第31屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷

　　本卷共16題，滿分200分，

　　一、選擇題.本題共5小題，每小題6分.在每小題給出的4 個(gè)項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)符合題意，有的小題有多項(xiàng)符合題意.把符合題意的選項(xiàng)前面的英文字母寫在每小題后面的方括號(hào)內(nèi).全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分.

　　1.(6分)一線膨脹系數(shù)為α的正立方體物塊，當(dāng)膨脹量較小時(shí)，其體膨脹系數(shù)等于

　　A.α B.α1/3 C.α3 D.3α

　　>>>在線下載第31屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷　　2.(6分)按如下原理制作一桿可直接測(cè)量液體密度的秤，稱為密度秤，其外形和普通的桿秤差不多，裝秤鉤的地方吊著一體積為1 cm3的較重的合金塊，桿上有表示液體密度數(shù)值的刻度，當(dāng)秤砣放在Q點(diǎn)處時(shí)秤桿恰好平衡，如圖所示.當(dāng)合金塊完全浸沒(méi)在待測(cè)密度的液體中時(shí)，移動(dòng)秤砣的懸掛點(diǎn)，直至秤桿恰好重新平衡，便可直接在桿秤上讀出液體的密度，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是

　　A.密度秤的零點(diǎn)刻度在Q點(diǎn)

　　B.秤桿上密度讀數(shù)較大的刻度在較小的刻度的左邊

　　C.密度秤的刻度都在Q點(diǎn)的右側(cè)

　　D.密度秤的刻度都在Q點(diǎn)的左側(cè)

　　3.(6分)一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻的介質(zhì)中沿x軸正向傳播，兩質(zhì)點(diǎn)P1和p2的平衡位置在x軸上，它們相距60cm，當(dāng)P1質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P2質(zhì)點(diǎn)處在波谷位置，若波的傳播速度為24m/s，則該波的頻率可能為

　　A.50Hz

　　B.60Hz

　　C.400Hz

　　D. 410Hz

　　4.(6分)電磁驅(qū)動(dòng)是與炮彈發(fā)射、航空母艦上飛機(jī)彈射起飛有關(guān)的一種新型驅(qū)動(dòng)方式.電磁驅(qū)動(dòng)的原理如圖所示，當(dāng)直流電流突然加到一固定線圈上，可以將置于線圈上的環(huán)彈射出去.現(xiàn)在同一個(gè)固定線圈上，先后置有分別用銅、鋁和硅制成的形狀、大小和橫截面積均相同的三種環(huán),當(dāng)電流突然接通時(shí)，它們所受到的推力分別為F1、F2和F3。若環(huán)的重力可忽略，下列說(shuō)法正確的是

　　A. F1 > F2 > F3 B. F2 > F3 > F1

　　C. F3 > F2 > F1 D. F1 = F2 = F3

　　5.(6分)質(zhì)量為mA的A球，以某一速度沿光滑水平面向靜止的B球運(yùn)動(dòng)，并與B球發(fā)生彈性正碰，假設(shè)B球的質(zhì)量mB可選取為不同的值，則

　　A.當(dāng)mB=mA時(shí)，碰后B球的速度最大

　　B.當(dāng)mB=mA時(shí)，碰后B球的動(dòng)能最大

　　C.在保持mB>mA的條件下，mB越小，碰后B球的速度越大

　　D.在保持mB

　　二、填空題.把答案填在題中的橫線上.只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過(guò)程.

　　6.(10分)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)螺旋測(cè)微器(直標(biāo)度尺最小分度為0. 5mm，絲桿螺距為0.5mm,套管上分為50格刻度)測(cè)量小球直徑.測(cè)微器的初讀數(shù)如圖(a)歷示，其值為_(kāi)_____mm，測(cè)量時(shí)如圖(b)所示，其值為_(kāi)______mm，測(cè)得小球直徑d=____________________mm.

