31屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷和答案

.../第31屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷本卷共16題,滿分200分,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)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．〔6分一線膨脹系數(shù)為α的正立方體物塊,當(dāng)膨脹量較小時(shí),其體膨脹系數(shù)等于A．αB．α1/3C．α3D．3α2．〔6分按如下原理制作一桿可直接測(cè)量液體密度的秤,稱為密度秤,其外形和普通的桿秤差不多,裝秤鉤的地方吊著一體積為1cm3的較重的合金塊,桿上有表示液體密度數(shù)值的刻度,當(dāng)秤砣放在Q點(diǎn)處時(shí)秤桿恰好平衡,如圖所示．當(dāng)合金塊完全浸沒(méi)在待測(cè)密度的液體中時(shí),移動(dòng)秤砣的懸掛點(diǎn),直至秤桿恰好重新平衡,便可直接在桿秤上讀出液體的密度,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A．密度秤的零點(diǎn)刻度在Q點(diǎn)B．秤桿上密度讀數(shù)較大的刻度在較小的刻度的左邊C．密度秤的刻度都在Q點(diǎn)的右側(cè)D．密度秤的刻度都在Q點(diǎn)的左側(cè)3．〔6分一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻的介質(zhì)中沿x軸正向傳播,兩質(zhì)點(diǎn)P1和p2的平衡位置在x軸上,它們相距60cm,當(dāng)P1質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處向上運(yùn)動(dòng)時(shí),P2質(zhì)點(diǎn)處在波谷位置,若波的傳播速度為24m/s,則該波的頻率可能為A．50HzB．60HzC．400HzD.410Hz4．〔6分電磁驅(qū)動(dòng)是與炮彈發(fā)射、航空母艦上飛機(jī)彈射起飛有關(guān)的一種新型驅(qū)動(dòng)方式．電磁驅(qū)動(dòng)的原理如圖所示,當(dāng)直流電流突然加到一固定線圈上,可以將置于線圈上的環(huán)彈射出去．現(xiàn)在同一個(gè)固定線圈上,先后置有分別用銅、鋁和硅制成的形狀、大小和橫截面積均相同的三種環(huán),當(dāng)電流突然接通時(shí),它們所受到的推力分別為F1、F2和F3。若環(huán)的重力可忽略,下列說(shuō)法正確的是A.F1>F2>F3B.F2>F3>F1C.F3>F2>F1D.F1=F2=F35．〔6分質(zhì)量為mA的A球,以某一速度沿光滑水平面向靜止的B球運(yùn)動(dòng),并與B球發(fā)生彈性正碰,假設(shè)B球的質(zhì)量mB可選取為不同的值,則A．當(dāng)mB=mA時(shí),碰后B球的速度最大B．當(dāng)mB=mA時(shí),碰后B球的動(dòng)能最大C．在保持mB>mA的條件下,mB越小,碰后B球的速度越大D．在保持mB<mA的條件下,mB越大,碰后B球的動(dòng)量越大二、填空題．把答案填在題中的橫線上．只要給出結(jié)果,不需寫出求得結(jié)果的過(guò)程．6．〔10分用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)螺旋測(cè)微器〔直標(biāo)度尺最小分度為0.5mm,絲桿螺距為0.5mm,套管上分為50格刻度測(cè)量小球直徑．測(cè)微器的初讀數(shù)如圖<a>歷示,其值為_(kāi)_____mm,測(cè)量時(shí)如圖<b>所示,其值為_(kāi)______mm,測(cè)得小球直徑d=____________________mm.7．〔10分為了緩解城市交通擁堵問(wèn)題,XX交通部門在禁止行人步行的十字路口增設(shè)"直行待行區(qū)"〔行人可從天橋或地下過(guò)道過(guò)馬路,如圖所示,當(dāng)其他車道的車輛右拐時(shí),直行道上的車輛可以提前進(jìn)入"直行待行區(qū)"；當(dāng)直行綠燈亮起時(shí),可從"直行待行區(qū)"直行通過(guò)十字路口．假設(shè)某十字路口限速50km/h,"直行待行區(qū)"的長(zhǎng)度為12m,從提示進(jìn)入"直行待行區(qū)"到直行綠燈亮起的時(shí)間為4s.如果某汽車司機(jī)看到上述提示時(shí)立即從停車線由靜止開(kāi)始勻加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到"直行待行區(qū)"的前端虛線處正好直行綠燈亮起,汽車總質(zhì)量為1.5t,汽車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力恒為車重的0.1倍,則該汽車的行駛加速度為_(kāi)_______；在這4s內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為_(kāi)__________?！仓亓铀俣却笮∪?0m/s28．〔10分如圖所示,兩個(gè)薄透鏡L1和L2共軸放置．