2021年第29届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案(精华版)

全国中学生物理竞赛初赛试卷1-5 6 7 8 总分9 10 11 1213 14 15 16本卷共16题，满分200 分．一、选取题．本题共5小题，每小题6分．在每小题给出得分阅卷复核4个选项中，有小题只有一项符合题意，有小题有多项符合题意．把符合题意选项前面英文字母写在每小题背面方括号内．所有选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答得0分．1．惯用示波器中扫描电压u随时间t变化图线是（）2．下面列出某些说法中对的是（）A．在温度为200C 和压强为1个大气压时，一定量水蒸发为同温度水蒸气，在此过程中，它所吸取热量等于其内能增量．B．有人用水银和酒精制成两种温度计，她都把水冰点定为0度，水沸点定为100度，并都把0刻度与100刻度之间均匀等提成同数量刻度，若用这两种温度计去测量同一环境温度（不不大于0度不大于100度）时，两者测得温度数值必然相似．C ．一定量抱负气体分别通过不同过程后，压强都减小了，体积都增大了，则从每个过程中气体与外界互换总热量看，在有过程中气体也许是吸取了热量，在有过程中气体也许是放出了热量，在有过程中气体与外界互换热量为0 .D ．地球表面一平方米所受大气压力，其大小等于这一平方米表面单位时间内受上方作热运动空气分子对它碰撞冲量，加上这一平方米以上大气重量．3．把以空气为介质两个平行板电容器a和b串联，再与电阻R和电动势为E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两极间电压增大了B．与玻璃板插人前比，电容器a两极间电压减小了C．与玻璃板插入前比，电容器b贮存电能增大了D．玻璃板插人过程中电源所做功等于两电容器贮存总电能增长量4．多电子原子核外电子分布形成若干壳层，K壳层离核近来，L壳层次之，M壳层更次之，……，每一壳层中可容纳电子数是一定，当一种壳层中电子填满后，余下电子将分布到次外壳层．当原子内壳层中浮现空穴时，较外壳层中电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X光）形式释放出多余能量，但亦有一定概率将跃迁中放出能量传给另一种电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger）效应，这样电离出来电子叫俄歇电子．现用一能量为40.00keV光子照射Cd（镐）原子，击出Cd原子中K层一种电子，使该壳层浮现空穴，己知该K层电子电离能为26.8keV．随后，Cd原子L 层中一种电子跃迁到K层，而由于俄歇效应，L层中另一种电子从Cd原子射出，已知这两个电子电离能皆为4.02keV，则射出俄歇电子动能等于（）A．( 26.8－4.02－4.02 ) keV B．(40.00－26.8－4.02 ) keVC．( 26.8－4.02 ) keV D．( 40.00－26.8 + 4.02 ) keV5．一圆弧形槽，槽底放在水平地面上，槽两侧与光滑斜坡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截面如图所示．一小物块从斜坡aa’上距水平面ab 高度为Zh 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，已知到达最高处距水平面ab 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 ．小物块不但能再运动到a 处，并能沿斜坡aa’向上 滑行，上升最大高度为2hD ．小物块不但能再运动到a 处，并能沿斜坡aa’向上滑行，上升最大高度不大于h 二、填空题和作图题．把答案填在题中横线上或把图画在题中指定地方．只要给出成果不需写出求得成果过程．6．( 6分）在大气中，将一容积为 0.50m 3一端封闭一端开口圆筒筒底朝上筒口朝下竖直插人水池中，然后放手．平衡时，筒内空气体积为0.40m 3．设大气压强与10.0m 高水柱产生压强相似，则筒内外水面高度差为 ．7．(10分）近年来，由于“微构造材料”发展，研制具备负折射率人工材料光学性质及其应用，已受人们关注．对正常介质，光线从真空射人折射率为n 介质时，人射角和折射角满足折射定律公式，人射光线和折射得分 阅卷 复核得分 阅卷 复核光线分布在界面法线两侧；若介质折射率为负，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同一侧．