第24屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題和答案.doc

第24屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題和答案第 24 屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷本卷共八題，滿分 200 分一、（ 25 分）填空題1、2006年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家約翰馬瑟和喬治 斯穆特，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體輻射形式和各向異性這一發(fā)現(xiàn)為有關(guān)宇宙起源的理論提供了進(jìn)一步的支持，使宇宙學(xué)進(jìn)人了“精確研究”時(shí)代 2、恒星演化到了后期，某些恒星在其內(nèi)部核燃料耗盡時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的爆發(fā)，在短短的幾天中，亮度陡增千萬倍甚至上億倍我國 宋史 第五十六卷中對(duì)當(dāng)時(shí)觀測(cè)到的上述現(xiàn)象作了詳細(xì)記載。2006年 5 月是我國發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象一千周年，為此在杭州召開了有關(guān)的國際學(xué)術(shù)研討會(huì)天文學(xué)上把演化到這一階段的恒星稱為_，恒星演變到這一階段，預(yù)示著一顆恒星的終結(jié)此后，它可能成為_或_. 3、2006年11月 21 日，中國、歐盟、美國、日本、韓國、俄羅斯和印度七方在法國總統(tǒng)府正式簽署一個(gè)能源方面的聯(lián)合實(shí)施協(xié)定及相關(guān)文件，該協(xié)定中的能源是指_能源 4、潮汐是一種常見的自然現(xiàn)象，發(fā)生在杭州灣錢塘江入海口的“錢江潮”是聞名世界的潮汐現(xiàn)象在農(nóng)歷初一和十五前后各有一次大潮，在兩次大潮之間又各有一次小潮試把每月中出現(xiàn)兩次大潮時(shí)地球、月球和太陽的相對(duì)位置示意圖定性地畫在下面試把每月中出現(xiàn)兩次小潮時(shí)地球、月球和太陽的相對(duì)位置示意圖定性地畫在下面5、如圖所示，用雙線密繞在一個(gè)長直圓柱上，形成兩個(gè)螺線管線圈 aa和 bb （分別以實(shí)線和虛線表示），已知兩個(gè)線圈的自感都是 L 今若把 a 與 b 兩端相連，把a(bǔ)和 b兩端接人電路，這時(shí)兩個(gè)線圈的總自感等于_；若把 b 與a相連，把 a 和b兩端接人電路，這時(shí)兩個(gè)線圈的總自感等于_；若把a(bǔ)與 b 兩端相連作為一端，a與 b 相連作為另一端，把這兩端接人電路，這時(shí)兩個(gè)線圈的總自感等于_. 二、（ 25 分）如圖所示，一塊光滑的平板能繞水平固定軸HH調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角板上一根長為l= l .00m 的輕細(xì)繩，它的一端系住一質(zhì)量為m 的小球 P ，另一端固定在HH軸上的 O 點(diǎn)當(dāng)平板的傾角固定在 a 時(shí)，先將輕繩沿水平軸HH拉直（繩與HH重合），然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度v05. 0m/s 若小球能保持在板面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，問傾角 a 的值應(yīng)在什么范圍內(nèi)（取圖中 a 處箭頭所示方向?yàn)閍的正方向）取重力加速度g=10m/s2. 三、（ 25 分）如圖所示，絕熱的活塞 S 把一定質(zhì)量的稀薄氣體（可視為理想氣體）密封在水平放置的絕熱氣缸內(nèi)活塞可在氣缸內(nèi)無摩擦地滑動(dòng)氣缸左端的電熱絲可通弱電流對(duì)氣缸內(nèi)氣體十分緩慢地加熱氣缸處在大氣中，大氣壓強(qiáng)為p0初始時(shí)，氣體的體積為 V0 、壓強(qiáng)為 p0已知 1 摩爾該氣體溫度升高1K 時(shí)其內(nèi)能的增量為一已知恒量。，求以下兩種過程中電熱絲傳給氣體的熱量 Ql 與 Q2之比 1 從初始狀態(tài)出發(fā)，保持活塞 S 位置固定，在電熱絲中通以弱電流，并持續(xù)一段時(shí)間，然后停止通電，待氣體達(dá)到熱平衡時(shí)，測(cè)得氣體的壓強(qiáng)為 pl . 