　　7.(10分)為了緩解城市交通擁堵問(wèn)題，杭州交通部門在禁止行人步行的十字路口增設(shè)“直行待行區(qū)”(行人可從天橋或地下過(guò)道過(guò)馬路)，如圖所示，當(dāng)其他車道的車輛右拐時(shí)，直行道上的車輛可以提前進(jìn)入“直行待行區(qū)”;當(dāng)直行綠燈亮起時(shí)，可從“直行待行區(qū)”直行通過(guò)十字路口.假設(shè)某十字路口限速50km/h，“直行待行區(qū)”的長(zhǎng)度為12m，從提示進(jìn)入“直行待行區(qū)”到直行綠燈亮起的時(shí)間為4s.如果某汽車司機(jī)看到上述提示時(shí)立即從停車線由靜止開(kāi)始勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到“直行待行區(qū)”的前端虛線處正好直行綠燈亮起，汽車總質(zhì)量為1. 5t，汽車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力恒為車重的0.1倍，則該汽車的行駛加速度為_(kāi)_______;在這4s內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為_(kāi)__________。

　　(重力加速度大小取10m/s2)

　　8.(10分)如圖所示，兩個(gè)薄透鏡L1和L2共軸放置.已知L1的焦距f1=f，L2的焦距f2=-f，兩透鏡間的距離也是f，小物體位于物面P上，物距u1=3f(1)小物體經(jīng)過(guò)這兩個(gè)透鏡成的像在L2的__________邊，到L2的距離為_(kāi)_____________，是__________像(填“實(shí)”或“虛”)、____________像(填“正”或“倒”)，放大率為_(kāi)____.

　　(2)現(xiàn)把兩個(gè)透鏡位置調(diào)換，若還要使給定的原物體在原像處成像，兩透鏡作為整體應(yīng)沿光軸向_____________邊移動(dòng)距離______________這個(gè)新的像是____________像(填“實(shí)”或“虛”)、____________像(填“正”或“倒”)，放大率為_(kāi)_____________________

　　9.(10分)圖中所示的氣缸壁是絕熱的.缸內(nèi)隔板A是導(dǎo)熱的，它固定在缸壁上.活塞B是絕熱的，它與缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣.B的上方為大氣.A與B之間以及A與缸底之間都盛有n mol的同種理想氣體.系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)通過(guò)電爐絲E對(duì)氣體緩慢加熱.在加熱過(guò)程中，A、B之間的氣體經(jīng)歷_________過(guò)程，A以下氣體經(jīng)歷________過(guò)程;氣體溫度每上升1K，A、B之間的氣體吸收的熱量與A以下氣體凈吸收的熱量之差等于_____________.已知普適氣體常量為R.

　　10.(10分)宇宙空間某區(qū)域有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0 x10-9T的均勻磁場(chǎng)，現(xiàn)有一電子繞磁力線做螺旋運(yùn)動(dòng).該電子繞磁力線旋轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間間隔為_(kāi)_____ ______s;若該電子沿磁場(chǎng)方向的運(yùn)動(dòng)速度為1.0×10-2c(c為真空中光速的大小)，則它在沿磁場(chǎng)方向前進(jìn)1.0×10-3光年的過(guò)程中，繞磁力線轉(zhuǎn)了____ ____圈.已知電子電荷量為1. 60×10-19C.電子質(zhì)量為9.11×10-31kg.

　　三、計(jì)算題.計(jì)算題的解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結(jié)果的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.

　　11.(15分)如圖所示，一水平放置的厚度為t折射率為n的平行玻璃磚，下表面鍍銀(成反射鏡).一物點(diǎn)A位于玻璃磚的上方距玻璃磚的上表面為h處.觀察者在A點(diǎn)附近看到了A點(diǎn)的像，A點(diǎn)的像到A點(diǎn)的距離等于多少?不考慮光經(jīng)玻璃磚上表面的反射.

　　12.(20分)通常電容器兩極板間有多層電介質(zhì)，并有漏電現(xiàn)象.為了探究其規(guī)律性，采用如圖所示的簡(jiǎn)單模型.電容器的兩極板面積均為A，其間充有兩層電介質(zhì)1和2，第1層電介質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率(即電阻率的倒數(shù))和厚度分別為ε1σ1和d1，第2層電介質(zhì)的則為ε2σ2和d2.現(xiàn)在兩極板加一直流電壓U，電容器處于穩(wěn)定狀態(tài).

