2012年全国高中物理竞赛夏令营模拟试题
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第29届全国中学生物理竞赛预赛试卷本卷共16题,满分200分.一、选择题.本题共5小题,每小题6分.在每小题给出的4个选项中,有的小题只有一项符合题意,有的小题有多项符合题意.把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.1.下列说法中正确的是A.水在0℃时密度最大.B.一个绝热容器中盛有气体,假设把气体中分子速率很大的如大于v A的分子全部取走,则气体的温度会下降,此后气体中不再存在速率大于v A的分子.C.杜瓦瓶的器壁是由两层玻璃制成的,两层玻璃之间抽成真空,抽成真空的主要作用是既可降低热传导,又可降低热辐射.D.图示为一绝热容器,中间有一隔板,隔板左边盛有温度为T的理想气体,右边为真空.现抽掉隔板,则气体的最终温度仍为T.2.如图,一半径为R电荷量为Q的带电金属球,球心位置O固定,P为球外一点.几位同学在讨论P点的场强时,有下列一些说法,其中哪些说法是正确的?A.若P点无限靠近球表面,因为球表面带电,根据库仑定律可推知,P点的场强趋于无穷大.B.因为在球内场强处处为0,若P点无限靠近球表面,则P点的场强趋于0C.若Q不变,P点的位置也不变,而令R变小,则P点的场强不变.D.若保持Q不变,而令R变大,同时始终保持P点极靠近球表面处,则P点的场强不变.3.图中L为一薄凸透镜,ab为一发光圆面,二者共轴,S为与L平行放置的屏,已知这时ab可在屏上成清晰的像.现将透镜切除一半,只保留主轴以上的一半透镜,这时ab在S上的像A.尺寸不变,亮度不变.B.尺寸不变,亮度降低.C.只剩半个圆,亮度不变.D.只剩半个圆,亮度降低.4.一轻质弹簧,一端固定在墙上,另一端连一小物块,小物块放在摩擦系数为μ的水平面上,弹簧处在自然状态,小物块位于O处.现用手将小物块向右移到a处,然后从静止释放小物块,发现小物块开始向左移动.A.小物块可能停在O点.B.小物块停止以后所受的摩擦力必不为0C.小物块无论停在O点的左边还是右边,停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向两者既可能相同,也可能相反.D.小物块在通过O点后向右运动直到最远处的过程中,速度的大小总是减小;小物块在由右边最远处回到O点的过程中,速度的大小总是增大.5.如图所示,一内壁光滑的圆锥面,轴线OO’是竖直的,顶点O在下方,锥角为2α,若有两个相同的小珠(均视为质点)在圆锥的内壁上沿不同的圆轨道运动,则有:A.它们的动能相同.B.它们运动的周期相同.C.锥壁对它们的支撑力相同.D.它们的动能与势能之比相同,设o点为势能零点.二、填空题和作图题.把答案填在题中的横线上或把图画在题中指定的地方.只要给出结果,不需写出求得结果的过程.6.(6分)铀238(92 U )是放射性元素,若衰变时依次放出α,β,β,α,α,α,α,α,β,β,α,β,β,α粒子,最终形成稳定的核Pb YX ,则其中 X = , Y = .7.(10分)在寒冷地区,为了防止汽车挡风玻璃窗结霜,可用通电电阻加热.图示为10根阻值皆为3Ω的电阻条,和一个内阻力0.5Ω的直流电源,现在要使整个电路中电阻条上消耗的功率最大,i .应选用根电阻条.ii .在图中画出电路连线.8.(10分)已知:光子有质量,但无静止质量,在重力场中也有重力势能.若从地面上某处将一束频率为ν的光射向其正上方相距为d 的空间站,d 远小于地球半径,令空间站接收到动光的频率为ν’,则差ν’-ν= ,已知地球表面附近的重力加速度为g .9.(10分)图中所示两物块叠放在一起,下面物块位于光滑水平桌面上,其质量为m ,上面物块的质量为M ,两物块之间的静摩擦系数为μ.现从静止出发对下面物块施以随时间t 变化的水平推力F =γt ,γ为一常量,则从力开始作用到两物块刚发生相对运动所经过的时间等于 ,此时物块的速度等于 .10.(16分)图中K 是密封在真空玻璃管内的金属电极,它受光照射后能释放出电子;W 是可以透光的窗口,光线通过它可照射到电极K 上;C 是密封在真空玻璃管内圆筒形的收集电极,它能收集K 所发出的光电子.R 是接在电池组E (电压足够高)两端的滑动变阻器,电极K 通过导线与串联电池组的中心端O 连接;G 是用于测量光电流的电流计.已知当某一特定频率的单色光通过窗口照射电极K 时,能产生光电子.当滑动变阻器的滑动接头处在某一点P 时,可以测到光电流,当滑动头向右移动时,G 的示数增大,使滑动头继续缓慢向右不断移动时,电流计G 的示数变化情况是: .当滑动变阻器的滑动接头从P 点缓慢向左不断移动时,电流计G 的示数变化情况是: .若测得用频率为ν1的单色光照射电极K 时的遏止电压为V 1,频率为ν2的单色光照射电极时的遏止电压为V 2,已知电子的电荷量为e ,则普朗克常量h = ,金属电极K 的逸出功W 0= .三、计算题.计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分.有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位.11.(18分)如图所示,一根跨越一固定的水平光滑细杆的柔软、不可伸长的轻绳,两端各系一个质量相等的小球A 和B ,球A 刚好接触地面,球B被拉到与细杆同样高度的水平位置,当球B 到细杆的距离为L 时,绳刚好拉直.在绳被拉直时释放球B ,使球B 从静止开始向下摆动.求球A 刚要离开地面时球B 与其初始位置的高度差.12.(20分)一段横截面积S =1.0mm 2的铜导线接入直流电路中,当流经该导线的电流I =1.0A 时,该段铜导线中自由电子定向运动的平均速度u 为多大?已知,每个铜原子有一个“自由电子”,每个电子的电荷量e = 1.6 ×10-19C ;铜的密度ρ=8.9g /cm 3,铜的摩尔质量μ=64g /mol .阿伏枷德罗常量N 0=6.02×1023mol -1.13.(20分)电荷量分别为q 和Q 的两个带异号电荷的小球A 和B (均可视为点电荷),质量分别为m 和M .初始时刻,B 的速度为0,A 在B 的右方,且与B 相距L 0,A 具有向右的初速度v 0,并还受到一向右的作用力f 使其保持匀速运动,某一时刻,两球之间可以达到一最大距离.i .求此最大距离.ii .求从开始到两球间距离达到最大的过程中f 所做的功.14.(20分)由双原子分子构成的气体,当温度升高时,一部分双原子分子会分解成两个单原子分子,温度越高,被分解的双原子分子的比例越大,于是整个气体可视为由单原子分子构成的气体与由双原子分子构成的气体的混合气体.这种混合气体的每一种成分气体都可视作理想气体.在体积V =0.045m 3的坚固的容器中,盛有一定质量的碘蒸气,现于不同温度下测得容器中蒸气的压强如下:试求温度分别为1073K 和1473K 时该碘蒸气中单原子分子碘蒸气的质量与碘的总质量之比值.