第35屆全國中學生物理競賽預賽試卷

物理競賽頇賽試卷 第 1 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 第 35 屆全國中學生物理競賽預賽試卷 1 5 6 7 8 總分 9 10 11 12 13 14 15 16 本卷共 16 題 滿分 200 分 一 選擇 題 本題共 5小 題 每小題 6分 在每小題紿出的 4個 選 項 中 有的小 題 只有一項符合題 意 有的小 題 有多項符合 題意 把 符合 題意 的選項前面的英文字母寫在毎小題后面的方括 號 內 全 部選對的得 6分 選對但不全的得 3分 有選 錯 或不答的 得 0分 1 居里夫人發(fā)現了元素釙 Po 其 衰 變的核反應方程式為 20682a c eb d fP o a P b 其中 a b c d e f 的值依次為 A 211 84 4 2 1 0 B 210 84 4 2 0 0 C 207 84 1 1 0 1 D 207 83 1 1 0 0 2 如圖 一勁度系數為 k 的輕彈簧上端固定在天花板上 下端連接一質量為 m 的 小球 以小球的 平衡位置 O 作為坐標 原 點 x 軸正方向 朝 下 若取坐標 原點 為系統(tǒng) 勢能的 零 點 則當小球位于坐標為 x0的位 置 時 系統(tǒng)的總勢能為 A 2 0012kx mgx B 2 001 2 mgk x m gxk C 2 01 2 mgkx k D 2 012kx 3 庫 倫扭擺裝 置 如圖所示 在細銀絲下懸掛一根絕緣 棒 棒水平靜止 棒 的兩端各固定一相同的 金屬 小球 a 和 b 另一相同的 金屬 小 球 C 固定在插人 的 豎直 桿上 三個小球位于同一水平 圓 周上 圓心 為棒的懸點 O 細銀絲 自然懸掛時 a c 球對 O 點的張角 a 4 現在使 a 和 c 帶相同電荷 庫 倫力使細銀絲扭轉 張角 a 增大 反向轉動細銀絲上 端 的旋鈕可使張角 a 變小 若將旋鈕緩 慢 反向轉過角 30 可使小球 a 最終 回到原來位 置 這 時細銀絲的扭力 矩與球 a 所受球 c 的靜電力的力矩平衡 設細銀絲的扭轉 回復力矩與銀絲的轉角 成正比 為使 最 后 a c 對 O 點的張角 a 2 旋 鈕 相對于原自然狀態(tài)反向轉過的角度應為 A 45 B 60 C 90 D 120 物理競賽頇賽試卷 第 2 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 得分 閱卷 復 核 得分 閱卷 復 核 4 霍爾 傳感器的結構如圖所示 圖中 H 為一塊長方體半導體 薄 片 外 加磁場的磁感應強度 B 和外加電流 I 的方向如相應箭頭所示 B 與長方 體的前后兩個表面及電流 I 均 垂 直 電壓表 可判斷直流電壓的正負 按圖中方式與 H 的上下表 面 相連 以下 測量 方法中 能正確得到 霍 爾 電壓的 值 的是 A 直 接讀出電壓表的示數 B 保持 磁 場方向不變 改變電流方向 I I 求出改變前后的兩次 測量值之差的一半 C 保持電 流 方向不變 改變磁場方向 B B 求出改變前后的兩次 測量值之差 的一半 D 同時改變電流方向和進場方向 I I B B 求出改交前后的兩次 測量值之 和的一半 5 圖 a 和圖 b 分別表示某理想氣體體系經歷的兩個 循環(huán)過 程 前者由 甲 過程 實線 和絕熱過 程 虛線 組成 后 者由乙過程 實線 和等溫過 程 虛線 組成 下列說法 正確的是 A 甲 乙兩過程均放熱 B 甲 乙兩過程均吸熱 C 甲過程放熱 乙過程吸熱 D 中過權吸熱 乙過程放熱 二 填空 題 把答案填在 題 中的 橫 線上 只要 給出結 果 不 需 寫出求得 結果 的 過 程 6 10 分 田徑場上某同學將一 鉛 球以初速度 v0拋 出 該鉛球 拋出點的高度為 H 鉛球在田徑場上的落點與鉛球 拋 出點的 最 大 水平距離為 對應的 拋 射 角為 