2018第35屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷

1、第35屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷一、選擇題本題共5小題，每小題6分.在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)符合題意，有的小題有多項(xiàng)符合題意把符合題意的選項(xiàng)前面的英文字母寫(xiě)在每小題 后面的方括號(hào)內(nèi)全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分.1.居里夫人發(fā)現(xiàn)了元素釙（Po），其衰變的核反應(yīng)方程式為 ：po-c +826 Pb+e ，其中，a,b,c,d,e, f的值依次為（）2.如圖，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上固定在天花板上,下端連接一質(zhì)量為 m的小球，以小球的平衡位置 0作為坐標(biāo)原點(diǎn),x軸正方向朝下。若取坐標(biāo)原點(diǎn)為系統(tǒng)勢(shì)能的零點(diǎn),(A)211、84、4、2、1、0(B)210

2、、84、4、2、0、0(C)207、84、1、1、0、1(D)207、83、1、1、0、0X2X2當(dāng)小球位于坐標(biāo)為 Xo的位置時(shí)，系統(tǒng)的總勢(shì)能為（）(A)2曲 mgxo(B)2kmg2-mgX0(C)2kmg(D)X23. 庫(kù)倫扭擺裝置如圖所示， 在細(xì)銀絲下懸掛一根絕緣棒，棒水平靜止；棒的兩端各固定一相同的金屬小球a和b，另一相同的金屬小球 c固定在插入的豎直桿上，三個(gè)小球位于 同一水平圓周上，圓心為棒的懸點(diǎn) 0。細(xì)銀絲自然懸掛時(shí)，a、c球?qū)?點(diǎn)的張角 =4。 現(xiàn)在使a和c帶相同電荷，庫(kù)倫力使細(xì)銀絲扭轉(zhuǎn)， 張角 增大，反向轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)銀絲上端的 旋鈕可使張角變??；若將旋鈕緩慢反向轉(zhuǎn)過(guò)角度=30，可使

3、小球a最終回到原來(lái)位置，這時(shí)細(xì)銀絲的扭力矩與球 a所受球c的靜電力的力矩平衡。 設(shè)細(xì)銀絲的扭轉(zhuǎn)回復(fù) 力矩與銀絲的轉(zhuǎn)角成正比。為使最后a、c對(duì)O點(diǎn)的張角 =2，旋鈕相對(duì)于原自然狀態(tài)反向轉(zhuǎn)過(guò)的角度應(yīng)為()(A)=45(B)=60(C)=90(D)= 1204. 霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中H為一塊長(zhǎng)方體半導(dǎo)體薄片，外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和外加電流I的方向如相應(yīng)箭頭所示(B與長(zhǎng)方體的前后兩個(gè)表面及電流I均垂直)，電壓表(可判斷直流電壓的正負(fù))按圖中方式與H的上下表面相連。以下測(cè)量方法中，能正確得到霍爾電壓的值的是()(A) 直接讀出電壓表的示數(shù)(B) 保持磁場(chǎng)方向不變，改變電流方向(I f - I

4、 ),求出改變前后 的兩次測(cè)量值之差的一半(C) 保持電流方向不變， 改變磁場(chǎng)方向(B f - B),求出改變前后 的兩次測(cè)量值之差的一半(D) 同時(shí)改變電流方向和磁場(chǎng)方向(I f- I , B f - B),求出改變前后的兩次測(cè)量值之和的一半前者由甲過(guò)程（實(shí)線）和絕5. 圖a和圖b分別表示某理想氣體體系經(jīng)歷的兩個(gè)循環(huán)過(guò)程;緣過(guò)程（虛線）組成，后者由乙過(guò)程（實(shí)線）和等溫過(guò)程（虛線）組成。下列說(shuō)法正確的是（）（A）甲、乙兩過(guò)程均放熱,wpA等溫（B）甲、乙兩過(guò)程均吸熱甲（、絕熱（C）甲過(guò)程放熱，乙過(guò)程吸熱（D）甲過(guò)程吸熱，乙過(guò)程放熱0圖bV二、填空題.把答案填在題中的橫線上只要給出結(jié)果，不需要寫(xiě)

