【正文】 20010909第十八屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試題全卷共七題，總分為140分一、（15分）如圖預(yù)18－l所示，桿長(zhǎng)為，可繞過(guò)點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其端點(diǎn)系著一跨過(guò)定滑輪、的不可伸長(zhǎng)的輕繩，繩的另一端系一物塊，滑輪的半徑可忽略，在的正上方，之間的距離為?，F(xiàn)將閥門緩慢打開(kāi)，直至壓強(qiáng)相等時(shí)關(guān)閉。 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＝。極板1固定不動(dòng)，與周圍絕緣；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。已知當(dāng)繩的張力為T0＝，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＝。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、（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)。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。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。由此觀點(diǎn)出發(fā)，試在圖預(yù)1671中準(zhǔn)確地畫出時(shí)的波形圖。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。2. 電阻消耗的功率。1. 用作圖法畫出物經(jīng)鍍銀透鏡所成的像，并標(biāo)明該像是虛、是實(shí)。長(zhǎng)為，是水平的，長(zhǎng)為，線框的質(zhì)量為，電阻為.。現(xiàn)將閥門緩慢打開(kāi)，活塞便緩慢下降，直至系統(tǒng)達(dá)到平衡。已知物塊和車頂之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為。用這個(gè)α磁譜儀期望探測(cè)到宇宙中可能存在的_____________。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、?，F(xiàn)將一質(zhì)量為的小物塊無(wú)初速地放置在車頂前緣。開(kāi)始時(shí)，閥門關(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。四、（20分）位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線框。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）。試求：1. 通過(guò)二極管的電流。該擾動(dòng)將沿弦線傳播而形成波（孤立的脈沖波）。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。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)。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（）。 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。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。物塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩將纏繞在立柱上。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。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。C，B中氣體的壓強(qiáng)為A中的兩倍。Kg－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17－7所示)，在地球上的接收器所接收到的一連串周期出現(xiàn)的脈沖是脈沖星的電磁輻射。一帶正電的質(zhì)點(diǎn)從兩板間的點(diǎn)開(kāi)始以豎直向上的初速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它到達(dá)電場(chǎng)中某點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，速度變?yōu)樗椒较?，大小仍為，如圖預(yù)18－2所示．求、兩點(diǎn)問(wèn)的電勢(shì)差．（忽略帶電質(zhì)點(diǎn)對(duì)金屬板上電荷均勻分布的影響）三、（18分）一束平行光沿薄平凸透鏡的主光軸入射，經(jīng)透鏡折射后，會(huì)聚于透鏡 處，透鏡的折射率。開(kāi)始時(shí)兩電容器均不帶電（1）第一種情況，現(xiàn)將K與接通，達(dá)到穩(wěn)定，此過(guò)程中電池內(nèi)阻消耗的電能等于__________；再將K與斷開(kāi)而與接通，此過(guò)程中電池供給的電能等于___________。（1）飛船的名稱是什么？