现考虑由共轴两个薄凸透镜L 1和L 2构成光学系统，两透镜光心分别为O 1和O 2，它们之间距离为s ．若规定以与主光轴成很小夹角光线人射到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之间放一块具备负折射率介质平板，介质板中心位于OO’中点，板两个平行侧面与主光轴垂直，如图所示．若介质折射率n= -1.5，则介质板厚度即垂直于主光轴两个平行侧面之间距离 d = ．8．( 10分）已知：规定一种K （钾）原子与Cl （氯）原子相距很远时，她们互相作用势能为0；从一种K 原子中移走最外层电子形成K +离子所需能量（称为电离能）为E K ，一种Cl 原子吸取一种电子形成Cl -离子释放能量（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）之间吸引力为库仑力，电子电荷量大小为e ，静电力常量为k ．运用以上知识，可知当KCI 分子中K +离子与Cl -离子之间库仑互相作用势能为0时，K +离子与Cl -离子之间距离r s ，可表达为 ．若已知E K = 4.34ev ， E Cl =3.62eV ，k =9.0 ×109N·m 2·C -2 ，e =1.60×10-19C ，则r s = m ．9．(10分）光帆是装置在太空船上一种面积很大但很轻帆，运用太阳光对帆光压，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单位面积辐射能量E =1.37×103J·m -2· s -1，设平得分 阅卷 复核得分 阅卷 复核面光帆面积为1.0×106m 2，且其平面垂直于太阳光辐射方向，又设光帆对太阳光能所有反射（不吸取），则光帆所受光压力约等于 N ．10．(20分）有两个电阻1和2，它们阻值随所加电压变化而变化，从而它们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伏安特性图线分别如图所示．现先将这两个电阻并联，然后接在电动势E=9.0V 、内电阻r 0 = 2.0Ω电源上．试运用题给数据和图线在题图中用作图法读得所需数据，进而分别求出电阻1和电阻2上消耗功率P 1和P 2．规定：i ．在题图上画出所作图线．（只按所画图线评分，不规定写出画图环节及理由）ii ．从图上读下所需物理量数据（取二位有效数字），分别是： iii ．求出电阻R 1消耗功率P 1= ，电阻R 2消耗功率P 2＝ ．三、计算题．计算题解答应写出必要文字阐明、方程式和重要演算环节，只写出最后成果不能得分．有数值计算，答案中必要明确写出数值和单位．11．(17分）宇航员从空间站（绕地球运营）上释放了一颗质量m=500kg 探测卫星．该卫星通过一条柔软细轻绳与空间站连接，稳定期卫星始终在空间站正下方，到空间站距离l =20km ．已知空间站轨道为圆形，周期T = 92 min （分）．i ．忽视卫星拉力对空间站轨道影响，求卫星所受轻绳拉力大小．ii ．假设某一时刻卫星突然脱离轻绳．试计算此后卫星轨道近地点到地面高度、远地点到地面高度和卫星运营周期．取地球半径R = 6.400×103km ，地球同步卫星到地面高度为H 0 =3.6000×104km ，地球自转周期T0 = 24 小时．12．(17分）得分阅卷复核某同窗选了一种倾角为θ斜坡，她骑在自行车上刚好能在不踩踏板状况下让自行车沿斜坡匀速向下行驶，当前她想估测沿此斜坡向上匀速行驶时功率，为此她数出在上坡过程中某一只脚蹬踩踏板圈数N（设不间断匀速蹬），并测得所用时间t，再测得下列有关数据：自行车和人总质量m，轮盘半径R l，飞轮半径R2，车后轮半径R3．试导出估测功率表达式．己知上、下坡过程中斜坡及空气作用于自行车阻力大小相等，无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能量．13．(20分）电荷量为q正电荷，均匀分布在由绝缘材料制Array成质量为m 半径为R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轴线匀加速转动．试求从开始转动到环角速度达到某一值ω0整个过程中外力所做功．已知转动带电圆环等效电流为I时，等效电流产生磁场对整个以圆环为周界圆面磁通量Ф＝kI，k为一已知常量．不计电荷作加速运动所产生辐射效应．14．(20分）如图所示，一木块位于光滑水平桌面上，木块上固连一支架，木块与支架总质量为M ．一摆球挂于支架上，摆球质量为m ，12m M摆线质量不计．初始时，整个装置处在静止状态．