第22屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試題及答案

1、第 22 屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽題試卷題號(hào)一二三四五六七八九總分得分閱卷人本卷共九題。滿分200 分一、 (10 分 )在橫線上填上恰當(dāng)?shù)膬?nèi)容1在 2004 年 6 月 10 聯(lián)大會(huì)第58 次會(huì)議上，鼓掌通過(guò)一項(xiàng)決議決議摘錄如下：聯(lián)合國(guó)大會(huì)，承認(rèn)物理學(xué)為了解自然界提供了重要基礎(chǔ)，注意到物理學(xué)及其應(yīng)用是當(dāng)今眾多技術(shù)進(jìn)步的基石，確信物理教育提供了建設(shè)人類發(fā)展所必需的科學(xué)基礎(chǔ)沒(méi)施的工具，意識(shí)到 2005 年是愛(ài)因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)一百周年，這些發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)代物理學(xué)奠定了基礎(chǔ)，i ；i i ,i i i 宣告 2005年為年2愛(ài)因斯坦在現(xiàn)代物理學(xué)領(lǐng)域作出了很多重要貢獻(xiàn)，試舉出其中兩項(xiàng)：；。二、 (17 分 )

2、現(xiàn)有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)(可隨便找地方懸掛)，把勻質(zhì)的長(zhǎng)為L(zhǎng) 的有刻度、零點(diǎn)位于端點(diǎn)的直尺，一個(gè)木塊及質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線試用這些器件設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)裝置( 要求畫(huà)出示意圖) ，通過(guò)一次測(cè)量 (彈簧測(cè)力計(jì)只準(zhǔn)讀一次數(shù) )，求出木塊的質(zhì)量和尺的質(zhì)量 (已知重力加速度為 g)三、 (18 分 )內(nèi)表面只反射而不吸收光的圓筒內(nèi)有一半徑為尺的黑球，距球心為2R 處有一點(diǎn)光源 S，球心 p 和光源 s.皆在圓筒軸線上，如圖所示若使點(diǎn)光源向右半邊發(fā)出的光最后全被黑球吸收，則筒的內(nèi)半徑r 最大為多少 ?四、（ 20 分）處在激發(fā)態(tài)的氫原子向能量較低的狀態(tài)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出一系列不同頻率的光，稱為氫光譜，氫光譜線的波長(zhǎng) 可以用下面的

3、巴耳末一里德伯公式來(lái)表示n1R( 11 ) ， k 分別表示氫原子躍遷前后所處狀態(tài)的量子數(shù)K=l ， 2， 3，對(duì)于k 2n2每一個(gè) k，有 n=k+1 k+2， k+3， R 稱為里德伯常量，是一個(gè)已知量對(duì)于K=l 的一系列譜線其波長(zhǎng)處在紫外線區(qū) ,稱為賴曼系； k=2 的一系列譜線其波長(zhǎng)處在可見(jiàn)光區(qū)稱為巴耳末系用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用賴曼系波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U 1，當(dāng)用巴耳末系波長(zhǎng)最短的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U2，已知電子電荷量的大小為e，真空中光速為c，試求：普朗克恒量和該種金屬的逸出功。五、 (25 分 )一質(zhì)量為m 的小滑塊A 沿斜坡由

4、靜止開(kāi)始下滑，與一質(zhì)量為km 的靜止在水平地面上的小滑塊B 發(fā)生正碰撞，如圖所示設(shè)碰撞是彈性的，且一切摩擦均不計(jì)為使二者能且只能發(fā)生兩次碰撞，則k 的值應(yīng)滿足什么條件?六、 (25 分) 如圖所示。兩根位于同一水平面內(nèi)的平行的直長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌，處于恒定磁場(chǎng)中。磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直一質(zhì)量為m 的均勻?qū)w細(xì)桿，放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑動(dòng)，細(xì)桿與導(dǎo)軌的電阻均可忽略不計(jì)導(dǎo)軌的左端與一根阻值為尺 0 的電阻絲相連，電阻絲置于一絕熱容器中，電阻絲的熱容量不計(jì)容器與一水平放置的開(kāi)口細(xì)管相通，細(xì)管內(nèi)有一截面為S 的小液柱 (質(zhì)量不計(jì) )，液柱將 l mol 氣體 (可視為理想氣體 )封閉

5、在容器中已知溫度升高1 K 時(shí)，該氣體的內(nèi)能的增加量為5R2(R 為普適氣體常量 )，大氣壓強(qiáng)為po，現(xiàn)令細(xì)桿沿導(dǎo)軌方向以初速V 0 向右運(yùn)動(dòng)，試求達(dá)到平衡時(shí)細(xì)管中液柱的位移七、(25 分 ) 三個(gè)電容器分別有不同的電容值C1、C2、C3現(xiàn)把這三個(gè)電容器組成圖示的(a) 、(b) 、(c) 、(d) 四種混聯(lián)電路，試論證：是否可以通過(guò)適當(dāng)選擇C1、C2、C3 的數(shù)值，使其中某兩種混聯(lián)電路A、B 間的等效電容相等八、 (30 分)如圖所示一根長(zhǎng)為L(zhǎng) 的細(xì)剛性輕桿的兩端分別連結(jié)小球別為 ma 和 mb桿可繞距a 球?yàn)?1/4L 處的水平定軸o 在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)初始時(shí)桿處于豎直位置,小球 b 幾乎接

6、觸桌面在桿的右邊水平桌面上， 緊挨著細(xì)桿放著個(gè)質(zhì)量為m 的立方體勻質(zhì)物塊。圖中 ABCD 為過(guò)立方體中心且與細(xì)桿共面的截面現(xiàn)用一水平恒a 和b，它們的質(zhì)量分力 F 作用于 a 球上使之繞 o 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)， 求當(dāng) a 轉(zhuǎn)過(guò) 角時(shí)小球 b 速度的大小設(shè)在此過(guò)程中立方體物塊沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，且小球 b 與立方體物塊始終接觸沒(méi)有分離不計(jì)一切摩擦九、 (30 分 )如圖所示，水平放置的金屬細(xì)圓環(huán)半徑為a，豎直放置的金屬細(xì)圓柱(其半徑比 a小得多 )的端面與金屬圓環(huán)的上表面在同一平面內(nèi)，圓柱的細(xì)軸通過(guò)圓環(huán)的中心o一質(zhì)量為 m，電阻為 R 的均勻?qū)w細(xì)棒被圓環(huán)和細(xì)圓柱端面支撐棒的一端有一小孔套在細(xì)軸o 上，另一端 A 可繞軸線沿圓環(huán)作圓周運(yùn)動(dòng)棒與圓環(huán)的摩擦系數(shù)為 圓環(huán)處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=Kr 、方向豎直向上的恒定磁場(chǎng)中，式中 K 為大于零的常量， r 為場(chǎng)點(diǎn)到軸線的距離會(huì)屬細(xì)圓柱與圓環(huán)用導(dǎo)線ed 連接不計(jì)棒與軸及與細(xì)圓柱端面的摩