已知碘蒸气的总质量与一个摩尔的双原子碘分子的质量相同,普适气体常量R =8.31J·mol -1·K -115.(20分)图中L 是一根通电长直导线,导线中的电流为I .一电阻为R 、每边长为2a 的导线方框,其中两条边与L 平行,可绕过其中心并与长直导线平行的轴线OO’转动,轴线与长直导线相距b ,b >a ,初始时刻,导线框与直导线共面.现使线框以恒定的角速度ω转动,求线框中的感应电流的大小.不计导线框的自感.已知电流I的长直导线在距导线r 处的磁感应强度大小为k rI ,其中k 为常量.16.(20分)一质量为m =3000kg 的人造卫星在离地面的高度为H =180 km 的高空绕地球作圆周运动,那里的重力加速度g =9.3m·s -2.由于受到空气阻力的作用,在一年时间内,人造卫星的高度要下降△H =0.50km .已知物体在密度为ρ的流体中以速度v 运动时受到的阻力F 可表示为F =21ρACv 2,式中A 是物体的最大横截面积,C 是拖曳系数,与物体的形状有关.当卫星在高空中运行时,可以认为卫星的拖曳系数C =l ,取卫星的最大横截面积A =6.0m 2.已知地球的半径为R 0=6400km .试由以上数据估算卫星所在处的大气密度。
2012年全国高中物理竞赛模拟测试1.在折射率为n 的介质A 中有一半经为R 的球形气泡,气体的折射率为n 0.现在在气泡中再放一个与气泡同心的由透明介质B 构成的球,并令一均匀平行光束射向气泡1)如果任意一条在介质A 中射向气泡表面的入射光线,在通过各介质界面时的入射角和折射角都满足sin θ=θ的条件,且该光线再进入介质A 时能沿原入射光线方向行进,如图,则介质B 的折射率n ’和B 球的半径R ’必须满足什么样的关系式2)如果两球间的介质不是气体而是一种透明液体(折射率n 0),并要求任何入射角和折射角的数值都不大于0.1rad ,则符合此条件的入射光束占射至外球面上的光束的百分比为多少1. n ’=n 0n/[n-(R ’/R)(n-n 0)]2. n>n 0 ,0.01(n 0R ’/nR)2 n<n 0 ,0.01{n 0R ’/[nR-R ’(n-n 0)]}22.半径为R 的细圆环上分布有不能移动的电荷,总电量为Q ,若已知环内某直径AOB 上的场强处处为零,试求圆环上电荷线密度λ的分布。
λ=Qsin θ/4R3.一根绳的一端连接于A 点,绳上距A 端为a 处系有一个质量为m 的质点B ,绳的另一端通过固定在C 点的滑轮,A 、C 位于同一水平线上.某人握住绳的自由端,以恒定的速率v 收绳,当绳收至图所示的位置时,质点B 两边的绳与水平线的夹角分别为a 和β,求这时人收绳的力.忽略绳与滑轮的质量以及滑轮的摩擦.F=[mgcos θ/sin(α+β)]+[cos(α+β)/sin 4(α+β)][1+sin βcos(α+β)/si n α]mv 2/a4.一台激光器发出的激光功率为N=1000W ,出射的光束截面积为A=1cm 2, ○1当该光束垂线光射出线光射入'R R 'n 0n n BA直入射到一物体平面上时,可能产生的光压的最大值为多少○2这束光垂直射到温度T为273K,厚度d为2cm的铁板上,如果有80%的光束能量被激光所照射到的那一小部分铁板所吸收,并使其溶化成与光束等面积的直圆孔,这需要多少时间?已知,对于波长为λ的光束,其每一个光子的动量为p=h/λ,铁:热容量C=26.6J/mol·k,密度ρ=7.9×103kg/m3,熔点Tm=1798k,溶解热Lm=1.49×104J/mol,摩尔质量μ=56×10-3kg1. 0.0667Pa2. 19.56s5. 直立的气缸内装有一定质量的理想气体。
物理模拟试题一、(15分)一平凸透镜焦距为f ,其平面上镀了银,现在其凸面一侧距它2f 处,垂直于主轴放置一高为H 的物,其下端在透镜的主轴上(如图预16-5)。
1. 用作图法画出物经镀银透镜所成的像,并标明该像是虚、是实。
2. 用计算法求出此像的位置和大小。
二、(15分)如图预16-4-1所示,电阻121k R R ==Ω,电动势6V =E ,两个相同的二极管D 串联在电路中,二极管D 的D D I U -特性曲线如图预16-6-2所示。
试求:1. 通过二极管D 的电流。
2. 电阻1R 消耗的功率。
三、(20分)一个大容器中装有互不相溶的两种液体,它们的密度分别为1ρ和2ρ(12ρρ<)。
现让一长为L 、密度为121()2ρρ+的均匀木棍,竖直地放在上面的液体内,其下端离两液体分界面的距离为34L ,由静止开始下落。
试计算木棍到达最低处所需的时间。
假定由于木棍运动而产生的液体阻力可以忽略不计,且两液体都足够深,保证木棍始终都在液体内部运动,未露出液面,也未与容器相碰。
四、(15分)将一根长为100多厘米的均匀弦线,沿水平的x 轴放置,拉紧并使两端固定。
现对离固定的右端25cm 处(取该处为原点O ,如图预16-7-1所示)的弦上一点施加一个沿垂直于弦线方向(即y轴方向)的扰动,其位移随时间的变化规律如图预16-7-2所示。
该扰动将沿弦线传播而形成波(孤立的脉冲波)。
已知该波在弦线中的传播速度为2.5cm/s,且波在传播和反射过程中都没有能量损失。
t=时的波形图。
1.试在图预16-7-1中准确地画出自O点沿弦向右传播的波在2.5s2.该波向右传播到固定点时将发生反射,反射波向左传播,反射点总是固定不动的。
这可看成是向右传播的波和向左传播的波相叠加,使反射点的位移始终为零。
由此观点出发,t=时的波形图。
试在图预16-7-1中准确地画出12.5st=时的波形图。
3.在图预16-7-1中准确地画出10.5s五、(20分)某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。
2012届高一物理竞赛(2)摩擦力和摩擦角一、摩擦力:最大静摩擦力的大小是:f max =Nμs ,μs 是静摩擦因数如用f k 表示滑动摩擦力,N 表示正压力,那么N f tg k /1-=ϕ,叫做滑动摩擦角,同样,如用f sm 表示最大静摩擦力,那么N f tg sm /1-=ϕ,在两个接触面的性质确定之后,摩擦角的大小是不会变的。
支承面作用于物体的沿接触面法线方向的弹力N 与最大静摩擦力f max 的合力F (简称全反力)与接触面法线方向的夹角等于摩擦角,因此,接触面反作用于物体的全反力F ˊ的作用线与面法线的夹角Nf arctgs=α,不能大于摩擦角可作为判断物体不发生滑动的条件。
例1:如图所示,小木块与水平地面之间的动摩擦因数为μ,用一个与水平方向成多大角的力F 拉着小木块做匀速直线运动最省力?例2、物体放在水平面上,用与水平方向成30°的力拉物体时,物体匀速前进。
若此力大小不变,改为沿水平方向拉物体,物体仍能匀速前进,求物体与水平面之间的动摩擦因素μ。