一质量为m 子弹以大小为v 0、方向垂直于图面向里速度射人摆球并及时停留在球内，摆球和子弹便一起开始运动．已知摆线最大偏转角不大于900，在小球来回运动过程中摆线始终是拉直，木块未发生转动．i ．求摆球上升最大高度． ii ．求木块最大速率．得分 阅卷 复核iii．求摆球在最低处时速度大小和方向．15．(20分）图得分阅卷复核中坐标原点O(0，0）处有一带电粒子源，向y≥0一侧沿Oxy平面内各个不同方向发射带正电粒子，粒子速率都是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，磁感应强度大小为B 均匀磁场区域，使上述所有带电粒子从该磁场区域边界射出时，均能沿x轴正方向运动．试求出此边界线方程，并画出此边界线示意图．16．(20分）在海面上有三艘轮船，船A以速度u向正东Array方向航行，船B以速度2u 向正北方向航行，船C以速度B和C正好同步通过船A航线并位于船A 前方，船B到船A距离为a，船C到船A距离为2a．若以此时刻作为计算时间零点，求在t时刻B、C两船间距离中点M到船A连线MA绕M 点转动角速度．第28届全国中学生物理竞赛初赛试卷参照解答与评分原则一、选取题．答案：1．C 2．C 3．BC 4．A 5．D评分原则：本题共5小题，每小题6分．所有选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答得0分．二、填空题答案与评分原则：6．2.5m ( 6分）7．35s (10 分） 8．2lk C ke E E ( 6分） 2.0×10-9 (2分）9．9 ( 10 分）10．i ．如图所示．( 8分）（图错不给分，图不精确酌情评分．)ii ．并联电阻两端电压U 0=2.3V (2分），通过电阻1电流I 10＝1.2A (3分），通过电阻2电流I 20= 2.2A ( 3分）（读数第一位必要对的，第二位与答案不同，可酌情评分．)iii ．2.5 W ( 2 分），4 .9W ( 2 分）11．参照解答：i ．设空间站离地面高度为H ，由于同步卫星周期和地球自转周期相似，依照开普勒第三定律以及题意有323200)()R H T R H T +=+（ (1) 即 2/300()()T H R H R T =+- (2) 代人数据得 H= 376km (3)卫星高度 h =H 一l =356km (4)卫星在细绳拉力 F 和地球引力作用下跟随空间站一起绕地球作周期为 T 圆周运动，有222()()()Mm G F m R h R h Tπ-=++ (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 圆周运动 故有222()()()Mm G m R h R h Tπ''=++ (6) 式中m ’为空间站质量．由（5）、（6）两式得2222()()()[1]()R H F m R h T R h π+=+-+ (7) 将（3）、（4）式及其她关于数据代人（7）式得 F=38.2N (8)ii ．细绳脱落后，卫星在地球引力作用下绕地球运动轨道为一椭圆．在脱落瞬间，卫星速度垂直于卫星与地心连线，因此脱落点必是远地点（或近地点），由( 4）式可知，此点到地面高度h =356km (9)设卫星在近地点（或远地点）高度为h '，速度为v '，依照开普勒第二定律，有22()()R h v R h T π''+=+ (10) 依照机械能守恒，有222112()()22Mm Mm mv G m R h G R h T R hπ'-=+-'++ (11) 联立（10）、（11）两式并运用（6）式得433()2()()R h h R H R h +'=+-+ (12) 代人关于数据有 h ' = 238km (13 )由（9）、（13）两式可知，远地点到地面高度为356km ，近地点到地面高度为238km .设卫星周期为T '，依照开普勒第三定律，卫星周期3/22()22R h h T T R H'++'=+ (14) 代人数据得T '= 90 . 4min (15)评分原则：本题 17 分．第i 小题9分． ( l ）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l 分， (11）式 2 分， (12）、（13）、（14）、（15）式各1分．12．