2011宁波市高二物理竞赛试题

图2图3高中物理奥赛模拟试题一1. (10分)1961年有人从高度H=22.5m 的大楼上向地面发射频率为υ0的光子，并在地面上测量接收到的频率为υ，测得υ与υ0不同，与理论预计一致，试从理论上求出0υυυ-的值。

2. (15分)底边为a ，高度为b 的匀质长方体物块置于斜面上，斜面和物块之间的静摩擦因数为μ，斜面的倾角为θ，当θ较小时，物块静止于斜面上(图1)，如果逐渐增大θ，当θ达到某个临界值θ0时，物块将开始滑动或翻倒。

试分别求出发生滑动和翻倒时的θ，并说明在什么条件下出现的是滑动情况，在什么条件下出现的是翻倒情况。

3. (15分)一个灯泡的电阻R 0=2Ω，正常工作电压U 0=4.5V ，由电动势U =6V 、内阻可忽略的电池供电。

利用一滑线变阻器将灯泡与电池相连，使系统的效率不低于η=0.6。

试计算滑线变阻器的阻值及它应承受的最大电流。

求出效率最大的条件并计算最大效率。

4. (20分)如图2，用手握着一绳端在水平桌面上做半径为r 的匀速圆周运动，圆心为O ，角速度为ω。

绳长为l ，方向与圆相切，质量可以忽略。

绳的另一端系着一个质量为m 的小球，恰好也沿着一个以O 点为圆心的大圆在桌面上运动，小球和桌面之间有摩擦，试求： ⑴ 手对细绳做功的功率P ；⑵ 小球与桌面之间的动摩擦因数μ。

5. (20分)如图3所示，长为L 的光滑平台固定在地面上，平台中间放有小物体A 和B ，两者彼此接触。

A 的上表面是半径为R 的半圆形轨道，轨道顶端距台面的高度为h 处，有一个小物体C ，A 、B 、C 的质量均为m 。

在系统静止时释放C ，已知在运动过程中，A 、C 始终接触，试求：⑴ 物体A 和B 刚分离时，B 的速度； ⑵ 物体A 和B 分离后，C 所能达到的距台面的最大高度；⑶ 试判断A 从平台的哪边落地，并估算A 从与B 分离到落地所经历的时间。

6. (20分)如图4所示，PR 是一块长L 的绝缘平板，整个空间有一平行于PR 的匀强电场E ，图1在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B 。

高中物理竞赛模拟试题（初赛）一、现有一个长方形的抽屉，其俯视图如图所示AD=L ，AB=W 。

抽屉面板上左、右对称地安装着E 、F 两个把手，它们之间的距离为d ，该抽屉上下底面是光滑的，左、右侧壁的摩擦系数为μ，不拉动抽屉时左、右抽屉与抽屉腔之间有一定的间隙，如果用平行AD 的力作用在一个把手上将抽屉拉开，对μ有什么要求？二、一条轻氢绳两端各系着质量为m 1和m 2的物体，通过定滑轮悬挂在车顶上，m 1>m 2，如图绳与滑轮的摩擦忽略不计，若车以加速度a 向右运动，m 1仍然与车厢地板相对静止，试求：（1）此时绳上的张力T ；（2）m 1三、两个质量都为m 的小球，用一根长为2l 的轻绳连接起来，置于光滑桌面上，绳恰好伸直。

用一个垂直绳方向的恒力F 作用在连线中点O 上，问：在两小球第一次碰撞前的瞬间，小球在垂直于F 方向上的分速度是多少？四、一车在平直公路上以加速度匀加速a g直线运动，用长为L 的轻绳将一小球B 悬挂于车厢顶上，待小求相对车厢静止之后，将其在竖直平面内稍稍拉离平衡位置，然后由静止释放，小球将在平衡位置附近作小幅振动，求小球的振动周期。

CBAm五、一根一端封闭的均匀玻璃管长96cm ，内有一端长20cm 为的水银柱水银柱下方为一空气柱，当温度为27°时玻璃管开口竖直向上，空气柱长60cm ，此时外界大气压为76cmHg ，试问：为使水银柱不全部从玻璃管中溢出，温度可达到多少度？六、三个相同的金属圈两两相交地焊接成如图所示的形状，若每一金属圈的原长电阻（即它断开时测两端的电阻）为R ，试求图中A 、B 两点之间的电阻。

七、在倾角为30°的斜面上，固定两根足够长的光滑平行导轨，一个匀强磁场垂直斜面竖直向上，磁感强度为B=0.4T ，导轨间距L=0.5m 两根金属棒ab 、cd 水平地放在导轨上，金属棒质量m ab =0.1kg.、m cd =0.2kg 两金属棒总电阻r=0.2Ω，导轨电阻不计，现使金属棒ab 以ν=2.5m/s 的速度沿斜面向上匀速运动，求： （1）金属棒cd 的最大速度；（2）在cd 有最大速度时，作用在ab 的外力的功率。

