【正文】 設(shè)。（本題按畫出的圖評分，不須計算過程）六、（22分）零電阻是超導(dǎo)體的一個基本特征，但在確認(rèn)這一事實時受到實驗測量精確度的限制。取x正向為電流正方向。滿足題給條件的和tb的值分別為= T，tb= T。已知的值恰好使在VAB變化的第一個周期內(nèi)通過電容器到達電容器右邊的所有的電子，能在某一時刻tb形成均勻分布的一段電子束。兩極板A、B之間加上了如圖所示的周期性變化的電壓（，圖中只畫出了一個周期的圖線），電壓的最大值和最小值分別為V0和－V0，周期為T。該電子束從遠(yuǎn)處沿垂直于平行板電容器極板的方向射向電容器，其前端（即圖中的右端）于t=0時刻剛好到達電容器的左極板。已知室溫下壓強的氫氣體積是同質(zhì)量的液態(tài)氫體積的800倍，試論證蒸氣壓溫度計中的液態(tài)氣不會溢出測溫泡B。在設(shè)計溫度計時，要保證當(dāng)B處于溫度低于時，B中一定要有液態(tài)氫存在，而當(dāng)溫度高于時，B中無液態(tài)氫。除題中給出的室溫T0時B中氫氣的壓強P0外，理論上至少還需要測量幾個已知溫度下的壓強才能定量確定T與p之間的關(guān)系？開啟閥門F，使M、E、B連通，構(gòu)成一用于測量20～25K溫度區(qū)間的低溫的蒸氣壓溫度計，此時壓力表M測出的是液態(tài)氫的飽和蒸氣壓?，F(xiàn)考察以下各問題：關(guān)閉閥門F，使E與溫度計的其他部分隔斷，于是M、B構(gòu)成一簡易的氣體溫度計，用它可測量25K以上的溫度， 這時B中的氫氣始終處在氣態(tài)，M處在室溫中。在M、E、B均處在室溫T0=300K時充以壓強的氫氣。四、（20分）圖示為低溫工程中常用的一種氣體、蒸氣壓聯(lián)合溫度計的原理示意圖，M為指針壓力表，以VM表示其中可以容納氣體的容積；B為測溫飽，處在待測溫度的環(huán)境中，以VB表示其體積；E為貯氣容器，以VE表示其體積；F為閥門。試問足球應(yīng)射在橫梁上什么位置才能使球心落在球門線內(nèi)（含球門上）？足球射在橫梁上的位置用球與橫梁的撞擊點到橫梁軸線的垂線與水平方向（垂直于橫梁的軸線）的夾角（小于）來表示。三、（22分）足球射到球門橫梁上時，因速度方向不同、射在橫梁上的位置有別，其落地點也是不同的。設(shè)推力大小F=490N，要把近地點抬高到600km，問點火時間應(yīng)持續(xù)多長？試根據(jù)題給數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星在16小時軌道的實際運行周期。試計算16小時軌道的半長軸a和半短軸b的長度，以及橢圓偏心率e。后來又連續(xù)三次在抬高以后的近地點點火，使衛(wèi)星加速和變軌，抬高遠(yuǎn)地點，相繼進入24小時軌道、48小時軌道和地月轉(zhuǎn)移軌道（分別如圖中曲線5所示）。二、（21分）嫦娥1號奔月衛(wèi)星與長征3號火箭分離后，進入繞地運行的橢圓軌道，近地點離地面高，遠(yuǎn)地點離地面高，周期約為16小時，稱為16小時軌道（如圖中曲線1所示）。當(dāng)B為正時，磁場的方向垂直于紙面指向紙外。已知磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律為，其中T為磁場變化的周期。（5分）電子感應(yīng)加速器（betatron）的基本原理如下：一個圓環(huán)真空室處于分布在圓柱形體積內(nèi)的磁場中，磁場方向沿圓柱的軸線，圓柱的軸線過圓環(huán)的圓心并與環(huán)面垂直。若把庫侖定律寫成更簡潔的形式，式中距離r的單位是米，作用力F的單位是牛頓，由此式可這義一種電荷量q的新單位。