重 力加速度大小為 g 7 10 分 兩顆人造地球衛(wèi) 星 A 和 B 都在同一平 面 內的圓軌 道 上 運行 繞向相同 衛(wèi) 星 A 的軌 道 半徑為 r 某時刻 B 恰好在 A 的正上方 h 商處 h r A 運行一周時 B 在 A 的后方 且 A B 對地心的張角為 經過時間 B 又 重 新在 A 的正上方 已知地球半徑為 R 重 力加速度大小為 g 8 10 分 如 圖 一長為 L 的均質細桿 AB 由 固 定 的兩個水平細軸 C D 支 承在豎直平面內 C D 間 距為 d 桿的 A 端置于軸 C 下 桿與軸之間的靜摩擦因數 為 桿與水平面的夾角為 為使桿保持平衡 L d 的值必 須滿足的條件是 和 同時 成立 物理競賽頇賽試卷 第 3 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 得分 閱卷 復 核 得分 閱卷 復 核 9 10 分 將一阻值可變的電阻分 別與一節(jié)新電池或者一節(jié)舊電池 相連 電 阻 的端電壓 U 和通過的 電流 I 的關系如 U I 圖所示 現將 上述新 舊電池順聯 兩電池的電動勢同向 后對一電阻阻 值 為 2 25 的 負載 供電 負載 電功率與 電源 非靜電力做功的總 功率 的比值為 舊電池非 靜電力 的功率和它本身消耗的電功率的比值為 10 10 分 在任意 給 定溫度 T 熱力學 溫度 下 單位波長黑體 熱輻射功率最大 值 對應的波長 max滿足 max T b b 為常 量 黑體單位 面 積上的熱輻射功率 P T4 為常 量 假定地球與 太陽以及人體均可視為 黑 體 已知 7max 5 0 10 m 太 陽 日 地距 離約為太陽半徑的 200 倍 6max 9 3 10 m 人 體 由此可估 算 出 太陽表而的溫度約為 C 地球表 面 的平均溫度約為 C 三 計算題 計算 題 的解答應寫出必要的文字說明 方程式和 重 要的演算 步驟 只寫出 最 后結果 的不能得分 有數值 計算 的 答案中必須明確寫出數值和 單 位 11 20 分 考慮水平地面上一 倆自行車和 騎 車人構成的系統(tǒng) 如圖所示 騎車人 未 面出 取后輪 著 地點為 原 點 O x 軸過 原 點水平向右 y 軸過 原 點 豎直 向上 前輪 著 地點為 A l 0 系統(tǒng) 假設為剛體 質 量 為 m 質心為 C xC yC 已知 重 力 加速度大小為 g 假定車輪與地面之問的靜摩撩系數足夠大 且前輪的滾動 摩 擦力可忽略 求 前 后輪與地面之間正壓力的大小 騎車人開始 蹬踏 自行車時 在保證安全的條件下自行車可達到的 最 大加速度 物理競賽頇賽試卷 第 4 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 12 20 分 如 圖 質 垃為 M 足夠長的長 方形平板靜止于光 滑 的水平地而上 平板左 端 與勁度系數為 k 的水平輕彈簧相連 彈 簧 的另一端固定在墻而上 平板上 面有 一質 量 為 m 的小 物塊 在 t 0 時刻 平板 靜 止 而小物塊以某一速度向右 開 始運動 已知小物塊與 平板之間的 滑動摩擦因數為 重 力加速度大小為 g 證明 在小物塊相對于平板向右 滑 動過程中 平板的運動 是簡諧 運動 求該 簡諧 運動的振 幅 頻 率 周期 若平板從 t 0 時刻開始運動至四分之一 周 期時 恰好小物塊第一次相對于平板 靜 止 求 i 小物塊初速度的 值 ii 平板在運動四分之一周期的過程中產生的熱 量 物理競賽頇賽試卷 第 5 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 13 20 分 如 圖 兩根內徑相 同 的 絕緣細管 AB 和 BC 連接成倒 V 字形 豎直放置 連按點 B 處可視為 一段很短的 圓弧 兩管長度均為 l 2 0m 傾 角 a 37 處于方向豎直向下的勻強電場中 