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0B.若甲的初动量比乙大，则甲的速度后减到0图Ⅰ-2C.若甲的初动能比乙大，则甲的速度后减到0D.若甲的质量比乙大，则甲的速度后减到03.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F1；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F2（如图Ⅰ-3），关于F1和F2的大小，下列判断中正确的是A.F1 = F2＞(M + m)g图Ⅰ-3B.F1＞(M + m)g,F2＜(M + m)gC.F1＞F2＞(M + m)gD.F1＜(M + m)g，F2＞(M + m)g5.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，相邻等势面图Ⅰ-4之间的电势差相等，即U ab = U bc ，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7.如图Ⅰ-5所示，L 为电阻很小的线圈，G 1 和G 2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计.当开关 K 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方，那么，当K 断开时，将出现A.G 1 和G 2 的指针都立即回到零点B.G 1 的指针立即回到零点，而G 2 的指针缓慢地回到零点C.G 1 的指针缓慢地回到零点，而G 2 的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D.G 1 的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点8.普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的，磁头结构示意如图Ⅰ-6（a ）所示，在一个环形铁芯上绕一个线圈，铁芯有一个缝隙，工作时磁带就贴着这个缝隙移动，录音时磁头线圈跟话筒、放大电路（亦称微音器）相连（如图Ⅰ-6（b ）所示）；放音时，磁头线圈改为跟扬声器相连（如图Ⅰ-6（c ）所示）.磁带上涂有一层磁粉，磁粉能被磁化且留下剩磁.微音器的作用是把声音的变化转化为电流的变化；扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.由此可知①录音时线圈中的感应电流在磁带上产生变化的磁场，②放音时线圈中的感应电流在磁带上产生变化的磁场，③录音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感应电流，④放音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感应电流.以上说法正确的是A.②③B.①④C.③④D.①②9.下列说法中正确的是A.水中的气泡有时看上去显得格外明亮，这是由于光从空气射向水时发生了全反射的缘故B.凸透镜成虚像时，物的移动方向与像的移动方向相反C.当物体从两倍焦距以外沿主光轴向凹透镜靠近时，物体与像之间的距离不断变小，而像则不断变大D.红光和紫光在同一种玻璃中传播时，红光的传播速度比紫光的大10.经典波动理论认为光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由波的振幅决定图Ⅰ-5图Ⅰ-6的，跟频率无关，因此，面对光电效应，这种理论无法解释以下哪种说法 A.入射光频率v ＜v 0（极限频率）时，不论入射光多强，被照射的金属不会逸出电子B.光电子的最大初动能只与入射光频率有关，而与入射光强度无关C.从光照射金属到金属逸出电子的时间一般不超过 10-9 sD.当入射光频率 v ＞v 0 时，光电流强度与入射光强度成正比第Ⅱ卷 （非选择题 共 110 分）二、本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分.11.起重机以恒定功率从地面竖直提升一重物，经 t 时间物体开始以速度 v 匀速运动，此时物体离地面高度 h = ______.12.如图图Ⅰ-7所示，足够大的方格纸 P Q 水平放置，每个方格边长为 l ，在其正下方水平放置一宽度为 L 的平面镜 MN ，在方格纸上有两小孔 A 和 B ，AB 宽度为 d ，d 恰为某人两眼间的距离，此人通过 A 、B 孔从平面镜里观察方格纸，两孔的中点 O 和平面镜中的点 O ′在同一竖直线上，则人眼能看到方格纸的最大宽度是________，人眼最多能看到同一直线上的方格数是________.13.如图Ⅰ-8所示，固定于光滑绝缘水平面上的小球 A 带正电，质量为 2 m ，另一个质量为 m ，带负电的小球 B 以速度 v 0 远离 A 运动时，同时释放小球 A ，则小球 A 和B 组成的系统在此后的运动过程中，其系统的电势能的最大增量为________.三、本题共 3 小题，共 20 分，把答案填在题中的横线上或按题目要求作图.14.（6分）在"测定玻璃砖折射率"的实验中，已画好玻璃砖界面的两条直线 aa ′和bb ′，无意中将玻璃砖平移到图Ⅰ-9中的虚线所示位置.若其他操作正确，则测得的折射率将_______（填“偏大”“偏小”或“不变”）. 15.（6分）在“研究电磁感应现象”实验中：（1）首先要确定电流表指针偏转方向和电流方向间的关系.实验中所用电流表量程为 100μA ，电源电动势为 1.5 V ，待选的保护电阻有：R 1 = 100 k Ω，R 2 = 1 k Ω，R 3 = 10 Ω，应选用_______作为保护电阻.（2）实验中已得出电流表指针向右偏转时，电流是"+"接线柱流入的，那么在如图Ⅰ-10所示的装置中，若将条形磁铁 S 极朝下插入线圈中，则电流表的指针应向______偏转.16.（8分）一种供仪器使用的小型电池标称电压为 9 V ，允许电池输出的最大电流为50 mA ，为了测定这个电池的电动势和内电阻，可用如下器材：电压表○V 内阻很大，R 为电阻箱，阻值范围为 0~9999Ω；R 0 为保护电阻，有四个规格，即：A.10 Ω，5 WB.190 Ω，21W 图Ⅰ-7 图Ⅰ- 8 图Ⅰ-9图Ⅰ-10C.200 Ω，41WD.1.2 k Ω，1W（1）实验时，R 0应选用_______（填字母代号）较好；（2）在虚线框内画出电路图.四、本题共 6 小题，共75 分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.17.（10分）激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲.现有红宝石激光器，发射功率为 P= 1.0×106 W ，所发射的每个脉冲持续的时间为Δt = 1.0×10-11 s 波长为 6693.4 nm(1 nm = 1×10-9 m)问：每列光脉冲含有的光子数是多少？（保留两位有效数字）18.（10分）两个定值电阻，把它们串联起来，等效电阻为 4Ω，把它们并联起来，等效电阻是 1Ω，求：（1）这两个电阻的阻值各为多大？（2）如果把这两个电阻串联后接入一个电动势为E ，内电阻为 r 的电源两极间，两电阻消耗的总功率等于 P 1；如果把这两个电阻并联后接入同一个电源的两极间，两电阻消耗的总功率等于 P 2，若要求 P 1 = 9 W ，且P 2≥P 1，求满足这一要求的 E 和 r 的所有值.19.（12分）地球质量为M ，半径为 R ，自转角速度为ω，万有引力恒量为 G ，如果规定物体在离地球无穷远处势能为 0，则质量为 m 的物体离地心距离为 r 时，具有的万有引力势能可表示为 E p = -G rMm .