第十九屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽試題參考解答-wenkub
2022-09-16 15:33:02 本頁面
【正文】 度方向左（如圖復(fù)解 193所示）。在圖中連 OA 、OQ 。 由此可知，體積為 V? 的水由 A 流入 C 中減少的勢能的一部分轉(zhuǎn)化為同體積的水由 B 進入 D 中所需的勢能，其余部分則轉(zhuǎn)化為水柱的動能，故發(fā)生上下振動， D 中水面靜止處為平衡點．由于水與管間有摩 擦等原因，動能逐步消耗，最后水面停留在距 A 中水面 2h 處。由流 體靜力學(xué)可知， B 、 C 中氣體的壓強為 0 1 2()B Cp p p g h h?? ? ? ? （ 1） D 中氣體的壓強為 1DBp p gh??? （ 2） 由（ 1）、（ 2）兩式可得 20Dp p gh??? 即 0Dpp? ，當擰開 K 后， D 中氣體壓強降至 0p ，此時 10Bp p gh??? （ 3） 即 D 管中容器 B 水面以上的那一段水柱所受合力向上，所以D 管中水柱上升。“高中物理參考”收集 第十九屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽題參考解答 第 1 頁 第十九屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽試題參考解答 一、參考解答 實踐證明，甲的設(shè)計是正確的，所以乙的結(jié)論肯定是錯的。 （ 2）擰開 K 后，水柱上升，因 D 管上端已足夠 長，故水不會從管口噴出．設(shè)到 D 中的水面靜止時 D 中增加水量的體積為 V? ，則 B 中減少水量的體積亦為 V? ，其水面將略有降低，因而 B 及 C 中氣體壓強路有下降， A 中的水將通過 E 管流入 C 中，當從 A 流入水量的體積等于 V? 時， B 、 C 中氣體壓強恢復(fù)原值。 二、參考解答 由于圓柱形區(qū)域內(nèi)存在變化磁場，在圓柱形區(qū)域內(nèi)外空間中將產(chǎn)生渦旋電場，電場線為圓，圓心在圓柱軸線上，圓面與軸線垂直，如圖中虛點線所示．在這樣的電場中，沿任意半徑方向移動電荷時，由于電場力與移動方向垂直，渦旋電場力做功為零，因此沿半徑方向任意一段路徑上的電動勢均為零． 1．任意點在磁場區(qū)域內(nèi)：令 P 為任意點 （見圖復(fù)解 1921） 2xR? ，在圖中連直線 OA與 OP 。取閉合回路 AQOA ，設(shè)回路中電動勢為 2E ，根據(jù)類似上面的討論有 2AQEE? （ 5） 對于回路 AQOA ，回路中磁通量等于回路所包圍的磁場區(qū)的面積的磁通量，此面積為2S ，通過它的磁通量 22BS? ? 。令 1v 、 2v 、 3v 分別表示此時它們的速度大小，則由對稱性可知此時三質(zhì)點的總動能為 223111222 ( )KE m v m v? ? （ 1） 再由對稱性及動量守恒可知 312mv mv? （ 2） 系統(tǒng)原來的電勢能為 23P qEkl? （ 3） 其中 k 為靜電力常數(shù)．運動到國復(fù)解 193所示的位置時的電勢能為 222 2P qqE k kll? ?? （ 4） 根據(jù)能量守恒有 P P KE E E??? （ 5） 由以上各式可解得 23 23kqv lm? （ 6） 四、參考解答 1.（ 1） 調(diào)整活塞 6使毛細管 8中有色液柱處于適當位置，將閥門 10關(guān)閉使兩邊氣體隔絕，記下有色液柱的位置； （ 2）合上開關(guān) S ，測得電流 I ； （ 3）打開開關(guān) S ； （ 4）測出有色液體右移的最遠距離 x? ； （ 5）改變電源電壓，重復(fù)測量多次，記下多次的 I 和 x? 值。因為是等壓過程，所以氣體吸熱為 pmQ C T?? ? ? （ 2） 式中 m 為氣體質(zhì)量， ? 為其摩爾質(zhì)量， T? 為溫升，因為是等壓過程，設(shè)氣體體積改變量為V? ，則由理想氣體狀態(tài)方程可得 mp V R T?? ? ? （ 3） 而 24dVx?
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