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20150919全国物理竞赛复赛试题

20150919全国物理竞赛复赛试题
20150919全国物理竞赛复赛试题

第32届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题

2015年9月19日

说明:所有解答必须写在答题纸上,写在试题纸上无效。

一、(15分)在太阳内部存在两个主要的核聚变反应过程:碳循环和质子-质子循环;其中碳循环是贝蒂在1938年提出的,碳循环反应过程如图所示。图中p 、+e 和e ν分别表示质子、正电子和电子型中微子;粗箭头表示循环反应进行的先后次序。当从循环图顶端开始,质子p 与12C 核发生反应生成13N 核,反应按粗箭头所示的次序进行,直到完成一个循环后,重新开始下一个循环。已知+e 、p 和He 核的质量分别为0.511 MeV/c 2、1.0078 u 和4.0026 u (1u≈931.494 MeV/c 2),电子型中微子e ν的质量可以忽略。

(1)写出图中X 和Y 代表的核素;

(2)写出一个碳循环所有的核反应方程式; (3)计算完成一个碳循环过程释放的核能。

二、(15分)如图,在光滑水平桌面上有一长为L 的轻杆,轻杆两端各固定一质量均为M 的小球A 和B 。开始时细杆静止;有一质量为m 的小球C 以垂直于杆的速度0v 运动,与A 球碰撞。将小球和细杆视为一个系统。

(1)求碰后系统的动能(用已知条件和球C 碰后的速度表出); (2)若碰后系统动能恰好达到极小值,求此时球C 的速度和系统的动能。

三、(20分)如图,一质量分布均匀、半径为r 的刚性薄圆环落到粗糙的水平地面前的

瞬间,圆环质心速度v 0与竖直方向成θ(π3π

22

θ<<)角,并同时以角速度0ω(0ω的

正方向如图中箭头所示)绕通过其质心O 、且垂直环面的轴转动。已知圆环仅在其所

在的竖直平面内运动,在弹起前刚好与地面无相对滑动,圆环与地面碰撞的恢复系数为k ,重力加速度大小为g 。忽略空气阻力。

(1)求圆环与地面碰后圆环质心的速度和圆环转动的角速度; (2)求使圆环在与地面碰后能竖直弹起的条件和在此条件下圆环能上升的最大高度;

(3)若让θ角可变,求圆环第二次落地点到首次落地点之间的水平距离s 随θ变化的函数关系式、s 的最大值以及s 取最大值时r 、0v 和0ω应满足的条件。

四、(25分)如图,飞机在距水平地面(xz 平面)等高的航线KA (沿x 正方向)上,以大小为v (v 远小于真空中的光速c )的速度匀速飞行;机载雷达天线持续向航线正右侧地面上的被测固定目标P 点(其x 坐标为P x )发射扇形无线电波束(扇形的角平分线与航线垂直),波束平面与水平地面交于线段BC (BC 随着飞机移动,且在测量时应覆盖被测目标P 点),取K 点在地面的正投影O 为坐标原点。已知BC 与航线KA 的距离为

0R 。天线发出的无线电波束是周期性的等幅高频脉冲余弦波,其频率为0f 。

(1)已知机载雷达天线经过A 点(其x 坐标为A x )及此后朝P 点相继发出无线电波信号,由P 反射后又被机载雷达天线接收到,求接收到的回波信号的频率与发出信号的频率之差(频移)。

(2)已知BC 长度为s L ,讨论上述频移分别为正、零或负的条件,并求出最大的正、负频移。

(3)已知0s R L >>,求从C 先到达P 点、直至B 到达P 点过程中最大频移与最小频移之差(带宽),并将其表示成扇形波束的张角θ的函数。

已知:当1y <<2

12

y ≈+。

五、(20分)如图,“田”字形导线框置于光滑水平面上,

其中每个小正方格每条边的长度l 和电阻R 分别为0.10 m 和1.0 Ω。导线框处于磁感应强度 1.0 T B =的均匀磁场中,磁场方向竖直向下,边界(如图中虚线所示)与de 边平行。今将导线框从磁场中匀速拉出,拉出速度的大小为 2.0 m/s =v ,方向与de 边垂直,与ae 边平行。试求将导线框整体从磁场中拉出的过程中外力所做的功。

六、(23分)如图,一固定的竖直长导线载有恒定电流I ,

其旁边有一正方形导线框,导线框可围绕过对边中心的竖直轴O 1O 2转动,转轴到长直导线的距离为b 。已知导线框的边长为2a (a b <),总电阻为R ,自感可忽略。现使导线框绕轴以匀角速度ω逆时针(沿轴线从上往下看)方向转动,以导线框平面与长直导线和竖直轴所在平面重合时开始计时。求在t 时刻

(1)导线框中的感应电动势E ; (2)所需加的外力矩M 。

p V 1 3V 1

p 3p 25V 1

七、(22分)如图,1mol 单原子理想气体构成的系统分别经历循环过程abcda 和abc a '。已知理想气体在任一缓慢变化过程中,压强p 和体积V 满足函数关系()=p f V 。

(1)试证明:理想气体在任一缓慢变化过程的摩尔热容可表示为

V pR C C dp p V

dV

π=+

+

式中,V C 和R 分别为定容摩尔热容和理想气体

常数;

(2)计算系统经bc '直线变化过程中的摩尔热容; (3)分别计算系统经bc '直线过程中升降温的转折点在p-V 图中的坐标A 和吸放热的转折点在p-V 图中的坐标B ;

(4)定量比较系统在两种循环过程的循环效率。

八、(20分)如图,介质薄膜波导由三层均匀介质组成:中间层1为波导薄膜,其折射率为1n ,光波在其中传播;底层0为衬底,其折射率为0n ;上层2为覆盖层,折射率为2n ;102n n n >≥。光在薄膜层1里来回反射,沿锯齿形向波导延伸方向传播。图中,i j θ是光波在介质j 表面上的入射角,t j θ是光波在介质j 表面上

的折射角。 (1)入射角i1θ在什么条件下光波可被完全限制在波导

薄膜里(即光未折射到衬底层和覆盖层中)?

