。彈性輕繩被拉長時相當于倔強系數為k的彈簧，且ka=9mg/2。起初將小球A拉到球殼內的最低處，然后輕輕釋放。試詳細的、定量的討論小球以后的運動。圖99圖910圖911九、（10分）遠距離開動與停止電動機，通常用電磁開關（交流接觸器），其構造示意圖如圖910所示。T1T2為由電磁鐵驅動的電路板，上面畫斜線部分為導電體。電磁鐵M不通電時，T1T2處于圖示位置，主接點A1與A1＇、A2與A2＇均不接通；電磁鐵M通電時，T1T2被吸引向上移動，使主接點A1與A1＇接通，A2與A2＇接通。電磁開關通常還附有四對接點B1、B1＇；B2、B2＇；C1、C1＇和C2、C2＇，都稱為輔助接點。電磁鐵不通電時，接點B1與B1＇，B2與B2＇均不接通，而接點C1與C1＇接通，C2與C2＇接通。電磁鐵通電時，情況正好相反。圖910圖911控制用的按鈕開關的構造如圖911所示。D、D＇為一對接點，按鈕下裝有彈簧，不按鈕或按后手又松開時，按鈕都處在圖中所示位置，D、D＇接通；按下按鈕時，D、D＇切斷。E、E＇為另一對接點，按下按鈕時接通，不按按鈕或按后手又松開時切斷。圖912現在，電機的主電路（主接點與電源、電機的連線）已經接好如圖912，請