国际空间站是迄今世界上最大的航天工程，它是在地球大气层上空地球飞行的一个巨大的人造天体，可供宇航员在其上居住和进行科学实验.设空间站离地面高度为 h ，如果在该空间站上直接发射一颗质量为 m 的小卫星，使其能到达地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行，则该卫星在离开空间站时必须具有多大的动能？20.（13分）如图Ⅰ-11所示，绝缘木板 B 放在光滑水平面上，另一质量为 m 、电量为 q 的小物块 A 沿木板上表面以某一初速度从左端沿水平方向滑上木板，木板周围空间存在着范围足够大的、方向竖直向下的匀强电场.当物块 A 滑到木板最右端时，物块与木板恰好相对静止.若将电场方向改为竖直向上，场强大小不变，物块仍以原初速度从左端滑上木板，结果物块运动到木板中点时两者相对静止，假设物块的带电量不变.试问：（1）物块所带电荷的电性如何？（2）电场强度的大小为多少？21.（15分）如图Ⅰ-12所示，质量为 M = 3.0 kg 的小车静止在光滑的水平面上，AD 部分是表面粗糙的水平导轨，DC 部分是光滑的 41圆弧导轨，整个导轨由绝缘材料做成并处于 B = 1.0 T 的垂直纸面向里的匀强磁场中，今有一质量为 m = 1.0 kg 的金属块（可视为质点）带电量 q = 2.0×10-3 C 的负电，它以v 0 = 8 m/s 的图Ⅰ-11 图Ⅰ-12速度冲上小车，当它将要过 D 点时，它对水平导轨的压力为 9.81 N(g 取 9.8 m/s 2)求：（1）m 从 A 到 D 过程中，系统损失了多少机械能？ （2）若 m 通过D 点时立即撤去磁场，在这以后小车获得的最大速度是多少？22.（15分）“加速度计”作为测定运动物体加速度的仪器，已被广泛地应用于飞机、潜艇、航天器等装置的制导系统中，如图Ⅰ-13所示是“应变式加速度计”的原理图，支架 A 、B 固定在待测系统上，滑块穿在 A 、B 间的水平光滑杆上，并用轻弹簧固定于支架 A 上，随着系统沿水平做变速运动，滑块相对于支架发生位移，滑块下端的滑动臂可在滑动变阻器上相应地自由滑动，并通过电路转换为电信号从 1、2 两接线柱输出. 已知：滑块质量为 m ，弹簧劲度系数为 k ，电源电动势为 E ，内阻为 r ，滑动变阻器的电阻随长度均匀变化，其总电阻 R = 4 r ，有效总长度 L ，当待测系统静止时，1、2 两接线柱输出的电压 U 0 = 0.4 E ，取 A 到 B 的方向为正方向.（1）确定“加速度计”的测量范围.（2）设在1、2 两接线柱间接入内阻很大的电压表，其读数为 U ，导出加速度的计算式.（3）试在1、2 两接线柱间接入内阻不计的电流表，其读数为 I ，导出加速度的计算式.答案一、（40分）1.D 2.B 3.A 4.C 5.C 6.B 、D 7.D 8.B 9.CD 10.ABC二、（15分）11.vt -gv 2212.d +2l ;l l d 2+ 13.31 mv 02 三、（20分）14.（6分）不变； 15.（6分）（1）R 1；（2）右；16.（8分）（1）B ；（2）如图Ⅰ′-1所示四、17.（10分）设每个光脉冲的能量为E ，则 E = P Δt ，（3分）又光子的频率 ν=λc ，（2分）所以每个激光光子的能量为 E 0 = h λc （2分），则每列光脉冲含有的光子数 n =0E E =hc t P λ∆（2分） 即n =83491161031063.6104.693100.1101⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯---=3.5×1013（1分） 18.（10分）（1）串联电阻：R 1 + R 2 = 4（Ω）串联电阻：2121R R R R += 1 Ω⇒ （2）由题意有 P 1=)()(221212R R R R R E +++= 9 W ……（2分） 将前式代入解得：E = 6+1.5r ……（2分）由题中的条件 P 2≥P 1得 )1(22r E +≥22)4(4r E +……（2分） 图Ⅰ-13图Ⅰ′-1 R 1 = 2 Ω R 2 = 2 Ω……(2分)19.（12分）由G 2rMm =r mv 2（1分）得，卫星在空间站上的动能为 E k =21 mv 2 = G )(2h R Mm +（2分）卫星在空间站上的引力势能在 E p = -G hR Mm +（1分） 机械能为 E 1 = E k + E p =-G )(2h R Mm +（2分） 同步卫星在轨道上正常运行时有 G 2rMm =m ω2r （1分）故其轨道半径 r =32ωMG （1分） 由③式得，同步卫星的机械能E 2 = -G r Mm 2=-G 2Mm 32GM ω=-21m (3ωGM )2（2分） 卫星在运行过程中机械能守恒，故离开航天飞机的卫星的机械能应为 E 2，设离开航天飞机时卫星的动能为 E k x ，则E k x = E 2 - E p -21 32ωGM +G hR Mm +（2分） 20.（13分）（1）带负电（2分）s（2）当 E 向下时，设物块与木板的最终速度为v 1，则有mv 0 = (M + m )v 1（2分） μ(mg - qE )L =21mv 02 -21 (M + m )v 12(2分) 当 E 向上时，设物块与木板的最终速度为 v 2，则有mv 0 = (M +m )v 2（2分）μ(mg + qE )2L =21 mv 02 -21 (M + m )v 22（2分） 解得 E =qmg 2（3分） 21.（15分）（1）设 m 抵达D 点的速度为v 1 ，则：Bqv 1 +mg =N （2分）∴v 1 =Bq mg N -=0.1100.280.99813⨯⨯--= 5.0 m/s （1分） 设此小车速度为v 2，金属块由 A-D 过程中系统动量守恒则：mv 0 = mv 1 +Mv 2（1分）∴v 2 = 1.0 m/s （1分）∴损失的机械能ΔE =21mv 02 -21mv 12-21Mv 22 = 18 J （2分） （2）在 m 冲上41圆弧和返回到 D 点的过程中，小车速度一直在增大，所以当金属块回到D 点时小车的速度达到最大（2分），且在上述过程中系统水平方向动量守恒，则：mv 1 + Mv 2 = mv 1 ′+Mv 2′（2分）系统机械能守恒，则：21mv 12 + 21Mv 22 = 21mv 1′2+21Mv 02（2分）v 2′=1 m/s 和v 2′=3 m/s （1分） v 2′=1 m/s 舍去，∴小车能获得的最大速度为 3 m/s （1分）22.（15分）（1）当待测系统静止时，1、2 接线柱输出的电压 U 0 =r R +ε·R 12（1分）由已知条件 U 0 = 0.4ε可推知：R 12 = 2r ，此时滑片 P 位于变阻器中点（1分）待测系统沿水平方向做变速运动分加速运动和减速运动两种情况，弹簧最大压缩与最大伸长时刻，P 点只能滑至变阻器的最左端和最右端，故有：a 1 =m L k 2⋅（1分） a 2 =-mL k 2⋅（1分） 所以"加速度计"的测量范围为［-m L k 2⋅·m L k 2⋅］（2分） （2）当1、2两接线柱接电压表时，设P 由中点向左偏移 x ，则与电压表并联部分的电阻 R 1 =（2L - x ）·L r ⋅4（1分） 由闭合电路欧姆定律得：I =r R +1ε（1分）故电压表的读数为：U = IR 1（1分）根据牛顿第二定律得：k ·x = m ·a （1分）建立以上四式得：a =m L k 2⋅ -mU L k ⋅⋅⋅ε45（2分） （3）当1、2 两接线柱接电流表时，滑线变阻器接在 1、2 间的电阻被短路.设P 由中点向左偏移 x ，变阻器接入电路的电阻为：R 2 =（2L + x ）·L r ⋅4 由闭合电路欧姆定律得：ε=I (R 2 +r )根据牛顿第二定律得：k ·x = m · a联立上述三式得：a =r m I r I L k ⋅⋅⋅-⋅4)3(ε（2分）。