()28.015==tg μ例3、思考题: 一物体与水平地面的静摩擦因数为μ,现用一个向下的力推它,试问当推力与竖直方向的夹角为多少时,不管推力多大,都不能推动物体。
例4、一物体质量为m,置于倾角为α的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,若要使物体沿斜面匀速向上滑动,求拉力的最小值。
例5、结构均匀的梯子AB,靠在光滑竖直墙上,已知梯子长为L,重为G,与地面间的动摩擦因数为μ,(1)求梯子不滑动,梯子与水平地面夹角θ的最小值θ0;(2)当θ=θ0时,一重为P的人沿梯子缓慢向上,他上到什么位置,梯子开始滑动?例6、一架均匀梯子,一端放置在水平地面上,另一端靠在竖直的墙上,梯子与地面及梯子与墙的静摩擦系数分别为μ1、μ2,求梯子能平衡时与地面所成的最小夹角。
例7、在互相垂直的斜面上放置一匀质杆AB 如图所示,设各接触面的摩擦角均为)(ϕμϕtg =,求平衡时,杆AB 与斜面AO 的交角θ。
2012年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷)仿真模拟(九)物理试题济南2010年4月14.如图所示,在超市内倾角为θ的电梯斜面上有一车西瓜随电梯匀速向上运动,在箱子的中央有一只质量为m的西瓜,则在该西瓜随箱一起匀速前进的过程中,周围其它西瓜对它的作用力的方向为A.沿斜面向上 B.沿斜面向下C.竖直向上 D.垂直斜面向上15.在地面上某处将一金属小球竖直向上抛出,上升一定高度后再落回原处,若不考虑空气阻力,则下列图象能正确反映小球的速度、加速度、位移和动能随时间变化关系的是(取向上为正方向)16.来自中国航天科技集团公司的消息称,中国自主研发的北斗二号卫星系统今年起进入组网高峰期,预计在2015年形成覆盖全球的卫星导航定位系统。
此系统由中轨道、高轨道和同步轨道卫星等组成。
现在正在服役的北斗一号卫星定位系统的三颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上. 目前我国的各种导航定位设备都要靠美国的GPS系统提供服务,而美国的全球卫星定位系统GPS由24颗卫星组成,这些卫星距地面的高度均为20000km.则下列说法中正确的是A.北斗一号系统中的三颗卫星的动能必须相等B.所有GPS的卫星比北斗一号的卫星线速度大C.北斗二号中的每颗卫星一定比北斗一号中的每颗卫星高D.北斗二号中的中轨道卫星的加速度一定大于高轨道卫星的加速度17.如图所示,一理想变压器的原线圈匝数为n1=1000匝,副线圈匝数为n2=200匝,电阻R=8.8Ω,= (V)的交流电源,电压表和电流表对电路的影响可原线圈接入一电压u tπ忽略不计,则A.副线圈交变电流的频率是100 HzB. t=1s的时刻,电压表的示数为0C.变压器的输入电功率为220WD .电流表的示数为10A18.如图所示,一簇电场线的分布关于y 轴对称,O 是坐标原点,M 、N 、P 、Q 是以O 为圆心的一个圆周上的四个点,其中M 、N 在y 轴上,Q 点在x 轴上,则A .M 点的电势比P 点的电势高B .OM 间的电势差小于NO 间的电势差C .一正电荷在O 点时的电势能小于在Q 点时的电势能D .将一负电荷由M 点移到P 点,电场力做正功19. 两块水平放置的金属板间的距离为d ,用导线与一个n 匝线圈相连,线圈电阻为r ,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R 与金属板连接,其余电阻均不计。
R0 2012届高二物理竞赛试题1、建筑、桥梁工程中所用的金属材料(如钢筋钢梁等)在外力作用下会伸长,其伸长量不仅与和拉力的大小有关,还和金属材料的横截面积有关.人们发现对同一种金属,其所受的拉力与其横截面积的比值跟金属材料的伸长量与原长的比值的比是一个常数,这个常数叫做杨氏模量.用E表示,即:()()LLSFE∆=;某同学为探究其是否正确,根据下面提供的器材:不同粗细不同长度的同种金属丝;不同质量的重物;螺旋测微器;游标卡尺;米尺;天平;固定装置等.设计的实验如图所示.该同学取一段金属丝水平固定在固定装置上,将一重物挂在金属丝的中点,其中点发生了一个微小下移h.用螺旋测微器测得金属丝的直径为D;用游标卡尺测得微小下移量为h;用米尺测得金属丝的原长为2L;用天平测出重物的质量m(不超量程).①在一次测量中螺旋测微器如下图甲所示,其示数为mm;②用以上测量量的字母表示该金属的杨氏模量的表达式为:E = .2.如图所示,劲度系数为k1的轻质弹簧分别与质量为m1、m2的两物块1、2栓接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2栓接,下端压在桌面上(不栓接),整个系统处于平衡状态,现施力将物块1缓慢地竖直上提,直到下面那个弹簧的下端脱离桌面,在此过程中,物块2的重力势能增加了,物块1的重力势能增加了。
3. 如图所示, A、B之间电压恒定, 将一灯泡接在A、B之间时,灯泡消耗的功率为9W; 将这个灯泡接在C、D两点时, 灯泡消耗的功率为4W (灯泡的电阻认为恒定), 则此时图中电阻R上消耗的功率为.4、(8分)在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量,如图所示,为电子秤的原理图,托盘和弹簧的电阻与质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零.设变阻器的总电阻为R,总长度为l,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻的阻值为R0,弹簧劲度系数为k,不计一切摩擦和其他阻力,电压表为理想表,当托盘上放上某物体时,电压表的示数为U,求此时称量物体的质量.5、如图所示,质量为M=1kg的木板静止在水平地面上,质量m=1kg、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端。
2012年全国高中物理竞赛模拟测试1.在折射率为n 的介质A 中有一半经为R 的球形气泡,气体的折射率为n 0.现在在气泡中再放一个与气泡同心的由透明介质B 构成的球,并令一均匀平行光束射向气泡1)如果任意一条在介质A 中射向气泡表面的入射光线,在通过各介质界面时的入射角和折射角都满足sin θ=θ的条件,且该光线再进入介质A 时能沿原入射光线方向行进,如图,则介质B 的折射率n ’和B 球的半径R ’必须满足什么样的关系式2)如果两球间的介质不是气体而是一种透明液体(折射率n 0),并要求任何入射角和折射角的数值都不大于0.1rad ,则符合此条件的入射光束占射至外球面上的光束的百分比为多少1. n ’=n 0n/[n-(R ’/R)(n-n 0)]2. n>n 0 ,0.01(n 0R ’/nR)2 n<n 0 ,0.01{n 0R ’/[nR-R ’(n-n 0)]}2 2.半径为R 的细圆环上分布有不能移动的电荷,总电量为Q ,若已知环内某直径AOB 上的场强处处为零,试求圆环上电荷线密度λ的分布。
