第25屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試題及答案

1、2008年第25屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試卷本卷共八題，滿分160分一、（15 分）1、（5分）蟹狀星云脈沖星的輻射脈沖周期是 0.033s。假設(shè)它是由均勻分布的物質(zhì)構(gòu)成的球體， 脈 沖周期是它的旋轉(zhuǎn)周期，萬(wàn)有引力是唯一能阻止它離心分解的力，已知萬(wàn)有引力常量G =6.67xl0,1m3 kg A s ,由于脈沖星表面的物質(zhì)未分離，故可估算出此脈沖星密度的下限是3kg m 。2、（5分）在國(guó)際單位制中，庫(kù)侖定律寫(xiě)成 F =卜等，式中靜電力常量k = 8.98M109N m2,r電荷量q1和q2的單位都是庫(kù)侖，距離r的單位是米，作用力F的單位是牛頓。若把庫(kù)侖定律寫(xiě)成 更簡(jiǎn)潔的形式5=錚，式中距離r

2、的單位是米，作用力F的單位是牛頓。若把庫(kù)侖定律寫(xiě)成更簡(jiǎn) r潔的形式F=q12,式中距離r的單位是米，作用力F的單位是牛頓，由此式可這義一種電荷量 q r的新單位。當(dāng)用米、千克、秒表示此新單位時(shí)，電荷新單位 =;新單位與庫(kù)侖的關(guān)系為1新單位=G 3、（5分）電子感應(yīng)加速器（betatron ）的基本原理如下：一個(gè)圓環(huán)真空室處于分布在圓柱形體積 內(nèi)的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向沿圓柱的軸線，圓柱的軸線過(guò)圓環(huán)的圓心并與環(huán)面垂直。圓中兩個(gè)同心的實(shí) 線圓代表圓環(huán)的邊界，與實(shí)線圓同心的虛線圓為電子在加速過(guò)程中運(yùn)行的軌道。已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律為B = BoCOS（2M/T）,其中T為磁場(chǎng)變化的周期。

3、B為大于0的常量。當(dāng)B為正時(shí)，磁場(chǎng)的方向垂直于紙面指向紙外。若持續(xù)地將初速度為V0的電子沿虛線圓的切線方向注入到環(huán)內(nèi)（如圖），則電子在該磁場(chǎng)變化的一個(gè)周期內(nèi)可能被加速的時(shí)間是從1=到1=。二、（21分）嫦娥1號(hào)奔月衛(wèi)星與長(zhǎng)征3號(hào)火箭分離后，進(jìn)入繞地運(yùn)行的橢圓軌道，近地點(diǎn)離地面高Hn =2.05x102km ,遠(yuǎn)地點(diǎn)離地一'面高Hf=5x 4 ，周期約為16小岫 稱(chēng)為16ml、時(shí)軸 口,川 道（如圖中加線1所示）。隨后，為了使衛(wèi)星離地越來(lái)越遠(yuǎn)，星載發(fā)動(dòng)機(jī)先在/ 遠(yuǎn)地點(diǎn)點(diǎn)火，使衛(wèi)星進(jìn)入新軌道（如圖中曲線2所示），以抬高近地點(diǎn)。后來(lái)% 又連續(xù)三次在抬高以后的近地點(diǎn)點(diǎn)火，使衛(wèi)星加速和變軌，抬高

4、遠(yuǎn)地點(diǎn)，相繼進(jìn)入24小時(shí)軌道、48小時(shí)軌道和地月轉(zhuǎn)移軌道（分別如圖中曲線3、4、5所示）。已知衛(wèi)星質(zhì)量m = 2.350M103kg ,地球半徑R =6.378 x 10km,地面重力加速度 g=9.81m/s2,月球半徑 r = 1.738父 103km。1、試計(jì)算16小時(shí)軌道的半長(zhǎng)軸a和半短軸b的長(zhǎng)度，以及橢圓偏心率 e。2、在16小時(shí)軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)，假設(shè)衛(wèi)星所受推力的方向與衛(wèi)星速度方向相同， 而且點(diǎn)火時(shí)間 很短，可以認(rèn)為橢圓軌道長(zhǎng)軸方向不變。 設(shè)推力大小F=490N要把近地點(diǎn)抬高到600km問(wèn)點(diǎn)火時(shí) 間應(yīng)持續(xù)多長(zhǎng)？-3、試根據(jù)題給數(shù)據(jù)計(jì)算衛(wèi)星在16小時(shí)軌道的實(shí)際運(yùn)行周期。4、衛(wèi)星最后