5、出求得結(jié)果的過(guò)程6. （ 10分）田徑場(chǎng)上某同學(xué)將一鉛球以初速度Vo拋出，該鉛球拋出點(diǎn)的高度為 H。鉛球在田徑場(chǎng)上的落點(diǎn)與鉛球拋出點(diǎn)的最大水平距離為 ，對(duì)應(yīng)的拋射角為 加速度大小為 g。7. （ 10分）兩顆人造地球衛(wèi)星 A和B都在同一平面內(nèi)的圓軌道上運(yùn)行，繞向相同，衛(wèi)星A的軌道半徑為r。某時(shí)刻，B恰好在A的正上方h高處，h r。A運(yùn)行一周時(shí)，B在A的后方，且 A、B對(duì)地心的張角為 經(jīng)過(guò)時(shí)間 B又重新在A的正上方。已知地球半徑為 R，重力加速度大小為 g。8.（10分）如圖，一長(zhǎng)為 L的均質(zhì)細(xì)桿 AB由固定的兩個(gè)水平細(xì)軸 C、D支撐在豎直平，桿與面內(nèi)，C、D間距為d ；桿的A端置于軸C下，桿與

6、軸之間的靜摩擦因數(shù)為水平的夾角為。為使桿保持平衡,L/d的值必須滿(mǎn)足的條件是同時(shí)成立。9. （10分）將一阻值可變的電阻分別與一節(jié)新電池或者一節(jié)舊電池相連，電阻的端電壓U和通過(guò)的電流I的關(guān)系如U - I圖所示。現(xiàn)將上述新、舊電池順聯(lián)（兩電池的電動(dòng)勢(shì)同向）后對(duì)一電阻阻值為2.25的負(fù)載供電，負(fù)載電功率與電源非靜電力做功的總功率的比值為 舊電池非靜電力的功率和它本身消耗的電功率的比值為0035.010. （ 10分）在任意給定溫度 T （熱力學(xué)溫度）下，單位波長(zhǎng)黑體熱輻射功率最大值對(duì)應(yīng)4的波長(zhǎng)max滿(mǎn)足maxT = b（ b為常量）；黑體單位面積上的熱輻射功率 P= T （太陽(yáng)-7為常量）。假定地

7、球與太陽(yáng)以及人體均可視為黑體。已知max =5.0 10 m，太陽(yáng)表面的溫度約為 C，地球表面的平均溫度約為 C。三、計(jì)算題.計(jì)算題的解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式 和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后結(jié)果的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位.11. （20分）考慮水平地面上一輛自行車(chē)而和騎車(chē)人構(gòu)成的系統(tǒng)，如圖所示（騎車(chē)人未畫(huà)出）。取后輪著地點(diǎn)為原點(diǎn) O , x軸過(guò)原點(diǎn)水平向右，y軸過(guò)原點(diǎn)豎直向上，前后輪著地點(diǎn)為A（l,0），系統(tǒng)（假設(shè)為剛體）質(zhì)量為 m，質(zhì)心為C（xC, yC）。已知重力加速度大小為g ,假定車(chē)輪與地面之間的靜摩擦系數(shù)足夠大，且前輪的滾動(dòng)摩擦力可忽略。求（1）前、

8、后輪與地面之間正壓力的大??；（2）騎車(chē)人開(kāi)始蹬踏自行車(chē)時(shí)，在保證安全的條件下自行車(chē)可達(dá)到的最大加速度。12. （20分）如圖，一質(zhì)量為 M，足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)方形靜止于光滑的水平地面上；平板左端與勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧相連，彈簧的另一端固定在墻面上；平板上面有一質(zhì)量為 m的小物塊。在t = 0時(shí)刻，平板靜止，而小物塊以某一速度向右開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知小物塊與平板之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為 g。（1）證明：在小物塊相對(duì)于平板向右滑動(dòng)過(guò)程中，平板的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，求該簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅，頻率（周期）。（2） 若平板從t = 0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至四分之一周期時(shí)，恰好小物塊第一次相對(duì)于平板靜止。求：（i）小物