λ=Qsin θ/4R3.一根绳的一端连接于A 点,绳上距A 端为a 处系有一个质量为m 的质点B ,绳的另一端通过固定在C 点的滑轮,A 、C 位于同一水平线上.某人握住绳的自由端,以恒定的速率v 收绳,当绳收至图所示的位置时,质点B 两边的绳与水平线的夹角分别为a 和β,求这时人收绳的力.忽略绳与滑轮的质量以及滑轮的摩擦.F=[mgcos θ/sin(α+β)]+[cos(α+β)/sin 4(α+β)][1+sin βcos(α+β)/si n α]mv 2/a4.一台激光器发出的激光功率为N=1000W ,出射的光束截面积为A=1cm 2, ○1当该光束垂直入射到一物体平面上时,可能产生的光压的最大值为多少○2这束光垂直射到温度T 为273K ,厚度d 为2cm 的铁板上,如果有80%的光束能量被激光所照射到的那一小部分铁板所吸收,并使其溶化成与光束等面积的直圆孔,这需要多少时间?已知,对于波长为λ的光束,其每一个光子的动量为p=h/λ,铁:热容量C=26.6J/mol ·k,密度ρ=7.9×103kg/m 3,熔点Tm=1798k,溶解热Lm=1.49×104J/mol,摩尔质量μ=56×10-3kg1. 0.0667Pa2. 19.56s5. 直立的气缸内装有一定质量的理想气体。
2012年高中招生考试物理模拟试卷古桥初中 吉引兰卷I (选择题 满分20分)一、选择题:以下各小题给出的四个选项中,只有一个符合题意,请将正确答案填在括号内(每小题2分,共20分)1.下面估计值中合理的是( )A .长跑运动员的体温可达46℃B .身体的平均密度大约是1.0×103kg/m 3C .足球运动员的质量可达800㎏D .手指甲的宽度约为1.0 mm2.关于声现象,下列说法中正确的是 ( )A .用力敲打桌面,音调越高 B. 声音不能在真空中传播C. 用超声波击碎人体内的结石,说明声波能传递信息D .光在真空中的传播速度是3×105m /s3、如图1所示,电源电压不变,当滑片P 向b 端滑动时,电流表和电压表示数的变化是:( )A 、两表的示数都变大 B.两表的示数都变小C.电流表示数变小,电压表示数变大D.电流表示数变大,电压表示数变小4.下列各说法中正确的是( )A .在拉链上打蜡是为了增大摩擦B .物体受平衡力的作用,一定保持静止状态C .在平直的公路上匀速行驶的汽车,受平衡力作用D .运动的物体有惯性,静止的物体无惯性5. 装一定量的水的热水瓶过一段时间后软木塞容易跳出,理解正确的是( )A 、瓶内的空气对塞子做了功B 、此过程把机械能转化为内能C 、瓶外的气压大于瓶内的气压D 、塞子与瓶口间的摩擦力增大6.图2中,哪一幅图是光从空气进入水中的光路图( )7.如图是关于电阻A 、B 的I-U 图像,由图可知:当A 、B 串联后接电压为3V 的电源两端时,甲灯泡中流过的电流为 ( )A 、0.6AB 、0.3 AC 、 0.2 AD 、3.3 A8、如图3,O 为杠杆的支点,OB=2㎝ AB=8㎝,B 点挂的重物G=160 N ,当杠杆在水平位置平衡时,拉力F 的大小为( )A 、40 NB 、32 NC 、640D 、800 N9、下列有关光现象的解释,正确的是( )A .小孔成像是因为光沿直线传播图4 图2B.雨后彩虹是光的反射现象C.城市玻璃幕墙造成的“光污染”是光的折射现象D .夏天穿黑色的衣服感到闷热是因为黑色反射各种色光10、诗句“日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川,飞流直下三千尺,疑是银河落九天”从物理学的角度看,对这句诗的理解错误的是( )A 、形成“烟”的过程是吸热过程,B 、“烟”是液化形成的C 、“飞流直下”的水的动能在增加D 、“飞流直下”的水的重力势能在减少 卷II (非选择题 满分40分)二、填空题:把正确答案填在题目中的横线上(每空1分,共15分)11、如图4是一种自动测定油箱内油面高度的装置。
2012年第29届全国中学生物理竞赛预赛试题一、选择题.本题共5小题,每小题6分.在每小题给出的4个选项中,有的小题只有一项符合题意,有的小题有多项符合题意.把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分. 1.下列说法中正确的是A .水在0℃时密度最大B .一个绝热容器中盛有气体,假设把气体中分子速率很大的如大于A v 的分子全部取走,则气体的温度会下降,此后气体中不再存在速率大于A v 的分子.C .杜瓦瓶的器壁是由两层玻璃制成的,两层玻璃之间抽成真空,抽成真空的主要作用是既可降低热传导,又可降低热辐射.D .图示为一绝热容器,中间有一隔板,隔板左边盛有温度为T 的理想气体,右边为真空.现抽掉隔板,则气体的最终温度仍为T .2.如图,一半径为R 电荷量为Q 的带电金属球,球心位置O 固定,为球外一点.几位同学在讨论P 点的场强时,有下列一些说法,其中哪些说法是正确的?A .若P 点无限靠近球表面,因为球表面带电,根据库仑定律可推知,P 点的场强趋于无穷大.B .因为在球内场强处处为0,若P 点无限靠近球表面,则P 点的场强趋于0C .若Q 不变,P 点的位置也不变,而令R 变小,则P 点的场强不变.D .若保持Q 不变,而令R 变大,同时始终保持P 点极靠近球表面处,则P 点的场强不变.3.图中L 为一薄凸透镜,ab 为一发光圆面,二者共轴,S 为与L 平行放置的屏,已知这时ab 可在屏上成清晰的像.现将透镜切除一半,只保留主轴以上的一半透镜,这时ab 在S 上的像A .尺寸不变,亮度不变.B .尺寸不变,亮度降低.C .只剩半个圆,亮度不变.D .只剩半个圆,亮度降低.4.一轻质弹簧,一端固定在墙上,另一端连一小物块,小物块放在摩擦系数为μ的水平面上,弹簧处在自然状态,小物块位于O 处.现用手将小物块向右移到a 处,然后从静止释放小物块,发现小物块开始向左移动.A .小物块可能停在O 点.B .小物块停止以后所受的摩擦力必不为0C .小物块无论停在O 点的左边还是右边,停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向两者既可能相同,也可能相反.D .小物块在通过O 点后向右运动直到最远处的过程中,速度的大小总是减小;小物块在由右边最远处回到O 点的过程中,速度的大小总是增大.5.如图所示,一内壁光滑的圆锥面,轴线OO’是竖直的,顶点O 在下方,锥角为2α,若有两个相同的小珠(均视为质点)在圆锥的内壁上沿不同的圆轨道运动,则有:A .它们的动能相同.B .它们运动的周期相同.C .锥壁对它们的支撑力相同.D .它们的动能与势能之比相同,设O 点为势能零点. 二、填空题和作图题.把答案填在题中的横线上或把图画在题中指定的地方.只要给出结果,不需写出求得结果的过程. 6.