［分］62宁波市高二物理竞赛试卷参考答案及评分标准.选择题（共分，每小题分，选不全得分，有错选不得分，共分）.填空题（每题分，共分，有两空格的题，分数平分） 4E I E 2 (£ 岸2)1 2(2 3 -3)qBa 2m 4~..：2R g -2 0 2R三•计算题（解答应有详细的解题过程，只写出最后结果的不能得分•共分） 题分 解：设天平左、右两臂长为、，左、右两盘质量为、，所求物体的准确质量设为，则 ()( ) ［分］ ()( ) ［分］ ()( ) ［分］解得z —x (a_b) a=(Z -x)(a -b) a(x -y)=bx-ay (a -b)z x-yx-yx_y题，分解：根据对称性，三点电荷各自在点产生的电势相等，设为［则处点电荷在点产生的电势也为1 tp ® ® 取走处点电荷后.(2)G i G 3 _ G 2t 2在、处的点电荷各自在点产生的电势也应相等设为■，根据叠加原理有［分］解得: 1 p2 C P p点的电势-■Q［分］6 2解：设绳的拉力为，则滑块：［分］平板：•二二（）［分］壬af {a B t — L ［分］［分］解得拉力［分］解设向上运动，其加速度设为，则动滑轮加速度也为，方向向左•以动滑轮为参考系，在该参考系:中，对、列动力学方程，需考虑惯性力•设绳的拉力为，表示、、的质量.滑块：J［分］平板：J［分］其中•、是、相对动滑轮的加速度，它们方向相反，则相对的加速度大小为［分］L^a AB t2［分］解得：」2L：2绞2［分］t20.22题，分解：如图所示，由Eq = 1mg可得，与的合力-^mg ［分］、3与图中竖直线的夹角为•［分］过作的平行线，得与圆的交点，则点是小球绕做圆周运动的最高点”，刚好绕做圆周2运动的条件是：m V D ［分］R重力势能和电势能的零点都选在点，根据能量守恒有即：（）m v D ［分］由以上式子解得:"寫 1 ［分］所以4［分］()［分］即: ^mvf -F mv D -F ［(I -R)cos30 - R ］ ［分］由以上四式解得：R 二丄卫3I12所以15一5 3| =0.52812题，分解：设磁场的磁感应强度为，导轨的宽度为，金属杆获得速度瞬间，流过电阻的电流为BLv R r安培力丛［分］_ |mv (a -卩“』0.10汇2.5汉(5.0—0.20x10 "■■- R r - ,2.0 - 1.0解：设金属丝单位长度的电阻.整个矩形闭合回路感应电动势 E 二+二迴严 整个矩形闭合回路的电流IE解：如图所示,电场力与重力的合力记为，因为、是保守力，因此也是保守力，可引入的势能，它是电势能与重力势能的总和 带电小球在作用下 ,沿直线从运动到,由于Eq 二一1 mg ,所以厶是等边三角形,则摆球从 寸3 到的过程有F l 二丄mv B2在处，将分解成、，细线拉紧后瞬间，径向 分量损失，切向分量度拉紧前后不变接着摆球沿圆孤运动，碰到钉子•后，若刚好绕•做圆周运动•过作的平行线交圆 于点，点即为小球绕 做圆周运动的“最高点”过点作_,取为对应势能的零点［分］根据能量守恒有由此三式解得() ［分32r （a 〒b）() ［分］-3 -1［分］矩形中右边部分回路的感应电动势巳=貢七c ()设电压表测得的电压为，并设该电压为上正下负,则对右边部分的回路()()2由以上四式解得:u 二^^歸 ［分］电压表的读数为的绝对值当电压表接成图位置时，电压表与右边部分金属丝组成的回路，其电动势()此时电压表测得电压设为 ,并设该电压为上正下负，对右边回路 () () 由（）、（）、（）、（）解得:kab(2c a)2(a b) 负号表示实际为下正上负 ,电压表的读数为的绝对值 题，分 解：设小球起始高度为 ,各次到达轨道最高点的高度如图所示 小球从到：（） sin 二()得：h 2 1 J coLz h1 ()小球从到:（）:得：（「：）-,可列与（）类似的式子，得:小球从到 h 4()()(),可列类似（）的式子，得： （「）• （）由（）、（）、（）、（）得小球第二次返回左轨道 h 一 （1」C0t ： ） hh 52 h 1（1 九亠 cot ：）小球从到()h i 根据题意可知：h 53 ,『3 _ 1由（）、（）式解得：J =_---tan 〉©3+1［分］,并达到最高点的高度： ()解：设小球起始高度为，各次到达轨道最高点的高度如图所示第一次从左到右：-將―黒［分］2h 11 k 1 将、代入上式得(1 亠！, cot _：i )L 0 sin 二 1 」2 cot ： 1 - cot 工(cot ■ 2 cot ：) ( sin 、£ sin ： ) L o_____ L 0 s i n (叫 c 0 t - 2 co t)2 h 1 2 2 3 3 2 23 3h 1 -(1 k*2 k 1 k 2 k 1 k 2 ) J(1 k*2 b k ? bk ? ) — sin 二 sin -sin .：:(1 k 1k 2k 12k ； k 3k 22h 1 )(sin :h 1 sin :1 - '1 cot : 1 < -2 cot :h l其中k i 二第一次从右滑到左7 ■- •犬S ［分］sin 戸sin a1 -」2 cot1 - - '2 cot :得：h 3-h 2 • 其中 k 2—1 + M cot a 1+^1 cot a容易发现，以后小球每次从左滑到右，到达的高度是该 次起始高度的倍；小球每次从右滑到左，到达的高度是该 次起始高度的倍•那么小球各次到达的高度可依次推得•从右到左从左到右（起始高度）质点在在两轨道往返无数次后，最终停止于点，质点通过的总路程盘(h 12h 3 2h 5 羽 )sb (2h 2 2h 4 2h 6 2h 81+片42。

