第28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）
1、如图28预—1所示，常用示波器中的扫描电压u 随时间t 变化的图线是（ ）
2、下面列出的一些说法中正确的是（ ）
A ．在温度为20oC 和压强为1个大气压时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，在此过程中，它所吸收的热量等于其内能的增量。
B ．有人用水银和酒精制成两种温度计，他都把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，并都把0刻度与100刻度之间均匀等分成同数量的刻度，若用这两种温度计去测量同一环境的温度（大于0度小于 100度）时，两者测得的温度数值必定相同。
C ．一定量的理想气体分别经过不同的过程后，压强都减小了，体积都增大了，则从每个过程中气体与外界交换的总热量看，在有的过程中气体可能是吸收了热量，在有的过程中气体可能是放出了热量，在有的过程中气体与外界交换的热量为零.
D ．地球表面一平方米所受的大气的压力，其大小等于这一平方米表面单位时间内受上方作热运动的空气分子对它碰撞的冲量，加上这一平方米以上的大气的重量。
3、如图28预—2所示，把以空气为介质的两个平行板电容器a 和b 串联，再与电阻R 和电动势为E 的直流电源如图连接。平衡后，若把一块玻璃板插人电容器a 中，则再达到平衡时，有（ ） A ．与玻璃板插人前比，电容器a 两极间的电压增大了 B ．与玻璃板插人前比，电容器a 两极间的电压减小了
C ．与玻璃板插入前比，电容器b 贮存的电能增大了
D ．玻璃板插人过程中电源所做的功等于两电容器贮存总电能的增加量
4、多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K 壳层离核最近，L 壳层次之，M 壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的电子将分布到次外的壳层。当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X 光）的形式释放出多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁中放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger ）效应，这样电离出来的电子叫俄
A
u
t
B u
t
C u
t
D u
t
图28预—1
图28预—2
R
E a
b
歇电子。现用一能量为40.00keV 的光子照射Cd （镐）原子，击出Cd 原子中K 层一个电子，使该壳层出现空穴，己知该K 层电子的电离能为26.8keV .随后，Cd 原子的L 层中一个电子跃迁到K 层，而由于俄歇效应，L 层中的另一个的电子从Cd 原子射出，已知这两个电子的电离能皆为4.02keV ，则射出的俄歇电子的动能等于（ ） A ．(26.8-4.02-4.02) keV B ．(40.00-26.8-4.02) keV C ．(26.8-4.02) keV D ．(40.00-26.8+4.02) keV 5、一圆弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光滑斜坡aa'、bb'相切，相切处a 、b 位于同一水平面内，槽与斜坡在竖直平面内的截面如图28预—3所示。一小物块从斜坡aa'上距水平面ab 的高度为2h 处沿斜坡自由滑下，并自a 处进人槽内，到达b 后沿斜坡bb'向上滑行，已知到达的最高处距水平面ab 的高度为h ；接着小物块沿斜坡bb'滑下并从b 处进人槽内反向运动，若不考虑空气阻力，则（ ） A ．小物块再运动到a 处时速度变为零 B ．小物块尚未运动到a 处时，速度已变为零
C ．小物块不仅能再运动到a 处，并能沿斜坡aa'向上滑行，上升的最大高度为2h
D ．小物块不仅能再运动到a 处，并能沿斜坡aa'向上滑行，上升的最大高度小于h 二、填空题和作图题
6、（6分）在大气中，将一容积为0.50m 3的一端封闭一端开口的圆筒筒底朝上筒口朝下竖直插人水池中，然后放手，平衡时，筒内空气的体积为0.40m 3.设大气的压强与10.0m 高的水柱产生的压强相同，则筒内外水面的高度差为 。
7、（10分）近年来，由于“微结构材料”的发展，研制具有负折射率的人工材料的光学性质及其应用，已受人们关注。对正常介质，光线从真空射人折射率为n 的介质时，人射角和折射角满足折射定律公式，人射光线和折射光线分布在界面法线的两侧；若介质的折射率为负，即n <0，这时人射角和折射角仍满足折射定律公式，但人射光线与折射光线分布在界面法线的同一侧。现考虑由共轴的两个薄凸透镜L 1和L 2构成的光学系统，两透镜的光心分别为O 1和O 2，它们之间的距离为s .若要求以与主光轴成很小夹角的光线人射到O 1能从O 2出射，并且出射光线与人射光线平行，则可以在O 1和O 2之间放一块具有负折射率的介质平板，介质板的中心位于OO'的中点，板的两个平行的侧面与主光轴垂直，如图28预—4所示。若介质的折射率n =-1.5，则介质板的厚度即垂直于主光轴的两个平行侧面之间的距离d = 。
8、（10分）已知：规定一个K （钾）原子与Cl （氯）原子相距很远时，他们的相互作用势能为零；从一个K 原子中移走最外层电子形成K +离子所需的能量（称为电离能）为E K ，一个Cl 原子吸收一个电子形成Cl -
离子
2h
h
a' b'
b
a
图28预—3
L 1
L 2
O 1
O 2
图28预—4
释放的能量（称为电子亲和能）为E Cl；K＋离子（视为质点）与Cl-离子（视为质点）之间的吸引力为库仑力，电子电荷量的大小为e，静电力常量为k.利用以上知识，可知当KCI分子中K+离子与Cl-离子之间的库仑相互作用势能为零时，K+离子与Cl-离子之间的距离r s，可表示为。若已知E K=4.34ev，E Cl=3.62eV，k=9.0×109N?m2?C-2，e=1.60×10-19C，则r s= m.