5、進(jìn)入繞月圓形軌道，距月面高度修約為_(kāi) '200km周期Tm=127分鐘，試據(jù)此估算月球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比值。三、（22分）足球射到球門(mén)橫梁上時(shí)，因速度方向不同、射在橫梁上的位置有別，其落地點(diǎn)也是不 同的。已知球門(mén)的橫梁為圓柱形，設(shè)足球以水平方向的速度沿垂直于橫梁的方向射到橫梁上，球與橫梁間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)0 =0.70 ,球與橫梁碰撞時(shí)的恢復(fù)系數(shù) e=0.70o試問(wèn)足球應(yīng)射在橫梁上什么位置才能使球心落在球門(mén)線內(nèi)（含球門(mén)上）？足球射在橫梁上的位置用球與橫梁的撞擊點(diǎn)到橫梁軸線的垂線與水平方向（垂直于橫梁的軸線）的夾角 9 （小于90）來(lái)表示。不計(jì)空氣及重力的影響 四、（20分）圖示為低溫工程

6、中常用的一種氣體、蒸氣壓聯(lián)合溫度計(jì)的原理示意圖， M為指針壓力 表，以Vm表示其中可以容納氣體的容積；B為測(cè)溫飽，處在待測(cè)溫度的環(huán)境中，以 Vb表示其體積；E為貯氣容器，以VE表示其體積；F為閥門(mén)。M E、B由體積可忽略的毛細(xì)血管連接。在 M E、B均處在室溫T=300K時(shí)充以壓強(qiáng)p0 =5.2Ml05Pa的氫氣。假設(shè)氫的飽和蒸氣仍遵從理想氣體狀態(tài)方程?，F(xiàn)考察以下各問(wèn)題：1、關(guān)閉閥門(mén)F,使E與溫度計(jì)的其他部分隔斷，于是 M B構(gòu)成一簡(jiǎn)易的氣體溫度計(jì)，用它可測(cè)量 25K以上的溫度，這時(shí)B中的氫氣始終處在氣態(tài)，M處在室溫中。試導(dǎo)出B處的溫度T和壓力表顯 示的壓強(qiáng)p的關(guān)系。除題中給出的室溫 T。時(shí)B

7、中氫氣的壓強(qiáng)R外，理論上至少還需要測(cè)量幾個(gè)已 知溫度下的壓強(qiáng)才能定量確定 T與p之間的關(guān)系？2、開(kāi)啟閥門(mén)F,使M E、B連通，構(gòu)成一用于測(cè)量2025K溫度區(qū)間的低溫的蒸氣壓溫度計(jì)，止匕 時(shí)壓力表M測(cè)出的是液態(tài)氫的飽和蒸氣壓。由于飽和蒸氣壓與溫度有靈敏的依賴(lài)關(guān)系， 知道了氫的 飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量氫的飽和蒸氣壓，就可相當(dāng)準(zhǔn)確地確定這一溫區(qū)的溫度。在設(shè)計(jì)溫度計(jì)時(shí)，要保證當(dāng) B處于溫度低于TV =25K時(shí)，B中一定要有液態(tài)氫存在，而當(dāng)溫度高于Tv =25K時(shí)，B中無(wú)液態(tài)氫。到達(dá)到這一目的，Vm +Ve與VB間應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系？已知TV =25K時(shí),液態(tài)氫的飽和蒸氣壓pv =3.3 105

