2017年全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題及答案解析

1、2017年全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題及答案解析第“屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽成卷rzi £ I 一 % 2;一 口 ，一1314酒玷|串也共16菌.調(diào)介2OT訃一,建操摩,本超共5小題，每小題6分.在每小篇給出的4個(gè)選項(xiàng) 掂計(jì) 閱卷 夏性 中，有的小題共有一項(xiàng)苻合題誨，料的小&有學(xué)甲也會(huì)特意.把抑 一臺翔熊的選泵前面的英文字年耳在餌小后面的方括號內(nèi)一全都 選對的褥力分,選謂擔(dān)不全的甯3分,有選偌或不答的再琳分.1. F逑賣縫或現(xiàn)象中，能觸說明光H和花作的是兒比的我建于洋實(shí)和K黑煒鼎射工北電坨史h康野鈍就應(yīng)2.親統(tǒng)用累器色旗玳相孰比熱容甘就為白粕Q,兩格線接總后達(dá)利共同沮責(zé)幾整個(gè)

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5、ot;干坐標(biāo)即點(diǎn)。，光軸與H粘強(qiáng)含n在L1=三。平向內(nèi)的察平行此人就到逐 氐域1.，4方向q光釉的爽用火該光束逋過透情后匯饌點(diǎn)的位置也標(biāo)為 I巾分） Ml讓為所的小球勺時(shí)度系數(shù)為A的彈皆連 用卜 圈卷 殳樹 挎.置F光群水半桌面上，彈量的另一躺與固定癌而相連. -小序曲一推"由振同、曲簧的防縮方向甘小尊的振動(dòng)方向一1曾 在：-希此附筮長度方向以速度U曲印速在戰(zhàn)運(yùn)動(dòng)的參考 察中猊象.此彈短陽小球構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能（tfl或“不守相p.理由姑 4. 口三、計(jì)題 計(jì)題的解答應(yīng)寫出必要的文字說明，方程式知重要的演算步費(fèi)，只寫 出國后玷嚷的不靠簿分一有做值怦尊的.答案中必漸明確寫出u值和單位，

6、II. （2<j星膽徽在日中演不了 色分 喳-¥特-個(gè)用三根火柴棍和細(xì)棉線總越起多七歹u-瓶式多做甲泉水的丈嘛.如圖所8 吊二A、隊(duì)C為二根相同的火柴槌./7 火悵地K為J,如實(shí)或?yàn)槊尥?楙線的直任為d "M/h k<'/曲棍；的一半住水平電面內(nèi)，另一坐在地面外.火里根/與堂面上表面的邊哈垂直:；虛而厚度為虹口是人?；霢的；中意、集血邊時(shí)的接觸點(diǎn)t新境里貼庭沿線過心技在水平 /此有根C的曲端；火柒恨口的-端®在火柴棍A的球狀頭V部（可近限忽略段狀義部的尺度另一期用在火柴棍C的A中點(diǎn)這樣的皓構(gòu)可以和定地盤掛起一瓶或多瓶泉水.,U）如票沒市火嚏梯B

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8、.已知謖方格線框幽統(tǒng)的電導(dǎo)率即也限率的 1/胭數(shù)）為5,掰線的半整為出，質(zhì)趾密度為4寬力加速度大小力的葉椎平面與水平面sbd的夾加為由時(shí)，卓詼方形線梃斷受刑的市方矩（2；雪堆平面勺水平面此的變用為時(shí).他平底梏好處于平菊獻(xiàn)忠、求此時(shí)或電 中M邊所受別的詼場出的作用力的大小與外力的大小F之間的關(guān)系式,（3隨看磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)向的變化，可持照普）中的美展式隨時(shí)調(diào)整外力F的 大小以保持框平面與水產(chǎn)面的來擔(dān)心為機(jī)在保持央布不變的情心下已 知在某一時(shí)期外力為母時(shí)般感應(yīng)強(qiáng)度大小為聞；求此時(shí)娥感應(yīng)強(qiáng)應(yīng)隨時(shí)網(wǎng)的唾物理競賽腰賽試卷第4頁（其3式）I 丁|臼4匐分)幅截向枳為3和出分網(wǎng)花巴_ 25的兩閽比形容銀惦