9、（10分）光帆是装置在太空船上的一个面积很大但很轻的帆，利用太阳光对帆的光压，可使太空船在太空中飞行。设想一光帆某时刻位于距离太阳为1天文单位（即日地间的平均距离）处，已知该处单位时间内通过垂直于太阳光辐射方向的单位面积的辐射能量E=1.37×103J?m-2?s-1，设平面光帆的面积为1.0×106m2，且其平面垂直于太阳光辐射方向，又设光帆对太阳光能全部反射（不吸收），则光帆所受光的压力约等于N. 10、（20分）有两个电阻1和2，它们的阻值随所加电压的变化而改变，从而它们的伏安特性即电压和电流不再成正比关系（这种电阻称为非线性电阻）。假设电阻1和电阻2的伏安特性图线分别如图28预—5所示。现先将这两个电阻并联，然后接在电动势E=9.0V、内电阻r0=2.0Ω的电
源上。试利用题给的数据和图线在题图中用作图法读得所需的数据，
进而分别求出电阻1和电阻2上消耗的功率P1和P2.要求：
i．在题图上画出所作的图线．（只按所画图线评分，不要求写出画图
的步骤及理由）
ii．从图上读下所需物理量的数据（取二位有效数字），分别
是：；
iii．求出电阻R1消耗的功率P1= ，电阻R2消耗
的功率P2= 。
图28预—5
三、计算题
11、（17分）宇航员从空间站（绕地球运行）上释放了一颗质量m=500kg的探测卫星．该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接，稳定时卫星始终在空间站的正下方，到空间站的距离l=20km.已知空间站的轨道为圆形，周期T=92 min（分）。
i．忽略卫星拉力对空间站轨道的影响，求卫星所受轻绳拉力的大小；
ii．假设某一时刻卫星突然脱离轻绳。试计算此后卫星轨道的近地点到地面的高度、远地点到地面的高度和卫星运行周期。
【取地球半径R=6.400×103km，地球同步卫星到地面的高度为H0=3.6000×104km，地球自转周期T0=24小时】
12、（17分）某同学选了一个倾角为θ的斜坡，他骑在自行车上刚好能在不踩踏板的情况下让自行车沿斜坡匀速向下行驶，现在他想估测沿此斜坡向上匀速行驶时的功率，为此他数出在上坡过程中某一只脚蹬踩踏板的圈数N（设不间断的匀速蹬），并测得所用的时间t，再测得下列相关数据：自行车和人的总质量m，轮盘半径R l，飞轮半径R2，车后轮半径R3.试导出估测功率的表达式。己知上、下坡过程中斜坡及空气作用于自行车的阻力大小相等，不论是在上坡还是下坡过程中，车轮与坡面接触处都无滑动。不计自行车内部各部件之间因相对运动而消耗的能量，自行车结构示意图如图28预—6所示。
图28预—6
13、（20分）电荷量为q的正电荷，均匀分布在由绝缘材料制成的质量为m半径为R的均匀细圆环上，现设法加外力使圆环从静止开始，绕通过环心垂直于环面的轴线匀加速转动。试求从开始转动到环的角速度达到某一值ω0的整个过程中外力所做的功。已知转动带电圆环的等效电流为I时，等效电流产生的磁场对整个以圆环为周界的圆面的磁通量Ф=kI，k为一已知常量。不计电荷作加速运动所产生的辐射效应。
14、（20分）如图28预—7所示，一木块位于光滑的水平桌面上，木块上固连一支架，木块与支架的总质量为M，一摆球挂于支架上，摆球的质量为m，m i．求摆球上升的最大高度； ii．求木块的最大速率； iii．求摆球在最低处时速度的大小和方向。 m M 图28预—7 15、（20分）如图28预—8所示，坐标原点O （0，0）处有一带电粒子源，向y ≥0一侧沿Oxy 平面内的各个不同方向发射带正电的粒子，粒子的速率都是v ，质量均为m ，电荷量均为q .有人设计了一方向垂直于Oxy 平面，磁感应强度的大小为 B 的均匀磁场区域，使上述所有带电粒子从该磁场区域的边界射出时，均能沿x 轴正方向运动。试求出此边界线的方程，并画出此边界线的示意图。 16、（20分）在海面上有三艘轮船，船A 以速度u 向正东方向航行，船B 以速度2u 向正北方向航行，船C 以速度22u 向东偏北45o方向航行。在某一时刻，船B 和C 恰好同时经过船A 的航线并位于船A 的前方，船B 到船A 的距离为a ，船C 到船A 的距离为2a .若以此时刻作为计算时间的零点，求在t 时刻B 、C 两船间距离的中点M 到船A 的连线MA 绕M 点转动的角速度。 x y 图28预—8 28届全国中学生物理竞赛预赛试卷 参考解答与评分标准 一、选择题 答案： 1.C 2.C 3.BC 4. A 5. D 评分标准： 本题共5分，每小题6分。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。 二、填空题 答案与评分标准 6. 2.5m （6分） 7. 3 5 S （10分） 8. 2 1 k e ke E E -（6分） 92.010-?（2分） 9. 9（10分） 10. ⅰ如图所示。（8分）（图错不给分，图不准确酌情评分） ⅱ并联电阻两端的电压0 2.3V U =（2分），通过电阻1的电流10I 1.2A =（3分），通过电阻2的电流20I 2.2A =（3分）（读数第一位必须正确，第二位与答案不同，可酌情评分。） ⅲ.2.8W （2分），4.9W （2分） 11.参考解答： ⅰ.设空间站离地面的高度为H ，因为同步卫星的周期和地球自转周期相同，根据开普勒第三定律以及题意有 32 32 00()()R H T R H T += + （1） 即 3 200 ()()T H R H R T =+- （2） 代入数据得 376km H = （3） 卫星的高度 365km h H l =-= （4） 卫星在细绳的拉力F 和地球引力作用下跟随空间站一起绕地球作周期为T 的圆周运动，有 22 2()()()Mm G F m R h R h T π -=++ （5） 式中G 为万有引力常量，M 为地球质量，空间站在地球引力作用下绕地球作周期为T 的圆周运 动，故有 2 22'()()()Mm G m R H R H T π=++ （6） 式中'm 为空间站的质量，由（5）、（6）两式得 2 22 2()()()[1]()R H F m R h T R h π+=+-+ （7） 将（3）、（4）式及其他有关数据代入（7）式得 38.2N F = （8） ⅱ.细绳脱落后，卫星在地球引力作用下绕地球运动的轨道为一椭圆，在脱落的瞬间，卫星的速度垂直于卫星与地心的连线，所以脱落点必须脱落点必是远地点（或近地点），由（4）式可知，此点到地面的高度 356km h = （9） 根据机械能守恒，有 22211'()()2'2Mm Mm mv G m R h G R h T R h 2π-=+-++ （11） 联立（10）、（11）两式并利用（6）式得 4 33 ()'2()()R h h R H R h += +-+ （12） 代入有关数据有 '238km h = 由（9）、（13）两式可知，远地点到地面的高度为356km ，近地点到地面的高度为238km 。 设卫星的周期为'T ，根据开普勒第三定律，卫星的周期 3 22''()22R h h T T R H ++=+ （14） 代入数据得 '90.4min T = （15） 评分标准：本题17分。 第ⅰ小题9分。（1）式2分，（5）式3分，（6）式2分，（8）式2分。 第ⅱ小题8分，（9）、（10）式各1分，（11）式2分，（12）、（13）、（14）、（15）式各1分 12.参考解答： 解法一 因为下坡时自行车匀速行驶，可知阻力大小 sin f mg θ= （1） 由题意可知，自行车沿斜坡匀速向上行驶时，轮盘的角速度 2N t ωπ= （2） 设轮盘边缘的线速度为1v ，由线速度的定义有 11v R ω= （3） 设飞轮边缘的线速度为2v ，后车轮边缘的线速度为3v ，因为轮盘与飞轮之间用链条连结，它们边缘上的线速度相同，即 12v v = （4） 因飞轮上与后车的转动角速度相同，故有 22 33 v R v R = （5） 因车轮与坡面接触处无滑动，在车后绕其中心轴转动一周的时间T 内，车内轮中心轴前进的路程 32s R ?