宁 波 市 高 二 物 理 竞 赛 试 题考试时间3小时，满分200分 2011年12月一．选择题(共10题，每题5分，共50分，有些题有多个选项是正确，把答案填在指定的括号内) 1．对下列物理概念或物理现象的说法，正确的是( )A ．功是物体能量多少的量度B ．热量用来量度物体热能多少的物理量C ．力是使物体获得速度的原因D ．速度是使物体具有惯性的原因E ．做匀速直线运动的物体机械能必定守恒F ．摩擦力可以是物体运动的动力 2．如图所示，质量为m 的小物块A 静止地放在半径为R 的半球体上，物块与半球体间的动摩擦因数为μ，物块与球心的连线与水平地面的夹角为θ，下列说法中正确的是( ) A ．地面对半球体的摩擦力方向水平向左B ．地面对半球体的摩擦力方向水平向右C ．物块所受摩擦力大小为mgcos θD ．物块所受摩擦力大小为μmgsin θ3．如图所示，一带电粒子沿着图中曲线，穿过一匀强电场，a 、b 、c 、d 为匀强电场的等势线，且dc b a ϕϕϕϕ<<<，不计粒子所受的重力，则 ( ) A ．该粒子一定带负电。

B ．若粒子从A 运动到B ，则粒子的电势能增加。

C ．若粒子从B 运动到A ，则粒子的动能增加。

D ．曲线L 是一段抛物线。

4．如图所示电路中，电源的电动势为E ，内电阻为r ，当滑动变阻器的滑片P 由a 向b 滑动的过程中，电流表、电压表(均为理想表)的示数变化情况是( )A ．电流表示数一直减小，电压表示数一直增大B ．电流表示数一直增大，电压表示数一直减小C ．电流表示数先增大后减小，电压表示数先减小后增大D ．电流表示数先减小后增大，电压表示数先增大后减小5．甲、乙两位同学多次进行百米赛跑，每次都是甲比乙提前10 m 到达终点．那么以下情况下，对于谁 先到达终点的判断正确的是 ( )A ．若甲远离起跑点10 m ，同时起跑，则仍是甲先到达终点。