9、懵加方式注拓龍 «比，M個(gè)聞博中著趾有猛竄，網(wǎng)括窟M(jìn)的印得冷L用褪甘用掛,彤噴h" 'K電話需，它比整力氣缸分隔成二中氣童,其中1、 111室由用甲爾鈦仆別為¥同如0勺同他理想Y體.聃小飛室內(nèi)那有電閾然器I 口室的 酎型|小 小*L.，太'相循；I口屈讒種W俳內(nèi)值為匚F 1用1體摩加熱客址. T是蘭體晌健時(shí)強(qiáng)I力 lLt ,，個(gè)七空中氣體的謳叱均為r,時(shí).|字形活塞在飛虹中 怙好住困所示的蹴W處F平曲狀缶，ii時(shí)I亭內(nèi)”柱長亦為匕11室內(nèi)空±1.附摩卡致山；小，已卻大，出心變.氣虹聯(lián)制活塞杯植艷熱的.不計(jì)活案與“邱之間的辱撰現(xiàn)通封電增券購

10、E. H四空中的氣體場慢加粘，f1型I顯內(nèi)氣掉的二度升為其利時(shí)狀態(tài)尚度的3倍口九詣竄在移他序金 已知坪患?xì)怏w常址為工求(I ) H%內(nèi)/體捫柜拊花度l (2)川宓內(nèi)飛體末缶的融度：(3)北過程中】、機(jī)室得閉”“啜齒的總媳加粉押卷耳愷賽試稚 第5 di 1井出丸)14. ( 2U )把m3方所瓶行也通(R疔向的電場強(qiáng),為'I 的K方體彤的半恃體材料，故在沿向的句強(qiáng)磁場中，半停 體材料的六個(gè)也而個(gè)制1 j機(jī)應(yīng)的中:標(biāo)平而乎ii i瑕感“強(qiáng)也 大小為民.在看出手旭場利劇場的+ ¥或打向?qū)a(chǎn)T1“ 成向電場E.這個(gè)現(xiàn)象稱為南承效應(yīng)，出霍爾蚣府產(chǎn)生駒電場你為襦赤越場，寸膠 良明雷爾電場

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12、迎慨地看脫按汴起1但人相Il SFffch中憐第i個(gè)制拍一個(gè)射速R使 其在.*TJ 始向左柑14平而）：在油扣ifrff的小鉗中.施，后浦扣之睥的細(xì)蛭拉 贖I”時(shí)出技I時(shí)的速度向前準(zhǔn)行，但時(shí)匕-r l即即” 個(gè)1窗和固定在講T15晚 已知 小華 1 個(gè)吊扣力蠟的5-1、十帝扣桐，之間臨依次拍.里-雄窿料擰牛閾/ （0<f< 臼 吊酢止.II聽而罩線J索過祖的哨卻間隔疑將 求 H）潛扣I的制造也的大?。海?quot;1小十過程中直眼號恒力*他的功二*3雜T過程中由于超線拉餐1起畫息動(dòng)鹿國慶物呻電雜地不讓春第了丸、共,jjO2017年第34屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽于今天上午9： 00至

13、12： 00進(jìn)行，共3小時(shí)，由各地市物理學(xué)會(huì)組織在本地進(jìn)行。lh 1-iHmI國，M卻氣 品一再力的同If的姓養(yǎng)性 領(lǐng)irj I端固定什米中血 I .柱疊一為m的彈性陽氏加為",忖奔件臃與木耳而的關(guān)珀為I0I M Ell 明.21 f, Jt理將小牝境向卜拉。恬小的肥離刑總衿止棄戰(zhàn)小狗坨曲朋沿回詡；=35門+-0 , E =$n、口 r 30 ,戶戰(zhàn)仙黃板動(dòng)的同期n2. Um p水力加速度£孑、,求小1米物坨F幽葩商為史如姆二、71 由此行連小將地川時(shí)I 平曲位置的曲周期酎間變化的方程已國：即工*】時(shí),I.1:n捌不祀物界在類曲鼻試卷 捌且見共2面）2017年第34屆全國中

14、學(xué)生物理競賽預(yù)賽于今天上午9： 00至12： 00進(jìn)行，共3小時(shí)，由各地市物理學(xué)會(huì)組織在本地進(jìn)行。第弘屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷 參考解答與評分標(biāo)準(zhǔn) 一、選接超.本題共5小豌，每小題右分，在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中有的小廉只有一項(xiàng)符合兩意， 有的小蛙有多項(xiàng)符合題意.把野君勒前的退薪面的愛文字母寫在每小噩后面的方播號內(nèi) 金部選對的得6分1選對但不至的得3分，有選錯(cuò)表不答的海0分-L BCDI* 2JE）;3/AC叨*<Cj；5. R二、地空盛.杷答案填在題中的橫域上-只要給出待果不褥寫出求蹲結(jié)果的過程一在I。分）蛋案工2LUO分，答案：3l28. （10）答案：3匹工【分）答案：【20郛或