参照解答：解法一由于下坡时自行车匀速行驶，可知阻力大小f=mgsinθ (1)由题意，自行车沿斜坡匀速向上行驶时，轮盘角速度2N tπω= (2) 设轮盘边沿线速度为v 1，由线速度定义有v 1=ωR 1 (3)设飞轮边沿线速度为v 2，后车轮边沿线速度为v 3，由于轮盘与飞轮之间用链条连结，它们边沿上线速度相似，即 v 1=v 2 (4)因飞轮与后车轮转动角速度相似，故有2233v R v R = (5) 因车轮与坡面接触处无滑动，在车后轮绕其中心轴转动一周时间T 内，车后轮中心轴迈进路程32s R π∆= (6 )而 332R T v π= (7) 车后轮中心轴迈进速度即自行车行驶速度大小s V T ∆=(8) 由以上关于各式得 1322NR R V R tπ= (9) 人骑自行车上坡功率为克服阻力f 功率加上克服重力沿斜面分力功率，即P=fV+mgVsin θ (10)由（l ）、（9）、（10）式得1324sin mg NR R P R tπθ= (11) 评分原则：本题 17 分．( l ）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，若自行车出发点高度为h ，则克服阻力所做功W f 等于势能减少，有W f =mgh (1)用s 表达自行车行驶路程，有h =s sin θ (2 )自行车沿斜坡匀速向上行驶时，骑车者所做功W ，等于克服阻力功W f 与势能增量mgh 之和，即W=W f +mgh (3)设骑车者蹬踩踏板N 圈到达下坡时出发点，因踏板转N 圈可使后轮转NR 1/R 2圈，因此自行车行驶距离s 为 122NR s R R π=⋅ (4) 由（1）到（4）式，得1324sin NR R W mg R tπθ=⋅ (5) 上式除以所用时间t ，即得骑车者功率1324sin mg NR R W P t R tπθ== (6) 评分原则：本题17分．( I ）式3分， ( 2）式l 分， (3）式4分， (4）式6分， (5）式 l 分， (6）式 2 分．13．参照解答：当环角速度到达ω0时，环动能201()2k E m R ω= ( l ) 若在时刻t ，环转动角速度为ω，则环上电荷所形成等效电流22q q I R Rωωππ== (2) 感应电动势 I k t tφε∆∆==∆∆ (3) 由（2）、（3）式得 2q k tωεπ∆=∆ (4) 环加速转动时，要克服感应电动势做功，功率为P 1=εI (5) 由于是匀加速转动，因此ω和I 都随时间t 线性增长．若角速度从零开始增长到ω0经历时间为t 0，则有00t tωω∆=∆ (6) 若与ω0相应等效电流为I 0，则在整个过程中克服感到电动势做总功10012W I t ε= (7) 由以上关于各式得220128q W k ωπ= (8) 外力所做总功22201021()82k q W W E k m R ωωπ=+=+ (9) 评分原则：本题20分．(1）式3分，(2）式4分，(3）式2分，(5）式3分， (6）式2分， (7）式3分，(8) 式l 分，(9）式2 分14．参照解答：i ．由于子弹射人摆球至停留在球内经历时间极短，可以以为在这过程中摆球仅获得速度但无位移．设摆球（涉及停留在球内子弹）向前（指垂直于图面向里）速度为u ，由动量守恒定律有mv 0=2mu (l)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，设此时木块速度为V ，摆球上升高度为h ，因水平方向动量守恒以及机械能守恒有 2mu =(2m +M)V (2)221(2)22mu m M V mgh =++ (3) 解（l ）、（2）、（3）三式得208(2)Mv h g m m =+ (4) ii ．摆球升到最高后相对木块要反向摆动．由于在摆球从开始运动到摆线返回到竖直位置前整个过程中，摆线作用于支架拉力始终向斜前方，它使木块向前运动速度不断增大；摆线通过竖直位置后，直到摆线再次回到竖直位置前，摆线作用于支架拉力将向斜后方，它使木块速度减小，因此在摆线（第一次）返回到竖直位置那一时刻，木块速度最大，方向向前以V ’表达摆线位于竖直位置时木块速率，u ’表达此时摆球速度（相对桌面），当u' >0，表达其方向水平向前，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22mu mu MV ''=+ (5)22212mu mu MV ''=+ (6) 解（1）、（5）、（6）三式可得摆线位于竖直位置时木块速度大小0V '= (7)022mv V m M'=+ (8) (7）式相应于子弹刚射人摆球但木块尚未运动时木块速度，它也是摆球在后来相对木块往复运动过程中摆线每次由后向前通过竖直位置时木块速度；而题中规定木块最大速率为（8）式，它也是摆球在后来相对木块往复运动过程中摆线每次由前向后通过竖直位置时木块速度．iii ．