【正文】 1999年全卷共九題，總分為140分。一、（10分）1．到1998年底為止，獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的華人共有_______人，他們的姓名是_____________________________________________________________________________________2．1998年6月3日，美國(guó)發(fā)射的航天飛機(jī)“發(fā)現(xiàn)者”號(hào)搭載了一臺(tái)a磁譜儀，其中一個(gè)關(guān)鍵部件是由中國(guó)科學(xué)院電工研究所設(shè)計(jì)制造的直徑1200mm、高800mm、。用這個(gè)α磁譜儀期望探測(cè)到宇宙中可能存在的_____________。3．到1998年底為止，人類(lèi)到達(dá)過(guò)的地球以外的星球有_______________，由地球上發(fā)射的探測(cè)器到達(dá)過(guò)的地球以外的星球有__________________。二、（15分）一質(zhì)量為的平頂小車(chē)，以速度沿水平的光滑軌道作勻速直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)將一質(zhì)量為的小物塊無(wú)初速地放置在車(chē)頂前緣。已知物塊和車(chē)頂之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為。1. 若要求物塊不會(huì)從車(chē)頂后緣掉下，則該車(chē)頂最少要多長(zhǎng)？2. 若車(chē)頂長(zhǎng)度符合1問(wèn)中的要求，整個(gè)過(guò)程中摩擦力共做了多少功？三、（15分）如圖預(yù)163所示，兩個(gè)截面相同的圓柱形容器，右邊容器高為，上端封閉，左邊容器上端是一個(gè)可以在容器內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的活塞。兩容器由裝有閥門(mén)的極細(xì)管道相連通，容器、活塞和細(xì)管都是絕熱的。開(kāi)始時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，左邊容器中裝有熱力學(xué)溫度為的單原子理想氣體，平衡時(shí)活塞到容器底的距離為，右邊容器內(nèi)為真空?，F(xiàn)將閥門(mén)緩慢打開(kāi)，活塞便緩慢下降，直至系統(tǒng)達(dá)到平衡。求此時(shí)左邊容器中活塞的高度和缸內(nèi)氣體的溫度。提示：一摩爾單原子理想氣體的內(nèi)能為，其中為摩爾氣體常量，為氣體的熱力學(xué)溫度。四、（20分）位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線框。長(zhǎng)為，是水平的，長(zhǎng)為，線框的質(zhì)量為，電阻為.。其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域的上、下邊界和均與平行，兩邊界間的距離為，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向與線框平面垂直，如圖預(yù)164所示。令線框的邊從離磁場(chǎng)區(qū)域上邊界的距離為處自由下落，已知在線框的邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，邊到達(dá)邊界之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最大值。問(wèn)從線框開(kāi)始下落到邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界的過(guò)程中，磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的總功為多少？ 五、（15分）一平凸透鏡焦距為，其平面上鍍了銀，現(xiàn)在其凸面一側(cè)距它處，垂直于主軸放置一高為的物，其下端在透鏡的主軸上（如圖預(yù)165）。1. 用作圖法畫(huà)出物經(jīng)鍍銀透鏡所成的像，并標(biāo)明該像是虛、是實(shí)。2. 用計(jì)算法求出此像的位置和大小。六、（15分）如圖預(yù)1641所示，電阻，電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)相同的二極管串聯(lián)在電路中，二極管的特性曲線如圖預(yù)1662所示。試求：1. 通過(guò)二極管的電流。2. 