第27屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試題答案

1、第27屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試題及答案第27屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試題及答案第27屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試題及答案第27屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試卷本卷共九題，滿分160分計(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)果的不能夠得分有數(shù)字計(jì)算的題答案中必定明確寫(xiě)出數(shù)值和單位填空題把答案填在題中的橫線上，只要給出結(jié)果，不需寫(xiě)出求解的過(guò)程一、（15分）蛇形擺是一個(gè)用于演期與擺長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)儀器（見(jiàn)圖）若位于同一高度并等間距地排成一條直懸掛點(diǎn)在不相同的高度上，擺長(zhǎng)依次減示單擺周干個(gè)擺球線，它們的小設(shè)重力加速度g=9.80m/s2,1試設(shè)計(jì)一個(gè)包含十個(gè)單擺的蛇形擺（即求出每個(gè)

2、擺的擺長(zhǎng)），要求滿足：(a）每個(gè)擺的擺長(zhǎng)不小于0.450m，不大于1.00m;(b）初始時(shí)將全部擺球由平衡點(diǎn)沿x軸正方向搬動(dòng)相同的一個(gè)小位移xo(xo0）的粒子作角速度為、半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng).一長(zhǎng)直細(xì)導(dǎo)線位于圓周所在的平面內(nèi)，離圓心的距離為d(dR)，在導(dǎo)線上通有隨時(shí)間變化的電流I,t=0時(shí)辰，粒子速度的方向與導(dǎo)線平行，離導(dǎo)線的距離為d+R.若粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于電流i,的磁場(chǎng)對(duì)粒子的作用力，試求出電流i隨時(shí)間的變化規(guī)律不考慮變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感生電場(chǎng)及重力的影響長(zhǎng)直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁感覺(jué)強(qiáng)度表示式中的比率系數(shù)k已知五、（20分）以下列圖，兩個(gè)固定的平均帶電球面，分別為+Q和-Q(Q0)

3、，半徑分別為R和R/2，小球面與于C點(diǎn)，兩球面球心O和O的連線MN沿豎直方在MN交點(diǎn)B、0和C處各開(kāi)有足夠小的孔因小孔損失的電荷有一質(zhì)量為m，帶電荷為q(q0的質(zhì)點(diǎn)自MN線上離B所帶電荷量大球面內(nèi)切與兩球面的量忽略不計(jì)，點(diǎn)距離為R的A點(diǎn)豎直上拋。設(shè)靜電力常量為k，重力加度為g.1要使質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)上拋后能夠到達(dá)B點(diǎn)，所需的最小初動(dòng)能為多少？2要使質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)上拋后能夠到達(dá)O點(diǎn)，在不相同條件下所需的最小初動(dòng)能各為多少？六、（20分）由單位長(zhǎng)度電阻為r的導(dǎo)線組成以下列圖的正方形網(wǎng)絡(luò)系列n=1時(shí)，正方形網(wǎng)絡(luò)邊長(zhǎng)為L(zhǎng),n=2時(shí)，小正方形網(wǎng)絡(luò)的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)/3；n=3時(shí)，最小正方形網(wǎng)絡(luò)的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)/9當(dāng)n=1、2、

4、3時(shí)，各網(wǎng)絡(luò)上A、B兩點(diǎn)間的電阻分別為多少？七、（15分）地球上的能量從源泉上說(shuō)來(lái)自太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射（假設(shè)不計(jì)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸取）一部分被地球表面反射到太空，其余部分被地球吸取被吸取的部分最后變換成為地球熱輻射（紅外波段的電磁波）熱輻射在向外流傳過(guò)程中，其中一部分會(huì)被溫室氣體反射回地面，地球以此方式保持了總能量平衡。作為一個(gè)簡(jiǎn)單的理想模型，假設(shè)地球表面的溫度各處相同，且太陽(yáng)和地球的輻射都依照斯忒蕃一玻爾茲曼定律：?jiǎn)挝幻娣e的輻射功率J與表面的熱力學(xué)溫度T的四次方成正比，即J=T4,其中是一個(gè)常量已知太陽(yáng)表面溫度Ts=5.78103K，太陽(yáng)半徑Rs=6.69105km,地球到太陽(yáng)的平均

5、距離d=1.50108km假設(shè)溫室氣體在大氣層中集中形成一個(gè)平均的薄層，并設(shè)它對(duì)熱輻射能量的反射率為=0.38.1若是地球表面對(duì)太陽(yáng)輻射的平均反射率=0.30，試問(wèn)考慮了溫室氣體對(duì)熱輻射的反射作用后，地球表面的溫度是多少？2若是地球表面一部分被冰雪覆蓋，覆蓋部分對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率為1=0.85，其余部分的反射率處2=0.25間冰雪被蓋面占總面積多少時(shí)地球表面溫度為273K.八、（20分）正正午太陽(yáng)的入射光與水平面的夾角=450有一座房子朝南的墻上有一個(gè)直徑W=10cm的圓窗，窗口中心距地面的高度為H試設(shè)計(jì)一套采光裝置，使得正正午刻太陽(yáng)光能進(jìn)人窗口，并要求進(jìn)入的光為充滿窗口、垂直墻面、且光強(qiáng)是進(jìn)人采光裝置前2倍的平行光可供采納的光學(xué)器件以下：一個(gè)平面鏡，兩個(gè)凸透鏡，兩個(gè)凹透鏡；平面鏡的反射率為80%，透鏡的透射率為70%，忽略透鏡表面對(duì)光的反射要求從這些器件中采納最少的器件組成采光裝置試畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的采光裝置中所選器件的地址及該裝置的光路圖，并求出所選器件的最小尺寸和透鏡焦距應(yīng)滿足的條件.九、（16分）已知粒子1和粒子2的靜止質(zhì)量都是m0，粒子1靜止，粒子2以速度v0與