8、Pa態(tài)氫體積的800速運(yùn)動(dòng)的低速電 度包含n個(gè)電子，垂直于平行板電3、已知室溫下壓強(qiáng)pi =1.04M105Pa的氫氣體積是同質(zhì)量的液倍，試論證蒸氣壓溫度計(jì)中的液態(tài)氣不會(huì)溢出測(cè)溫泡Bo五、（20分）一很長(zhǎng)、很細(xì)的圓柱形的電子束由速度為 v的勻 子組成，電子在電子束中均勻分布，沿電子束軸線每單位長(zhǎng)每個(gè)電子的電荷量為-e（e >0）,質(zhì)量為mi該電子束從遠(yuǎn)處沿容器極板的方向射向電容器，其前端（即圖中的右端）于t=0時(shí)刻剛好到達(dá)電容器的左極板。電容 器的兩個(gè)極板上各開(kāi)一個(gè)小孔，使電子束可以不受阻礙地穿過(guò)電容器。兩極板 A、B之間加上了如圖所示的周期性變化的電壓Vab （Vab=Va-Vb,圖中

9、只畫(huà)出了一個(gè)周期的圖線），電壓的最大值和最小值分別為V。和一V，周期為T(mén)o若以工表示每個(gè)周期中電壓處于最大值的時(shí)間問(wèn)隔，則電壓處 于最小值的時(shí)間間隔為T(mén)-工。已知T的值恰好使在Vab變化的第一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)電容器到達(dá)電容器 右邊的所有的電子，能在某一時(shí)刻tb形成均勻分布的一段電子束。設(shè)電容器兩極板間的距離很小， 電子穿過(guò)電容器所需要的時(shí)間可以忽略，且 mv2=6ev0,不計(jì)電子之間的相互作用及重力作用。1、滿足題給條件的和tb的值分別為=T, tb=T02、試在下圖中畫(huà)出t=2T那一時(shí)刻，在0 2T時(shí)間內(nèi)通過(guò)電容器的電子在電容器右側(cè)空間形成的電 流I,隨離開(kāi)右極板距離x的變化圖線，并在圖上標(biāo)出圖

10、線特征點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)（坐標(biāo)的數(shù)字保留 到小數(shù)點(diǎn)后第二位）。取x正向?yàn)殡娏髡较颉D中x=0處為電容器的右極板B的小孔所在的位置, 精心整理橫坐標(biāo)的單位s = Je”。（本題按畫(huà)出的圖評(píng)分，不須給出計(jì)算過(guò)程） - m六、（22分）零電阻是超導(dǎo)體的一個(gè)基本特征，但在確認(rèn)這一事實(shí)時(shí)受到實(shí)驗(yàn)測(cè)量精確度的限制。為克服這一困難，最著名的實(shí)驗(yàn)是長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)浸泡在液態(tài)氮（溫度 T=4.2K）中處于超導(dǎo)態(tài)的用鉛絲做成的單匝線圈（超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度Tc=7.19K）中電流的變化。設(shè)鉛絲粗細(xì)均勻，初始時(shí)通有I=100A 的電流，電流檢測(cè)儀器的精度為R =1.0mA,在持續(xù)一年的時(shí)間內(nèi)電流檢測(cè)儀器沒(méi)有測(cè)量到電流的 變化。根據(jù)

11、這個(gè)實(shí)驗(yàn)，試估算對(duì)超導(dǎo)態(tài)鉛的電阻率為零的結(jié)論認(rèn)定的上限為多大。設(shè)鉛中參與導(dǎo)電 的電子數(shù)密度n =8.00Ml02°m3,已知電子質(zhì)量m = 9.11父10kg ,基本電荷e = 1.60父10,七。（采用 的估算方法必須利用本題所給出的有關(guān)數(shù)據(jù)）七、（20分）在地面上方垂直于太陽(yáng)光的入射方向，放置一半徑 R=0.10m焦距f=0.50m的薄凸透 鏡，在薄透鏡下方的焦面上放置一黑色薄圓盤(pán)（圓盤(pán)中心與透鏡焦點(diǎn)重合） ，于是可以在黑色圓盤(pán) 上形成太陽(yáng)的像。已知黑色圓盤(pán)的半徑是太陽(yáng)像的半徑的兩倍。 圓盤(pán)的導(dǎo)熱性極好，圓盤(pán)與地面之 間的距離較大。設(shè)太陽(yáng)向外輻射的能量遵從斯特藩玻爾茲曼定律： 在