(6分)铀238(92 U )是放射性元素,若衰变时依次放出α,β,β,α,α,α,α,α,β,β,α,β,β,α粒子,最终形成稳定的核Pb YX ,则其中 X = , Y = . 7.(10分)在寒冷地区,为了防止汽车挡风玻璃窗结霜,可用通电电阻加热.图示为10根阻值皆为3Ω的电阻条,和一个内阻为0.5Ω的直流电源,现在要使整个电路中电阻条上消耗的功率最大,i .应选用_________根电阻条. ii .在图中画出电路连线. 8.(10分)已知:光子有质量,但无静止质量,在重力场中也有重力势能.若从地面上某处将一束频率为ν的光射向其正上方相距为d 的空间站,d 远小于地球半径,令空间站接收到的光的频率为ν’,则差ν’-ν= ,已知地球表面附近的重力加速度为g . 9.(10分)图中所示两物块叠放在一起,下面物块位于光滑水平桌面上,其质量为m ,上面物块的质量为M ,两物块之间的静摩擦系数为μ.现从静止出发对下面物块施以随时间t 变化的水平推力F =γt ,γ为一常量,则从力开始作用到两物块刚发生相对运动所经过的时间等于 ,此时物块的速度等于 . 10.(16分)图中K 是密封在真空玻璃管内的金属电极,它受光照射后能释放出电子;W 是可以透光的窗口,光线通过它可照射到电极K 上;C 是密封在真空玻璃管内圆筒形的收集电极,它能收集K 所发出的光电子.R 是接在电池组E (电压足够高)两端的滑动变阻器,电极K 通过导线与串联电池组的中心端O 连接;G 是用于测量光电流的电流计.已知当某一特定频率的单色光通过窗口照射电极K 时,能产生光电子.当滑动变阻器的滑动接头处在某一点P 时,可以测到光电流,当滑动头向右移动时,G 的示数增大,使滑动头继续缓慢向右不断移动时,电流计G 的示数变化情况是: .当滑动变阻器的滑动接头从P 点缓慢向左不断移动时,电流计G 的示数变化情况是:_ . 若测得用频率为1ν的单色光照射电极K 时的遏止电压为1V ,频率为2ν的单色光照射电极时的遏止电压为2V ,已知电子的电荷量为e ,则普朗克常量h = ,金属电极K 的逸出功0W = .三、计算题.计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分.有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位.11.(18分)如图所示,一根跨越一固定的水平光滑细杆的柔软、不可伸长的轻绳,两端各系一个质量相等的小球A 和B ,球A 刚好接触地面,球B 被拉到与细杆同样高度的水平位置,当球B 到细杆的距离为L 时,绳刚好拉直.在绳被拉直时释放球B ,使球B 从静止开始向下摆动.求球A 刚要离开地面时球B 与其初始位置的高度差.12.(20分)一段横截面积S =1.02mm 的铜导线接入直流电路中,当流经该导线的电流I =1.0A 时,该段铜导线中自由电子定向运动的平均速度u 为多大?已知,每个铜原子有一个“自由电子”,每个电子的电荷量191.610C e -=⨯;铜的密度38.9/cm g ρ=,铜的摩尔质量μ=64g /mol .阿伏枷德罗常量2310 6.0210mol N -=⨯.13.(20分)电荷量分别为q 和Q 的两个带异号电荷的小球A 和B (均可视为点电荷),质量分别为m 和M .初始时刻,B 的速度为0,A 在B 的右方,且与B 相距0L ,A 具有向右的初速度0v ,并还受到一向右的作用力f 使其保持匀速运动,某一时刻,两球之间可以达到一最大距离.i .求此最大距离.ii .求从开始到两球间距离达到最大的过程中f 所做的功. 14.(20分)由双原子分子构成的气体,当温度升高时,一部分双原子分子会分解成两个单原子分子,温度越高,被分解的双原子分子的比例越大,于是整个气体可视为由单原子分子构成的气体与由双原子分子构成的气体的混合气体.这种混合气体的每一种成分气体都可视作理想气体.在体积V =0.045m 3的坚固的容器中,盛有一定质量的碘蒸气,现于不同温度下测得容器中蒸气的压强如下:试求温度分别为1073K 和1473K 时该碘蒸气中单原子分子碘蒸气的质量与碘的总质量之比值.已知碘蒸气的总质量与一个摩尔的双原子碘分子的质量相同,普适气体常量R =8.31J·mol -1·K -115.(20分)图中L 是一根通电长直导线,导线中的电流为I .一电阻为R 、每边长为2a 的导线方框,其中两条边与L 平行,可绕过其中心并与长直导线平行的轴线OO’转动,轴线与长直导线相距b ,b >a ,初始时刻,导线框与直导线共面.现使线框以恒定的角速度ω转动,求线框中的感应电流的大小.不计导线框的自感.已知电流I 的长直导线在距导线r 处的磁感应强度大小为krI,其中k 为常量. 16.(20分)一质量为m =3000kg 的人造卫星在离地面的高度为H =180 km 的高空绕地球作圆周运动,那里的重力加速度g =9.3m·s -2.由于受到空气阻力的作用,在一年时间内,人造卫星的高度要下降△H=0.50km .已知物体在密度为ρ的流体中以速度v 运动时受到的阻力F 可表示为F =21ρACv 2,式中A 是物体的最大横截面积,C 是拖曳系数,与物体的形状有关.当卫星在高空中运行时,可以认为卫星的拖曳系数C =l ,取卫星的最大横截面积A =6.0m 2.已知地球的半径为R 0=6400km .试由以上数据估算卫星所在处的大气密度2012年第29届全国中学生物理竞赛预赛参考答案答案1:D 答案2:C 答案3:B 答案4:AC 答案5:CD 答案6:82,206(各3分答案7:i .当外电路与内电路电阻值相等时电源的输出功率最大,电阻条上消耗的功率也最大,因此需用6根电阻条并联。
备赛第29届全国中学生物理竞赛广西赛区培训活动中期检查测试卷(高一) (时间:150分钟)第一部分(共120分)一、选择题(本题共8小题。
在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1.一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用.此后该质点的动能可能 ( )A.一直增大B.先逐渐减小到零,再逐渐增大C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大2.质量为M 、内壁间距为L 的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m 的小物快,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间,如图所示.现给小物块一水平向右的初速度v ,小物块与箱壁碰撞N 次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止.设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为( )A .212m v B .212mM m M +vC .mgL N μ21D .mgL N μ 3.