　　(1)畫出等效電路圖;

　　(2)計(jì)算兩層電介質(zhì)所損耗的功率;

　　(3)計(jì)算兩介質(zhì)交界面處的凈電荷量;

　　提示：充滿漏電電介質(zhì)的電容器可視為一不漏電電介質(zhì)的理想電容和一純電阻的并聯(lián)電路.

　　13.(20分)如圖所示，一絕緣容器內(nèi)部為立方體空腔，其長(zhǎng)和寬分別為a和b，厚度為d，其兩側(cè)等高處裝有兩根與大氣相通的玻璃管(可用來(lái)測(cè)量液體兩側(cè)的壓強(qiáng)差).容器內(nèi)裝滿密度為ρ的導(dǎo)電液體，容器上下兩端裝有鉑電極A和C，這樣就構(gòu)成了一個(gè)液體電阻.該液體電阻置于一方向與容器的厚度方向平行的均勻恒定的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，并通過(guò)開(kāi)關(guān)K接在一電動(dòng)勢(shì)為ε內(nèi)阻為r的電池的兩端.閉合開(kāi)關(guān).若穩(wěn)定時(shí)兩側(cè)玻璃管中液面的高度差為h，求導(dǎo)電液體的電導(dǎo)率σ重力加速度大小為g.

　　14.(20分)1 mol的理想氣體經(jīng)歷一循環(huán)過(guò)程1 -2 -3 -1，如p-T圖示所示，過(guò)程1-2是等壓過(guò)程，過(guò)程3 -1是通過(guò)p-T圖原點(diǎn)的直線上的一段，描述過(guò)程2-3的方程為

　　c1p2+ c2p = T

　　式中c1和c2都是待定的常量，p和T分別是氣體的壓強(qiáng)和絕對(duì)溫度.已知，氣體在狀態(tài)1的壓強(qiáng)、絕對(duì)溫度分別為P1和T1，氣體在狀態(tài)2的絕對(duì)溫度以及在狀態(tài)3的壓強(qiáng)和絕對(duì)溫度分別為T2以及p3和T3.氣體常量R也是已知的.

　　(1)求常量c1和c2的值;

　　(2)將過(guò)程1-2 -3 -1在p-v圖示上表示出來(lái);

　　(3)求該氣體在一次循環(huán)過(guò)程中對(duì)外做的總功.

　　15.(20分)一個(gè)ω介子飛行時(shí)衰變成靜止質(zhì)量均為m的三個(gè)π介子，這三個(gè)π介子的動(dòng)量共面，已知：衰變前后介子運(yùn)動(dòng)的速度都遠(yuǎn)小于光在真空中的速度c;衰變后的三個(gè)π介子的動(dòng)能分別為T1、T2和T3，且第一、二個(gè)π介子飛行方向之間的夾角為θ1，第二、三個(gè)π介子飛行方向之間的夾角為θ2(如圖所示);介子的動(dòng)能等于介子的能量與其靜止時(shí)的能

　　量(即其靜止質(zhì)量與c2的乘積)之差，求ω介子在衰變前的瞬間的飛行方向(用其飛行方向與衰變后的第二個(gè)介子的飛行方向的夾角即圖中的φ角表示)及其靜止質(zhì)量.

　　16.(25分)一圓盤沿順時(shí)針?lè)较蚶@過(guò)圓盤中心O并與盤面垂直的固定水平轉(zhuǎn)軸以勻角速度ω=4. 43rad/s轉(zhuǎn)動(dòng).圓盤半徑r=1.00m，圓盤正上方有一水平天花板.設(shè)圓盤邊緣各處始終有水滴被甩出，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)天花板上只有一點(diǎn)處有水.取重力加速度大小g=9. 80m/s2.求

　　(1)天花板相對(duì)于圓盤中心軸O點(diǎn)的高度;

　　(2)天花板上有水的那一點(diǎn)的位置坐標(biāo).

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