電阻消耗的功率。 七、（15分）將一根長(zhǎng)為100多厘米的均勻弦線，沿水平的軸放置，拉緊并使兩端固定?，F(xiàn)對(duì)離固定的右端25cm處（取該處為原點(diǎn)，如圖預(yù)1671所示）的弦上一點(diǎn)施加一個(gè)沿垂直于弦線方向（即軸方向）的擾動(dòng)，其位移隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖預(yù)1672所示。該擾動(dòng)將沿弦線傳播而形成波（孤立的脈沖波）。已知該波在弦線中的傳播速度為，且波在傳播和反射過(guò)程中都沒(méi)有能量損失。1. 試在圖預(yù)1671中準(zhǔn)確地畫(huà)出自點(diǎn)沿弦向右傳播的波在時(shí)的波形圖。2. 該波向右傳播到固定點(diǎn)時(shí)將發(fā)生反射，反射波向左傳播，反射點(diǎn)總是固定不動(dòng)的。這可看成是向右傳播的波和向左傳播的波相疊加，使反射點(diǎn)的位移始終為零。由此觀點(diǎn)出發(fā)，試在圖預(yù)1671中準(zhǔn)確地畫(huà)出時(shí)的波形圖。3. 在圖預(yù)1671中準(zhǔn)確地畫(huà)出時(shí)的波形圖。 八、（15分）1997年8月26日在日本舉行的國(guó)際天文學(xué)會(huì)上，德國(guó)Max Planck學(xué)會(huì)的一個(gè)研究組宣了他們的研究成果：銀河系的中心可能存在一個(gè)在黑洞。，他們發(fā)現(xiàn)，距離銀河系中心約60億公里的星體正以的速度圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，試在經(jīng)典力學(xué)的范圍內(nèi)（見(jiàn)提示2），通過(guò)計(jì)算確認(rèn)，如果銀河系中心確實(shí)存在黑洞的話，其最大半徑是多少。（引力常數(shù)）提示：1. 黑洞是一種密度極大的天體，其表面的引力是如此之強(qiáng)，以至于包括光在內(nèi)的所有物質(zhì)都不了其引力作用。2．計(jì)算中可以采用拉普拉斯經(jīng)典黑洞模型，在這種模型中，在黑洞表面上的所有物質(zhì)，即使初速度等于光速也逃脫不了其引力的作用。九、（20分）一個(gè)大容器中裝有互不相溶的兩種液體，它們的密度分別為和（）。現(xiàn)讓一長(zhǎng)為、密度為的均勻木棍，豎直地放在上面的液體內(nèi)，其下端離兩液體分界面的距離為，由靜止開(kāi)始下落。試計(jì)算木棍到達(dá)最低處所需的時(shí)間。假定由于木棍運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的液體阻力可以忽略不計(jì)，且兩液體都足夠深，保證木棍始終都在液體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，未露出液面，也未與容器相碰。 第十七屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)　賽　試　卷全卷共八題，總分為140分。一、（10分）1．（5分）1978年在湖北省發(fā)掘了一座戰(zhàn)國(guó)早期（距今大約2400多年前）曾國(guó)國(guó)君的墓葬一一一曾侯乙墓，出土的眾多墓葬品中被稱為中國(guó)古代文明輝煌的象征的是一組青銅鑄造的編鐘樂(lè)器（共64件），敲擊每個(gè)編鐘時(shí)，能發(fā)出音域?qū)拸V、頻率準(zhǔn)確的不同音調(diào)。與鑄造的普通圓鐘不同，圓鐘的橫截面呈圓形，每個(gè)編鐘的橫截面均呈杏仁狀。圖1為圓鐘截面的，圖2為編鐘的截面，分別敲擊兩個(gè)鐘的A、B、C和D、E、F三個(gè)部位，則圓鐘可發(fā)出＿＿＿個(gè)基頻的音調(diào)，編鐘可發(fā)出＿＿＿個(gè)基頻的音調(diào)。我國(guó)在1999年11月20日用新型運(yùn)載火箭成功地發(fā)射了一艘實(shí)驗(yàn)航天飛行器，它被命名為＿＿＿＿號(hào)，它的目的是為＿＿＿＿作準(zhǔn)備。二、一半徑為R＝，圓心為O，有一豎直的立柱固定在桌面上的圓心附近，立柱與桌面的交線是一條凸的平滑的封閉曲線C，如圖所示。一根不可伸長(zhǎng)的柔軟的細(xì)輕繩，一端固定在封閉曲線上的某一點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m＝10－2Kg的小物塊。將小物塊放在桌面上并把繩拉直，再給小物塊一個(gè)方向與繩垂直大小為v0=。物塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩將纏繞在立柱上。