15、，"聊1IQ S。分答案事不守恒墻壁對瓠簧瘠作用力（外力h且在運(yùn)動(dòng)參考系中.談力的作用慮有位移，所做的功不為零三.甘IT題.計(jì)算時(shí)的解普曲寫出圮要的文字說明、方程式加重要的演算步鞭，只寫出堆后燃果的不能得分，有地值計(jì)算的,答案中必須明確寫出融值和單拉JI.（加分）門）若沒有火柴梅匕融C；則掛第物時(shí)在過A的豎直平面內(nèi)的情景如圖I所示。因描繾直徑4M怪鏤的中心軸線到。點(diǎn)的距離為亨通物相對于支撐點(diǎn)。有 矩L =-iWg式中加為事物的康詢濯為由力加速度的太小，妣力期會(huì)使火柴棉轉(zhuǎn)動(dòng)直至掠下匚物理競雜加衣稱參考超行芍評分標(biāo)掂 第I黃（共10頁）但如理圖所示的結(jié)構(gòu)可以勘定地懸掛起山柳.當(dāng) 流糊和火

16、盛棍的廁吊之零未掛生物時(shí)，杵討大 里梅A的堅(jiān)仃產(chǎn)面內(nèi)的怙景應(yīng)如圈Lu所示:由 題設(shè)，火柴棍與桌沿.火啜棍q柳線以及業(yè)柴肥之 I都足夠初植（打也沒有滑動(dòng)八可形成一個(gè)利定的 二腳嗯結(jié)構(gòu) 由于火柴棍人水平，火坐根B的卜一端 正好在A的中點(diǎn)的正下方，由幾何美系短，火柴祖 A利H之間的夷宿為E FrU兒此時(shí)留珞了梢線的超紹上庭而上表面邊沿。點(diǎn)到火柴棍K的下端（圍火柴棍C 的中點(diǎn)）的距離為及由于火柴提C水平T由幾何”累知.從Q點(diǎn)到火柴棍C兩端的跖離均為人就都指出的是.據(jù)題克卜前加提及的:腳嗯結(jié)構(gòu)在而御質(zhì)解逐漸闡大時(shí)拈穩(wěn)定的：因?yàn)?用加題童.火柴戰(zhàn)與福翔之間施足的粗糙帥以至卜法也火柴棍兒的棉戰(zhàn)與它所連接的火

17、蜷 握C出成的正三角枇虎督戰(zhàn)保持1 k蚊相匕也繼續(xù)保持水平,用而火.柴棍R H 四之間的史 他也施出以保持不變，從而在圖工力中，火型棍工和rt之陽的央箱仍然加60n小心的掛上外物，和過火法棍A的臉打平面內(nèi)的情景如用2明示：這時(shí)，火柴根鳧受 列理個(gè)力的作用,火柴根B對它的頭部的斜前上的推%、畤過火星根A的中部的細(xì)相線對它 的膘H向下的壓力、桌面上邊沿口點(diǎn)滸讀鼬正壓力卻靜縻擦力火聚樁*與票面之間靜賺 擦力在一定褶國內(nèi)可以保證火柴根.士所受心力為零，同時(shí)，由丁力用E咕作用.火柴根A會(huì) 鴕n *轉(zhuǎn)動(dòng).通過火柴棍E的帶動(dòng).晚過3連結(jié)火嘿根C兩潮的席線將繞曲而下忐面的近泊轉(zhuǎn)送一小角度.他由物向左平松,唯用

18、物向左平移的電離達(dá)到y(tǒng)irt, iR,物處于塌沿0的止下方，應(yīng)力作用線恰好過支點(diǎn)皿見圖3,因而對口點(diǎn)的方矩為零，整個(gè)系觥不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)銅稔定平衡 沒此時(shí)過八秒結(jié)火柴呢C兩端的榔線*京胡1表面的邊沿轉(zhuǎn)過的隹性 上DW'T =亂如示點(diǎn)圖孑所示;圖中口足噩而下在面邊沿,博是火柴帽C的中點(diǎn).顯然在苴角M用D/曲幾何關(guān)索警如或目=8JT5HH 母-2h評分穰號第0）問5分.武3升，結(jié)論正詢2分1第（2）網(wǎng)15寸匕式3分.說明“三腳架結(jié)拘是堂定的“治3分，通式珞3分，窗或式3分11 （20 分）-X（I）艱方形線機(jī)的展MfU =4，祈疝方序找框的重力和時(shí)于AH邊的力矩為£> =