由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的( )A. 质量可以不同 B . 轨道半径可以不同 C . 轨道平面可以不同 D . 速率可以不同4.如图所示,将小球a 从地面以初速度v 0竖直上抛的同时,将另一相同质量的小球b 从距地面h 处由静止释放,两球恰在h /2处相遇(不计空气阻力).则( ) A .两球同时落地B .相遇时两球速度大小相等C .从开始运动到相遇,球a 动能的减少量等于球b 动能的增加量D .相遇后的任意时刻,重力对球a 做功功率和对球b 做功功率相等 5.如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”.两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢.若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )A .甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B .甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C .若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D .若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利6.如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行.初速度大小为v 2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A 处滑上传送带.若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v -t 图象(以地面为参考系)如图乙所示.已知v 2>v 1,则( )A .2t 时刻,小物块离A 处的距离达到最大B .2t 时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大C .20t ~时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D .30t ~时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用7.一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替.如图甲所示,曲线上的A 点的曲率圆定义为:通过A 点和曲线上紧邻 A 点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫A 点的曲率圆,其半径ρ叫做A 点的曲率半径.现将一物体沿与水平面成α的方向以速度v 0抛出,如图乙所示.则在其轨迹最高点P 处的曲率半径是( )A .2gv B .220sin g αv C. 220cos g αv D .220cos sin g ααv8.如图,人沿平直的河岸以速度v 行走,且通过不可伸长的绳拖船,船沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行.当绳与河岸的夹角为α时,船的速率为( ) A. sin αv B. sin αv C. cos αv D. cos αv二、填空题(17分)9. (9分) 某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”. 弹簧测力计A 挂于固定点P ,下端用细线挂一重物M . 弹簧测力计B 的一端用细线系于O 点,手持另一端向左拉,使结点O 静止于某位置. 分别读出弹簧测力计A 和B 的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和拉线的方向.(1) 本实验用的弹簧测力计示数的单位为N ,图中A 的示数为______N. (2) 下列不必要的实验要求是_____________.(请填写选项前对应的字母) A. 应测量重物M 所受的重力 B. 弹簧测力计应在使用前校零C. 拉线方向应与木板平面平行D. 改变拉力,进行多次实验,每次都要 使O 点静止在同一位置(3) 某次实验中,该同学发现弹簧测力计A 的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法.10.(8分)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中: ①用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为 cm.②小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是 .(填选项前的字母)A .把单摆从平衡位置拉开30°的摆角,并在释放摆球的同时开始计时B .测量摆球通过最低点100次的时间t ,则单摆周期为100tC .用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D .选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小三、计算题(55分)11.(18分)如图所示,长度为l 的轻绳上端固定在O 点,下端系一质量为m 的小球(小球的大小可以忽略).(1)在水平拉力F 的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球保持静止.画出此时小球的受力图,并求力F 的大小;(2)由图示位置无初速释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力.不计空气阻力.12.(22分)如图所示,在高出水平地面8.1=h m 的光滑平台上放置一质量2=M kg 、由两种不同材料连接成一体的薄板A ,其右段长度2.01=l m且表面光滑,左段表面粗糙.在A 最右端放有可视为质点的物快B ,其质量1=m kg ,B 与A 左段间动摩擦因数4.0=μ.开始时二者均静止,现对A 施加20=F N 水平向右的恒力,待B 脱离A (A 尚未露出平台)后,将A 取走. B 离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离2.1=x m.(取10=g m/s 2)求: (1)B 离开平台时的速度B v ;(2)B 从开始运动到刚脱离A 时,B 运动的时间B t 和位移B x ; (3)A 左端的长度2l13.