在整个运动过程中，每当摆线处在竖直位置时，小球便位于最低处．当子弹刚射人摆球时，摆球位于最低处，设这时摆球速度为u ，由（l ）式得 012u 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，设这时摆球速度为u'，由 (l ）、（5）、（6）三式和（8）式可得0122m 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）式木块速度减至0，设这时摆球速度为u''， 由（l ）、（5）、（6）式可得u''＝012u v = (11) 方向向前，开始重复初始运动．评分原则：本题20分．第i 小题 8 分．(1) 式 1 分，(2）、（3）式各3分， (4）式l 分第ii 小题 7 分．(5)、(6）式各3分，(8）式 l 分第iii 小题 5 分． ( 9 )式l 分， (10）式3.分， (11）式l 分．15．参照解答：先设磁感应强度为B 匀强磁场方向垂直xy 平面向里，且无边界．考察从粒子源发出速率为v 、方向与x 轴夹角为θ粒子，在磁场洛仑兹力作用下粒子做圆周运动，圆轨道通过坐标原点O ，且与速度方向相切，若圆轨道半径为R ，有2v qvB m R = （1） 得 mv R qB= (2) 圆轨道圆心O ’在过坐标原点O 与速度方向垂直直线上，至原点距离为R ，如图1所示．通过圆心 O ’作平行于y 轴直线与圆轨道交于P 点，粒子运动到P 点时其速度方向正好是沿x 轴正方向，故P 点就在磁场区域边界上．对于不同人射方向粒子，相应P 点位置不同，所有这些P 点连线就是所求磁场区域边界线．P 点坐标为x ＝—Rsin θ (3 )y ＝一R + Rcos θ (4)这就是磁场区域边界参数方程，消去参数θ，得x 2 +(y+R)2=R 2 (5)由（2）、（5）式得222222()mv m v x y qB q B ++= (6) 这是半径为R 圆心 O ’’坐标为（0，一R ) 圆，作为题所规定磁场区域边界线，应是如图 2 所示半个圆周，故磁场区域边界线方程为222222()mv m v x y qB q B ++= 0x ≤0y ≤ (7) 若磁场方向垂直于xy 面向外，则磁场边界线为如图3示半圆，磁场区域边界线方程为x 2 +(y —R)2=R 2 0x ≥ 0y ≥ （8 )或 222222()mv m v x y qB q B +-= 0x ≥ 0y ≥ （9） 证明同前评分原则：本题20分．( l ）或（2）式 2 分， (3）、（4）式各 4 分， (7）式 3 分，图（图 2 ) 2分（只要半圆位置对的就给2分），(9）式3分，图（图 3 ) 2 分（只要半圆位置对的就给2分）16．参照解答：以t =0时刻船A 所在位置为坐标原点O ，作如图1所示平面直角坐标系O xy ，x 轴指向正东，y 轴指向正北．可以把船C 速度分解成沿正东方向分速度v x 和沿正北方向分速度v y 两个分量．依照题意有v x ＝v y ＝2u (1)在t 时刻，三船位置如图1所示．B 、C 二船在y 方向位移相等，两船连线BC 与x 轴平行，两船间距离2BC a ut =+ (2)BC 中点到B 点距离为12a ut +．中点M 坐标分别为 1322M x a a ut a ut =++=+ （3） 2M y ut = （4）可见M 点沿x 方向速度为u ，沿y 方向速度为2u ，在t = 0时刻BC 中点在x 轴上，其x 坐标为3a /2．在与M 点固连参照系中考察，并建立以M 为原点直角坐标系M x 'y' ，x '轴与x 轴平行，y'轴与y 轴平行，则相对M ，船A 速度只有沿负y'方向分量，有u AM =u AM y'=—2u (5)在时刻t ，船A 在坐标系M x 'y'坐标为32A x a '=- (6) A AM y u t '= (7)可以把A 船速度分解为沿连线MA 方向分量u AM1和垂直于连线 MA 方向分量u AM2两个分量，u AM1使连线MA 长度增大，u AM2使连线 MA 方向变化，如图2所示．若用R 表达t 时刻连线MA 长度，则连线MA 绕M 点转动角速度2AM u Rω= (8) 若MA 与x '轴夹角为θ，则有2cos AM AM u u θ= (9)而 cos A x R θ'=（10） 22A A R x y ''=+ （11）由（5）到（10）各式得22212916au a u t ω=+ （12） 评分原则：本题20分．求得（5）式共6分， ( 6）、（7）式各l 分， (8）式6分， (9）式2分， (10）、(11）式各l 分，( 12 ) 式2分。