=π （6） 而 3 3 2R T v π= （7） 车后轮的中心轴前进的速度及字形成行驶速度的大小 s V T ?= （8） 由以上有关各式得 13 22NR R V R t π= （9） 人骑自行车上坡的功率为克服阻力f 的功率加上克服重力沿斜面分里的功率，即 sin P fV mgV θ=+ （10） 由（1）、（9）、（10）式得 13 24sin mg NR R P R t θπ= （11） 评分标准：本题17分 （1）式3分，求得（9）式共8分，（10）式5分，（11）式1分 解法二 因下坡时自行车匀速行驶，若自行车出发点的高度为h ，则克服阻力所做的功1W 等于势能 的减少，有 f W mgh = （1） 用s 表示自行车行驶的路程，有 sin h s θ= （2） 自行车沿斜坡匀速向上行驶时，骑车者所做的功W ，等于克服阻力的功f W 与势能增量mgh 之和，即 f W W mgh =+ （3） 设骑车者蹬踩踏板N 圈到达下坡时的出发点，因踏板转N 圈可使轮转1 2 NR R 圈，所说义自行车行驶的距离s 为 1 32 2NR s R R = πg （4） 由（1）到（4）式，得 13 2 sin NR R W mg R θ4π= （5） 上式除以所用时间t ，即得骑车者功率 1324sin NR R W P mg t R t θπ==g （6） 评分标准：本题17分 （1）式3分，（2）式1分，（3）式4分，（4）式6分，（5）式1分，（6）式2分 13.参考解答： 当环的角速度到达0ω时，环的动能 201 ()2 k E m R ω= （1） 若在时刻t ，环转动的角速度ω，则环上电荷所形成的等效电流 22q q I R R ωω= = ππ （2） 感应电动势 I k t t ε?Φ?= =?? （3） 由（2）、（3）式得 2q k t ω ε?=π? （4） 环加速度转动时，要克服感应电动势做功，功率为 1P I ε= （5） 因为是匀加度转动，所以ω和I 都随时间t 线性增加。瘦弱角速度从零开始增加到0ω经历的时间为0t ，则有 00t t ω ω?= ? （6） 若与0ω对应的等效电流为0I ，则在整个过程中克服感到电动势做的总功 1001 2 W I t ω= （7） 由以上有关各式得 22 012 8q W k ω=π （8） 外力所做的总功 2222 010 2182 k q W W E k mR ωω=+=+π （9） 评分标准：本题20分。 （1）式3分，（2）式4分，（3）2分，（5）式3分，（6）式2分，（7）式3分，（8）式1分，（9）式2分 14.参考解答： ⅰ由于子弹射入摆球至停留在球内经历的时间极短，可以认为在这过程中摆球仅获得速度但无位移。设摆球（包括停留在球内的子弹）向前（指垂直于图面向里）的速度为u ，由动量守恒定律有 02mv mu = （1） 摆球以速度u 开始向前摆动，木块亦发生运动。当摆球上升至最高时，摆球相对木块静止，设 此时木块的速度为V ，摆球上升的高度为h ，因水平方向动量守恒以及机械能守恒有 2(2)mu m M V =+ （2） 221 (2)22 mu m M V mgh =++ （3） 解（1）、（2）、（3）三式得 2 8(2) Mv h g m M = + （4） ⅱ.摆球升到最高后相对木块要反向摆动。因为在摆球从开始运动到摆线返回到竖直位置前的整个过程中，摆线作用于支架的拉力始终向斜前方，它使木块向前运动的速度不断增大；摆球经过竖直位置后，直到摆线再次回到竖直位置前，摆线作用于支架的拉力将向斜后方，它使木块速度减小，所以在摆线（第一次）返回到竖直位置的那一时刻，木块的速度最大，方向向前。 以'V 表示摆线位于竖直位置时木块的速率，'u 表示此时摆球的速度 （相对桌面），当'u 0>，表示其方向水平向前，反之，则水平向后，因水平方向动量守恒以及机械能守恒，故有 22''mu mu MV =+ （5） 2221 ''2 mu mu MV =+ （6） 解（1）、（5）、（6）三式可得摆线位于竖直位置时木块速度的大小 '0V = （7） 0 2'2mv V m M = + （8） （7）式对应于子弹刚射入摆球但木块尚未运动时木块的速度，它也是摆球在以后相对木块往复运动过程中摆线每次由后向前经过竖直位置时木块的速度；而题中要求的木块的最大速率为（8）式，它也是摆球在以后相对木块的往复运动过程中摆线每次由前向后经过竖直位置时木块的速度。 ⅲ.在整个运动过程中，每当摆线处于数值未竖直时，小球便位于最低处，当子弹刚射入摆球时，摆球位于最低处，设这时摆球的速度为u ，由（1）式得 01 2 u v = （9） 方向水平向前，当摆球第一次回到最低处时，木块速度最大，设这时摆球的速度为'u ，由（1）、（5）、（6）三式和（8）式可得 01 2'2m M u v M m -=+ （10） 其方向向后。 当摆球第二次回到最低处时，由（7）式木块减速至0，设这时摆球的速度为''u ，由（1）、（5）、（6）式可得 01 ''2 u u v == （11） 方向向前，开始重复初速运动。 评分标准：本题20分 第ⅰ小题8分，（1）式1分，（2）、（3）式各3分，（4）式1分 第ⅱ小题7分，（5）、（6）式各3分，（8）式1分 第ⅲ小题5分，（9）式1分，（10）式3分，（11）式1分。 15.参考解答： 先设磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直xy 平面向里，且无边界。考察从粒子源发出的速率为v 、方向与x 轴夹角为θ的粒子，在磁场的洛伦兹力作用下粒子做圆周运动，圆轨道经过坐标原点O ，且与速度方向相切，若圆轨道的半径为R ，有 2 v qvB m R = （1） 得 mv R qB = 圆轨道的圆心'O 在过坐标原点O 与速度方向垂直的直线上，至原点的距离为R ，如图1所示，通过圆心'O 作平行于y 轴的直线与圆轨道交于P 点，粒子运动到P 点时其速度方向恰好是沿x 轴正方向，故P 点就在连线就是所求磁场区域的边界线。P 点的坐标为 sin x R θ=- （3） cos y R R θ=-+ （4） 这就是磁场区域边界的参数方程，消去参数θ，得 222()=x y R R ++ （5） 由（2）、（5）式得 22 2 222()mv m v x y qB q B ++= （6） 这是半径R 圆心''O 坐标为(0,)R -的圆，作为题所要的磁场区域的边界线，应是如图2所示的 半个圆周，故磁场区域的边界线的方程为 若磁场方向垂直于xy 面向外，则磁场的边界线为如图3所示的半圆，磁场区域的边界线的方程为 222()x y R R +-= 0x ≥，0y ≥ （8） 或 22 2 222()mv m v x y qB q B +-= 0x ≥，0y ≥ （9） 证明同前 评分标准：本题20分 （1）或（2）式2分，（3）、（4）式各4分，（7）式3分，图（图2）2分（只要半圆的位置正确就给2分），（9）式3分，图（图3）2分（只要半圆的位置正确就给2分）。 16.参考解答： 以0t =时刻船A 所在的位置为坐标原点O ，作如图1所示平面直角坐标Oxy ，x 轴指向正东， y 轴指向正北。