(2)已知波导薄膜的厚度为d ,求能够在薄膜波导中传输的光波在该介质中的最长波长max λ。

已知:两介质j 与k 的交界面上的反射系数(即反射光的电场强度与入射光的电场强度之比)为

i t i t cos cos cos cos jk

i j j k k jk jk j j k k

n n r r e

n n ?θθθθ--=

=+

式中,i j θ和t j θ是分别是光波在介质j 的表面上的入射角和折射角,余类推;正弦函数和余弦函数在复数域中可定义为

sin 2i i e e i θθθ--=

,cos 2

i i e e θθ

θ-+=

第届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案

第届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-

第23届全国中学生物理竞赛复赛试卷 一、(23分)有一竖直放置、两端封闭的长玻璃管,管内为真空,管内有一小球自某处自由下落(初速度为零),落到玻璃管底部时与底部发生弹性碰撞.以后小球将在玻璃管内不停地上下跳动。现用支架固定一照相机,用以拍摄小球在空间的位置。每隔一相等的确定的时间间隔T 拍摄一张照片,照相机的曝光时间极短,可忽略不计。从所拍到的照片发现,每张照片上小球都处于同一位置。求小球开始下落处离玻璃管底部距离(用H 表示)的可能值以及与各H 值相应的照片中小球位置离玻璃管底部距离的可能值。 二、(25分)如图所示,一根质量可以忽略的细杆,长为2l ,两端和中心处分别固连着质量为m 的小球B 、D 和C ,开始时静止在光滑的水平桌面上。桌面上另有一质量为M 的小球A ,以一给定速度0v 沿垂直于杆DB 的方间与右端小球B 作弹性碰撞。求刚碰后小球A,B,C,D 的速度,并详细讨论以后可能发生的运动情况。 三、(23分)有一带活塞的气缸,如图1所示。缸内盛有一定质量的气体。缸内还有一可随轴转动的叶片,转轴伸到气缸外,外界可使轴和叶片一起转动,叶片和轴以及气缸壁和活塞都是 绝热的,它们的热容量都不计。轴穿过气缸处不漏气。 如果叶片和轴不转动,而令活塞缓慢移动,则在这 种过程中,由实验测得,气体的压强p 和体积V 遵从以下的过程方程式 图1 其中a ,k 均为常量, a >1(其值已知)。可以由上式导出,在此过程中外界对气体做的功为 式中2V 和1V ,分别表示末态和初态的体积。 如果保持活塞固定不动,而使叶片以角速度ω做匀角速转动,已知在这种过程中,气体的压强的改变量p ?和经过的时间t ?遵从以 图2 下的关系式 式中V 为气体的体积,L 表示气体对叶片阻力的力矩的大小。 上面并没有说气体是理想气体,现要求你不用理想气体的状态方程和理想气体的内能只与温度有关的知识,求出图2中气体原来所处的状态A 与另一已知状态B 之间的内能之差(结果要用状态A 、B 的压强A p 、B p 和体积A V 、B V 及常量a 表示) 四、(25分)图1所示的电路具有把输人的交变电压变成直流电压并加以升压、输出的功能,称为整流倍压电路。图中1D 和2D 是理想的、点接触型二极管(不考虑二极管的电容),1C 和2C 是理想电容器,它们的电容都为C ,初始时都不带电,G 点接地。现在A 、G 间接上一交变电源,其电压A u ,随时间t 变化的图线如图2所示.试

高二物理竞赛试题 及答案()

2016高平一中高二物理竞赛专题讲座 命题人:李文锋 一、选择题(每题4分,共28分) 1.若质点做直线运动的速度v 随时间t 变化的图线如图1所示,则该质点的位移s (从t =0开始)随时间t 变化的图线可能是图2中的哪一个?( ) 2.烧杯内盛有0?C 的水,一块0?C 的冰浮在水面上,水面正好在杯口处。最后冰全部熔解成0?C 的水,在这过程中( ) (A )无水溢出杯口,但最后水面下降了 (B )有水溢出杯口,但最后水面仍在杯口处 (C )无水溢出杯口,水面始终在杯口处 (D )有水溢出杯口,但最后水面低于杯口 3.置于水平面的支架上吊着一只装满细砂的漏斗,让漏斗左、右摆动,于是桌面上漏下许多砂子,经过一段时间形成一砂堆,砂堆的纵剖面最接近下图Ⅰ-1中的哪一种形状 4.特技演员从高处跳下,要求落地时必须脚先着地,为尽量保证安全,他落地时最好是采用哪种方法 A.让脚尖先着地,且着地瞬间同时下蹲 B.让整个脚板着地,且着地瞬间同时下蹲 C.让整个脚板着地,且着地瞬间不下蹲 D.让脚跟先着地,且着地瞬间同时下蹲 5.如图Ⅰ-4所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab= Ubc ,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P 、Q 是这条轨迹上的两点,据此可知 A.三个等势面中,a 的电势最高 B.带电质点通过 P 点时电势能较大 C.带电质点通过 P 点时的动能较大 D.带电质点通过 P 点时的加速度较大 6.如图所示,电容量分别为C 和2C 的两个电容器a 和b 串联接在电动势为E 的电池两端充电,达到稳定后,如果用多用电表的直流电压挡V 接到电容器a 的两端(如图),则电压表的指针稳定后的读数是( ) E/3 (B )2E/3 (C )E (D )0 7. 如图所示电路中,电源的内电阻为r ,R2、R3、R4均为定值电 阻,电表均为理想电表。闭合电键S ,当滑动变阻器R1的滑动触头P 向右滑动时,电流表和电压表的示数变化量的大小分别为 I 、U ,下列说法正确的是( ) A .电压表示数变大 B .电流表示数变大 C .DU DI >r D .DU DI <r 二、填空题(每题5分,共20分) 8.在国际单位制中,库仑定律写成 22 1r q q k F =,式中静电力常量 922 8.9810N m C k -=???,电荷量 q1和q2的单位都是库仑,距离r 的单位是米,作用力F 的单位是牛顿.若把库仑定律写成更简洁的形式 22 1r q q F = ,式中距离r 的单位是米,作用力F 的单位是牛顿,由此式可定义一种电荷量 q