热力学专题（16）V，其中盛有2mol的空气和少量的水（水的体积可以忽略）。

平衡时一、（20分）一汽缸的初始体积为0气体的总压强是3.0atm，经做等温膨胀后使其体积加倍，在膨胀结束时，其中的水刚好全部消失，此时的总压强为2.0atm。

若让其继续作等温膨胀，使体积再次加倍。

试计算此时：1.汽缸中气体的温度；2.汽缸中水蒸气的摩尔数；3.汽缸中气体的总压强。

假定空气和水蒸气均可以当作理想气体处理。

（17）一、在一大水银槽中竖直插有一根玻璃管，管上端封闭，下端开口．已知槽中水银液面以上的那部分玻璃管的长度ｌ＝76ｃｍ，管内封闭有ｎ＝1．0×10－3ｍｏｌ的空气，保持水银槽与玻璃管都不动而设法使玻璃管内空气的温度缓慢地降低10℃，问在此过程中管内空气放出的热量为多少?已知管外大气的压强为76ｃｍＨｇ，每摩尔空气的内能Ｕ＝ＣＶＴ，其中Ｔ为绝对温度，常量ＣＶ＝20．5Ｊ·（ｍｏｌ·Ｋ）－1，普适气体常量Ｒ＝8．31Ｊ·（ｍｏｌ·Ｋ）－1（18）二、(22分)正确使用压力锅的方法是：将己盖好密封锅盖的压力锅(如图复18-2-1)加热，当锅内水沸腾时再加盖压力阀S，此时可以认为锅内只有水的饱和蒸气，空气己全部排除．然后继续加热，直到压力阀被锅内的水蒸气顶起时，锅内即已达到预期温度(即设计时希望达到的温度)，现有一压力锅，在海平面处加热能达到的预期温度为120℃．某人在海拔5000m的高山上使用此压力锅，锅内有足量的水．1．若不加盖压力阀，锅内水的温度最高可达多少？2．若按正确方法使用压力锅，锅内水的温度最高可达多少？3．若未按正确方法使用压力锅，即盖好密封锅盖一段时间后，在点火前就加上压力阀。

此时水温为27℃，那么加热到压力阀刚被顶起时，锅内水的温度是多少？若继续加热，锅内水的温度最高可达多少？假设空气不溶于水．p t与温度t的关系图线如图已知：水的饱和蒸气压w()复18-2-2所示．p z与高度z的关系的简化图线如图复大气压强()18-2-3所示．27t =℃时27t =3w (27) 3.610Pa p ︒=⨯；27t =0z =处5(0) 1.01310Pa p =⨯（19）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． （20）（初）三、(20分)在野外施工中，需要使质量 m ＝4.20 kg 的铝合金构件升温。

2021年上海市第29届初中物理竞赛大同杯初赛试题详解上海市第二十九届初中物理竞赛(大同中学杯)初赛试卷(兼区县物理竞赛试卷)2021年3月8日上午9：00~10：30说明：1、本试卷共分两部分，第一部分为单项选择题，每题3分，共30题，计90分：第二部分为多项选择题，每题5分，全对得5分，部分选对得2分，选错或不选得0分，共12题，计60分。