可以把船C 的速度分解成沿正东方向的分速度x v 和沿正北方向的分速度y v 两个 分量，根据题意有 2x y v v u == （1） 在t 时刻，三船的位置如图1所示，B 、C 二船在y 方向位移相等，两船的连线BC 与x 轴平行，两船间的距离 2BC a ut =+ （2） BC 的中点M 到B 的距离为1 2 a ut +，中点M 的坐标分别为 13 22M x a a ut a ut =++=+ （3） 2M y ut = （4） 可见M 点沿x 方向的速度为u ，沿y 方向位移相等，两船的连线BC 与x 轴上，其x 坐标为3 2 a 在与M 点固连的参考系中考察，并建立以M 为原点的直角坐标系''Mx y ，'x 轴与x 轴平行，'y 轴与y 轴平行，则相对M ，船A 的速度只有沿负'y 方向的分量，有 '2AM AMy u u u ==- （5） 在时刻t ，船A 在坐标系''Mx y 的坐标为 3'2A x a =- （6） 'A AM y u t = （7） 可以把A 船的速度分解为沿连线MA 方向的分量1AM u 和垂直于连线MA 方向的分量2AM u 两个分量，1AM u 使连线MA 的长度增大，2AM u 使连线MA 的方向改变，如图2所示，若用R 表示t 时 刻连线MA 的长度，则连线MA 绕M 点转动的角速度 2 AM U R ω= （8） 若MA 与'x 轴的夹角为θ，则有 2cos AM AM u u θ= （9） 而 |'| cos A x R θ= （10） r （11） 由（5）到（10）各式得 222 12916au a u t ω= + （12） 评分标准：本题20分 求得（5）式共6分，（6）、（7）式各1分，（8）式6分，（9）2分，（10）、（11）式各1分，（12）式2分 2014 第 31 届全国中学生物理竞赛预赛试题及参考答案与评分标准 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． 1．一线膨胀系数为α的正立方体物块，当膨胀量较小时，其体膨胀系数等于 A．α1/3 B．α 3 C．α D． 3α 2．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不 多，装秤钩的地方吊着一体积为 lcm 3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度．当秤砣放在 Q 点处时秤杆恰好平衡，如图所示，当合金块完全浸没在待测密度的液体中时， 移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度．下列说法中错误的是 A．密度秤的零点刻度在Q 点 B．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边 C．密度秤的刻度都在Q 点的右侧 D．密度秤的刻度都在Q 点的左侧 3．一列简谐横波在均匀的介质中沿z 轴正向传播，两质点P1和 P2的平衡位置在 x 轴上，它们相距 60cm，当 P1质点在平衡位置处向上运动时，P2质点处在波谷位置，若波的传播速 度为 24 m/s，则该波的频率可能为 A． 50Hz B ． 60Hz C． 400Hz D ． 410Hz 4．电磁驱动是与炮弹发射、航空母舰上飞机弹射起飞有关的一种新型驱动方式，电磁驱动 的原理如图所示，当直流电流突然加到一固定线圈上，可以将置于线圈上的环弹射出去． 现在同一个固定线圈上，先后置有分别用钢、铝和硅制成的形状、大小和横截面积均相同的三 种环；当电流突然接通时，它们所受到的推力分别为F1、F2和 F3．若环的重力可忽略，下 列说法正确的是 A． F1>F 2>F3B． F2 >F3 >F1 C． F3 >F 2> F 1 D ． F1=F2=F3 5．质量为 m A的 A 球，以某一速度沿光滑水平面向静止的 B 球运动，并与 B 球发生弹性正碰．假设 B 球的质量m B可选取为不同的值，则 A．当 m B=m A时，碰后 B 球的速度最大 B．当 m B =m A时，碰后 B 球的动能最大 C．在保持m B>m A的条件下， m B越小，碰后 B 球的速度越大 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为年，1986 年它过近日点P0时与太阳S的 距离r0=，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=°。已知：1AU=×1011m，引力常量G=×10－11Nm2/kg2，太阳质量m S=×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 地面间的静摩擦系数为μA，B、D两点与 光滑竖直墙面接触，杆AB和CD接触处 的静摩擦系数为μC，两杆的质量均为m， 长度均为l。 1、已知系统平衡时AB杆与墙面夹角为θ，求CD杆与墙面夹角α应该满足的条件（用α及已知量满足的方程式表示）。 2、若μA=，μC=，θ=°。求系统平衡时α的取值范围（用数值计算 求出）。 三、（25分）在人造卫星绕星球运行的过程中，为了保持其对称转轴稳定在规定指向，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就是所谓消旋法，其原理如图所示。 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） m的小球， 处，另一端各拴有一个质量为 2 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。若要使卫星减慢或者停止旋转（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，解除小球与卫星的联系，于是卫星转动停止。已知此时绳与圆筒的相切点刚好在Q、Q′处。 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 实验十一 学习使用数字万用表 【思考题参考答案】 1．调节电阻箱的电阻为500Ω和5Ω时，电阻的误差是多大？ 答：以0.1级为例，以每个接点的接触电阻按0.002Ω为例。 对于500Ω电阻从0和9999Ω接线柱输出，误差为 Ω=?+?=?512.0002.06%1.0500R 对于5Ω电阻从0和9.9Ω接线柱输出，误差为 Ω=?+?=?009.0002.02%1.05R 2．电源电压为110V 。是否可以只用一个电阻箱控制，得到0.5A 的电流？ 答：若只用一个电阻箱控制，所需电阻为Ω2205.0110==R 。这需要电阻箱的100?R 档，此档允许电流为0.05A ，实际电流大于额定电流，不能使用。 3．对于一块四位半的数字万用电表的直流电压200mV 量程，可能出现的最大数字是多少？最小分辨率是多少？ 答：最大数字为199.99mV 。最小分辨率为0.01mV 。 4．使用数字万用电表的直流电压2V 量程测量直流电压，测量值为1.5V ，测量误差为多少？如果测量值为0.15V ，测量误差为多少？如果换用200mV 量程测量直流电压0.15V ，误差为多少？ 答：我们以0.5级的三位半表为例，()一个字+±=?x U U %5.0。 2V 量程测量直流电压1.5V 时 ()mV mV V U 5.815.1%5.0±=+?±=? 2V 量程测量直流电压0.15V 时()mV mV V U 8.1115.0%5.0±≈+?±=? 200mV 量程测量直流电压0.15V 时()mV mV mV U 9.01.0150%5.0±≈+?±=? 可见，测量小电压尽量选用低量程档。 5．为什么不宜用数字万用电表的电阻档测量表头内阻？ 答：数字万用电表电阻档内置9V 电池，而微安表头内阻在2000Ω左右。这样测通过表头的电流估计为mA A 5.40045.020009==，这个电流远大于微安表头的满量程电流。 6．为什么不能用数字万用电表的电阻档测量电源内阻？ 答：电阻档的使用条件是被测电阻中无电流通过，或者被测电阻两端无电压。对电源内阻来说，一旦用电阻档测量，电源就为内阻提供了电流，这样容易烧毁电表。 实验十二 制流和分压电路 【思考题参考答案】 第32届全国中学生物理竞赛预赛试卷 本卷共l6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． 1.2014年3月8日凌晨2点40分，马来西亚航空公司一架波音777-200飞机与管制中心失去联系．2014年3月24日晚，初步确定失事地点位于南纬31o52′、东经115o52′的澳大利亚西南城市珀斯附近的海域．有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照，则 A.