12、單位時(shí)間內(nèi)在其單位表面積上向外輻射的能量為 W=oT4,式中仃為斯特藩一玻爾茲曼常量，T為輻射體表面的的絕對(duì)溫度。對(duì)太而言，取其溫度ts =5.50父103匕。大氣對(duì)太陽(yáng)能的吸收率為8 =0.40。又設(shè)黑色圓盤(pán)對(duì)射到其上的太陽(yáng)能全部吸收，同時(shí)圓盤(pán)也按斯特藩玻爾茲曼定律向外輻射能量。如果不考慮空氣的對(duì)流，也不考慮雜散光的影響，試問(wèn)薄圓盤(pán)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)可能達(dá)到的最高溫度為多少攝氏度？八、（20分）質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為鏡像核，例如3He是3H的鏡像核，同樣3H是3He的鏡像核。已知3H和3 He原子的質(zhì)量分別是m3H =3.016050u和m3He =3.016029u ,中子和質(zhì)子質(zhì)量分別是

13、 mn =1.008665u 和 mp一 一9315= 1.007825u , 1u =934.5 cMeV，式中c為光速，靜電力常量k1.44,=-MeV fm , e精心整理結(jié)合能之差用的“核 關(guān)系，又知質(zhì) 相等，試說(shuō)明 主要是由什 結(jié)合能之差以被近似地 球體；核子數(shù)式中e為電子的電荷量1、試計(jì)算3H和3He的為多少M(fèi)eV2、已知核子間相互作 力”與電荷幾乎沒(méi)有 子和中子的半徑近似 上面所求的結(jié)合能差 么原因造成的。并由此 來(lái)估計(jì)核子半徑r nio 3、實(shí)驗(yàn)表明，核子可 看成是半徑rN恒定的A較大的原子核可以近似地被看成是半徑為 R的球體。根據(jù)這兩點(diǎn)，試用一個(gè)簡(jiǎn)單模型找出R與A的關(guān)系式；利

14、用本題第2問(wèn)所求得的rN的估計(jì)值求出此關(guān)系式中的系數(shù)；用所求得的關(guān)系式計(jì)算208 Pb核的半徑Rpbo第25屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽理論試題參考解答 一、答案1. 1.3 10142. kg 12 m32 s,1.06父10芭(答 1.05父105也給)3. 3T T4二、參考解答：1 .橢圓半長(zhǎng)軸a等于近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)之間距離的一半，亦即近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)矢徑長(zhǎng)度(皆指衛(wèi)星到地心的距離)rn與O的算術(shù)平均值，即有2 1_1 一a =2r n X )=2 心HnRHfR2- HnHfR 代入數(shù)據(jù)得a =3.1946 104 km(2)橢圓半短軸b等于近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)矢徑長(zhǎng)度的幾何平均值，即有b = &

15、amp;rT代入數(shù)據(jù)得 b = 1.942父104 km (4) 2.2橢圓的偏心率e = .(5)-I. .一a 廣、 Lr /代入數(shù)據(jù)即得e =0.7941(6)3 .當(dāng)衛(wèi)星在16小時(shí)軌道上運(yùn)行時(shí)，以Vn和vf分別表示它在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度，根據(jù)能量 守恒，衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)能量相等，有122mVnGMm 12 GMm 、mvf (7)rn2rf式中M是地球質(zhì)量，G是萬(wàn)有引力常量.因衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度都與衛(wèi)星到地心的連線垂直，根據(jù)角動(dòng)量守恒，有mVnrn =mVf。(8)、/十.本H GM汪思至U 2 = g (9)R2由(7)、(8)、(9)式可得VnfNR(10) y rn

16、 rf rnrnVf = -Vnrfrfrn 2g R(11) r r rf rn當(dāng)衛(wèi)星沿16小時(shí)軌道運(yùn)行時(shí)，根據(jù)題給的數(shù)據(jù)有rn = R + Hn rf =R + Hf由(11)式并代入有關(guān)數(shù)據(jù)得vf =1.198km/s(12)依題意，在遠(yuǎn)地點(diǎn)星載發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，對(duì)衛(wèi)星作短時(shí)間加速，加速度的方向與衛(wèi)星速度方向相同， 加速后長(zhǎng)軸方向沒(méi)有改變，故加速結(jié)束時(shí)，衛(wèi)星的速度與新軌道的長(zhǎng)軸垂直， 衛(wèi)星所在處將是新軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn).所以新軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)高度H/ = Hf =5.0930x104 km,但新軌道近地點(diǎn)高度H； =6.00 x102km由(11)式，可求得衛(wèi)星在新軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)處的速度為F的沖量，設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)