19、r陽"彳1*9=a Cur1rHp耳,rrjH。- 2!' Tritffgv.unff仁）拉力F的力知為% = FiccwsO時(shí)于線固疝期四條邊來說,，他邊為同袖.小利山上邊產(chǎn)牛前支培力相互盤梢一力拒之 利為零,只有南邊嚴(yán)任安培力的力矩-法”邊僵到的安培力為，有L、717/代”大潮-NU上普甘L、= FJlirlg該系鴕穩(wěn)定，所以重力幾的力矩兒.支睛力%的力抓4 和拉力F的力矩j平衡上有兩珅情猊（受力圖分別如圖 和圖b所示.圖中解概是理但皿邊河川邊中點(diǎn)的連線）：L* - q - L= FLcotS 所以安培力心的力矩為由3；工段式得物現(xiàn)競泰旗費(fèi)霍都考解答號砰外標(biāo)橇 第頁共用近

20、©f1 = (疝?慰-F' artfl或p)這時(shí)通逋級框的磁通吊為小(出爐He他感應(yīng)電動(dòng)勢為設(shè)謨力形繾椎的電阻為限由電電定鍵有人旦由除K得，該方形線據(jù)J二聃胞應(yīng)電流為 i吟=%局詞著I川邊所受到的安培力的大小為F* -遇L由跳節(jié)表卜=。式錦9.R建. f F/jrsi nd評分每.考：第U)向工分，僅NtH分；第 同&分(西弧遇J舒制式各 七分；第(3)間1。分，價(jià)工分.式1分，球蟀式各2分，式孫,13.心。分)(i)設(shè)大，屎強(qiáng)為用和態(tài):IF內(nèi)氣體任強(qiáng)為“；DI室內(nèi)氣體需建為宿，K柱的云 膽為廠 末態(tài)：1室內(nèi)巴悻F(xiàn)E強(qiáng)為小；Hl室內(nèi)氣悻王強(qiáng)為感，由初卷到末態(tài)：活塞左

21、移距高為正對初志應(yīng)用氣體狀態(tài)方程。時(shí)I由內(nèi)氣體有/超=律1對II系內(nèi)氣體稗出gxS+925) =%的時(shí)13室內(nèi)氣怵有母(說=8)町由力學(xué)平戳條杵有P；(2S)飛5+取(23-3)®物網(wǎng)競賽助賽卷參特解耳均評分際瓶 第4 M共E廊)由鹿皓條科和工出窟式得口)時(shí)末態(tài)應(yīng)用氣體狀態(tài)方程，時(shí)I室內(nèi)氣體有pj (I -d) S = xRT = Mi 27'j對班室內(nèi)氣停有日:p；tr +t£)(2S) =(2r)/?F；出力學(xué)平戰(zhàn)條打甫p；(2J) u小占十網(wǎng)有一公 聯(lián)立©式和題給條件得2T+b+&評 % t - J6=IT赤壽?+兀丁)U)大氣時(shí)究閉氣體系統(tǒng)

22、做的功力- -pqSdR已利用式系統(tǒng)帶閉氣體內(nèi)做增加跌為 ( =vCl -fj-TJ xC (271j - rj山我范得啟仁河刖云產(chǎn)* + 下川8-Q'/戈善辿 F包 町 3f廣+ I 尸,1密閉氣體累統(tǒng)吸收的熱依為心初百產(chǎn)十廠7回+了際町評分參考3第(1)問9分，8)式各2分.式I分；第(2)向/以 W®式各】分；第(3)向下分，領(lǐng)姑之分，值式1分，式2分-L4. (20#)解：為焉定起見、限坐標(biāo)系如圖所示.磁場沿工方向，通電 電治希度人沿八方市兀設(shè)半號體材料中的底流子空穴和電 于沿x方向的平均速率分別為年.和 .,船上方向的 電源密度為J =ep 1J, + (-c) n

23、 ( - f.)e 式中物理疝賽須需徨參號解答與評分標(biāo)格 第5頁f共I。頁)(4)4/Eh(-mX死果沿T方向的電流中只有“種轂源子.則當(dāng)作用于戰(zhàn)流子的得侖強(qiáng)力與班爾電 場的作用力平衡時(shí)，漏爾電場達(dá)利愴定如信展導(dǎo)體 在半療體中，存在兩種載流于， 兩種載機(jī)子受到的外磁場的洛侖或力方向相同、受到的費(fèi)爾電場力方向相反，兩種戰(zhàn) 流子受到的洛侖鼓力小可擒同時(shí)節(jié)淚來電場內(nèi)平衡，所B在半導(dǎo)體樣品內(nèi)存在載底子 的就:可流動(dòng).當(dāng)任何時(shí)需漉向樣骷同一惻削的空穴數(shù)?E旦子數(shù)相等時(shí)小爾電場便達(dá) 到穩(wěn)定設(shè)兩種鼓流子的橫何平均速率分別為Jt和仃，3眼橫向總流密度為小期+3)®這時(shí)，空穴在橫向受到的作用力的大小為