该卫星一定是地球同步卫星 B.该卫星轨道平面与南纬31o52′所确定的平面共面 C.该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍 D.地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍 2.23892U（铀核）衰变为22288Rn（氡核）要经过 A.8次α衰变，16次β衰变 B.3次α衰变，4次β衰变 C.4次α衰变，16次β衰变 D.4次α衰变，4次β衰变 3．如图，一半径为R的固定的光滑绝缘圆环，位于竖直平面内；环上有两个相同的带电小球a和b(可视为质点)，只能在环上移动，静止时两小球之间的距离为R。现用外力缓慢推左球a使其到达圆环最低点c，然后撤除外力．下列说法正确的是 A.在左球a 到达c 点的过程中，圆环对b 球的支持力变大 B ．在左球a 到达c 点的过程中，外力做正功，电势能增加。 C.在左球a 到达c 点的过程中，a 、b 两球的重力势能之和不变 D.撤除外力后，a 、b 两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒 4．如图，O 点是小球平抛运动抛出点；在O 点有一个频闪点光源，闪光频率为30Hz ；在抛出点的正前方，竖直放置一块毛玻璃，小球初速度与毛玻璃平面垂直．在小球抛出时点光源开始闪光．当点光源闪光时，在毛玻璃上有小球的一个投影点．已知图中O 点与毛玻璃水平距离L =1．20 m ，测得第一、二个投影点之间的距离为0.05 m ．取重力加速度g =10m/s 2．下列说法正确的是 A.小球平抛运动的初速度为4m/s B ．小球平抛运动过程中，在相等时间内的动量变化不相等 C ．小球投影点的速度在相等时间内的变化量越来越大 D.小球第二、三个投影点之间的距离0．15m 5．某同学用电荷量计(能测出一段时间内通过导体横截面的电荷量)测量地磁场强度，完成了如下实验：如图，将面积为S ，电阻为"的矩形导线框abcd 沿图示方位水平 放置于地面上某处，将其从图示位置绕东西轴转 180o ，测得通过线框的电荷量为Q 1；将其从图示位置绕东西轴转90o ，测得通过线框的电荷量为Q 2。该处地磁场的磁感应强度大小应为 A.22 214 Q Q S R + B.2221Q Q S R + C.2 2 21212 Q Q Q Q S R ++ D.222121Q Q Q Q S R ++ 二、填空题．把答案填在题中的横线上．只要给出结果，不需写出求得结果的过程． 6．(10分)水平力F 方向确定，大小随时间的变化如图a 所示；用力F 拉静止在水平 40道有趣的物理竞赛试题及答案 1、想从镜子里看到放大的像应该使用( )。 A.凸面镜 B.凹面镜 C.平面镜 答：B 2、用手电筒同时斜射在一面镜子和一张灰色纸上，观察发现( )。 A.镜子亮 B.灰纸亮 C.一样亮 答：B 3、一朵花放在夹角为60两面镜子中间，从镜子里可以看到( )。 A .2朵 B.4朵 C.5朵 答：C 4、在游泳池的水下，仰望水面，水面( )。 A.清澈透明 B.浑浊 C.像水银一样反光 答:C 5、彩色电视荧光屏上的彩色是3种光合成的( )。 A.红、黄、蓝 B.红、黄、青 C.红、绿、蓝 答：C 6、黄昏时，太阳呈红色，是因为黄昏时( )。 A.太阳发出较多的红光 B.阳光经过空气的路途较长 C.太阳距地球较近。 答：B 7、从以下的哪种镜子中看到的像是和你自己一模一样( )。 A.平面镜 B.两个相交为90的平面镜 C.两个相交为45的平面镜 答：B 平面镜照出的人是一个反的，可以用报纸上的字在镜子上照一下试一试，你会发现镜子里的字是反的。偶镜把光线反射两次，所以镜子中看到的是和你一模一样的人。 8、高山上的平均气温比海平面的要低，原因是( )。 A.高山终年积雪 B.风大、日照少 C.高山的气压低 答：C 9、冬天触摸室外的铁器和木材，会感到冷热不一样，那么( )。 A.木头的温度高 B.铁的温度高 C.铁和木头的温度一样高 答：C 10、南极海洋上的浮冰的味道是( )。? A.淡的 B.和海水一样咸 C.比海水咸 答：A 11、两种物质被称为同位素，是因为它们( )。 A.原子核内质子数相等 B.原子核内中子数相等 C.原子核内中子加质数相等 答：A 12、大气臭氧层的主要作用( )。 A.有助于杀菌 B.反射电磁波 C.吸收阳光中的紫外线 答：C 13、冬天下雪后，为了融雪要在马路上撒盐，因为( )。 A.盐和冰混合后融点提高 B.盐和冰混合后融点降低 C.盐和冰发生化学反应 答：B 14、湖面漂浮着一条船，船里有许多块石头，现在把石头拿出来，丢进水里，湖水水面会有什么变化( )。 A.不变 B.上升 C.下降 答：C 15、水桶里装着水及大量的冰块，冰块触到桶底，冰融化以后，桶内的液面( )。 A.高于原来的液面 B.等于原来的液面 C.低于原来的液面 答：A 16、在一个密闭的屋子里，有人建议用正在工作的电冰箱降低室内平均温度，哪个做法对( )。 A.打开电冰箱的门 B.降低制冷温度后，再打开电冰箱的门 C.拔掉电源，打开电冰箱的门 答：C 17、一架抽水机，理论上最多能把多少米深的水抽到地面( )。 A.5米 B.10米 C.15米 答：B 抽水是由于大气压力，大气压只能把水提高10米。 18、在火车上观看窗外开阔的原野，会感到( )。 全国第31届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． 1．一线膨胀系数为α的正立方体物块，当膨胀量较小时，其体膨胀系数等于 A．αB．α1/3 C．α3D．3α 2．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着一体积为lcm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度．当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示，当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度．下列说法中错误的是 A．密度秤的零点刻度在Q点 B．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边 C．密度秤的刻度都在Q点的右侧 D．密度秤的刻度都在Q点的左侧 3．一列简谐横波在均匀的介质中沿z轴正向传播，两质点P1和P2的平衡位置在x轴上，它们相距60cm，当P1质点在平衡位置处向上运动时，P2质点处在波谷位置，若波的传播速度为24 m/s，则该波的频率可能为 A．50Hz B．60Hz C．400Hz D．410Hz 4．电磁驱动是与炮弹发射、航空母舰上飞机弹射起飞有关的一种新型驱动方式，电磁驱动的原理如图所示，当直流电流突然加到一固定线圈上，可以将置于线圈上的环弹射出去．现在同一个固定线圈上，先后置有分别用钢、铝和硅制成的形状、大小和横截面积均相同的三种环；当电流突然接通时，它们所受到的推力分别为F1、F2和F3．若环的重力可忽略，下列说法正确的是 A．F1>F2>F3B．F2>F3 >F1 C．F3 >F2> F1D．F1=F2=F3 5．质量为m A的A球，以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动，并与B球发生弹性正碰．假设B球的质量m B可选取为不同的值，则 A．当m B=m A时，碰后B球的速度最大 B．当m B=m A时，碰后B球的动能最大 第28届全国中学生物理竞赛决赛 实验试题一试卷及答卷 直流电源特性的研究 一、 题目： 一直流待测电源x E ，开路电压小于2V 。 （1） 利用所给仪器，自组电压表、并测量待测电源x E 的开路电压； （2） 利用所给仪器，测量待测电源x E 的短路电流。 