17、火時(shí)間為？t,有Vf =1.230km/s(13)衛(wèi)星動(dòng)量的增加量等于衛(wèi)星所受推力m vf -vf =F . t(14)由(12)、(13)、(14)式并代入有關(guān)數(shù)據(jù)得 豈=1.5父102s(約2.5分)(15)這比運(yùn)行周期小得多.4 .當(dāng)衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，以r表示它所在處矢徑的大小，v表示其速度的大小，0表示矢 徑與速度的夾角，則衛(wèi)星的角動(dòng)量的大小L = rmvsini =2m (16)1其中仃=rvsinH (17)2是衛(wèi)星矢徑在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積，即衛(wèi)星的面積速度.由于角動(dòng)量是守恒的，故仃是恒量.利用遠(yuǎn)地點(diǎn)處的角動(dòng)量，得1 =1rfvf (18)2又因?yàn)樾l(wèi)星運(yùn)行一周掃過(guò)的橢圓的面積

18、為S= gb(19)所以衛(wèi)星沿軌道運(yùn)動(dòng)的周期T = S (20)a由(18)、(19)、(20)式得 T =2ab(21)7f代入有關(guān)數(shù)據(jù)得T =5.678父104s(約15小時(shí)46分)(22)注：本小題有多種解法.例如，由開(kāi)普勒第三定律，繞地球運(yùn)行的兩T衛(wèi)星的周期T與T。之比的平方等于它們的軌道半長(zhǎng)軸 a與a。之比的立方，即若a0是衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，則有222得、="a3GMgR2從而得- 2g 萬(wàn) 一一一T = 不一'一代入有關(guān)數(shù)據(jù)便可求得(22)式.4.在繞月圓形軌道上，根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓定律有GM mm ,2 %2丁 二mrm(23)rmTm &#

19、39; '這里rm =r +Hm是衛(wèi)星繞月軌道半徑，Mm是月球質(zhì)量.由(23)式和(9)式，可得2 3.4 tt rm .Mm 彳 M (24) gRTm代入有關(guān)數(shù)據(jù)得% =0.0124 （25） M三、參考解答：足球射到球門(mén)橫梁上的情況如圖所示（圖所在的平面垂直于橫梁軸線）.圖中B表示橫梁的橫截面，Oi為橫梁的軸線；O1O1為過(guò)橫梁軸線并垂直于軸線的水平線；A表示足球，O2為其球心；。點(diǎn)為足球與橫梁的碰撞點(diǎn)，碰撞點(diǎn)。的位置由直線 O1OO2與水平線O1O；的夾角可表示.設(shè)足球射到橫梁上時(shí)球心速度的大小為V0,方向垂直于橫梁沿水平方向，與橫梁碰撞后球心速度的大小為 V,方向用它與水平方

20、向的夾角 ？表示?如圖?.以碰撞點(diǎn)。為原 點(diǎn)作直角坐標(biāo)系Oxy, y軸與O2OO1重合.以？表示碰前速度的方向與y軸的夾角，以,俵示碰后速度的方向與 y軸（負(fù) 方向）的夾角，足球被橫梁反彈后落在何處取決于反彈后的速度方向，即角。的大小.以Fx表示橫梁作用于足球的力在x方向的分量的大小，F(xiàn)y表示橫梁作用于足球的力在 y方向的分量的大小，寶表示橫梁與足球相互作用的時(shí)間，m表示足球的質(zhì)量，有.Z/X, 尸 1/ 八、/ ZFx ：t =mvox - mvx（1）、I / /Fy H = mVy mV0y （2） "i L-n -式中V0x、V0y、Vx和Vy分別是碰前和碰后球心速度在坐標(biāo)系