26届物理竞赛复赛试题及答案

第26届全国中学生物理竞赛复赛试卷 一、填空(问答)题(每题5分,共25分) 1.有人设想了一种静电场:电场的方向都垂直于纸面并指向纸里,电场强度的大小自左向右逐渐增大,如图所示。这种分布的静电场是否可能存在?试述理由。 2.海尔-波普彗星轨道是长轴非常大的椭圆,近日点到太阳中心的距离为0.914天文单位(1天文单位等于地日间的平均距离),则其近日点速率的上限与地球公转(轨道可视为圆周)速率之比约为(保留2位有效数字) 。 3.用测电笔接触市电相线,即使赤脚站在地上也不会触电,原因是 ;另一方面,即使穿绝缘性能良好的电工鞋操作,测电笔仍会发亮,原因是 。 4.在图示的复杂网络中,所有电源的电动势均为E 0,所有电阻器的电阻值均为R 0,所有电容器的电容均为C 0,则图示电容器A 极板上的电荷量为 。 5.如图,给静止在水平粗糙地面上的木块一初速度,使之开始运动。一学生利用角动量定理来考察此木块以后的运动过程:“把参考点设于如图所示的地面上一点O ,此时摩擦力f 的力矩为0, 从而地面木块的角动量将守恒,这样木块将不减速而作匀速运动。”请指出上述推理的错误,并给出正确的解释: 。 二、(20分) 图示正方形轻质刚性水平桌面由四条完全相同的轻质细桌腿1、2、3、4支撑于桌角A 、B 、C 、D 处,桌腿竖直立在水平粗糙刚性地面上。已知桌腿受力后将产生弹性微小形变。现于桌面中心点O 至角A 的连线OA 上某点P 施加一竖直向下的力F ,令 c OA OP ,求桌面对桌腿1的压力F 1。

三、(15分) 1.一质量为m 的小球与一劲度系数为k 的弹簧相连组成一体系,置于光滑水平桌面上,弹簧的另一端与固定墙面相连,小球做一维自由振动。试问在一沿此弹簧长度方向以速度u 作匀速运动的参考系里观察,此体系的机械能是否守恒,并说明理由。 。 2.若不考虑太阳和其他星体的作用,则地球-月球系统可看成孤立系统。若把地球和月球都看作是质量均匀分布的球体,它们的质量分别为M 和m ,月心-地心间的距离为R ,万有引力恒量为G 。学生甲以地心为参考系,利用牛顿第二定律和万有引力定律,得到月球相对于地心参考系的加速度为2R M G a m =;学生乙以月心为参考系,同样利用牛顿第二定律和万有引力定律,得到地球相对于月心参考系的加速度为 2R m G a e =。这二位学生求出的地-月间的相对加速度明显矛盾,请指出其中的错误,并分别以地心参考系(以地心速度作平动的参考系)和月心参考系(以月心速度作平动的参考系)求出正确结果。 四、(20分)火箭通过高速喷射燃气产生推力。设温度T 1、压强p 1的炽热高压气体在燃烧室内源源不断生成,并通过管道由狭窄的喷气口排入气压p 2的环境。假设燃气可视为理想气体,其摩尔质量为μ,每摩尔燃气的内能为u =c V T (c V 是常量,T 为燃气的绝对温度)。在快速流动过程中,对管道内任意处的两个非常靠近的横截面间的气体,可以认为它与周围没有热交换,但其内部则达到平衡状态,且有均匀的压强p 、温度T 和密度ρ,它们的数值随着流动而不断变化,并满足绝热方程C pV V V c R c =+(恒量) ,式中R 为普适气体常量,求喷气口处气体的温度与相对火箭的喷射速率。

全国中学生物理竞赛——复赛模拟卷

物理竞赛模拟试题 1.试证明:物体的相对论能量E 与相对论动量P 的量值之间有如下关系: 20222E c p E += 2. 在用质子)(11P 轰击固定锂)(7 3Li 靶的核反应中,(1)计 算放出α粒子的反应能。(2)如果质子能量为1兆电子伏特, 问在垂直质子束的方向观测到α粒子的能量有多大?有关原 子核的质量如下:H 1 1 ,1.007825;He 42,4.002603;Li 7 3, 7.015999. 3. 一个处于基态的氢原子与另一个静止的基态氢原子碰撞。问可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少?如果速度较大而产生光反射,且在原速度方向和反方向可以观察到光。问这 种光的频率与简正频率相差多少?氢原子的质量为1.67×10-27 kg ,电离能 J eV E 181018.26.13-?==。 4. 如图11-136所示,光滑无底圆筒重W ,放两个重量均为G 的光滑球,圆筒半径为R ,球半径为r ,且r

2007年第24届全国中学生高中物理竞赛复赛试题 Word版含答案

第24届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (本题共七大题,满分160分) 一、(20分)如图所示,一块长为m L 00.1=的光滑平板PQ 固定在轻质弹簧上端,弹簧的下端与地面固定连接。平板被限制在两条竖直光滑的平行导轨之间(图中未画出竖直导轨),从而只能地竖直方向运动。平板与弹簧构成的振动系统的振动周期s T 00.2=。一小球B 放在光滑的水平台面上,台面的右侧边缘正好在平板P 端的正上方,到P 端的距离为m h 80.9=。平板静止在其平衡位置。水球B 与平板PQ 的质量相等。现给小球一水平向右的速度0μ,使它从水平台面抛出。已知小球B 与平板发生弹性碰撞,碰撞时间极短,且碰撞过程中重力可以忽略不计。要使小球与平板PQ 发生一次碰撞而且只发生一次碰撞,0μ的值应在什么范围内?取 2/8.9s m g = 二、(25分)图中所示为用三角形刚性细杆AB 、BC 、CD 连成的平面连杆结构图。AB 和CD 杆可分别绕过A 、D 的垂直于纸面的固定轴转动,A 、D 两点位于同一水平线上。BC 杆的两端分别与AB 杆和CD 杆相连,可绕连接处转动(类似铰链)。当AB 杆绕A 轴以恒定的角速度ω转到图中所示的位置时,AB 杆处于竖直位置。BC 杆与CD 杆都与水平方向成45°角,已知AB 杆的长度为,BC 杆和CD 杆的长度由图给定。求此时C 点加速度c a 的大小和方向(用与CD 杆之间的夹角表示) 三、(20分)如图所示,一容器左侧装有活门1K ,右侧装有活塞B ,一厚度可以忽略的隔板M 将容器隔成a 、b 两室,M 上装有活门2K 。容器、隔板、活塞及活门都是绝热的。隔板和活塞可用销钉固定,拔掉销钉即可在容器内左右平移,移动时不受摩擦作用且不漏气。整个容器置