場強大小 E 1 0 l04V m 一質量為 m 1 0 l0 4kg 帶電 量 q 2 0 l0 7C 的小球 小球 直徑 比細 管 內徑 稍 小 可視為質點 從 A 點 由靜止開始在管內運動 小球與 AB 管 壁 問的 滑動摩擦 因數為 1 0 50 小球與 BC 管壁 間的 滑動 摩 擦因 數為 2 0 25 小球在運動過 程 中帶電 量 保持不變 已知 重 力加速度大小 g 10 m s2 sin37 3 5 求 小球笫一次運動到 B 點時的速率 vB 小球第一次速度為零的位 置 與 B 點之間的距離 S1 小球從開始運動 直至靜止 在 AB 管中運動的總路程 SAB和在 BC 管中運動的總路程 SBC 物理競賽頇賽試卷 第 6 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 14 20 分 如 圖 MC PD 為 兩 條間距 L 0 50m足夠長的 平行光 滑導軌 MP 水平且與導 軌 垂 直 導軌與水平而的夾角 30 導軌底端連接一電阻值 R 2 0 的電阻 導軌的 MC 段與 PD 段 長度均為 l 4 5m 電阻均為 r 2 25 且電阻分布均勻 一根 質 量 m 0 20kg 電 阻 可忽輅的 金屬棒 置 于導軌底端 與導軌垂直并接觸良好 整 個裝 置 處于 磁感應強度大小 B 2 0T 方向垂 直 于導軌平而向上的勻強磁場中 現在對 金屬棒 施加一沿導軌 平面向上且平行于導 軌的拉力 F 使棒從靜止開始以加速度 a 1 0 m s2沿導軌平面向上做勻加 速宜線運動 重 力加速度大小 g 10m s2 從 金屬棒 開始運動的瞬間計時 求 金屬棒 中電流與時間 t 的關系式 求在 金屬棒 開始運動至其到達 CD 位 置 的過程中拉力 F 的最大值 物理競賽頇賽試卷 第 7 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 15 20 分 如圖 左邊 試管 由一 段 24 0cm 長的水 銀 柱 封 住 一段 高 為 60 0cm 溫 度為 300 0K 的 理想 氣體柱 上水銀 面 與管 側 面 小孔相 距 16 0cm 小孔右邊用一軟管連接一空的試管 一控溫系 統(tǒng)可持續(xù)升 高 或降低被封住的氣體柱的 溫 度 當氣體 溫 度 升高到 一定值時水銀會從左邊試管通過小孔溢出到右邊試 管中 左邊試 管 豎直 放 置 右邊試管可上下移動 上移時 可使右邊試管中的水 銀回流到 左 邊試管內 從而控制左邊 試 管 中水銀柱的長度 大氣壓強為 76 0cmHg 在左邊試 管 中水銀上表面與小孔平齊的條件下 求被封住的氣體平衡態(tài)的溫度 T 與水 銀柱 長度 x 的關系式 以 及該氣體平 衡 態(tài)可能的 最高溫 度 已知被封住的氣體處在溫度為 384 0K 的平衡狀態(tài) 求左邊試 管 中 水銀 柱可能的長度 數值 計 算 保留至一位小數 物理競賽頇賽試卷 第 8 頁 共 8 頁 得分 閱卷 復 核 16 20 分 要在 一 張 照 片上同 時拍攝 體的 幾 個 不同側面的像 可以在物體的后 面 放 兩 個 直 立的 大 平面鏡 AO 和 BO 使物 體和 它對兩個平面所成的 像 都 攝 入照相機 如 圖 a 所示 圖 b 為俯視 圖 圖 a 中帶 箭頭 的 圓圈 代表 一 個人的頭部 其 尺寸遠 小于 OC 的長度 白色半圓圈代表人的臉部 此人正面對著照相機的鏡頭 涂黑色的半圓圈代表腦后 的頭發(fā) 箭頭表示頭頂上的帽子 若兩 平面鏡 之間的 夾 角為 72 設人 頭 的屮心 恰好位于兩 平 面鏡 夾角的 平分面 上 且照相機到人的距離遠大于人到 平面鏡 的距離 試 在 圖 b 中標出 P 的所有像的方位 示意圖 在圖 c 的方框中 畫 出照片上得到的所有的 像 分別用空白和 黑 色表術 臉 和頭發(fā) 用 箭頭 表 示頭上的 帽子 圖 c