已知當(dāng)繩的張力為T(mén)0＝，繩即斷開(kāi)，在繩斷開(kāi)前物塊始終在桌面上運(yùn)動(dòng)． 1．問(wèn)繩剛要斷開(kāi)時(shí)，繩的伸直部分的長(zhǎng)度為多少? 2．若繩剛要斷開(kāi)時(shí)，桌面圓心O到繩的伸直部分與封閉曲線的接觸點(diǎn)的連線正好與繩的伸直部分垂直，問(wèn)物塊的落地點(diǎn)到桌面圓心O的水平距離為多少？已知桌面高度H＝．物塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)未與立柱相碰．取重力加速度大小為10m/s2． 三、(15分)有一水平放置的平行平面玻璃板H，折射率n＝。在其下表面下 ；在玻璃扳上方有一薄凸透鏡L，其焦距f＝30cm，透鏡的主軸與玻璃板面垂直；S位于透鏡的主軸上，如題圖173所示。若透鏡上方的觀察者順著主軸方向觀察到S的像就在S處，問(wèn)透鏡與玻璃板上表面的距離為多少? 四、(20分)某些非電磁量的測(cè)量是可以通過(guò)一些相應(yīng)的裝置轉(zhuǎn)化為電磁量來(lái)測(cè)量的。一平板電容器的兩個(gè)極扳豎直放置在光滑的水平平臺(tái)上，極板的面積為S，極板間的距離為d。極板1固定不動(dòng)，與周?chē)^緣；極板2接地，且可在水平平臺(tái)上滑動(dòng)并始終與極板1保持平行。極板2的兩個(gè)側(cè)邊與勁度系數(shù)為k、自然長(zhǎng)度為L(zhǎng)的兩個(gè)完全相同的彈簧相連，兩彈簧的另一端固定．圖1741是這一裝置的俯視圖．先將電容器充電至電壓U后即與電源斷開(kāi)，再在極板2的右側(cè)的整個(gè)表面上施以均勻的向左的待測(cè)壓強(qiáng)P；使兩極板之間的距離發(fā)生微小的變化，如圖1742所示。測(cè)得此時(shí)電容器的電壓改變量為ΔU。設(shè)作用在電容器極板2上的靜電作用力不致引起彈簧的可測(cè)量到的形變，試求待測(cè)壓強(qiáng)P。 五、(20分)如圖1751所示，在正方形導(dǎo)線回路所圍的區(qū)域A1A2A3A4內(nèi)分布有方向垂直于回路平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間以恒定的變化率增大，回路中的感應(yīng)電流為I＝．已知A1AA3A4兩邊的電阻皆為零； A4A1 邊的電阻R1＝，A2A3邊的電阻R2＝。 1．試求A1A2兩點(diǎn)間的電壓U1A2A3兩點(diǎn)間的電壓U2A3A4兩點(diǎn)間的電壓U3A4A1兩點(diǎn)間的電壓U41 2．若一內(nèi)阻可視為無(wú)限大的電壓表V位于正方形導(dǎo)線回路所在的平面內(nèi)，其正負(fù)端與連線位置分別如圖175圖1753和圖1754所示，求三種情況下電壓表的讀數(shù)VVV3六、 (20分)絕熱容器A經(jīng)一閥門(mén)與另一容積比A的容積大得很多的絕熱容器B相連。開(kāi)始時(shí)閥門(mén)關(guān)閉，兩容器中盛有同種理想氣體，溫度均為30186。C，B中氣體的壓強(qiáng)為A中的兩倍?，F(xiàn)將閥門(mén)緩慢打開(kāi)，直至壓強(qiáng)相等時(shí)關(guān)閉。問(wèn)此時(shí)容器A中氣體的溫度為多少？假設(shè)在打開(kāi)到關(guān)閉閥門(mén)的過(guò)程中處在A中的氣體與處在B中的氣體之間無(wú)熱交換．已知每摩爾該氣體的內(nèi)能為U＝RT，式中R為普適氣體恒量，T是絕對(duì)溫度．七、 (20分)當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)距離—個(gè)質(zhì)量為M、半徑為R的質(zhì)量均勻分布的致密天體中心的距離為r(r≥R)時(shí)，其引力勢(shì)能為Ep＝－GMm／r，其中G＝10－11Nm 2Kg－2為萬(wàn)有引力常量．設(shè)致密天體是中子星，其半徑R=10km，質(zhì)量M=⊙ (1M⊙=1030kg，為太陽(yáng)的質(zhì)量)． 1．1Kg的物質(zhì)從無(wú)限遠(yuǎn)處被吸引到中子星的表面時(shí)所釋放的引力勢(shì)能為多少? 2．在氫核聚變反應(yīng)中，若參加核反應(yīng)的原料 的質(zhì)量為m，問(wèn)1kg的原料通過(guò)核聚變提供的能量與第1問(wèn)中所釋放的引力勢(shì)能之比是多少? 3．天文學(xué)家認(rèn)為：脈沖星是旋轉(zhuǎn)的中子星，中子星的電磁輻射是連續(xù)的，沿其磁軸方向最強(qiáng)，磁軸與中子星的自轉(zhuǎn)軸方向有一夾角(如圖17