高中物理竞赛复赛模拟试题一

高中物理竞赛复赛模拟卷(一) 姓名 分数 (本试卷与模拟试卷沈晨卷相同) 1.(20分)设想宇宙中有1个由质量分别为m 1、m 2……m N 的星体1、2……N 构成的孤立星团,各星体空间位置间距离均为a ,系统总质量为M ,由于万有引力的作用,N 个星体将同时由静止开始运动。试问经过多长时间各星体将会相遇? 2.(25分)(1)在两端开口的竖直放置的U 型管中注入水银,水银柱的全长为h 。若把管的右端封闭,被封闭的空气柱长L ,然后使水银柱作微小的振荡,设空气为理想气体,且认为水银振荡时右管内封闭气体经历的是准静态绝热过程,大气压强相当于h 0水银柱产生的压强,空气的绝热指数为γ。试求水银振动的周期T 2。已知对于理想气体的绝热过程有γ PV =常数。 (2)在大气压下用电流加热1个绝热金属片,使其以恒定的功率P 获取电热,发现在一定的温度范围内金属绝对温度T 随时间t 的增长关系为4 /100)] (1[)(t t a T t T -+=。其中T 0、a 、t 0均为常量。求该金属片的热容量 C P 随温度T 变化的关系。 3.(20分)如图所示,当船舶抛锚时,要把缆绳在系锚桩上绕好几圈(N 圈),这样做时,锚桩抓住缆绳必须的力,经船作用于缆绳的力小得多,以避免在船舶遭到突然冲击时拉断缆绳,这两力比F 1:F 2,与缆绳绕系锚桩的圈数有关,设泊船时将缆绳在系锚桩上绕了5圈,计算比值F 1:F 2,设缆绳与锚桩间的摩擦因数2.0=μ。 4.(25分)速调管用于甚高频信号的放大,速调管主要由两个相距为b 的腔组成,每个腔有1对平行板,如图所示,初始速度为v 0的一束电子通过板上的小孔横穿整个系统。要放大的高频信号以一定的相位差(1个周期对应于2π相位)分别加在两对电极板上,从而在每个腔中产生交变水平电场。当输入腔中的电场方向向右时,进入腔中的电子被减速;反之,电场方向向左时,电子被加速。这样,从输入腔中射出的电子经过一定的距离后将叠加成短电子束。如果输出腔位于该电子束形成处,那么,只要加于其上的电压相位选择恰当。 输出腔中的电场将从电子束中吸收能量。设电压信号为周期T=1.0×10- 9s ,电压U=0.5V 的方波。电子束的初始速度v 0=2.0×106m/s ,电子荷质比e/m=1.76×1011C/kg 。假定间距a 很小,电子渡越腔的时间可忽略不计。保留4位有效数字。计算:(1)使电子能叠加成短电子束的距离b 。(2)由相移器提供的所需的输出腔也输入腔之间的相位差。

第24届全国中学生物理竞赛复赛试题(WORD版)

第24届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (本题共七大题,满分160分) 一、(20分)如图所示,一块长为m L 00.1=的光滑平板PQ 固定在轻质弹簧上端,弹簧的下端与地面固定连接。平板被限制在两条竖直光滑的平行导轨之间(图中未画出竖直导轨),从而只能地竖直方向运动。平板与弹簧构成的振动系统的振动周期s T 00.2=。一小球B 放在光滑的水平台面上,台面的右侧边缘正好在平板P 端的正上方,到P 端的距离为m h 80.9=。平板静止在其平衡位置。水球B 与平板PQ 的质量相等。现给小球一水平向右的速度0μ,使它从水平台面抛出。已知小球B 与平板发生弹性碰撞,碰撞时间极短,且碰撞过程中重力可以忽略不计。要使小球与平板PQ 发生一次碰撞而且只发生一次碰撞,0μ的值应在什么范围内?取2 /8.9s m g = 二、(25分)图中所示为用三角形刚性细杆AB 、BC 、CD 连成的平面连杆结构图。AB 和CD 杆可分别绕过A 、D 的垂直于纸面的固定轴转动,A 、D 两点位于同一水平线上。BC 杆的两端分别与AB 杆和CD 杆相连,可绕连接处转动(类似铰链)。当AB 杆绕A 轴以恒定的角速度ω转到图中所示的位置时,AB 杆处于竖直位置。BC 杆与CD 杆都与水平方向成45°角,已知AB 杆的长度为l ,BC 杆和CD 杆的长度由图给定。求此时C 点加速度c a 的大小和方向(用与CD 杆之间的夹角表示) 三、(20分)如图所示,一容器左侧装有活门1K ,右侧装有活塞B ,一厚度可以忽略的隔板M 将容器隔成a 、b 两室,M 上装有活门2K 。容器、隔板、活塞及活门都是绝热的。隔板和活塞可用销钉固定,拔掉销钉即可在容器内左右平移,移动时不受摩擦作用且不漏气。整个容器置于压强为P 0、温度为T 0的大气中。