9、塊初速度的值。（ii）平板在運(yùn)動(dòng)四分之一周期的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。13. (20分)如圖，兩根內(nèi)徑相同的絕緣細(xì)管AB和BC,連接成倒V字，豎直放置，連接點(diǎn)B處可視為一段很短的圓?。粌晒荛L(zhǎng)度均為I = 2.0m，傾角 =37，處于方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小E =1.0 104 V/ m。質(zhì)量為m=1.0 10-4kg ,帶電量-q = -2.0 10-7C的小球(小球直徑比細(xì)管內(nèi)徑稍小，視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，小球與AB管壁間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)1 = 0.50，小球與BC管壁間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)2 = 0.25。小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中帶電量保持不變。已知重力加速度大小g = 10 m/

10、s2，3sin 37 =。求5(1)小球第一次運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速率Vb ；(2)小球第一次速度為零的位置與B點(diǎn)之間的距離3 ；(3)小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直至靜止，在AB管中運(yùn)動(dòng)的總路程 Sab和在BC管中運(yùn)動(dòng)的總里程Sbc。14. （20分）如圖，MC , PD為兩條間距L = 0.50m，足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌，MP水平且與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌與水平面的夾角=30，導(dǎo)軌底端連接一電阻值 R=2.0的電阻；導(dǎo)軌的MC段與PD端長(zhǎng)度均為I = 4.5m，電阻均為r = 2.25，且電阻分布均勻；一根質(zhì)量m二0.20kg，電阻可忽略的金屬棒，置于導(dǎo)軌底端，與導(dǎo)軌垂直并且接觸良 好，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B =

11、 2.0T，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)在對(duì)金屬棒施加一沿導(dǎo)軌平面向上且平行于導(dǎo)軌的拉力F，使棒從靜止開(kāi)始以加速2 2度a = 1.0m/ s沿導(dǎo)軌平面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小g = 10m/s。（1） 從金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間計(jì)時(shí)，求金屬棒中電流與時(shí)間t的關(guān)系式。（2） 求在金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至其到達(dá)CD位置的過(guò)程中拉力 F的最大值。15. (20分)如圖，左邊試管由一段24.0cm長(zhǎng)的水銀柱封住一段高為60.0cm，溫度為300.0K的理想氣體柱，上水銀面與管側(cè)面小孔相距16.0cm，小孔右邊用一軟管連接一空的試管。一控溫系統(tǒng)可持續(xù)升高或降低被封閉的氣體柱的溫度，當(dāng)氣體溫度

12、升高到一定值時(shí)水銀會(huì)從左邊試管通過(guò)小孔溢出到右邊試管中。左邊試管豎直放置， 右邊試管可以上下移動(dòng)，上移時(shí)可使右邊試管中的水銀回流到左邊試管內(nèi)，從而控制左邊試管中水銀柱的長(zhǎng)度，大氣壓強(qiáng)為 76.0cmHg 。(1)在左邊試管中水銀上表面與小孔平齊的條件下，求被封住的氣體平衡態(tài)的溫度與水銀柱長(zhǎng)度x關(guān)系式，以及該氣體平衡態(tài)可能的最高溫度;(2)已知被封住的氣體處在溫度為384.0K的平衡狀態(tài)，求左邊試管中水銀柱可能長(zhǎng)度。數(shù)值計(jì)算保留一位小數(shù)。16.（20分）要在一張照片上同時(shí)拍攝物體的正面和幾個(gè)不同側(cè)面的像。可以在物體的后 面放兩個(gè)直立的大平面鏡 AO和B0,使物體和它對(duì)兩個(gè)平面所成的像都攝入照相機(jī)，如圖a所成，圖b為俯視圖。圖a中帶箭頭的圓圈P代表一個(gè)人的頭部（其尺