第34屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷有答案資料-文庫(kù)吧
2025-06-11 08:49 本頁(yè)面
【正文】 瓶礦泉水?為什么?(2)加上火柴棍B和C、小心掛上重物時(shí)，火柴棍A會(huì)在過(guò)A的豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)有一個(gè)角位移，通過(guò)火柴棍B的帶動(dòng)，壓在火柴棍C兩端的棉線將繞桌面下表面的邊沿轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)很小的角度；只要角度大小合適，可使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定平衡。求平衡時(shí)該角度的大小。 已知火柴棍與桌沿、火柴棍與棉線以及火柴棍之間都足夠粗糙(即可以沒(méi)有滑動(dòng))，而且它們的質(zhì)量與重物相比均可忽略。12．(20分)如圖，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形銅線框abcd可繞水平軸ab自由轉(zhuǎn)動(dòng)，一豎直向上的外力F作用在cd邊的中點(diǎn)，整個(gè)線框置于方向豎直向上的均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化。已知該方形線框銅線的電導(dǎo)率(即電阻率的倒數(shù))為σ，銅線的半徑為r0，質(zhì)量密度為ρ，重力加速度大小為g．(1)當(dāng)框平面與水平面abef的夾角為θ時(shí)，求該方形線框所受到的重力矩。(2)當(dāng)框平面與水平面abef的夾角為θ時(shí)，框平面恰好處于平衡狀態(tài)。求此時(shí)線框中cd邊所受到的磁場(chǎng)B的作用力的大小與外力的大小F之間的關(guān)系式。(3)隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化，可按照(2)中的關(guān)系式隨時(shí)調(diào)整外力F的大小以保持框平面與水平面abef的夾角總為θ．在保持夾角θ不變的情形下，已知在某一時(shí)刻外力為零時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率││．13．(20分)橫截面積為S和2S的兩圓柱形容器按圖示方式連接成一氣缸，每個(gè)圓筒中各置有一活塞，兩活塞間的距離為l，用硬桿相連，形成“工”字形活塞，它把整個(gè)氣缸分隔成三個(gè)氣室，其中I、Ⅲ室密閉摩爾數(shù)分別為ν和2ν的同種理想氣體，兩個(gè)氣室內(nèi)都有電加熱器；Ⅱ室的缸壁上開(kāi)有一小孔，與大氣相通；1 mol該種氣體內(nèi)能為CT(C是氣體摩爾熱容量，T是氣體的絕對(duì)溫度)。當(dāng)三個(gè)氣室中氣體的溫度均為T1時(shí)，“工字形活塞在氣缸中恰好在圖所示的位置處于平衡狀態(tài)，這時(shí)I室內(nèi)氣柱長(zhǎng)亦為l，Ⅱ室內(nèi)空氣的摩爾數(shù)為．已知大氣壓不變，氣缸壁和活塞都是絕熱的，不計(jì)活塞與氣缸之間的摩擦?，F(xiàn)通過(guò)電熱器對(duì)I、Ⅲ兩室中的氣體緩慢加熱，直至I室內(nèi)氣體的溫度升為其初始狀態(tài)溫度的2倍時(shí)，活塞左移距離d．已知理想氣體常量為R．求(1)Ⅲ室內(nèi)氣體初態(tài)氣柱的長(zhǎng)度； (2)Ⅲ室內(nèi)氣體末態(tài)的溫度；(3)此過(guò)程中I、Ⅲ室密閉氣體吸收的總熱量。14．(20分)把沿x方向通有電流(x方向的電場(chǎng)強(qiáng)度為Ex)的長(zhǎng)方體形的半導(dǎo)體材料，放在沿z方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，半導(dǎo)體材料的六個(gè)表面分別與相應(yīng)的坐標(biāo)平面平行；磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bx．在垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的+y或－y方向?qū)a(chǎn)生一個(gè)橫向電場(chǎng)Ey，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，由霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為霍爾電場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)表明霍爾電場(chǎng)Ey與電流的電流密度Jx和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx的乘積成正比，即Ey=RHJxBz，比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)。某半導(dǎo)體材料樣品中有兩種載流子：空穴和電子；空穴和電子在單位電場(chǎng)下的平均速度(即載流子的平均速度與電場(chǎng)成正比的比例系數(shù))分別為μp和－μn，空穴和電子的數(shù)密度分別為p和n，電荷分別為e和一e．試確定該半導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)。 15．(20分)某根水平固定的長(zhǎng)滑竿上有n(n≥3)個(gè)質(zhì)量相同的滑扣(即可以滑動(dòng)的圓環(huán))，每相鄰的兩個(gè)滑扣(極薄)之間有不可伸長(zhǎng)的柔軟輕質(zhì)細(xì)線相連，細(xì)線長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，滑扣在滑竿上滑行的阻力大小恒為滑扣對(duì)滑竿正壓力大小的μ倍。開(kāi)始時(shí)所有滑扣可近似地看成挨在一起(但未相互擠壓)；今給第1個(gè)滑扣一個(gè)初速度使其在滑竿上開(kāi)始向左滑行(平動(dòng))；在滑扣滑行的過(guò)程中，前、后滑扣之間的細(xì)線拉緊后都以共同的速度向前滑行，但最后一個(gè)(即第n個(gè))滑扣固定在滑竿邊緣。已知從第1個(gè)滑扣開(kāi)始的(n一1)個(gè)滑扣相互之間都依次拉緊，繼續(xù)滑行距離l(0lL)后靜止，且所有細(xì)線拉緊過(guò)程的時(shí)間間隔極短。求(1)滑扣1的初速度的大?。?2)整個(gè)過(guò)程中克服摩擦力所做的功；(3)整個(gè)過(guò)程中僅僅由于細(xì)線拉緊引起的總動(dòng)能損失。16．(20分)如圖，兩勁度系數(shù)均為k的同樣的輕彈性繩的上端固定在一水平面上，下端
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