高中物理竞赛试题及答案

高中物理竞赛模拟试卷(一) 说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共150 分,考试时间 120 分钟. 第Ⅰ卷(选择题 共 40 分) 一、本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分,在每小题给出的 4 个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对的得 4 分,选不全的得 2 分,有错选或不答的得 0 分. 1.置于水平面的支架上吊着一只装满细砂的漏斗,让漏斗左、右摆动,于是桌面上漏下许多砂子,经过一段时间形成一砂堆,砂堆的纵剖面最接近下图Ⅰ-1中的哪一种形状 2.如图Ⅰ-2所示,甲乙两物体在同一光滑水平轨道上相向运动,乙上连有一段轻弹簧,甲乙相互作用过程中无机械能损失,下列说法正确的有 A.若甲的初速度比乙大,则甲的速度后减到 0 B.若甲的初动量比乙大,则甲的速度后减到0 C.若甲的初动能比乙大,则甲的速度后减到0 D.若甲的质量比乙大,则甲的速度后减到0 3.特技演员从高处跳下,要求落地时必须脚先着地,为尽量保证安全,他落地时最好是采用哪种方法 A.让脚尖先着地,且着地瞬间同时下蹲 B.让整个脚板着地,且着地瞬间同时下蹲 C.让整个脚板着地,且着地瞬间不下蹲 D.让脚跟先着地,且着地瞬间同时下蹲 4.动物园的水平地面上放着一只质量为M 的笼子,笼内有一只质量为 m 的猴子.当猴以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时,笼子对地面的压力为F 1;当猴以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时,笼子对地面的压力为 F 2(如图Ⅰ-3),关于 F 1 和 F 2 的大小,下列判断中正确的是 A.F 1 = F 2>(M + m )g B.F 1>(M + m )g ,F 2<(M + m )g C.F 1>F 2>(M + m )g D.F 1<(M + m )g ,F 2>(M + m )g 5.下列说法中正确的是 A.布朗运动与分子的运动无关 B.分子力做正功时,分子间距离一定减小 C.在环绕地球运行的空间实验室里不能观察热传递的对流现象 D.通过热传递可以使热转变为功 6.如图Ⅰ-4所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三个等势面,相邻等势面之 图Ⅰ -3 图Ⅰ -4 图Ⅰ-2

第28届中学生物理竞赛复赛模拟试卷及答案

第28届中学生物理竞赛复赛模拟试卷及答案

第28 届全国中学生物理竞赛复赛模拟试卷 一、填空题.(本题共4小题,共25 分) 所示的电阻丝网络,每一小段电阻同为r ,两个端点A 、B 间等效电阻R 1=r 209153若在图1网络中再引入3段斜电阻丝,每一段电阻也为r ,如图2 所示,此时A 、B 间等效电阻R 2=r 3 2 2.右图为开尔文滴水起电机示意图。从三通管左右两管口形成的水滴分别穿过铝筒A 1、A 2后滴进铝杯B 1、B 2,当滴了一段时间后,原均不带电的两铝杯间会有几千伏的电势差。试分析其原理。图中铝筒A 1用导线与铝杯B 2相连;铝筒A 2用导线与B 1相连。 解答:本装置的几何结构尽管十分对称,但由于空气中离子分布及宇宙射线等因素的不确定性,使铝筒A 1、A 2的电势会略有不同。譬如,A 1的电势比 A 2高,由于静电感应,使A 1上方的水滴带负电,A 2上方的水滴带正电,带电 水滴分别滴入下方的铝杯后,使B 1杯带负电,由于B 1与A 2用导线相连,又使 A 2电势进一步降低,同理A 1电势则进一步升高,这又使A 1上方的水滴带更多 的负电,A 2上方的水滴带更多的正电,如此下去,使铝杯B 2的电势越来越高,B 1的电势越来越低,最终可使两铝杯间产生几千伏的电势差。当然,由于各种因素的不确定性,下次实验开始时,可能A 2的电势比 A 1高,最终使 B 1的电势比B 2的电势高几千伏。但A 1、A 2因偶然因素造成的电势差因上述正反馈效应而得到 放大却是不变的。 【点评】物理系统的对称性因某种原因受到破坏,这种现象称为对称破缺。对称破缺在物理学的许多分支及其他许多学科里已成为一个重要的概念。本题是这方面的一个例子。 3.受迫振动的稳定状态由下式给出)cos(?ω+=t A x , 2 222204)(ωβωω+-= h A ,2 20arctan ω ωβω?--=。其中m H h =,而)cos(t H ω为胁迫力,m γ β= 2,其中dt dx γ-是阻尼力。有一偏车轮的汽车上有两个弹簧测力计,其中 一条的固有振动角频率为102727.39-=s ω,另外一条的固有振动角频率为 1' 05454.78-=s ω,在汽车运行的过程中,司机看到两条弹簧的振动幅度之比为7。 设β为小量,计算中可以略去,已知汽车轮子的直径为1m ,则汽车的运行速度 得分 阅卷 复 核

2016全国初中物理竞赛复赛试题(含答案)

2016全国初中物理竞赛复赛试题(含答案) 初中物理是义务教育的基础学科,一般从初二开始开设这门课程,教学时间为两年。一般也是中考的必考科目。随着新高考/新中考改革,学生的综合能力越来越重要,录取方式也越来越多,三位一体录取方式十分看重学生的课外奖项获取。万朋教育小编为初中生们整理了2016年全国初中物理竞赛试卷和答案,希望对您有所帮助。 第29届全国中学生物理竞赛复赛试卷 本卷共8题,满分160分。 一、(17分)设有一湖水足够深的咸水湖,湖面宽阔而平静,初始时将一体积很小的匀质正立方体物块在湖面上由静止开始释放,释放时物块的下底面和湖水表面恰好相接触。已知湖水密度为ρ;物块边长为b ,密度为'ρ,且ρρ<'。在只考虑物块受重力和液体浮力作用的情况下,求物块从初始位置出发往返一次所需的时间。 解: 由于湖面足够宽阔而物块体积很小,所以湖面的绝对高度在物块运动过程中始终保持不变,因此,可选湖面为坐标原点并以竖直向下方向为正方向 建立坐标系,以下简称x 系. 设物块下底面的坐标为x ,在物块未完全浸没入湖水时,其所受到的浮力为 2b f b x g ρ= ( x b ≤) (1) 式中 g 为重力加速度.物块的重力为 3 g f b g ρ'= (2) 设物块的加速度为a ,根据牛顿第二定律有

3 g b b a f f ρ'=- (3) 将(1)和(2)式代入(3)式得 g a x b b ρρρρ'?? =- - ?'? ? (4) 将x 系坐标原点向下移动/b ρρ' 而建立新坐标系,简称X 系. 新旧坐标的关 系为 X x b ρρ ' =- (5) 把(5)式代入(4)式得 g a X b ρρ=-' (6) (6)式表示物块的运动是简谐振动. 若0X =,则0a =,对应于物块的平衡位置. 由(5)式可知,当物块处于平衡位置时,物块下底面在x 系中的坐标为 0x b ρρ ' = (7) 物块运动方程在 X 系中可写为 ()()cos X t A t ω?=+ (8) 利用参考圆可将其振动速度表示为 ()()sin V t A t ωω?=-+ (9) 式中ω为振动的圆频率 'g b ρωρ= (10) 在(8)和(9)式中 A 和?分别是振幅和初相位,由初始条件决定. 在物块刚被释 放时,即0t =时刻有x =0,由(5)式得