二、 仪器： 直流待测电源x E ，六位电阻箱二台，标称值350欧姆的滑线变阻器一台，标称值3V 直流电压源E 一台，准确度等级0.5级指针式100微安直流电流表1A 一台，准确度等级0.5级指针式多量程直流电流表 2A 一台，准确度等级1.5级指针式检流计G 一台，开关、导线若干。 三、 说明： 1、 待测电源x E 具有非线性内阻，不适合用U I -曲线外推法测量； 2、 测量中需要的电压表用100微安指针式直流电流表1A 和电阻箱自组； 3、 标称值3V 直流电压源E 由两节1号干电池、15欧姆保护电阻串联构成； 4、 所画测量电路中的待测电源x E 、3V 直流电压源E 、电流表1A 、电流表2A 需用“+”和“-”标明其正负极性； 5、 检流计G 两接线端子上并联两个保护二级管，作为平衡指示器使用时，可以不使用串联保护电阻。 如果测试中需要用检流计G 判断电流是否为0时，应说明检流计G 指示为0的判断方法或者判断过程。 四、 要求： 1、 （7分）利用所给器材，测量100微安电流表内阻，并将100微安电流表改装成2.00V 量程的电压表。 要求画出测量内阻的电路图，简述测量原理，给出测量结果；画出自组电压表的示意图，并标明元件的数值。 2.1（5分）画出测量待测电源x E 的开路电压的电路图，简述测量待测电源x E 开路电压的原理和步骤。 2.2（6分）连接电路、测量并记录必要的数据，标明待测电源x E 开路电压的测量值。 3.1（5分）画出测量待测电源x E 短路电流的电路图，并简述测量待测电源x E 短路电流的原理和步聚。 3.2（7分）连接电路、测量并记录必要的数据，写出待测电源x E 短路电流的测量值。 实验试题一答题纸： 1（7分）利用所给器材，测量100微安电流表内阻，并将100微安电流表改装成2.00V 量程的电压表。要 求画出测量内阻的电路图，简述测量原理，给出测量结果；画出自组电压表的示意图，并标明元件的 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 届全国中学生物理竞赛预赛试卷 1-5678总分 9101112 13141516 16 200 一、选择题．本题共 5 小题，每小题 6 分．在每小题给出的 得分阅卷复核 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．常用示波器中的扫描电压u 随时间t 变化的图线是（）2．下面列出的一些说法中正确的是（） A．在温度为200C 和压强为 1 个大气压时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，在此过程中，它所吸收的热量等于其内能的增量． B．有人用水银和酒精制成两种温度计，他都把水的冰点定为0 度，水的沸点定为100度，并都把0 刻度与100 刻度之间均匀等分成同数量的刻度，若用这两种温度计去测量同一环境的温度（大于0 度小于100 度）时，两者测得的温度数值必定相同． C ．一定量的理想气体分别经过不同的过程后，压强都减小了，体积都增大了，则从每个 过程中气体与外界交换的总热量看，在有的过程中气体可能是吸收了热量，在有的过程中气体可能是放出了热量，在有的过程中气体与外界交换的热量为0 . D ．地球表面一平方米所受的大气的压力，其大小等于这一平方米表面单位时间内受 上方作热运动的空气分子对它碰撞的冲量，加上这一平方米以上的大气的重量． 3．把以空气为介质的两个平行板电容器a和b串联，再与电 阻R 和电动势为 E 的直流电源如图连接．平衡后，若把一块玻 璃板插人电容器 a 中，则再达到平衡时，（）A．与玻璃板插 人前比，电容器 a 两极间的电压增大了B．与玻璃板插人前比， 电容器 a 两极间的电压减小了C．与玻璃板插入前比，电容器 b 贮存的电能增大了 D．玻璃板插人过程中电源所做的功等于两电容器贮存总电 能的增加量4．多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K 壳层离核最近，L 壳层次之，M 壳层更次之，??，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的电子将分布到次外的壳层．当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X 光）的形式释放出多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁中放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger）效应，这样电离出来的电子叫俄歇电子．现用一能量为40.00keV 的光子照射Cd（镐）原子，击出Cd 原子中K层一个电子，使该壳层出现空穴，己知该K 层电子的电离能为26.8keV．随后，Cd 原子的L 层中一个电子跃迁到K 层，而由于俄歇效应，L层中的另一个的电子从Cd原子射出，已知这两个电子的电离能皆为 4.02keV，则射出的俄歇电子的动能等于（） 第28届全国中学生物理竞赛复赛试题（2011） 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=6.67×10－11Nm2/kg2，太阳质量mS=1.99×1030kg，试求P到太阳S的距离rP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，与地面间的静摩擦系数为μA，B、D两点与光滑竖直墙面接触，杆 AB和CD接触处的静摩擦系数为μC，两杆的质量均为 m，长度均为l。 1、已知系统平衡时AB杆与墙面夹角为θ，求CD杆与 墙面夹角α应该满足的条件（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的取值围（用数值计算求出）。 三、（25分）在人造卫星绕星球运行的过程中，为了保持其对称转轴稳定在规定指向，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就是所谓消旋法， 其原理如图所示。 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，另一端各拴有一个质量为 2 m 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P 0、P 0′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。若要使卫星减慢或者停止旋转（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，解除小球与卫星的联系，于是卫星转动停止。已知此时绳与圆筒的相切点刚好在Q 、Q ′处。 1、 求当卫星角速度减至ω时绳拉直部分的长度l ； 2、 求绳的总长度L ； 3、 求卫星从ω0到停转所经历的时间t 。 四、（20分）空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，在此区域建立直角坐标系O-xyz ，如图所示，匀强电场沿x 方向，电场强度i E E 01=，匀强磁场沿z 方向，磁感应强度k B B 0=， E 0、B 0分别为已知常量，k i 、 分别为x 方向和z 方向的单位矢量。 1、有一束带电量都为+q 、质量都为m 的粒子，同时从Oyz 平面的某点射出，它们的初速度均在Oyz 平面，速度的大小和方向各不相同，问经过多少时间这些粒子又能同时回到Oyz 平面。 2、现在该区域再增加一个沿x 方向随时间变化的匀强电场，电场强度k t E E z )cos (0ω=，式中m qB 0 = ω，若有一电荷量为正q 、质量为m 的粒子，在t=0时刻从坐标原点O 射出，初速度v 0在Oyz 平面，试求以后此粒子的坐标随时间变化的规律。 不计粒子所受重力以及各带电粒子之间的相互作用，也不考虑变化的电场产生的磁场。 