B ．若乙的起跑点往前lOm ，同时起跑，则乙先到达终点。

全国中学生物理竞赛复赛试题一、（15分）一半径为R 、内侧光滑的半球面固定在地面上，开口水平且朝上. 一小滑块在半球面内侧最高点处获得沿球面的水平速度，其大小为0v (00≠v ). 求滑块在整个运动过程中可能达到的最大速率. 重力加速度大小为g .二、（20分）一长为2l 的轻质刚性细杆位于水平的光滑桌面上，杆的两端分别固定一质量为m 的小物块D 和一质量为m α（α为常数）的小物块B ，杆可绕通过小物块B 所在端的竖直固定转轴无摩擦地转动. 一质量为m 的小环C 套在细杆上（C 与杆密接），可沿杆滑动，环C 与杆之间的摩擦可忽略. 一轻质弹簧原长为l ，劲度系数为k ，两端分别与小环C 和物块B 相连. 一质量为m 的小滑块A 在桌面上以垂直于杆的速度飞向物块D ，并与之发生完全弹性正碰，碰撞时间极短. 碰撞 时滑块C 恰好静止在距轴为r （r >l ）处.1. 若碰前滑块A 的速度为0v ，求碰撞过程中轴受到的作用力的冲量；2. 若碰后物块D 、C 和杆刚好做匀速转动，求碰前滑块A 的速度0v 应满足的条件.三、（25分）一质量为m 、长为L 的匀质细杆，可绕过其一端的光滑水平轴O 在竖直平面内自由转动. 杆在水平状态由静止开始下摆， 1. 令mLλ=表示细杆质量线密度. 当杆以角速度ω绕过其一端的光滑水平轴O 在竖直平面内转动时，其转动动能可表示为 k E k L αβγλω=式中，k 为待定的没有单位的纯常数. 已知在同一单位制下，两物理量当且仅当其数值和单位都相等时才相等. 由此求出α、β和γ的值.2. 已知系统的动能等于系统的质量全部集中在质心时随质心一起运动的动能和系统在质心系（随质心平动的参考系）中的动能之和，求常数k 的值.3. 试求当杆摆至与水平方向成θ角时在杆上距O 点为r 处的横截面两侧部分的相互作用力. 重力加速度大小为g .提示：如果)(t X 是t 的函数，而))((t X Y 是)(t X 的函数，则))((t X Y 对t 的导数为d (())d d d d d Y X t Y X t X t=例如，函数cos ()t θ对自变量t 的导数为dcos ()dcos d d d d t t tθθθθ=四、（20分）图中所示的静电机由一个半径为R 、与环境绝缘的开口（朝上）金属球壳形的容器和一个带电液滴产生器G 组成. 质量为m 、带电量为q 的球形液滴从G 缓慢地自由掉下（所谓缓慢，意指在G 和容器口之间总是只有一滴液滴）. 液滴开始下落时相对于地面的高度为h . 设液滴很小，容器足够大，容器在达到最高电势之前进入容器的液体尚未充满容器. 忽略G 的电荷对正在下落的液滴的影响.重力加速度大小为g . 若容器初始电势为零，求容器可达到的最高电势max V .五、（25分）平行板电容器两极板分别位于2dz =±的平面内，电容器起初未被充电. 整个装置处于均匀磁场中，磁感应强度大小为B ，方向沿x 轴负方向，如图所示.1. 在电容器参考系S 中只存在磁场；而在以沿y 轴正方向的恒定速度(0,,0)v （这里(0,,0)v 表示为沿x 、y 、z 轴正方向的速度分量分别为0、v 、0，以下类似）相对于电容器运动的参考系S '中，可能既有电场(,,)xy z E E E '''又有磁场(,,)x y z B B B '''. 试在非相对论情形下，从伽利略速度变换，求出在参考系S '中电场(,,)xy z E E E '''和磁场(,,)x y z B B B '''的表达式. 已知电荷量和作用在物体上的合力在伽利略变换下不变.2. 现在让介电常数为ε的电中性液体（绝缘体）在平行板电容器两极板之间匀速流动，流速大小为v ，方向沿y 轴正方向. 在相对液体静止的参考系（即相对于电容器运动的参考系）S '中，由于液体处在第1问所述的电场(,,)xy z E E E '''中，其正负电荷会因电场力作用而发生相对移动（即所谓极化效应），使得液体中出现附加的静电感应电场，因而液体中总电场强度不再是(,,)xy z E E E '''，而是0(,,)x y zE E E εε'''，这里0ε是真空的介电常数. 这将导致在电容器参考系S 中电场不再为零. 试求电容器参考系S 中电场的强度以及电容器上、下极板之间的电势差. （结果用0ε、ε、v 、B 或（和）d 表出. ）六、（15分）温度开关用厚度均为0.20 mm 的钢片和青铜片作感温元件；在温度为20C ︒时，将它们紧贴，两端焊接在一起，成为等长的平直双金属片. 若钢和青铜的线膨胀系数分别为51.010-⨯/度和52.010-⨯/度. 当温度升高到120C ︒时，双金属片将自动弯成圆弧形，如图所示. 试求双金属片弯曲的曲率半径. (忽略加热时金属片厚度的变化. )七、（20分）一斜劈形透明介质劈尖，尖角为θ，高为h . 今以尖角顶点为坐标原点，建立坐标系如图(a)所示；劈尖斜面实际上是由一系列微小台阶组成的，在图(a)中看来，每一个小台阶的前侧面与xz 平面平行，上表面与yz 平面平行. 劈尖介质的折射率n 随x 而变化，()1n x bx =+，其中常数0b >. 一束波长为λ的单色平行光沿x 轴正方向照射劈尖；劈尖后放置一薄凸透镜，在劈尖与薄凸透镜之间放一档板，在档板上刻有一系列与z 方向平行、沿y 方向排列的透光狭缝，如图(b)所示. 入射光的波面（即与平行入射光线垂直的平面）、劈尖底面、档板平面都与x 轴垂直，透镜主光轴为x 轴. 要求通过各狭缝的透射光彼此在透镜焦点处得到加强而形成亮纹. 已知第一条狭缝位于y =0处；物和像之间各光线的光程相等. 1. 求其余各狭缝的y 坐标；2. 试说明各狭缝彼此等距排列能否仍然满足上述要求.图(a) 图(b)八、（20分）光子被电子散射时，如果初态电子具有足够的动能，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射. 当低能光子与高能电子发生对头碰撞时，就会出现逆康普顿散射. 已知电子静止质量为e m ，真空中的光速为 c . 若能量为e E 的电子与能量为E γ的光子相向对碰，1. 求散射后光子的能量；2. 求逆康普顿散射能够发生的条件；3. 如果入射光子能量为2.00 eV ，电子能量为 1.00´109 eV ，求散射后光子的能量. 已知m e =0.511´106 eV /c 2. 计算中有必要时可利用近似：如果1x <<»1-12x .第30届全国中学生物理竞赛复赛解答与评分标准一参考解答：x以滑块和地球为系统，它在整个运动过程中机械能守恒. 滑块沿半球面内侧运动时，可将其速度v 分解成纬线切向 (水平方向)分量ϕv 及经线切向分量θv . 设滑块质量为m ，在某中间状态时，滑块位于半球面内侧P 处，P 和球心O 的连线与水平方向的夹角为θ. 由机械能守恒得2220111sin 222m mgR m m ϕθθ=-++v v v (1) 这里已取球心O 处为重力势能零点. 以过O 的竖直线为轴. 球面对滑块的支持力通过该轴，力矩为零；重力相对于该轴的力矩也为零. 所以在整个运动过程中，滑块相对于轴的角动量守恒，故0cos m R m R ϕθ=v v .(2)由 (1) 式，最大速率应与θ的最大值相对应max max ()θ=v v .(3)而由 (2) 式，q 不可能达到π2. 由(1)和(2)式，q 的最大值应与0θ=v 相对应，即max ()0θθ=v .(4)[(4)式也可用下述方法得到：由 (1)、(2) 式得22202sin tan 0gR θθθ-=≥v v .若sin 0θ≠，由上式得22sin 2cos gRθθ≤v .实际上，sin =0θ也满足上式。

高二物理竞赛试卷考试范围：xxx ；考试时间：xxx 分钟；出题人：xxx 姓名：___________班级：___________考号：___________1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.如图为远距离的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U 1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2．则（ ）A ．输电线路上损失的电功率I 1UB ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为D ．用户端的电压为2.一带电粒子垂直于匀强电场方向射入电场，离开电场后的偏转角与下列因素的关系是：（ ） A ．带电粒子的质量越大，偏转角越大 B ．偏转电压越高，偏转角越大 C ．带电粒子的初速度越小，偏转角越大D ．带电粒子的电量越少，偏转角越大3.鸟儿落在220kV 的高压输电线上，虽然通电的高压线是裸露电线，但鸟儿仍安然无恙，这是因为 （ ） A ．鸟有耐高压的天性B ．鸟儿是干燥的，所以鸟体不导电C ．鸟两脚间的电压几乎为零D ．鸟体电阻极大所以无电流通过4.1888年，德国物理学家______用实验证实电磁波的存在，使人们认识到物质存在的另一种形式。