物理竞赛复赛模拟卷

物理竞赛复赛模拟卷 1.μ子的电量q=-e(e=1.6×10-19C),静止质量m 0=100MeV/c 2,静止时的寿命τ0=10-6s 。设在地球赤道上空离地面高度为h=104m 处有一μ子以接近于真空中光速的速度垂直向下运动。 1)、试问此μ子至少应有多大总能量才能到达地面?2)、若把赤道上空104m 高度范围内的地球磁场看作匀强磁场,磁感应强度B=10-4T ,磁场方向与地面平行。试求具有第1问所得能量的μ子在到达地面时的偏离方向和总的偏转角。 2. 热中子能有效地使铀235裂变,但裂变时放出的中子能量代谢较高,因此在核反应堆中石墨作减速剂。若裂变放出的中子动能为2.2MeV ,欲使该中子慢化为热中子(动能约为0.025eV ),问需经过多少次对撞? 3. 半径为R 、质量为M 1的均匀圆球与一质量为M 2的重 物分别用细绳,AD 和ACE 悬挂于同一点A ,并处于平衡,如图11-205所示,已知悬点A 到球心O 的距离为L ,不考虑绳的质量和绳与球的摩擦,试求悬挂圆球的绳AD 与竖直方向 AB 北 g

的夹角θ。 4. 火车以速度v 1向前行驶。司机忽然发现,在前方同一轨道上距车为s 处 有另一辆火车,它沿相同的方向以较小的速度v 2作匀速运动,于是他立即使车作匀减速运动,加速度大小为a ,要使两车不致相撞,则a 应满足的关系式为_____________________。 5.如图所示,有一个一端开口、一端封闭的长圆柱形导热容器,将其开口向上竖直放置。在气温为27℃、气压为760mmHg 、相对湿度为75%时,用一质量可不计的光滑薄活塞将开口端封闭。已知水蒸气的饱合蒸气压为26.7mmHg ,在0℃时为4.5mmHg 。(1)若保持温度不变,想通过在活塞上方注入水银加压强的方法使管内开始有水珠出现,那么容器至少为多长?(2)若在水蒸气刚开始凝结时固定活塞,降低容器温度,当温度降至0℃时,容器内气体压强为多大? 6.一个静止的竖直放置的玻璃管,长为H=23cm ,粗细均匀,开口向下,其内有一段长为h=10cm 的水银柱,把长为L 0=10cm 的空气柱封闭在管的上端。设外界大气压强p 0=1.0×105Pa ,求当管以20m/s 2 的加速度上升时,管中封闭的

高中物理竞赛复赛模拟试题(有答案)

复赛模拟试题一 1.光子火箭从地球起程时初始静止质量(包括燃料)为M 0,向相距为R=1.8×106 1.y.(光年)的远方仙女座星飞行。要求火箭在25年(火箭时间)后到达目的地。引力影响不计。 1)、忽略火箭加速和减速所需时间,试问火箭的速度应为多大?2)、设到达目的地时火箭静止质量为M 0ˊ,试问M 0/ M 0ˊ的最小值是多少? 分析:光子火箭是一种设想的飞行器,它利用“燃料”物质向后辐射定向光束,使火箭获得向前的动量。求解第1问,可先将火箭时间 a 250=τ(年)变换成地球时间τ,然后由距离 R 求出所需的火箭速度。火箭到达目的地时,比值00 M M '是不定的,所谓最小比值是指火箭刚 好能到达目的地,亦即火箭的终速度为零,所需“燃料”量最少。利用上题(本章题11)的结果即可求解第2问。 解:1)火箭加速和减速所需时间可略,故火箭以恒定速度υ飞越全程,走完全程所需火箭时间(本征时间)为 a 250=τ(年) 。利用时间膨胀公式,相应的地球时间为 22 1c υττ- = 因 υ τR = 故 22 1c R υτυ - = 解出 () 1022 022 20210 96.0111-?-=??? ? ??-≈+ = c R c c R c c ττυ 可见,火箭几乎应以光速飞行。 (2)、火箭从静止开始加速至上述速度υ,火箭的静止质量从M 0变为M ,然后作匀速运动,火 箭质量不变。最后火箭作减速运动,比值00 M M '最小时,到达目的地时的终速刚好为零,火箭 质量从M 变为最终质量0M '。加速阶段的质量变化可应用上题(本章题11)的(3)式求出。 因光子火箭喷射的是光子,以光速c 离开火箭,即u=c ,于是有 2 1011???? ??+-=ββM M (1)

第十九届全国高中生物理竞赛复赛试题及答案

第十九届全国中学生物理竞赛复赛试题 一、(20分)某甲设计了1个如图复19-1所示的“自动喷泉”装置,其中A 、B 、C 为3个容器,D 、E 、F 为3根细管,管栓K 是关闭的.A 、B 、C 及细管D 、 E 中均盛有水,容器水面的高度差分别为1h 和1h 如图所示.A 、B 、C 的截面半径为12cm ,D 的半径为0.2cm .甲向同伴乙说:“我若拧开管栓K ,会有水从细管口喷出.”乙认为不可能.理由是:“低处的水自动走向高外,能量从哪儿来?”甲当即拧开K ,果然见到有水喷出,乙哑口无言,但不明白自己的错误所在.甲又进一步演示.在拧开管栓K 前,先将喷管D 的上端加长到足够长,然后拧开K ,管中水面即上升,最后水面静止于某个高度处. (1).论证拧开K 后水柱上升的原因. (2).当D 管上端足够长时,求拧开K 后D 中静止水面与A 中水面的高度差. (3).论证水柱上升所需能量的来源. 二、 (18 分) 在图复19-2中,半径为R 的圆柱形区域内有匀强磁场, 磁场方向垂直纸面指向纸外,磁感应强度B 随时间均匀变化,变化率/B t K ??=(K 为一正值常量),圆柱形区外空间没有磁场,沿图中AC 弦的方向画一直线,并向外延长,弦AC 与半径OA 的夹角/4απ=.直线上有一任意点,设该点与A 点的距离为x ,求从A 沿直线到该点的电动势的大小. 三、(18分)如图复19-3所示,在水平光滑绝缘的桌面上,有三个带正电的质点1、2、3,位于边长为l 的等边三角形的三个顶点处。C 为三角形的中心,三个质点的质量皆为m ,带电量皆为q 。质点 1、3之间 和2、3之间用绝缘的轻而细的刚性杆相连,在3的连接处为无摩擦的铰链。已知开始时三个质点的速度为零,在此后运动过程中,当质点3运动到C 处时,其速度大小为多少? 四、(18分)有人设计了下述装置用以测量线圈的自感系数.在图复19-4-1中,E 为电压可调的直流电源。K 为开关,L 为待测线圈的自感系数,L r 为线圈的直流电阻,D 为理想二极管, r 为用电阻丝做成的电阻器的电阻,A 为电流表。将图复19-4-1中a 、b 之间的电阻线装进图复19-4-2所示的试管1内,图复19-4-2中其它装置见图下说明.其中注射器筒5和试管1组成的密闭容器内装有某种气体(可视为理想气体),通过活塞6的上下移动可调节毛细管8中有色液注的初始位置,调节后将阀门10关闭,使两边气体隔开.毛细管8的内直径为d .

