1-41屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題第26屆

第26屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷一、選擇題。本題共5小題，每小題7分。在每小題給出的4個選項中，有的小題只有一項是正確的，有的小題有多項是正確的。把正確選項前面的英文字母寫在每小題后面的方括號內(nèi)。全部選對的得7分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分。ababE+cdA．經(jīng)過第一次連接，a、b間的電壓下降，c、d間的電壓上升B．經(jīng)過第一次連接，a、b間和c、d間的電壓都不變C．經(jīng)過第二次連接，a、b間的電壓和c、d間的電壓中有一個上升，一個下降D．經(jīng)過第二次連接，a、b間的電壓和c、d間的電壓都下降ababA．兩桿內(nèi)的電場強度都等于零B．兩桿內(nèi)的電場強度都不等于零，且a內(nèi)的場強大于b內(nèi)的場強C．兩桿內(nèi)載流子定向運動的速度一定相等D．a(chǎn)內(nèi)載流子定向運動的速度一定大于b內(nèi)載流子定向運動的速度3．一根內(nèi)徑均勻、兩端開中的細(xì)長玻璃管，豎直插在水中，管的一部分在水面上?，F(xiàn)用手指封住管的上端，把一定量的空氣密封在玻璃管中，以V0表示其體積；然后把玻璃管沿豎直方向提出水面，設(shè)此時封在玻璃管中的氣體體積為V1；最后把玻璃管在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)過900，讓玻璃管處于水平位置，設(shè)此時封在玻璃管中的氣體體積為V2。則有A．V1＞V0≥V2B。V1＞V0＞V2C。V1=V2＞V0D。V1＞V0，V2＞V04．一塊足夠長的白板，位于水平桌面上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。一石墨塊（可視為質(zhì)點）靜止在白板上。石墨塊與白板間有磨擦，滑動磨擦系數(shù)為μ。突然，使白板以恒定的速度做勻速直線運動，石墨塊將在板上劃下黑色痕跡。經(jīng)過某一時間t，令白板突然停下，以后不再運動。在最后石墨塊也不再運動時，白板上黑色痕跡的長度可能是（已知重力加速度為g，不計石墨與板磨擦劃痕過程中損失的質(zhì)量）。[ ]A． B．v0t 4E12K3CRR圖1C。v4E12K3CRR圖15．如圖1所示，一個電容為C的理想電容器與兩個阻值皆為R的電阻串聯(lián)后通過電鍵K連接在電動勢為E的直流電源的兩端，電源的內(nèi)電阻忽略不計，電鍵K是斷開的。在t=0時刻，閉合電鍵K，接通電路。在圖2中給出了六種電壓V隨時間t變化的圖線a、b、c、d、e、f，現(xiàn)從其中選取出三種圖線用來表示圖1所示電路上1、2、3、4四點中某兩點間的電壓隨時間t的變化，下面四個選項中正確的是[ ]tOtOEVbtOEVattOEVctOEtOEVftOEVetOEVdA．a(chǎn)、b、f B。a、e、f C。b、d、e D。c、d、e二、填空題和作圖題。把答案填在題中的橫線上或把圖畫在題中指定的地方。只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過程。6．（8分）傳統(tǒng)的雷達(dá)天線依靠轉(zhuǎn)動天線來搜索空中各個方向的目標(biāo)，這嚴(yán)重影響了搜索的速度?，F(xiàn)代的“雷達(dá)”是“相位控制陣列雷達(dá)”，它是由數(shù)以萬計的只有幾厘米或更小的小天線按一定的順序排列成的天線陣，小天線發(fā)出相干的電磁波，其初相位可通過電子計算機調(diào)節(jié)，從而可改變空間干涉極強的方位，這就起了快速掃描搜索空中各個方向目標(biāo)的作用對下的簡單模型的研究，有助于了解改變相干波的初相位差對空間干涉級強方位的影響。dθaxbO圖中a、b為相鄰兩個小天線，間距為d，發(fā)出波長為λ的相干電磁波。Ox軸通過a、b的中點且垂直于a、b的連線。若已知當(dāng)a、b發(fā)出的電磁波在a、b處的初相位相同即相位差為0時，將在與x軸成θ角（θ很?。┓较虻倪h(yuǎn)處形成干涉級強，現(xiàn)設(shè)法改變a、b發(fā)出的電磁波的初相位，使b的初相位比a的落后一個小量，結(jié)果，原來相干極強的方向?qū)摩茸優(yōu)棣取癲θaxbO7．（8分）He—Ne激光器產(chǎn)生的波長為6。33×107m的譜線是Ne原子從激發(fā)態(tài)能級（用E1表示）向能量較低的激發(fā)態(tài)能級（用E2表示）躍遷時發(fā)生的；波長為3。39×106m的譜線是Ne原子從能級E1向能量較低的激發(fā)態(tài)能級（用E3表示）躍遷時發(fā)生的。已知普朗克常量h與光速c的乘積hc=1。24×106meV。由此可知Ne的激發(fā)態(tài)能級E3與E2的能量差為________________eV。t/msy/mmt/msy/mm60204020406080100120140160x/mx/my/mm60204048121620242832AABMONabc9．（8分）圖于為某一圓形水池的示意圖（豎直截面）。AB為池中水面的直徑，MN為水池底面的直徑，O為圓形池底的圓心。