（5分）在國際單位制中，庫侖定律寫成，式中靜電力常量，電荷量q1和q2的單位都是庫侖，距離r的單位是米，作用力F的單位是牛頓。試由以上數(shù)據(jù)，算出的中微子的動能和靜止質(zhì)量各為多少？2008年第25屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽試卷本卷共八題，滿分160分一、（15分）（5分）。已知有關(guān)原子核和電子靜止能量的數(shù)據(jù)為；；?！　‖F(xiàn)用王淦昌的方案來估算中微子的質(zhì)量和動量。王先生早在1941年就發(fā)表論文，提出了一種探測中微子的方案：原子核可以俘獲原子的K層電子而成為的激發(fā)態(tài)，并放出中微子（當(dāng)時寫作η）　　而又可以放出光子而回到基態(tài)　由于中微子本身很難直接觀測，能過對上述過程相關(guān)物理量的測量，就可以確定中微子的存在，1942年起，美國物理學(xué)家艾倫（）等人根據(jù)王淦昌方案先后進行了實驗，初步證實了中微子的存在。注：將星體作圓形擴展光源處理時，研究擴展光源的線度對于干涉條紋圖像清晰度的影響會遇到數(shù)學(xué)困難，為簡化討論，本題擬將擴展光源作寬度為的矩形光源處理。a、 a′和b、 b′分別是從星體上相對著的兩邊緣點發(fā)來的平行光束。M1和M2可以同步對稱調(diào)節(jié)來改變其中心間的距離h。角。遙遠(yuǎn)星體的角直徑很小，為測量如些微小的角直徑，邁克爾遜設(shè)計了測量干涉儀，其裝置簡化為圖2所示。當(dāng)增大導(dǎo)致零級亮紋的亮暗將完全不可分辨，則此時光源的寬度　　，可用上述干涉原理來測量星體的微小角直徑。這樣，各線光源對應(yīng)的干涉條紋將彼此錯開，在屏上看到的將是這些干涉條紋的光強相加的結(jié)果，干涉條紋圖像將趨于模糊，條紋的清晰度下降?！　　2不同路徑到P0點的光程差為零，相干的結(jié)果產(chǎn)生一亮紋，稱為零級亮紋。線光源S通過z軸，雙縫SS2對稱分布在z軸兩側(cè)，它們以及屏P都垂直于紙面?！　×?、（25分）圖1所示為楊氏雙縫干涉實驗的示意圖，取紙面為yz平面。　　，它們初速度的方向都指向地心，電子初速度的大小，質(zhì)子初速度的大小。已知電子的質(zhì)量，質(zhì)子的質(zhì)量，電子電荷量為，地球的半徑。赤道上空的磁感應(yīng)強度的大小與成反比（r為考察點到地心的距離），方向與赤道附近的磁場方向平行。現(xiàn)讓超導(dǎo)線框沿x軸方向以初速度進入磁場區(qū)域，試定量地討論線框以后可能發(fā)生的運動情況及與初速度大小的關(guān)系。在的一側(cè)，一邊長分別為和的剛性矩形超導(dǎo)線框位于桌面上，框內(nèi)無電流，框的一對邊與x軸平行。已知在推動活塞過程中，氣體的壓強P與體積V之間的關(guān)系為＝恒量。拔掉所有銷釘，緩慢推動活塞B直至到過容器的PQ位置?！　?，待容器內(nèi)外壓強相等時迅速關(guān)閉（假定此過程中處在容器內(nèi)的氣體與處在容器外的氣體之間無熱量交換），求達到平衡時，a室中氣體的溫度。此時，b室真空，a室裝有一定量的空氣（容器內(nèi)外氣體種類相同，且均可視為理想氣體），其壓強為4P0/5，溫度為T0。整個容器置于壓強為P0、溫度為T0的大氣中。容器、隔板、活塞及活門都是絕熱的。角，已知AB桿的長度為，BC桿和CD桿的長度由圖給定。當(dāng)AB桿繞A軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)到圖中所示的位置時，AB桿處于豎直位置。