五、（15分）半导体pn 结太阳能电池是根据光生伏打效应工作的。当有光照射pn 结时，pn 结两端会产生电势差，这就是光生伏打效应。当pn 结两端接有负载时，光照使pn 结部产生由负极指向正极的电流即光电流，照射光的强度恒定时，光电流是恒定的，已知该光电流为I L ；同时，pn 结又是一个二极管，当有电流流过负载时，负载两端的电压V 使二极管正向导通，其电流为)1(0-=Vr V D e I I ，式中Vr 和I 0在一定条件下均为已知常数。 初中物理竞赛试题 第I卷（选择题） 一、单选题 1．某一物体做变速直线运动,总路程为12m,已知它在前一半路程的速度为4m/s,后一半路程的速度为6m/s,那么它在整个路程中的平均速度是（） A. 4m/s B. 4.8m/s C. 5m/s D. 6m/s 2．小梅帮妈妈做饭时，把一个质量为l00g的土豆放进盛满水的盆里，有90g水溢出，则（） A. 土豆会浮在水面上 B. 土豆会沉入盆底 C. 土豆会悬浮在水中 D. 无法判断 3．将一小石块和小木块抛入一杯水中，结果发现木块浮在水面上，而石块却沉入水中，就此现象，下列分析正确的是（） A. 木块受到浮力，石块不受浮力 B. 石块沉入水中，所受浮力小于自身的重力 C. 木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力 D. 木块浮在水面上，所受浮力大于自身的重力 4．如下图甲所示，将一挂在弹簧秤下的圆柱体金属块缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，图乙中能正确反应弹簧秤示数F和圆柱体下表面到水面的距离h关系的图像是（） A. B. C. D. 5．如图所示，将一长方体木块放入水平放置的圆柱形盛水容器中静止时，木块有1/4的体积露出水面，这时容器底部受到水的压强跟木块未放入水中时相比，增大了150P a；若在木块上放一块铁块，使木块刚好全部压入水中，且木块没接触容器底部。 A. 木块的密度为0.4g/ cm3 B. 则铁块的重力与木块重力之比是1:4 C. 则铁块的重力与木块重力之比是1:5 D. 这时容器底部所受水的压强跟木块未放入水中时相比，增加了200Pa 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 二、实验题 6．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。 （1）小华将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向__________，并通过调整_____________来改变拉力的大小。 （2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片_________(能/不能)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足___________________的条件。 （3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，小华下一步的操作是将卡片_____________。 （4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是能减少木块受到的_____________对实验的影响。 （5）小华在探究活动结束后想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢？小明提出了自己的实验方案：用弹簧测力计拉着钩码在________ (水平方向/竖直方向/任意方向)做匀速直线运动，根据观察到弹簧测力计的读数________________的现象，可以得出结论：物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态。 7．如图是探究“阻力对物体运动的影响”的过程。 （1）根据图中情景可以判断以下说法正确的是____。 A．①是假设，②③是实验事实，④是实验推论 B．①②③④都是实验事实 C．①②是实验事实，③④是实验推论 D．①②③是实验事实，④是实验推论 （2）每次让小车从斜面同一高度由静止滑下，目的是_____________________；记下小车最终停在水平面上的位置。可知小车受到的阻力越小，小车运动的路程越______。（3）其中运动的小车在木板上最终停下来，是因为小车在水平方向上受________。8．实验中学物理课外实验小组，为了探究物体浸在水中不同深度所受浮力的变化情况，进行了如下的实验：将一挂在弹簧测力计下的圆柱型金属体（高度为10cm）缓慢浸入水中（水足够深），从圆柱体接触水面至接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计的示数F．实验数据如下表． 说明： 1、2016版和2013版相比较，新增了一些容，比如☆科里奥利力，※质心参考系☆虚功原理，☆连续性方程☆伯努利方程☆熵、熵增。另一方面，也略有删减，比如※矢量的标积和矢积，※平行力的合成重心，物体平衡的种类。有的说法更严谨，比如反冲运动及火箭改为反冲运动※变质量体系的运动，※质点和质点组的角动量定理(不引入转动惯量) 改为质点和质点组的角动量定理和转动定理，并且删去了对不引入转动惯量的限制，声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声增加限制（前3项均不要求定量计算）。 2、知识点顺序有调整。比如刚体的平动和绕定轴的转动2013版在一、运动学的最后，2016版独立为一个新单元，---很早以前的版本也如此。 3、2013年开始实行的“容提要”中，凡用※号标出的容，仅限于复赛和决赛。2016年开始实行的进一步细化，其中标☆仅为决赛容，※为复赛和决赛容，如 不说明，一般要求考查定量分析能力。 全国中学生物理竞赛容提要 (2015年4月修订，2016年开始实行) 说明：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第9次全体会议(1990年)的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛容提要》，作为今后物理竞赛预赛、复赛和决赛命题的依据。它包括理论基础、实验、其他方面等部分。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在经全国中学生物理竞赛委员会第10次全体会议通过，开始实施。 经2000年全国中学生物理竞赛委员会第19次全体会议原则同意，对《全国中学生物理竞赛容提要》做适当的调整和补充。考虑到适当控制预赛试题难度的精神，《容提要》中新补充的容用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的容，预赛试题仍沿用原规定的《容提要》，不增加修改补充后的容。 2005年，中国物理学会常务理事会对《全国中学生物理竞赛章程》进行了修订。依据修订后的章程，决定由全国中学生物理竞赛委员会常务委员会组织编写《全国中学生物理竞赛实验指导书》，作为复赛实验考试题目的命题围。 2011年对《全国中学生物理竞赛容提要》进行了修订，修订稿经全国中学生物理竞赛委员会第30次全体会议通过，并决定从2013年开始实行。修订后的“容提要”中，凡用※号标出的容，仅限于复赛和决赛。 2015年对《全国中学生物理竞赛容提要》进行了修订，其中标☆仅为决赛容，※为复赛和决赛容，如不说明，一般要求考查定量分析能力。 力学 第28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.常用示波器中的扫描电压u随时间t变化的图线是 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】略 2.