24、電子在橫向受到的停用力的大小為% =(t)鳥 Tf J.EJ故的種援流于的橫向平均速曳為(fT -(t, )x,1C -MT = -#n E+f%)肅.®輒爾電場達(dá)到程度時(shí)有 由0曲及磨各式得E h.一3E.I叫+呼C 根據(jù)轄爾系數(shù)的定乂胤及飄式解尤小備鳴£ 1用卜+呼)評分?jǐn)v考：式2分，®式告1分，®©爆燧式者之分，15. (20解：(!)為普遍起見,設(shè)肉個(gè)物體質(zhì)處分別為凡和叫,初速度分別為明和通發(fā)生完全非操 性碰搠后共同速度的八剛強(qiáng)前的勁能E = ymi-|由于姍罐拉緊前后時(shí)間間隔極短，可以忽略摩擦陋九故前后動(dòng)況守恒.白 就1如=(rii

25、+ m 2) l物理竟費(fèi)預(yù)賽卷卷號解答勺部分標(biāo)埠 第6頁(其L0五)哥后的動(dòng)能之和（即系統(tǒng)剜余動(dòng)優(yōu)） 為= y（m|由©式得+ JFlj捕失的動(dòng)他為A£ = £- f = f：+ m2設(shè)第I個(gè)揩扣U速度.開始運(yùn)動(dòng) r j_ ?在第1個(gè)滑M滑動(dòng)距離，第L與第工個(gè)滑孔之間的呢能剛設(shè)緊前的睚間，系統(tǒng)剌條功能 為Ev«En在第I個(gè)滑扣與第個(gè)淅制之間的細(xì)怩剛拉緊后的瞬“I.系統(tǒng)鼎余動(dòng)昨?yàn)?報(bào)枇式）作第J ?個(gè)帝利共同甜動(dòng)距離人第2與第3個(gè)滑扣之間的細(xì)隨網(wǎng)拉緊前的瞬間，系統(tǒng)解 余動(dòng)能為E*E& - 4ML=褊-刖陽 -2fimgL=打夕廣好）翻喀工,在第2與

26、第3個(gè)曲如之間的舞繩剛坨段后的瞬間，原統(tǒng)剩余功能為（根據(jù)式1 在第I、？、三個(gè)?？酃餐I動(dòng)距閾L、第三號第4個(gè)承扣之間的細(xì)繩剛拉雷前的嚼同，素 埴利余動(dòng)能的鼎=£卬一知n喑L=j|-卜"廣；*-3=皿-加必JJ依次類推，在給A個(gè)與漸k + J 4滑相之間的加溷剛拉緊前的斑間，系統(tǒng)刷氽動(dòng)能為物理寬賽領(lǐng)程卷蜴考螂答呵評分標(biāo)準(zhǔn) 第7頁（共I。前）% -十% -9了+ 2'11 *仙7擲十口 r=7-廠一包一小巫=/民> -運(yùn)土L譬嗎鵬Lr于是，總第 -"卒與第(n-1)個(gè)褥扣之何的細(xì)機(jī)剛比維施的瞬間，系統(tǒng)剩余動(dòng)就為/ w ,蘭薩廠但二1鏟2瞰在第(n-2)

27、與第仙-"個(gè)滑扣之間的翳的剛拉緊后的瞬間.系統(tǒng)剩余功能為fm2 尸 尸 (n 2) (2n - 3)j仆曲式可如，若<£<蟲|*7M則從第t個(gè)潸扣開蛤的門個(gè)滑拍都依田拉琴.旦可推續(xù)滑行距閡IQwZU后管 止.出而有£-小=H七&r S 7)產(chǎn)-1)阿過強(qiáng)由式科(2)整個(gè)過程中克眼摩擦力所做的功力曾=丹(喉M (2m.)中足(3m)L + “ "(n <2)mg£ +pt (n - I= jumg£ I +2 +3 +-jut + n -2) +/i ( fi « I) Eg/3 j (n： -)£ + f(n - I Jyimy口)在整個(gè)過程中僅僅由于細(xì)或拉羯引起的總能地?fù)p失為& E皿-；皿:0 -訐" ； | 口 + 駕R - I )(a - I )照嘈- " + ?卜" -1 )卬葉信u S -L + (rt-3)j|(/i - I )/ung - "；*，" + " f Ji - I ) fin遭二卜"智仁£小吁Ui