AB　和CD桿可分別繞過A、D的垂直于紙面的固定軸轉(zhuǎn)動，A、D兩點位于同一水平線上。已知小球B與平板發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短，且碰撞過程中重力可以忽略不計。水球B與平板PQ的質(zhì)量相等。一小球B放在光滑的水平臺面上，臺面的右側(cè)邊緣正好在平板P端的正上方，到P端的距離為。平板被限制在兩條豎直光滑的平行導(dǎo)軌之間（圖中未畫出豎直導(dǎo)軌），從而只能地豎直方向運動。 電子電荷量C，質(zhì)子的靜止質(zhì)量 kg。質(zhì)子在電場的作用下由N飛向串列靜電加速器的終端靶子T。氫負(fù)離子（其初速度為0)在靜電場的作用下，形成高速運動的氫負(fù)離子束流，氫負(fù)離子束射入管道N后將與氮氣分子發(fā)生相互作用，這種作用可使大部分的氫負(fù)離子失去粘附在它們上面的多余的電子而成為氫原子，又可能進一步剝離掉氫原子的電子使它成為質(zhì)子。S是產(chǎn)生負(fù)離子的裝置，稱為離子源；中間部分N為充有氮氣的管道，通過高壓裝置H使其對地有V的高壓。另一種為火石玻璃，它對鈉D線的折射率=。 已知：當(dāng)光源是鈉光源時，它的黃色譜線（ nm，稱為D線）位于圓筒軸與觀察屏相交處。筒內(nèi)有：三個焦距分別為、和的透鏡,，；觀察屏P，它是一塊帶有刻度的玻璃片；由三塊形狀相同的等腰棱鏡構(gòu)成的 圖1分光元件（如圖1所示），棱鏡分別用折射率不同的玻璃制成，兩側(cè)棱鏡的質(zhì)料相同，中間棱鏡則與它們不同，棱鏡底面與圓筒軸平行。六、（23分）有一種被稱為直視分光鏡的光譜學(xué)儀器。一與軌道平面平行的具有一定質(zhì)量的金屬矩形框MNPQ處在該磁場中，已知與軌道垂直的金屬框邊MN的長度為，與軌道平行的金屬框邊MQ的長度為d，金屬框的電阻為R，不計金屬框的電感。“”和“ ”表示磁場的方向垂直O(jiān)xy平面指向紙外。在任一時刻t，軌道平面上磁場沿x方向的分布是不均勻的，如圖所示。為了有助于了解磁懸浮列車的牽引力的來由，我們求解下面的問題。一是懸浮系統(tǒng)，利用磁力（可由超導(dǎo)電磁鐵提供）使車體在導(dǎo)軌上懸浮起來與軌道脫離接觸。圖2 圖3 圖4五、（25分）磁懸浮列車是一種高速運載工具。圖中 圖1和是理想的、點接觸型二極管（不考慮二極管的電容），和是理想電容器，它們的電容都為C，初始時都不帶電，G點接地。如果保持活塞固定不動，而使葉片以角速度做勻角速轉(zhuǎn)動，已知在這種過程中，氣體的壓強的改變量和經(jīng)過的時間遵從以 圖2下的關(guān)系式 式中為氣體的體積，表示氣體對葉片阻力的力矩的大小。 如果葉片和軸不轉(zhuǎn)動，而令活塞緩慢移動，則在這種過程中，由實驗測得，氣體的壓強和體積遵從以下的過程方程式 圖1 其中,均為常量, ＞1（其值已知）。缸內(nèi)還有一可隨軸轉(zhuǎn)動的葉片，轉(zhuǎn)軸伸到氣缸外，外界可使軸和葉片一起轉(zhuǎn)動，葉片和軸以及氣缸壁和活塞都是絕熱的，它們的熱容量都不計。三、（23分）有一帶活塞的氣缸，如圖1所示。桌面上另有一質(zhì)量為的小球A，以一給定速度沿垂直于桿DB的方間與右端小球B作彈性碰撞。求小球開始下落處離玻璃管底部距離（用H表示）的可能值以及與各H值相應(yīng)的照片中小球位置離玻璃管底部距離的可能值。每隔一相等的確定的時間間隔T拍攝一張照片，照相機的曝光時間極短，可忽略不計。試根據(jù)圖線提供的信息，確定這兩個點電荷所帶電荷的符號、電量的大小以及它們在軸上的位置．七、(25分)如圖所示，將一鐵餅狀小物塊在離地面高