21、Oxy中的分量的大小.根據(jù)摩擦定律有Fx = N F y （ 3）由（1）、 （2）、 （3）式得 N = V0xVx （4）Vy V0y根據(jù)恢復(fù)系數(shù)的定義有 Vy =eV0y（5）因 tana0="（6） tana =*（7） V0yVy由（4）、（ 5）、（ 6）、 （7）各式得1 .，1、tana =-tanct0 -1 1 +- j（8） e ' I < e）由圖可知中=8 +ot （9）若足球被球門(mén)橫梁反彈后落在球門(mén)線內(nèi)，則應(yīng)有9 > 90，（ 10）在臨界情況下，若足球被反彈后剛女?落在球門(mén)線上，這時(shí) 9 9 90C.由（9）式得tan 90, - -

22、 tan 1（11）因足球是沿水平方向射到橫梁上的，故口0 =日，有111' 1 1=tane J 1 +- i(12)tan 6 e、e)這就是足球反彈后落在球門(mén)線上時(shí)入射點(diǎn)位置日所滿足的方程.解(12)式得eN j + 11± le2N2 ：1+1 1 +4etan =:-e:e( 13)2代入有關(guān)數(shù)據(jù)得tan 1 -1.6( 14)即-=580(15) 現(xiàn)要求球落在球門(mén)線內(nèi)，故要求 0 >58( 16)四、參考解答：1 .當(dāng)閥門(mén)F關(guān)閉時(shí)，設(shè)封閉在 M口B中的氫氣的摩爾數(shù)為ni,當(dāng) 現(xiàn)的溫度為T(mén)時(shí)，壓力表顯示的壓強(qiáng) 為p,由理想氣體狀態(tài)方程，可知 出口Mfr氫氣的摩

23、爾數(shù)分別為PVbPVm ”、Qb =(1) niM(2)RTRTo式中助普適氣體恒量.因n1B +n1M =n1(3)解(1)、(2)、(3)式得T工=辿工_乂_辿p(5TVb p VbTo ')VbVbTo y '(4)式表明，1與1成線性關(guān)系，式中的系數(shù)與儀器結(jié)構(gòu)有關(guān).在理論上至少要測(cè)得兩個(gè)已知溫度 T p下的壓強(qiáng)，作1對(duì)1的圖線，就可求出系數(shù).由于題中己給出室溫To時(shí)的壓強(qiáng)的故至少還要測(cè)定另T pI J 一己知溫度下的壓強(qiáng)，才能定量確定T與p之間的關(guān)系式.j I I 2 .若蒸氣壓溫度計(jì)測(cè)量上限溫度 兀時(shí)有氫氣液化，則當(dāng) 現(xiàn)的溫度T ETv時(shí)，R Mf口 E中氣態(tài)氫的總摩

24、爾數(shù)應(yīng)小于充入氫氣的摩爾數(shù).由理想氣體狀態(tài)方程可知充入氫氣的總摩爾數(shù)n20VB VM VE2RTo(6)假定液態(tài)氫上方的氣態(tài)氫仍可視為理想氣體，則 B中氣態(tài)氫的摩爾數(shù)為n2BpYbRTv在(7)式中，已忽略了 B中液態(tài)氫所占的微小體積.由于蒸氣壓溫度計(jì)的其它都分仍處在室溫中, 其中氫氣的摩爾數(shù)為= Vm!Ve)RT0根據(jù)要求有n2B *n2M *n2E Wn2 (9)解(6)、( 7)、( 8)、(9)各式得pv0p0v VMVEVB ( 10)p0 - pv Tv代入有關(guān)數(shù)據(jù)得Vm Ve _ 18VB (11)五、答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):2八八1. 5i2=2 _J2 =0.59(3 分)2(2 分

25、).2 12.如圖(15分.代表電流的每一線段3分，其中線段端點(diǎn)的橫坐標(biāo)占1分，線段的長(zhǎng)度占1分,線段的縱坐標(biāo)占1分)14)/n111Hl r i i t r/ Z i i i i3P1|fi1|>1iIjiI- 1 1 II 1 11|i|iIi i i j iiii iiii11 111fillIInII1>1111 liiiIi1111ilililIiiii-n ！R 11 iI1I1 Ii i li H |ir-imiii1111III1<1im1-i11i1llll iIiIiiI1Iiil1 1 T T 1 k9l11l>1iiIHII*1r n211 b