全卷满分150分。

2、考试时间为90分钟。

3、考生使用答题纸(卡)，把每题的正确选项填在答题纸(卡)相应位置。

允许使用计算器，考试完毕后，请将试卷、答题纸(卡)一并交给监考人员。

4、水的比热容：c水=4．2×103焦/(千克·℃)第一部分：单项选择题1．最早提出物体运动不需要力来维持的物理学家是( ) (A)亚里士多德 (B)焦耳 (C)牛顿 (D)伽利略【答案】D2．如图所示，以下现象中通过做功改变物体内能的是( )(A)搓手取暖 (B)水被加热 (C)勺子烫手 (D)曝晒钢瓶【答案】A3．如图所示，能正确表示小磁针指向的是（）【答案】C4．有的工厂的烟囱里会冒出“白烟”，主要原因是( ) (A)排出的气体中含有CO2气体遇冷凝结，形成“白烟” (B)排出的热气体与空气中的水滴混合，形成“白烟”(C)排出的气体中含有大量的CO、CO2等混合气体，形成“白烟” (D)排出的气体中含有水蒸气遇冷凝结成小水滴，形成“白烟”【答案】D5．把一个带正电的物体A，靠近一个原来不带电的验电器的金属小球，然后用手去触摸金属小球(人体是通大地的导体)，再移开手，这时( ) (A)金属小球和金属箔都不带电 (B)金属小球带负电，金属箔不带电 (C)金属小球带负电，金属箔带正电 (D)金属小球带负电，金属箔也带负电【答案】B16．如图所示，在水平的两根平行筷子中间放上两只乒乓球，通过空心塑料管向两球间用力吹气，会发现两只乒乓球( ) (A)相互靠近 (B)相互远离 (C)静止不动 (D)向同一方向运动【答案】A【分析】根据“伯努利效应”可知流速与压强的关系：流体的流速越大，压强越小；流体的流速越小，压强越大。

第29届全国高中生物理竞赛预赛冲刺模拟试题（一）参考答案第29届全国高中生物理竞赛预赛冲刺模拟试题（一）参考答案一、选择题（每小题3分，共36分）1．C 2．D 3．AD 4．CD 5．BCD 6．ACD 7．BD 8．BC 9．AC 10．B 11．B 12．BD二、填空题（每小题5分，共30分）13．2/,/2gL g L 14．101215．3.6 16．电、240 17．0.9 2.518．g D v k 3161πρ= 12136)(Uv v v gd D q +=πρ三、计算题（共54分）19．解：由于链条相连，链轮A 与飞轮B 边缘的线速度相等B B A A R R ωω= 2分由齿数与轮缘长度成正比得BAB A N N R R =ππ22 2分又2D v B ⋅=ω2分DN vN A B A 2=ω 将48=A N N B =15代入得脚踏板做匀速圆周运动的最小角速度为s rad A /8.3=ω4分20．解：（1）滑块在平衡位置时摩擦力与弹力平衡，有kA mg =μ2分解得kmg A μ= 2分（2）滑块的振动图像为余弦的函数，滑块第一次经过平衡位置左侧2A处由θcos A x =得当2A x =时，︒=60θ2分 则滑块振动的时间为12564TTT t =+=3分滑块与皮带的相对路程为kmg vT A A vt s 23125)2(μ-=+-= 3分产生的热量为)23125(kmg vT mg Q μμ-=2分21．解：题目中给出E=9V ，E x 的大小不确定，所以要分两种情况讨论由灯泡的伏安特性曲线知：当I 1=20mA 时，有V U 31=灯 1分352=I mA 时，V U 92=灯 1分设两个电源的内阻与电流表内阻总和为R 内 （1）当内灯时R I U E E E E x x 11,+=-> 1分 当E x 反向连接时，内灯IR U E E x +=+2 1分灯泡短路时安培表的的读数为内R E E I x A -=1分联立解得A 。