（ ）A ．麦克斯韦B ．爱迪生C ．赫兹D ．法拉第5.如图所示，正负电子垂直磁场沿与边界成300角方向射入匀强磁场中，则正负电子在磁场中运动的时间之比为A ．1：1B ．1：2C ．1：5D ．1：66.一个电流表的满偏电流I g =1mA ，内阻R g =500Ω。

要把它改装成一个量程为10V 的电压表，则应在电流表上（ ） A ．串联一个10kΩ的电阻 B ．并联一个10kΩ的电阻 C ．串联一个9.5kΩ的电阻 D ．并联一个9.5kΩ的电阻7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光，下列说法中正确的有 （ ）A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB ．开关接通后，电压表的示数为100 VC ．开关断开后，电压表的示数变大D ．开关断开后，变压器的输出功率不变 8.关于机械波，下列说法正确的是（ ） A ．在传播过程中能传递能量 B ．频率由波源决定 C ．能产生干涉、衍射现象 D ．能在真空中传播9.下图四个电场中，均有相互对称分布的a 、b 两点．其中电势和场强都相同的是（ ）10.干电池的电动势为1.5V ，这表示（ ）A．电路中每通过1C的电量，电源把1.5J的化学能转化为电能B．干电池在1s内将1.5J的化学能转化为电能C．干电池与外电路断开时两极间电势差为1.5VD．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2V的蓄电池强二、多选题11.如下列说法中正确的是A．感生电场由变化的磁场产生B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向12.如图是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知（）A．将原子核A分解为原子核B和C可能吸收能量B．将原子核D和E结合成原子核F可能吸收能量C．将原子核A分解为原子核B和F一定释放能量D．将原子核E和F结合成原子核C一定释放能量13.下列说法中正确的是A．公式U=Ed，其中d表示匀强电场中两点间的距离B．公式W=qU，只适用于匀强电场中电场力做功的计算C．公式E=F/q，描述了电场“力的性质”D．公式U=W/q，反映了电场力做功的本领14.下列说法正确的是()A．在经典力学中,物体的质量是不随物体运动状态而改变的B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性,它只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界C．相对论的出现否定了经典力学理论D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型15.如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的初速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上极板的过程中（）A ．它们运动的时间t Q =t PB ．它们的电势能减少量之比△E P ：△E Q =1：2C ．它们所带电荷量之比q p ：q Q =1：2D ．它们的动量增量之比△P p ：△P Q =2：1三、填空题16.（1）在一次实验时某同学用游标卡尺测量（如图），示数为 cm 。

高二物理竞赛试题一、选择题：本题共10小题，每小题5分。

1(多选). 物理学中有多种研究方法，有关研究方法的叙述正确的是（）A．在伽利略之前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非，是他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法B．如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，这里用的逻辑方法是归纳法C．探究作用力与反作用力关系时可以用传感器连在计算机上直接显示力的大小随时间变化的图线，这是物理学中常用的图像法D．探究加速度与力、质量之间的定量关系，可以在质量一定的情况下，探究物体的加速度与力的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量之间的关系。

这是物理学中常用的控制变量法2. 如图所示，A、B两物体叠放在一起，用手托住，让它们静止靠在墙边，然后释放，使它们同时沿竖直墙面下滑，已知mA ＞ mB，则物体B（）A．只受一个重力B．受到重力、摩擦力各一个C．受到重力、弹力、摩擦力各一个D．受到重力、摩擦力各一个，弹力两个3. 我国是一个消耗能源的大国，节约能源刻不容缓，设有一架直升飞机以加速度a从地面由静止开始时竖直向上起飞，已知飞机在上升过程中每秒钟的耗油量V=Pa+q（P、q均为常数），若直升飞机欲加速上升到某一高度处，且耗油量最小，则其加速度大小应为（）A．PqB．qPC．P qP+D．P qq+4.（多选）图中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于平M N aRc b衡状态。

（ ）A ．有可能N 处于拉伸状态而M 处于压缩状态B ．有可能N 处于压缩状态而M 处于拉伸状态C ．有可能N 处于不伸不缩状态而M 处于拉伸状态D ．有可能N 处于拉伸状态而M 处于不伸不缩状态5.如图所示，小球以大小为v ０的初速度由A 端向右运动，到B 端时的速度减小为v Ｂ；若以同样大小的初速度由B 端向左运动，到A 端时的速度减小为v A 。