26、|i I 11 |i 1 mr 11Hli 1 1 b h 1IIII llll *r-r iiii iiii>11>11卜號(hào)-戶.產(chǎn)1114lllli i T a1 I1 11I11 r Br =i il<I 7 . i.h -1*'1 i1 1 n 1a-i41a Ti = T H411Ar-i11111 1 .千產(chǎn)，I1l>iIlil<1H|nli1h1-T11IT-11kli 1 11V1H|i|i1 i i i i 4 i i i "0.83； 1；.1；7：I11111 1i1；2II00i2.831 19 1* 1* 111&quo

27、t;ITHII1I1lI|I-1 -廣4.00r n-OIlli b li h 1 V 1 |i 1 li li 1111II“ Q1111IIil 111ni i iLI i i k2；1 h卜1 j 11 : 13I | « i » 1 i ii1IPPI：i1114 |1h1x/s-Illi 11rli n n |i 1 P 1 V 1111 ； 1IIII1 11 1 ! 1 II hi;I i 1 i11I1I"T ht -r -11 1 1 ! 1 1 i 1 1 =L.%r->iI411 1 f T - ii i1 1" "

28、i" r " hIH|r-1 |I V 11 11十ll|I i |11«T I1 Ir p"I- 1 Vrnrn1I 11 11 111 111 PL rN 1-likiI11II1iiiiii_J _ Ji _ L _illiIIII IIII IIII1114111I，i i ir, - L L-1 i11 l11 i1 ih p Tfe 1IIJir V 1ii ii jT111 I""1""LI 1i 441 i i g ""i""r'i 1 111)111

29、1Fii19IIII1111J 1 "IT"Il 1ii ij L六、參考解答：如果電流有衰減，意味著線圈有電阻，設(shè)其電阻為R,則在一年時(shí)間t內(nèi)電流通過(guò)線圈因發(fā)熱而損失的能量E =I 2Rt (1)以飛凌示鉛的電阻率，S表示鉛絲的橫截面積，l表示鉛絲的長(zhǎng)度，則有一 l? R = P(2)S電流是鉛絲中導(dǎo)電電子定向運(yùn)動(dòng)形成的，設(shè)導(dǎo)電電子的平均速率為v,根據(jù)電流的定義有刀口號(hào)口9*71f以號(hào)以91f1f91f91f以甲I = Svne(3)所謂在持續(xù)一年的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有觀測(cè)到電流的變化，并不等于電流一定沒(méi)有變化， 但這變化不會(huì)超過(guò)電流檢測(cè)儀器的精度口，即電流變化的上限為 ®

30、;= 1.0mA.由于導(dǎo)電電子的數(shù)密度 n是不變的，電流的變小是電子平均速率變小的結(jié)果，一年內(nèi)平均速率由 v變?yōu)関-為，對(duì)應(yīng)的電流變化 & =neSiv (4)導(dǎo)電電子平均速率的變小，使導(dǎo)電電子的平均動(dòng)能減少，鉛絲中所有導(dǎo)電電子減少的平均動(dòng)能為正k=lSn 1mv2一 2fclSnmvAv（5）由于q<<I ,所以R<<v,式中卬的平方項(xiàng)已被略去.由(3)式解出v, (4)式解出R,代入(5)式得AEklmI ： I資鉛絲中所有導(dǎo)電電子減少的平均動(dòng)能就是一年內(nèi)因發(fā)熱而損失的能量，即 阻=AE由(1)、(2)、(6)、(7)式解得p_mN (8)ne2It式中 t =365 父 24 M3600s=3.15 m107s(9)在(8)式中代入有關(guān)數(shù)據(jù)得p =1.4 乂10/6 Q m (10)"r 1所以電阻率為0的結(jié)論在這一實(shí)驗(yàn)中只能認(rèn)定到Pe1.4m10，6Q m(11)七、參考解答：按照斯特藩-玻爾茲曼定律，在單位時(shí)間內(nèi)太陽(yáng)表面單位面積向外發(fā)射的能量為_(kāi)4Ws其中。為斯特藩-玻爾茲曼常量，Ts為太