(15分)(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的长半轴a 的三次方与它的公转周期T 的二次方成正比,即32a k T=,k 是一个对所有行星都相同的常数.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推出太阳系中该常量k 的表达式.已知引力常量为G ,太阳的质量为M 太. (2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立,经测定月地距离为83.8410⨯m ,月球绕地球运动的周期为62.3610⨯s ,试计算地球的质量.( 1126.6710N m G -=⨯ /kg 2,结果保留一位有效数字)第二部分(共80分)14.(12分,每空4分)一匀质圆柱体,在地面静止时测得其长度为0l 、横截面积为0s 、质量为0m ,当圆柱体沿轴线方向以速度0.9c v (c 为真空中的光速)相对于地面做匀速运动时,地面上的观察者测得其长度为:_____________、横截面积为:_____________、质量为:________________. 15. (22分)如图所示,一劲度系数为k 的轻质弹簧,上端固定,下端连一质量为m 的物块A ,A 放在托盘B 上,以N 表示B 对A 的作用力,x 表示弹簧的伸长量.初始时全都静止,弹簧处于自然状态,x =0.现设计控制B 的运动,使A 匀加速下降,以a 表示其加速度,考察能保持A 匀加速下降的整个过程. (1) 试求N 随x 的变化关系式,并画出当a 趋近于0和a 等于12g 时N 随x 变化的图线(g 为重力加速度).(2) 求各种能量在所考察的整个过程中的终态值和初态值之差.16. (24分)一只小而重的球被缚在一条轻而结实的绳上,绳的另一端固定在A 点,如图所示.给小球沿圆周切线方向的初速度可使小球在竖直平面内做逆时针转动,但如果初始速度较小,它将会在某一位置脱离圆轨道. 小球到达P 点时,此时0°<a<90°,绳子变松弛.证明小球继续运动到达最高点所需时间为绳子继续保持松弛时间的1/4.17. (22分)一块足够长的木板放在光滑的水平面上,如图所示,在木板上自左向右放有序号为1、2、3、…、n 的木块,所有的木块的质量均为m ,与木板间的动摩擦因数均为 . 开始时,木板静止不动,第1、2、3、…、n 号木板的初速度分别为0v 、20v 、30v 、…、n 0v ,方向均水平向右,木板的质量与所有木块的总质量相同,最终所有的木块与木板以共同的速度运动,求: (1) 第n 号木块从开始运动到与木板速度刚好相等时的位移. (2) 第(n-1)号木块在整个运动过程中的最小速度.备赛第29届全国中学生物理竞赛广西赛区培训活动中期检查测试卷答案(高一)第一部分(共120分)一、选择题(本题共8小题。
2012年全国高中物理力学竞赛试题卷(部分)考生须知:时间150分钟,g取10m/s2(, 题号带△的题普通中学做)一. 单选题(每题5分)△1.如图所示,一物体以一定的初速度沿水平面由A 点滑到B 点,摩擦力做功为W 1;若该物体从M 点沿两斜面滑到N ,摩擦力做的总功为W 2。
已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同,则:A .W 1=W 2B .W 1<W 2C .W 1>W 2D .无法确定△2.下面是一位科学家的墓志铭: 爵士安葬在这里。
他以超乎常人的智力第一个证明了行星的运动与形状、彗星的轨道和海洋的潮汐。
他孜孜不倦地研究光线的各种不同的折射角,颜色所产生的种种性质。
对于自然、历史和圣经,他是一个勤勉、敏锐的诠释者。
让人类欢呼,曾经存在过这样一位伟大的人类之光。
这位科学家是:A .开普勒B .牛顿C .伽利略D .卡文迪许3.2002年3月25日,北京时间22时15分,我国在酒泉卫星发射中心成功发射了一艘正样无人飞船,除航天员没有上之外,飞船技术状态与载人状态完全一致。
它标志着我国载人航天工程取得了新的重要进展,为不久的将来把中国航天员送上太空打下了坚实的基础。
这飞船是A .北斗导航卫星B .海洋一号C .风云一号D 星 D .神舟三号4.如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其它外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A 受到其它土豆对它的总作用力大小应是:A .μmgB .mg 21μ+C .mg 21μ-D .mg 12-μB 、C 、D 、E 、F 五个球并排放置在光滑的水平面上,B 、C 、D 、E 四个球质量相同,均为m=2kg ,A 球质量等于F 球质量,均为m=1kg ,现在A 球以速度v 0向B 球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后:A .五个球静止,一个球运动 B. 四个球静止,二个球运动 C .三个球静止,三个球运动 D .六个球都运动6.一物体原来静置于光滑的水平面上。
届全国中学生物理竞赛决赛试题
一、(分)
如图,竖直的光滑墙面上有和两个钉子,二者处于同一水平高度,间距为l ,有一原长为l 、劲度系数为的轻橡皮筋,一端由钉固定,另一端系有一质量为g kl
4的小球,其中为
重力加速度.钉子和小球都可视为质点,小球和任何物体碰撞都是完全非
弹性碰撞而且不发生粘连.现将小球水平向右拉伸到与钉距离为l 的点,钉恰好处于橡皮筋下面并始终与之光滑接触.初始时刻小球获得大小为
20gl
v 、方向竖直向下的速度,试确定此后小球沿竖直方向的速度为
零的时刻.
二、(分)
如图所示,三个质量均为的小球固定于由刚性轻质杆构成的丁字形架的三个顶点、和处.⊥,且,小球可视为质点,整个杆球体系置于水平桌面上,三个小球和桌面接触,轻质杆架悬空.桌面和三小球之间
的静摩擦和滑动摩擦因数均为μ,在杆上距点/和/两处分别施加一垂直于此杆的
.试论证在上述推力作用下,杆球体系处于由静止转变为运动的临界状态时,
三球所受桌面的摩擦力都达到最大静摩擦力;
.如果在杆上有一转轴,随推力由零逐渐增加,整个装置将从静止开始绕该转
轴转动.问转轴在杆上什么位置时,推动该体系所需的推力最小,并求出该推力的
大小.。
清北学堂2012年暑假物理竞赛模拟题清北学堂 2012 年暑假物理竞赛模拟试题一命题人:方小敏教授?一、在光滑水平面上静置一质量为m 的箱子,在箱内光滑的底面上质量也为 m 的滑块,以初速 v0 开始运动,并与两壁反复碰撞,已知碰撞的恢复系数为 e =41 ,试求:(1) 2最多经过几次碰撞后,系统总能量的损耗不大于40% ?(2)从滑块开始运动到完成上述碰撞过程中箱子的平均速度。