下面列出的一些说法中正确的是 A. 在温度为20℃和压强为1个大气压时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，在此过程中，它所吸收的热量等于其内能的增量． B. 有人用水银和酒精制成两种温度计，他都把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，并都把0刻度与100刻度之间均匀等分成同数量的刻度，若用这两种温度计去测量同一环境的温度（大于0度小于100度）时，两者测得的温度数值必定相同． C. 一定量的理想气体分别经过不同的过程后，压强都减小了，体积都增大了，则从每个过程中气体与外界交换的总热量看，在有的过程中气体可能是吸收了热量，在有的过程中气体可能是放出了热量，在有的过程中气体与外界交换的热量为0 . D. 地球表面一平方米所受的大气的压力，其大小等于这一平方米表面单位时间内受上方作热运动的空气分子对它碰撞的冲量，加上这一平方米以上的大气的重量． 【答案】C 【详解】略 3.把以空气为介质的两个平行板电容器a和b串联，再与电阻R和电动势为E的直流电源如图连接．平衡后，若把一块玻璃板插入电容器a中，则再达到平衡时， A. 与玻璃板插入前比，电容器a两极间的电压增大了 B. 与玻璃板插入前比，电容器a两极间的电压减小了 C. 与玻璃板插入前比，电容器b贮存的电能增大了 D. 玻璃板插入过程中电源所做的功等于两电容器贮存总电能的增加量 【答案】BC 【解析】 【详解】略 4.多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K壳层离核最近，L壳层次之，M壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的电子将分布到次外的壳层．当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X光）的形式释放出多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁中放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger）效应，这样电离出来的电子叫俄歇电子．现用一能量为40.00keV的光子照射Cd（镐）原子，击出Cd原子中K层一个电子，使该壳层出现空穴，己知该K层电子的电离能为26.8keV．随后，Cd原子的L层中一个电子跃迁到K层，而由于俄歇效应，L层中的另一个的电子从Cd原子射出，已知这两个电子的电离能皆为4.02keV，则射出的俄歇电子的动能等于 A. ( 26.8－4.02－4.02) keV B. (40.00－26.8－4.02) keV C. (26.8－4.02 ) keV D. ( 40.00－26.8 + 4.02 ) keV 【答案】A 学校 姓名 学院 考号 成都市第三届大学生普通物理知识竞赛 初赛试题答案 主办：成都市物理学会 承办：四川大学、电子科技大学、西南交通大学、四川师范大学、 西华大学、成都理工大学、成都信息工程学院 一、选择题（2*20） 1、在物理学的演化过程中，一直以来都存在着后者否定前者的传统， b 否定了 牛顿Newton 时代的绝对时空观，卢瑟福Rutherford 提出关于原子的核式模型否定了由 他的老师汤姆逊J.J.Thomson 主张的葡萄干模型。 a)普朗克 M.Planck b)爱因斯坦 A.Einstein c)汤普森S.P.Thompson d)薛定谔 E.Schr?dinger 2、一个平行板电容器，带有一定的电荷，然后让其放电，产生火花。若让平行板再次 充上与上次完全一样的电量，但现在将两板间的距离拉大,如果让它们再一次短路， 产生的火花将： (a) a ）比第一次火花大 b ）比第一次火花小 c ）和第一次火花一样大 3、天琴座α星是蓝色的,而天蝎座α星是红色的,哪颗星比较热一些？ (a) a ）天琴座α星 b ）天蝎座α星 4、街上红色霓红灯中的氖和天蝎座星一样热吗？ (b) a ）是的 b ）不是 5、想从镜子里看到放大的像应该使用 ( b )。 a)、凸面镜 b)、凹面镜 c)、平面镜 6 、在游泳池的水下，仰望水面，水面 ( C ) A 、清澈透明 B 、浑浊 C 、像水银一样反光 7、彩色电视荧光屏上的彩色是哪3种光合成的（ C ）。 A 、红、黄、蓝 B 、红、黄、青 C 、红、绿、蓝 8、如图1-8图所示，某质子加速器使每个质子获得动能E =2 keV ，很细的质子束射向一个远离加速器、半径为r 的金属球，从球心到质子束延长线的垂直距离为d =r /2，假定质子与金属球相碰后将其电荷全部交给金属球，经足够长时间后金属球的最高电势 （以无穷远处电势为零）为： (b) a)1000V b)1500V c)2000V d)3000V 9、从以下的哪种镜子中看到的像是和你自己一模一样( B )。 A 、平面镜 B 、两个相交为90°的平面镜 C 、两个相交为45°的平面镜 10、南极海洋上的浮冰的味道是( A )。 A 、淡的 B 、和海水一样咸 C 、比海水咸 11、两种物质被称为同位素，是因为它们( A )。 A 、原子核内质子数相等 B 、原子核内中子数相等 C 、原子核内中子加质数相等 12、一台抽水机，理论上最多能把多少米深的水抽到地面( B )。 A 、5米 B 、10米 C 、15米 13、在火车上观看窗外开阔的原野，会感到( A )。 A 、远处景物朝火车前进的方向旋转 B 、远处景物朝背离火车前进的方向旋转 C 、不旋转 14、假如在地球上通过地心挖一条贯通的隧道，一个人坠入隧道，如果忽略空气阻力， 这个人会（ C ）。 A 、一直坠入地心，被吸住不再运动 B 、向下落，冲出对面的隧道口，来到地球的另一边。 C 、下落接近对面的隧道口时，又返回向原来的隧道口。 15、假若乐器依次发出1234567i 一组不减弱的声音。从声源出发，乘坐一架无声的超音速飞机 去追赶这组声音，听到的是( C )。 A 、单一持续不变的音调 B 、1234567i C 、i7654321 16、（1）某观察者观测到两个事件在惯性系k 中发生于同一地点和同一时刻，对另一个相对于 k 系做匀速直线运动的k1系中的观察者，这两个事件是否同时发生？ （2）在惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他惯性系中是否同时发生？(C) a)(1)、(2)都同时 b) (1)、(2)都不同时 c) (1)同时、(2)不同时 d ）(1)不同时、(2)同时 第1页（共4页） 第2页（共4页） 质子束图1-8 提示：金属球达到最高电势时，质子轨迹刚好与金属球相切 17、我国两弹一星中，第一颗利用核聚变原理爆炸成功、第一颗利用核裂变原理爆炸成功、 第一颗人造卫星发射成功分别是在（ D B F ） （请注意顺序） a)1962年 b)1964年 c)1965年 d)1967年 e)1968年 f)1970年 g)1972年 18、一块竖直挂在墙壁上的石英钟，它的电池即将耗尽。当它停下来时，秒针恰好指向了一个 整数，下列对这个整数的猜测中，最合理的是 ( D ) A.12 B.3 C.6 D.9 19、一朵花放在夹角为60°两面镜子中间，从镜子里可以看到 （C ） a)2朵 b)4朵 c)5朵 20、“嘉佑元年三月，司天监言，克星没，客去之兆也。初，至和元年五月晨出东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡间二十三日。”这一段话描述的是以下哪一天文现象： (A) A.超新星爆发 B. 金星凌日 C. 日全食 D 、地球冲日2014全国高中物理竞赛初赛试题与标准答案(全Word版)
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