第29届全国高中物理竞赛复赛试题及答案

一、 由于湖面足够宽阔而物块体积很小,所以湖面的绝对高度在物块运动过程中始终保持不变,因此,可选湖面为坐标原点并以竖直向下方向为正方向建立坐标系,以下简称x 系. 设物块下底面的坐标为x ,在物块未完全浸没入湖水时,其所受到的浮力为 2b f b x g ρ= (x b ≤) (1) 式中g 为重力加速度.物块的重力为 3g f b g ρ'= (2) 设物块的加速度为a ,根据牛顿第二定律有 3g b b a f f ρ'=- (3) 将(1)和(2)式代入(3)式得 g a x b b ρρρρ'??=-- ?'?? (4) 将x 系坐标原点向下移动/b ρρ' 而建立新坐标系,简称X 系. 新旧坐标的关系为 X x b ρρ'=- (5) 把(5)式代入(4)式得 g a X b ρρ=-' (6) (6)式表示物块的运动是简谐振动. 若0X =,则0a =,对应于物块的平衡位置. 由(5)式可知,当物块处于平衡位置时,物块下底面在x 系中的坐标为 0x b ρρ '= (7) 物块运动方程在X 系中可写为

()()cos X t A t ω?=+ (8) 利用参考圆可将其振动速度表示为 ()()sin V t A t ωω?=-+ (9) 式中ω为振动的圆频率 ω= (10) 在(8)和(9)式中A 和?分别是振幅和初相位,由初始条件决定. 在物块刚被释放时,即0t =时刻有x =0,由(5)式得 (0)X b ρρ '=- (11) (0)0V = (12) 由(8)至(12)式可求得 A b ρρ '= (13) ?=π (14) 将(10)、(13)和(14)式分别代人(8)和(9)式得 ()()cos X t b t ρωρ '=+π (15) ()()V t t ω=+π (16) 由(15)式可知,物块再次返回到初始位置时恰好完成一个振动周期;但物块的运动始终由(15)表示是有条件的,那就是在运动过程中物块始终没有完全浸没在湖水中. 若物块从某时刻起全部浸没在湖水中,则湖水作用于物块的浮力变成恒力,物块此后的运动将不再是简谐振动,物块再次返回到初始位置所需的时间也就不再全由振动的周期决定. 为此,必须研究物块可能完全浸没在湖水中的情况. 显然,在x 系中看,物块下底面坐标为b 时,物块刚好被完全浸没;由(5)式知在X 系中这一临界坐标值为 b 1X X b ρρ'??==- ?? ? (17)即物块刚好完全浸没在湖水中时,其下底面在平衡位置以下b X 处. 注意到在 振动过程中,物块下底面离平衡位置的最大距离等于振动的振蝠A ,下面分两种情况讨论: I .b A X ≤. 由(13)和(17)两式得 ρρ'≥2 (18) 在这种情况下,物块在运动过程中至多刚好全部浸没在湖水中. 因而,物块从初始位置起,经一个振动周期,再次返回至初始位置. 由(10)式得振动周期 22T ωπ= = (19)物块从初始位置出发往返一次所需的时间

物理竞赛复赛模拟卷及答案 (1)

物理竞赛复赛模拟卷 1.试证明:物体的相对论能量E 与相对论动量P 的量值之间有如下关系: 2. 在用质子)(11P 轰击固定锂)(73Li 靶的核反应中,(1)计算放出α粒子的反应能。(2) 如果质子能量为1兆电子伏特,问在垂直质子束的方向观测到α粒子的能量有多大?有关原 子核的质量如下:H 1 1 ,;He 42,;Li 7 3,. 3. 一个处于基态的氢原子与另一个静止的基态 氢原子碰撞。问可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少?如果速度较大 而产生光反射,且在原速度方向和反方向可以观察到光。问这 种光的频率与简正频率相差多少?氢原子的质量为×10-27kg , 电离能 J eV E 181018.26.13-?==。 4. 如图11-136所示,光滑无底圆筒重W ,内放两个重量均为G 的光滑球,圆筒半径为R ,球半径为r ,且r

物理竞赛复赛模拟试题二

物理竞赛复赛模拟试题二 一、( 24分)物理小组的同学在寒冷的冬天做了一个这样的实验:他们把一个实心的大铝球加热到某温度,然后把它放在结冰的湖面上(冰层足够厚),铝球便逐渐陷入冰内.当铝球不再下陷时,测出球的最低点陷入冰中的深度.将铝球加热到不同的温度,重复上述实验8次,最终得到如下数据: 实验顺序数12345678 热铝球的温 55708592104110120140度t /℃ 陷入深度h 9.012.914.816.017.018.017.016.8 /cm 已知铝的密度约为水的密度的3倍,设实验时的环境温度及湖面冰的温度均为 0℃.已知此情况下,冰的熔解热. 1.试采用以上某些数据估算铝的比热. 2.对未被你采用的实验数据,试说明不采用的原因,并作出解释.