高中物理竞赛复赛经典练习题1. （本题6分）一长度为l 的轻质细杆，两端各固结一个小球A 、B （见图），它们平放在光滑水平面上。

另有一小球D ，以垂直于杆身的初速度v 0与杆端的Α球作弹性碰撞．设三球质量同为m ，求：碰后（球Α和Β）以及D 球的运动情况．2. （本题6分）质量m =10 kg 、长l =40 cm 的链条，放在光滑的水平桌面上，其一端系一细绳，通过滑轮悬挂着质量为m 1 =10 kg 的物体，如图所示．t = 0时,系统从静止开始运动, 这时l 1 = l 2 =20 cm< l 3．设绳不伸长，轮、绳的质量和轮轴及桌沿的摩擦不计，求当链条刚刚全部滑到桌面上时，物体m 1速度和加速度的大小．3. （本题6分） 长为l 的匀质细杆，可绕过杆的一端O 点的水平光滑固定轴转动，开始时静止于竖直位置．紧挨O 点悬一单摆，轻质摆线的长度也是l ，摆球质量为m ．若单摆从水平位置由静止开始自由摆下，且摆球与细杆作完全弹性碰撞，碰撞后摆球正好静止．求： (1) 细杆的质量．(2) 细杆摆起的最大角度θ．4. （本题6分）质量和材料都相同的两个固态物体，其热容量为C ．开始时两物体的温度分别为T 1和T 2（T 1 > T 2）．今有一热机以这两个物体为高温和低温热源，经若干次循环后，两个物体达到相同的温度，求热机能输出的最大功A max ．5. （本题6分）如图所示，123415641 为某种一定量的理想气体进行的一个循环过程，它是由一个卡诺正循环12341 和一个卡诺逆循环15641 组成．已知等温线温度比T 1 / T 2 = 4，卡诺正逆循环曲线所包围面积大小之比为S 1 / S 2 = 2．求循环123415641的效率η．6. （本题6分）将热机与热泵组合在一起的暖气设备称为动力暖气设备，其中带动热泵的动力由热机燃烧燃料对外界做功来提供.热泵从天然蓄水池或从地下水取出热量，向温度较高的暖气系统的水供热.同时，暖气系统的水又作为热机的冷却水.若燃烧1kg 燃料，锅炉能获得的热量为H ，锅炉、地下水、暖气系统的水的温度分别为210℃，15℃，60℃.设热机及热泵均是可逆卡诺机.试问每燃烧1kg 燃料，暖气系统所获得热量的理想数值（不考虑各种实际损失）是多少？7. （本题5分） 如图所示，原点O 是波源，振动方向垂直于纸面，波长是λ ．AB 为波的反射平面，反射时无相位突变π．O 点位于A 点的正上方，h AO =．Ox 轴平行于AB ．求Ox 轴上干涉加强点的坐标（限于x ≥ 0）．8. （本题6分）一弦线的左端系于音叉的一臂的A 点上，右端固定在B 点，并用T = 7.20 N 的水平拉力将弦线拉直，音叉在垂直于弦线长度的方向上作每秒50次的简谐振动（如图）．这样，在弦线上产生了入射波和反射波，并形成了驻波．弦的线密度η = 2.0 g/m ， 弦线上的质点离开其平衡位置的最大位移为4 cm ．在t = 0时，O 点处的质点经过其平衡位置向下运动，O 、B 之间的距离为L = 2.1 m ．试求：12T 1 6543 VpOT 2A(1) 入射波和反射波的表达式； (2) 驻波的表达式．9. （本题6分）用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱．已知红谱线波长λR 在 0.63─0.76μm 范围内，蓝谱线波长λB 在0.43─0.49 μm 范围内．当光垂直入射到光栅时，发现在衍射角为24.46°处，红蓝两谱线同时出现． (1) 在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现？(2) 在什么角度下只有红谱线出现？10. （本题6分）如图所示，用波长为λ= 632.8 nm (1 nm = 10-9 m)的单色点光源S 照射厚度为e = 1.00×10-5 m 、折射率为n 2 = 1.50、半径为R = 10.0 cm 的圆形薄膜F ，点光源S 与薄膜F 的垂直距离为d = 10.0 cm ，薄膜放在空气（折射率n 1 = 1.00）中，观察透射光的等倾干涉条纹．问最多能看到几个亮纹？（注：亮斑和亮环都是亮纹）．11. （本题6分）507⨯双筒望远镜的放大倍数为7，物镜直径为50mm .据瑞利判据，这种望远镜的角分辨率多大？设入射光波长为nm 550.已知眼睛瞳孔的最大直径为7.0mm .求出眼睛对上述入射光的分辨率.用得数除以7，和望远镜的角分辨率对比，然后判断用这种望远镜观察时实际起分辨作用的是眼睛还是望远镜.12. （本题6分）一种利用电容器控制绝缘油液面的装置示意如图. 平行板电容器的极板插入油中，极板与电源以及测量用电子仪器相连，当液面高度变化时，电容器的电容值发生改变，使电容器产生充放电，从而控制电路工作. 已知极板的高度为a ，油的相对电容率为εr ，试求此电容器等效相对电容率与液面高度h 的关系.13. （本题6分）在平面螺旋线中，流过一强度为I 的电流，求在螺旋线中点的磁感强度的大小．螺旋线被限制在半径为R 1和R 2的两圆之间，共n 圈．[提示：螺旋线的极坐标方程为b a r +=θ，其中a ，b 为待定系数]14. （本题6分）一边长为a 的正方形线圈，在t = 0 时正好从如图所示的均匀磁场的区域上方由静止开始下落，设磁场的磁感强度为B ϖ(如图)，线圈的自感为L ，质量为m ，电阻可忽略．求线圈的上边进入磁场前，线圈的速度与时间的关系．15. （本题6分）如图所示，有一圆形平行板空气电容器，板间距为b ，极板间放一与板绝缘的矩形线圈．线圈高为h ，长为l ，线圈平面与极板垂直，一边与极板中心轴重合，另一边沿极板半径放置．若电容器极板电压为U 12 = U m cos ω t ，求线圈电压U 的大小．Bϖ16. （本题6分）在实验室中测得电子的速度是0.8c ，c 为真空中的光速．假设一观察者相对实验室以0.6c 的速率运动，其方向与电子运动方向相同，试求该观察者测出的电子的动能和动量是多少？（电子的静止质量m e ＝9.11×10-31kg ）17. （本题6分）已知垂直射到地球表面每单位面积的日光功率（称太阳常数）等于1.37×103 W/m 2．(1) 求太阳辐射的总功率． (2) 把太阳看作黑体，试计算太阳表面的温度．（地球与太阳的平均距离为1.5×108 km ，太阳的半径为6.76×105 km ，σ = 5.67×10-8 W/(m 2·K 4)）18. （本题6分））已知氢原子的核外电子在1s 态时其定态波函数为 a r a /3100e π1-=ψ，式中 220em h a e π=ε ．试求沿径向找到电子的概率为最大时的位置坐标值．( ε0 = 8.85×10-12 C 2·N -1·m -2 ，h = 6.626×10-34 J ·s ， m e = 9.11×10-31 kg ， e = 1.6 ×10-19 C )参考答案1. （本题6分）解：设碰后刚体质心的速度为v C ，刚体绕通过质心的轴的转动的角速度为ω，球D 碰后的速度为v '，设它们的方向如图所示．因水平无外力，系统动量守恒：C m m m v v v )2(0+'= 得：(1)20C v v v ='- 1分 弹性碰撞，没有能量损耗，系统动能不变；222220])2(2[21)2(212121ωl m m m m C ++'=v v v ，得 (2)22222220l C ω+='-v v v 2分 系统对任一定点的角动量守恒,选择与A 球位置重合的定点计算．A 和D 碰撞前后角动量均为零，B 球只有碰后有角动量，有])2([0C B l ml ml v v -==ω，得(3)2lC ω=v 2分(1)、(2)、(3)各式联立解出 lC 00;2;0vv v v ==='ω。