已知ON為11。4m，AM、BN為斜坡，池中水深5。00m水的折射率為4/3。水的透明度極好，不考慮水的吸收。圖中a、b、c、d為四個發(fā)光點，天空是藍(lán)色的，水面是平的。在池底中心處有一凹槽，一潛水員仰臥其中，他的眼睛位于O處，仰視水面的最大范圍的直徑為AB。（=1\*romani）潛水員仰視時所看到的藍(lán)天圖象對他的眼睛所張的視角為__________________。（=2\*romanii）四個發(fā)光點a、b、c、d中，其發(fā)出的光能通過全反射到過潛水員的眼睛的是____________________________。三、計算題。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式的重要的演算步驟。只寫出最后結(jié)果的不能得分。有數(shù)值計算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。10．（9分）試分析下面兩個實驗操作中的誤差（或失誤）對實驗結(jié)果的影響。（=1\*romani）用“插針法”測量玻璃的折射率時，要先將透明面平行的玻璃磚放置在鋪平的白紙上，然后緊貼玻璃磚的兩個透明面，分別畫出兩條直線，在實驗中便以這兩條直線間的距離作為透明面之間的距離。如果由于操作中的誤差，使所畫的兩條直線間的距離大于玻璃磚兩透明面間的實際距離，問這樣的測得的折射率與實際值相比，是偏大，偏小，還是相同？試給出簡要論證。（=2\*romanii）在用單擺測量重力加速度g時，由于操作失誤，致使擺球不在同一豎直平面內(nèi)運動，而是在一個水平面內(nèi)作圓周運動，如圖所示。這時如果沒出擺球作這種運動的周期，仍用單擺的周期公式求出重力加速度，部這樣求出的重力加速度與重力加速度的實際值相比，哪個大？試定量比較。11．（8分）現(xiàn)有以下器材：電流表一只（量程適當(dāng)。內(nèi)阻可忽略不計。帶有按鈕開關(guān)k1，按下按鈕電流表與電路接通，有電流通過電流表，電流表顯出一定的讀數(shù)），阻值已知為R的固定電阻一個，阻值未知的待測電阻Rx一個，直流電源一個（電動勢和內(nèi)阻r待測），單刀雙擲開關(guān)K一個，接線用的導(dǎo)線若干。試設(shè)計一個實驗電路，用它既能測量直流電源的電動勢和內(nèi)阻r，又能測量待測電阻的阻值Rx（注意：此電路接好后，在測量過程中不許再拆開，只許操作開關(guān)，讀取數(shù)據(jù)）。具體要求：（）畫出所設(shè)計的電路圖。（）寫出測量、r和Rx主要的實驗步驟。（）導(dǎo)出用已知量和實驗中測量出的量表示的、r和Rx表達(dá)式。12（18分）一靜止的原子核A發(fā)生α衰變后變成原子核B，已知原子核A、原子核B和α粒子的質(zhì)量分別為mA，mB和mα，光速為c（不考慮質(zhì)量與速度有關(guān)的相對論效應(yīng)），求衰變后原子核B和α粒子的動能。abcabcd1234V01234N1N2N1N2M2M1RPQF14．（20分）如圖所示，M1N1N2M2是位于光滑水平桌面上的剛性U型金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌中接有阻值為R的電阻，它們的質(zhì)量為m0。導(dǎo)軌的兩條軌道間的距離為l。PQ是質(zhì)量為m的金屬桿，可在軌道上滑動，滑動時保持與軌道垂直，桿與軌道的接觸是粗糙的，桿與導(dǎo)軌的電阻均不計。初始時，桿PQ位于圖中的虛線處，虛線的右側(cè)為一勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于桌面，磁感應(yīng)強度的大小為B?，F(xiàn)有一位于導(dǎo)軌平面內(nèi)的與軌道平行的恒力F作用于PQ上，使之從靜止開始的軌道上向右作加速運動。已知經(jīng)過時間t，PQ離開虛線的距離為x，此時通過電阻的電流為I0，導(dǎo)軌向右移動的距離為x0（導(dǎo)軌的N1N2部分尚未進(jìn)入磁場區(qū)域）。求在此過程中電阻所消耗的能量。不考慮回路的自感。M1M2P0L1KL215．（20分）圖中M1和M2是絕熱氣缸中的兩個活塞，用輕質(zhì)剛性細(xì)桿連結(jié)，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的、不漏氣的，M1是導(dǎo)熱的，M2是絕熱的，且M2的橫截面積是M1的2倍。M1把一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸為L1部分，M1和M2把一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸的L2部分，M2的右側(cè)為大氣，大氣的壓強p0是恒定的。K是加熱L2中氣體用的電熱絲。初始時，兩個活塞和氣體都處在平衡狀態(tài)，分別以V10和VM1M2P0L1KL216．（20）一個質(zhì)量為m1的廢棄人造地球衛(wèi)星在離地面h=800km高空作圓周運動，在某處和一個質(zhì)量為m2=m1的太空碎片發(fā)生迎頭正碰，碰撞時間極短，碰后二者結(jié)合成一個物體并作橢圓運動。碰撞前太空碎片作橢圓運動，橢圓軌道的半長軸為7500km，其軌道和衛(wèi)星軌道在同一