二、(20分)如图预19-4所示,三个绝热的、容积相同的球状容器A、 B、C,用带有阀门K1、K2的绝热细管连通,相邻两球球心的高度差.初始时,阀门是关闭的,A中装有1mol的氦(He),B中装有1mol的氪(Kr),C中装有lmol的氙(Xe),三者的温度和压强都相同.气体均可视为理想气体.现打开阀门K1、K2,三种气体相互混合,最终每一种气体在整个容器中均匀分布,三个容器中气体的温度相同.求气体温度的改变量.已知三种气体的摩尔质量分别为 在体积不变时,这三种气体任何一种每摩尔温度升高1K,所吸收的热量均为,为普适气体常量. 三、(20分)图预19-5中,三棱镜的顶角为60,在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为的两个完全相同的凸透镜L1和L2.若在L1的前焦面上距主光轴下方处放一单色点光源,已知其像与对该光学系统是左右对称的.试求该三棱镜的折射率.

第28届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案(word版)

第28届全国中学生物理竞赛复赛试题 一、(20分)如图所示,哈雷彗星绕太阳S沿椭圆轨道逆时针方向运动,其周期T为76.1年。1986年它过近日点P0时,与太阳S的距离r0=0.590AU,AU是天文单位,它等于地球与太阳的平均距离。经过一段时间,彗星到达轨道上的P点,SP与SP0的夹角θP=72.0°.已知:1AU=1.50×1011m,引力常量G=6.67×10-11m3?kg-1?s-2,太阳质量m S=1.99×1030kg.试求P到太阳S的距离r P及彗星过P点时速度的大小及方向(用速度方向与SP0的夹角表示)。 二、(20分)质量均匀分布的刚性杆AB、CD如图放置,A点与水平地面接触,与地面间的静摩擦因数为μA, B、D两点与光滑竖直墙面接触,杆A B和CD接触处的静摩擦因数为μC,两杆的质量均为m,长度均为l. (1)已知系统平衡时AB杆与墙面夹角θ,求CD杆与墙面的夹角α应满足的条件(用α及已知量满足的方程式表示)。 (2)若μA=1.00,μC=0.866,θ=60.0°,求系统平衡时α的取值范围(用数值计算求出)。

三、(25分)人造卫星绕星球运行的过程中,为了保持其对称轴稳定在规定指向,一种最简单的办法就是让卫星在其运行过程中同时绕自身的对称轴旋转。但有时为了改变卫星的指向,又要求减慢或者消除卫星的旋转。减慢或者消除卫星旋转的一种方法是所谓的“YO—YO”消旋法,其原理如图。 设卫星是一半径为R、质量为M的薄壁圆筒,其横截面如图所示。图中O是圆筒的对称轴。两条足够长的不可伸长的结实的长度相等的轻绳的一端分别固定在圆筒表面上的Q、Q'(位于圆筒直径两端)处,另一端各拴有一质量为m/2的小球。正常情况下,绳绕在圆筒外表面上,两小球用插销分别锁定在圆筒表面上的P0、P0'处,与卫星形成一体,绕卫星的对称轴旋转。卫星自转的角速度为ω0.若要使卫星减慢或停止旋转(消旋),可瞬间撤去插销释放小球,让小球从圆筒表面甩开,在甩开的整个过程中,从绳与圆筒表面相切点到小球的那段绳都是拉直的。当卫星转速逐渐减小到零时,立即使绳与卫星脱离,接触小球与卫星的联系,于是卫星停止转动。已知此时绳与圆筒的相切点刚好在Q、Q'处。试求: (1)当卫星角速度减至ω时绳拉直部分的长度l; (2)绳的总长度L; (3)卫星从ω0到停转所经历的时间t. m /2

物理竞赛复赛模拟卷及答案

物理竞赛复赛模拟卷 1.试证明:物体的相对论能量E 与相对论动量P 的量值之间有如下关系: 20222E c p E += 2. 在用质子)(11P 轰击固定锂)(7 3Li 靶的核反应中,(1)计算放出α粒子的反应能。(2) 如果质子能量为1兆电子伏特,问在垂直质子束的方向观测到α粒子的能量有多大?有关原 子核的质量如下:H 1 1 ,1.007825;He 4 2 ,4.002603;Li 7 3 ,7.015999. 3. 一个处于基态的氢原子与另一个静止的基态氢原子碰撞。问可能发生非弹性碰撞的 最小速度为多少?如果速度较大而产生光反射,且在原速度方向和反方向可以观察到光。问这种光的频率与简正频率相差多少?氢原子的质量为1.67×10-27kg ,电离能 J eV E 181018.26.13-?==。 4. 如图11-136所示,光滑无底圆筒重W ,放两个重量均为G 的光滑球,圆筒半径为R ,球半径为r ,且r

5. 两个完全相同的木板,长均为L ,重力均为G ,彼此以光滑铰链A 相连,并通过光滑铰链与竖直墙相连,如图(甲)所示。为使两木板达水平状态保持平衡,问应在何处施加外力?所施加的最小外力为多大? 6. 如图11-505所示,屋架由同在竖直面的多根无重杆绞接而成,各绞接点依次为1、 2……9,其中绞接点8、2、5、7、9位于同一水平直线上,且9可以无摩擦地水平滑动。各绞接点间沿水平方向上的间距和沿竖直方向上的间距如图所示,绞接点3承受有竖直向下的压力P/2,点1承受有竖直向下的压力P ,求绞接点3和4间杆的力。 7. 一平直的传送带以速度v=2m/s 匀速运行,传送带把A 点处的零件运送到B 点处,A 、B 两点之间相距L=10m ,从A 点把零件轻轻地放到传送带上,经过时间t=6s ,能送到B 点,如果提高传送带的运动速率,零件能较快地传送到B 点,要让零件用最短的时间从A 点传送到B 点处,说明并计算传送带的运动速率至少应多大?如要把求得的速率再提高一倍, 则零件传送时间为多少(2 /10s m g )? 8. 一物体以某一初速度v 0开始做匀减速直线运动直至停止,其总位移为s ,当其位移为 2/3s 时,所用时间为t 1;当其速度为1/3v 0时,所用时间为t 2,则t 1、t 2有什么样的关系? 图11-505 v 1 2v 3 1 图12-31 1 F (乙) (丙)

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