（2）飛船在運(yùn)行期間，按照地面指揮控制中心的指令成功地實(shí)施了數(shù)百個(gè)動(dòng)作，包括從橢圓軌道變換成圓軌道等．假如把飛船從發(fā)射到著陸的整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)都當(dāng)作圓周運(yùn)動(dòng)處理，試粗略估計(jì)飛船離地面的平均高度．已知地球半徑，地球表面處的重力加速度四、（20分）如圖預(yù)194所示，三個(gè)絕熱的、容積相同的球狀容器A、B、C，用帶有閥門KK2的絕熱細(xì)管連通，相鄰兩球球心的高度差．初始時(shí)，閥門是關(guān)閉的，A中裝有1mol的氦（He）,B中裝有1mol的氪（Kr）,C中裝有l(wèi)mol的氙（Xe），三者的溫度和壓強(qiáng)都相同．氣體均可視為理想氣體．現(xiàn)打開(kāi)閥門KK2，三種氣體相互混合，最終每一種氣體在整個(gè)容器中均勻分布，三個(gè)容器中氣體的溫度相同．求氣體溫度的改變量．已知三種氣體的摩爾質(zhì)量分別為在體積不變時(shí)，這三種氣體任何一種每摩爾溫度升高1K，所吸收的熱量均為 ，為普適氣體常量．五、（20分）圖預(yù)195中，三棱鏡的頂角為60176。（1）求電流值。七、（25分）如圖預(yù)197所示，在長(zhǎng)為m、質(zhì)量為的車廂B內(nèi)的右壁處，放一質(zhì)量的小物塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)），向右的水平拉力作用于車廂，使之從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)， s內(nèi)移動(dòng)的距離，且在這段時(shí)間內(nèi)小物塊未與車廂壁發(fā)生過(guò)碰撞．假定車廂與地面間的摩擦忽略不計(jì)，小物塊與車廂壁之間的碰撞是彈性的． s時(shí)，車廂與小物塊的速度．2003年9月第二十屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷全卷共七題，總分為140分．一、（20分）兩個(gè)薄透鏡L1和L2共軸放置，如圖所示．已知L1的焦距f1=f , L2的焦距f2=—f，兩透鏡間距離也是f．小物體位于物面P上，物距u1 ＝3f．（1）小物體經(jīng)這兩個(gè)透鏡所成的像在L2的__________邊，到L2的距離為_(kāi)________，是__________倍（虛或?qū)崳___________像（正或倒），放大率為_(kāi)________________。三、(20分)在野外施工中，需要使質(zhì)量 m＝ kg的鋁合金構(gòu)件升溫。(Kgs 阿伏伽德羅常量 NA＝ 1023 mol－1）2．已知某個(gè)平面鏡反射的光能量為入射光能量的80％．試判斷下列說(shuō)法是否正確，并簡(jiǎn)述理由．a(chǎn)． 反射光子數(shù)為入射光子數(shù)的80％；b． 每個(gè)反射光子的能量是入射光子能量的80％．m1m2a二、（15分）質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)小物塊用輕繩連結(jié)，繩跨過(guò)位于傾角a ＝30176。決議摘錄如下：聯(lián)合國(guó)大會(huì)，承認(rèn)物理學(xué)為了解自然界提供了重要基礎(chǔ)，注意到物理學(xué)及其應(yīng)用是當(dāng)今眾多技術(shù)進(jìn)步的基石，確信物理教育提供了建設(shè)人類發(fā)展所必需的科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的工具，意識(shí)到2005年是愛(ài)因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)一百周年，這些發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)代物理學(xué)奠定了基礎(chǔ)，宣告2005年為 年．2．愛(ài)因斯坦在現(xiàn)代物理學(xué)領(lǐng)域作出了很多重要貢獻(xiàn)，試舉出其中兩項(xiàng)： ； ．S2RROr 二、（17分）現(xiàn)有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)（可隨便找地方懸掛），一把勻質(zhì)的長(zhǎng)為l的有刻度、零點(diǎn)位于端點(diǎn)的直尺，一個(gè)木塊及質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線．試用這些器件設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)裝置（要求畫出示意圖），通過(guò)一次測(cè)量（彈簧測(cè)力計(jì)只準(zhǔn)讀一次數(shù)），求出木塊的質(zhì)量和尺的質(zhì)量．（已知重力加速度為g）三、（18分）內(nèi)表面只反射而不吸收光的圓筒內(nèi)有一半徑為R的黑球，距球心為2R處有一點(diǎn)光源S，球心O和光源S皆在圓筒軸線上，如圖所示．若使點(diǎn)光源向右半邊發(fā)出的光最后全被黑球吸收，則筒的內(nèi)半徑r最大為多少？四、（20分）處在激發(fā)態(tài)的氫原子向能量較低的狀態(tài)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出一系列不同頻率的光，稱為氫光譜．氫光譜線的波長(zhǎng)