?二、宇宙飞船沿椭圆轨道从地球飞往火星,此轨道的近日点位于地球轨道上,远日点在火星轨道上,地球与火星绕日轨道可视为圆轨道,试求:(1)此时飞行的时间t ;(2)航天员在火星上至少要待多少时间才能沿原轨道返回地球?已知地球和火星的绕日周期T地=365.25天, T火 =687天三、长度为2L 的水平圆柱形容器被不导热的薄活塞分成体积相等的两部分,每部分都盛有 n 摩尔,温度为 T 的单原子分子理想气体,活塞两边有两根劲度系数为 k 的未形变弹簧与两边器壁相连,整个容器除左边的底外,其余部分均绝热,而在底与一恒温器接触,使左部分气体保持恒温,现将装在右部分的电热丝p 通电加热,当加了热量Q 后,活塞向左移动了1 l 的距离,试求此过程中左部分气体向恒温器传递的热量Q′ 。
2四、一位学生调好显微镜,发现当物品放在距物镜 u = 6.5mm 处时,他用眼可清楚地看到物的像,已知物镜和目镜的焦距分别为 f1 = 6mm , f 2 = 26mm ,显微镜筒长L = 100mm ,试问此学生平时戴什么眼镜??五、一平行板电容器两极板间距为 3d ,接到电动势为 E 的电源上,现将一导体板平行地插入电容器中,使它到两极板的间距为 d 和2d ,此导体板的面积与极板等大,且由两块薄导体板前后紧贴构成,插入前此板带正电,电量与电容器极板上电量相等均为Q ,插入后将其中一薄板(a),固定于此处,而将另一薄板(b)平移距离为 d ,使四板两两相距为 d ,试问:将薄板(b)保持在此位置需施加多大的外力??六、在间距为l 的水平平行导轨上,横放着两根与导轨垂直的平行导体棒,两棒的质量均为m ,电阻均为R ,导轨无电阻,也无摩擦,空间存在一竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为 B ,开始左棒静止,而右棒以初速度 v0 开始向右运动,试求在以后运动中(1)产生的最大焦耳热;(2)两棒间距的最大增量。
2010年全国高中物理竞赛模拟试题
(全卷10题,共200分,做题时间120分钟)
1.(10分)正点电荷q1和负点电荷-q2(q2>0)固定在x轴上,分居于垂直x轴的光滑绝缘薄板的两侧,带正电的小球也处于x轴上且靠着板,如图所示,起初,板处于负电荷不远处,球处于平衡,板开始沿x轴缓慢平移扩大与负电荷的距离,当距离扩大到L/3时,小球从x轴“逃逸”,
求比值q
1/q
2。
物体对电场的影响忽略,重力也不计。
2.(18分)步行者想要在最短的时间内从田野A处出发到田野B处,A、B两处相距1300m,一条直路穿过田野,A处离道路600m,B处离道路100m,步行者沿田野步行速度为3km/h,沿道路步行速度为6km/h,问步行者应该选择什么样的路径?最短时间为多少?讨论A、B两处位于道路同侧与异侧两种情况。
3.(16分)滑轮、重物和绳组成如图所示系统,重物1和2的质量已知:m1=4kg、m2=6kg,应如何
设置第三个重物的质量m
3
,才能使系统处于平衡。
滑轮和绳无重,滑轮摩擦不计,不在滑轮上的绳均处于水平或竖直。
4.(20分)一根长金属丝烧成螺距为h、半径为R的螺旋线,螺旋线轴竖直放置,珠子沿螺旋线滑下,求珠子的稳定速度υ
,金属丝与珠子之间的摩擦因数为μ。
5.(20分)用长1m的不可伸长的弹性轻线系上两个同样小球,使它们静止在光滑水平面上,彼此相距50cm,现使其中一个球沿着垂直与两球心连线方向,以速度υ
=0.1m/s抛去,求经过3min后
两球速度。
6.(30分)质量为M的航天站和对接上的质量为m的卫星一起沿着圆轨道绕地球运行,其轨道半径为地球半径R的n倍(n=1.25)某一时刻,卫星沿运动方向从航天站上射出后,沿椭圆轨道运行,其远地点到地心距离为8nR。
当质量之比m/M为何值时,卫星刚好绕地球转一圈后再次回到航天站。
(m<M)
7.(20分)在循环1-2-3-1中1-2是等温线,2-3是等容线,3-1是绝热线,在此循
;在循环1-3-4-1中,1-3是绝热线,3-4是等温线,4-1是等容环中热机效率为η
1
线,在此循环中热机效率为η
;求热机沿循环1-2-3-4-1的效率η。
工作物质是理想的单
2
原子气体。
8.(20分)半径为R的轮子以速度υ
平移,起先轮子不转动,轮子的轴只能沿AB自由地运动,轮子与平面以及轮轴的摩擦很小可不计,轮缘均匀带电。
轮子滑向磁感应强度为B的平行于轮轴的匀强磁场区域,如图。
为了使轮子在离分界线OO′足够距离处能无滑动地滚动,轮上电荷应如何分布。
轮子质量为M,且集中在轮缘,不计辐射。
9.(16分)矩形容器放在焦距均为f的两个会聚透镜之间并垂直于主光轴,如图所示,点光源s放
在透镜L
1的焦点上,光屏M放在透镜L
2
的焦平面上。
当容器是空的时,观察到屏上光源的像,容器
装入透明液体,它的折射率随高度按n(h)=n
(1+αh)规律变化,液层厚度为L,求屏上光源的像
沿竖直线移动多少。
在光束直径范围内折射率随容器
深度的变化小。
10.(1)(10分)按照早期的一种氢原子模型(汤姆孙模型),它是均匀带正电的球,电子位于球心,整个原子呈电中性,试求这样原子的半径。
如果已知为使电子脱离离子飞向远处,它需要具有的最
小能量等于E
,电子电量为e。
(2)(20分)惰性气体分子为单原子分子,在自由原子情形下,其电子电荷分布是球对称的。
负电荷中心与原子核重合。
但如两个原子接近,则彼此能因静电作用产生极化(正负电荷中心不重合),从而导致有相互作用力,这称为范德瓦尔斯相互作用。
下面我们采用一种简化模型来研究此问题。
当负电中心与原子核不重合时,若以x 表示负电中心相对正电荷(原子核)的位移,当x 为正时,负电中心在正电荷的右侧,当x 为负时,负电中心在正电荷的左侧,如图1所示。
这时,原子核的正电荷对荷外负电荷的作用力f 相当于一个劲度系数为k 的弹簧的弹性力,即f =-kx ,力的方向指向原子核,核外负电荷的质量全部集中在负电中心,此原子可用一弹簧振子来模拟。
今有两个相同的惰性气体原子,它们的原子核固定,相距为R ,原子核正电荷的电荷量为q ,核外负电荷的质量为m 。
因原子间的静电相互作用,负电中心相对各自原子核的位移分别为x 1和x 2,且|x 1|和|x 2|都远小于R ,如图2所示。
此时每个原子的负电荷除受到自己核的正电荷作用外,还受到另一
原子的正、负电荷的作用。
众所周知,孤立谐振子的能量E =mv 2/2+kx 2/2是守恒的,式中v 为质量m 的振子运动的速度,x 为振子相对平衡位置的位移。
量子力学证明,在绝对零度时,谐振子的能量为h ω/2,称为零点振动能,π2/h = ,h 为普朗克常量,m k /=ω为振子的固有角频率。
试计算在绝对零度时上述两个有范德瓦尔斯相互作用的惰性气体原子构成的体系的能量,与两个相距足够远的(可视为孤立的、没有范德瓦尔斯相互作用的)惰性气体原子的能量差,并从结果判定范德瓦尔斯相互作用是吸引还是排斥。
可利用当|x |<<1时的近似式(1+x )1/2≈1+x /2-x 2/8,(1+x )-1≈1-x +x 2。
图
1 x
2 图
2
x
1
R。