2 仍從初始狀態(tài)出發(fā)，讓活塞處在自由狀態(tài)，在電熱絲中通以弱電流，也持續(xù)一段時(shí)間，然后停止通電，最后測(cè)得氣體的體積為V2四、（ 25 分）如圖所示， Ml M2和 M3 M4都是由無限多根無限長的外表面絕緣的細(xì)直導(dǎo)線緊密排列成的導(dǎo)線排橫截面，兩導(dǎo)線排相交成120，O O 為其角平分線每根細(xì)導(dǎo)線中都通有電流 I ，兩導(dǎo)線排中電流的方向相反，其中Ml M2中電流的方向垂直紙面向里導(dǎo)線排中單位長度上細(xì)導(dǎo)線的根數(shù)為圖中的矩形abcd 是用 N 型半導(dǎo)體材料做成的長直半導(dǎo)體片的橫截面，（），長直半導(dǎo)體片與導(dǎo)線排中的細(xì)導(dǎo)線平行，并在片中通有均勻電流I0，電流方向垂直紙面向外已知 ab 邊與 O O 垂直，l，該半導(dǎo)體材料內(nèi)載流子密度為 n ，每個(gè)載流子所帶電荷量的大小為 q 求此半導(dǎo)體片的左右兩個(gè)側(cè)面之間的電勢(shì)差已知當(dāng)細(xì)的無限長的直導(dǎo)線中通有電流 I 時(shí)，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)離直導(dǎo)線的距離為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 ,式中k為已知常量五、（ 25 分）如圖所示， ACD 是由均勻細(xì)導(dǎo)線制成的邊長為 d 的等邊三角形線框，它以 AD 為轉(zhuǎn)軸，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度田轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）, 磁場(chǎng)方向與 AD 垂直已知三角形每條邊的電阻都等于R取圖示線框平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)平行的時(shí)刻為 t = 0 .1 求任意時(shí)刻 t 線框中的電流 2 規(guī)定 A 點(diǎn)的電勢(shì)為0，求 t = 0 時(shí)，三角形線框的AC 邊上任一點(diǎn) P （到 A 點(diǎn)的距離用 x 表示）的電勢(shì)Up，并畫出Up與 x 之間關(guān)系的圖線六、（ 25 分）空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場(chǎng)，其方向隨時(shí)間作周期性變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間 t 變化的圖線如圖 1 所示規(guī)定 B 0 時(shí)，磁場(chǎng)的方向穿出紙面現(xiàn)在磁場(chǎng)區(qū)域中建立一與磁場(chǎng)方向垂直的平面坐標(biāo)Oxy，如圖 2 所示.一電荷量 q = 510-7c ，質(zhì)量 m =510-10kg 的帶電粒子，位于原點(diǎn)O 處，在 t =0 時(shí)刻以初速度v0=m/s沿 x 軸正方向開始運(yùn)動(dòng)，不計(jì)重力的作用，不計(jì)磁場(chǎng)的變化可能產(chǎn)生的一切其它影響1 試在圖 2 中畫出020 ms 時(shí)間內(nèi)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡，并標(biāo)出圖 2 中縱橫坐標(biāo)的標(biāo)度值（評(píng)分時(shí)只按圖評(píng)分，不要求寫出公式或說明 ) 2 在磁場(chǎng)變化 N 個(gè)（ N 為整數(shù)）周期的時(shí)間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小等于_. 七、（ 25 分）如圖所示， L 是一焦距為 f 的薄凸透鏡（ F 與F 為其焦點(diǎn)）在透鏡右側(cè)焦點(diǎn)F 處放置一曲率半徑大小為 R 的球面反射鏡（其頂點(diǎn)位于 F 處），透鏡和球面鏡組成一軸對(duì)稱的光學(xué)系統(tǒng)在透鏡 L 左側(cè)光軸上有限遠(yuǎn)處有一發(fā)光點(diǎn)P，它發(fā)出的傍軸光線經(jīng)此光學(xué)系統(tǒng)后，恰好成像在P點(diǎn)試在下面第 1 和第 2 小題中填空，在第 3 小題中作圖 1 若球面鏡為凹面鏡，則P點(diǎn)到透鏡的距離等于_；若球面鏡為凸面鏡，則P點(diǎn)到透鏡的距離等于_ . 2 若將一短細(xì)桿垂直于光軸放置，桿的下端位于P點(diǎn)，則此細(xì)桿經(jīng)上述光學(xué)系統(tǒng)所成的最后的像的大小與物的大小之比對(duì)凹面鏡等于_；對(duì)凸面鏡等于_. 3 若球面鏡的半徑大小 R=2f，試按作圖法的規(guī)范要求，畫出第 2 問中短桿對(duì)上述光學(xué)系統(tǒng)逐次成的像及成像光路圖（要求將凹面鏡和凸面鏡分別畫在兩張圖上評(píng)分時(shí)只按圖評(píng)分，不要求寫出作圖理由和說明，但須用已知量標(biāo)出各個(gè)像在光軸上的具體位置 )八、（ 25 分）如圖所示，有一固定的、半徑為 a 、內(nèi)壁光滑的半球形碗（碗口處于水平位置）, O 為球心碗內(nèi)擱置一質(zhì)量為 m 、邊長為 a 的等邊三角形均勻薄板 ABC板的頂點(diǎn) A 位于碗內(nèi)最低點(diǎn)，碗的最低點(diǎn)處對(duì) A 有