已知L1的焦距f1=f,L2的焦距f2=-f,兩透鏡間的距離也是f,小物體位于物面P上,物距u1=3f<1>小物體經(jīng)過(guò)這兩個(gè)透鏡成的像在L2的__________邊,到L2的距離為_(kāi)_____________,是__________像〔填"實(shí)"或"虛"、____________像〔填"正"或"倒",放大率為_(kāi)____.<2>現(xiàn)把兩個(gè)透鏡位置調(diào)換,若還要使給定的原物體在原像處成像,兩透鏡作為整體應(yīng)沿光軸向_____________邊移動(dòng)距離______________這個(gè)新的像是____________像〔填"實(shí)"或"虛"、____________像〔填"正"或"倒",放大率為_(kāi)_____________________9．〔10分圖中所示的氣缸壁是絕熱的．缸內(nèi)隔板A是導(dǎo)熱的,它固定在缸壁上．活塞B是絕熱的,它與缸壁的接觸是光滑的,但不漏氣.B的上方為大氣.A與B之間以及A與缸底之間都盛有nmol的同種理想氣體．系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)處于平衡狀態(tài),現(xiàn)通過(guò)電爐絲E對(duì)氣體緩慢加熱．在加熱過(guò)程中,A、B之間的氣體經(jīng)歷_________過(guò)程,A以下氣體經(jīng)歷________過(guò)程；氣體溫度每上升1K,A、B之間的氣體吸收的熱量與A以下氣體凈吸收的熱量之差等于_____________．已知普適氣體常量為R．10.〔10分宇宙空間某區(qū)域有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0x10-9T的均勻磁場(chǎng),現(xiàn)有一電子繞磁力線做螺旋運(yùn)動(dòng)．該電子繞磁力線旋轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間間隔為_(kāi)___________s；若該電子沿磁場(chǎng)方向的運(yùn)動(dòng)速度為1.0×10-2c〔c為真空中光速的大小,則它在沿磁場(chǎng)方向前進(jìn)1.0×10-3光年的過(guò)程中,繞磁力線轉(zhuǎn)了________圈．已知電子電荷量為1.60×10-19C．電子質(zhì)量為9.11×10-31kg.三、計(jì)算題．計(jì)算題的解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后結(jié)果的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．11.〔15分如圖所示,一水平放置的厚度為t折射率為n的平行玻璃磚,下表面鍍銀〔成反射鏡．一物點(diǎn)A位于玻璃磚的上方距玻璃磚的上表面為h處．觀察者在A點(diǎn)附近看到了A點(diǎn)的像,A點(diǎn)的像到A點(diǎn)的距離等于多少？不考慮光經(jīng)玻璃磚上表面的反射．12.〔20分通常電容器兩極板間有多層電介質(zhì),并有漏電現(xiàn)象．為了探究其規(guī)律性,采用如圖所示的簡(jiǎn)單模型．電容器的兩極板面積均為A,其間充有兩層電介質(zhì)1和2,第1層電介質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率〔即電阻率的倒數(shù)和厚度分別為ε1σ1和d1,第2層電介質(zhì)的則為ε2σ2和d2.現(xiàn)在兩極板加一直流電壓U,電容器處于穩(wěn)定狀態(tài)．<1>畫出等效電路圖；<2>計(jì)算兩層電介質(zhì)所損耗的功率；<3>計(jì)算兩介質(zhì)交界面處的凈電荷量；提示：充滿漏電電介質(zhì)的電容器可視為一不漏電電介質(zhì)的理想電容和一純電阻的并聯(lián)電路．13.〔20分如圖所示,一絕緣容器內(nèi)部為立方體空腔,其長(zhǎng)和寬分別為a和b,厚度為d,其兩側(cè)等高處裝有兩根與大氣相通的玻璃管〔可用來(lái)測(cè)量液體兩側(cè)的壓強(qiáng)差．容器內(nèi)裝滿密度為ρ的導(dǎo)電液體,容器上下兩端裝有鉑電極A和C,這樣就構(gòu)成了一個(gè)液體電阻．該液體電阻置于一方向與容器的厚度方向平行的均勻恒定的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中,并通過(guò)開(kāi)關(guān)K接在一電動(dòng)勢(shì)為ε內(nèi)阻為r的電池的兩端．閉合開(kāi)關(guān)．若穩(wěn)定時(shí)兩側(cè)玻璃管中液面的高度差為h,求導(dǎo)電液體的電導(dǎo)率σ重力加速度大小為g.14.〔20分1mol的理想氣體經(jīng)歷一循環(huán)過(guò)程1-2-3-1,如p-T圖示所示,過(guò)程1-2是等壓過(guò)程,過(guò)程3-1是通過(guò)p-T圖原點(diǎn)的直線上的一段,描述過(guò)程2-3的方程為c1p2+c2p=T式中c1和c2都是待定的常量,p和T分別是氣體的壓強(qiáng)和絕對(duì)溫度．已知,氣體在狀態(tài)1的壓強(qiáng)、絕對(duì)溫度分別為P1和T1,氣體在狀態(tài)2的絕對(duì)溫度以及在狀態(tài)3的壓強(qiáng)和絕對(duì)溫度分別為T2以及p3和T3．氣體常量R也是已知的．<1>求常量c1和c2的值；<2>將過(guò)程1-2-3-1在p-v圖示上表示出來(lái)；<3>求該氣體在一次循環(huán)過(guò)程中對(duì)外做的總功．15.〔20分一個(gè)ω介子飛行時(shí)衰變成靜止質(zhì)量均為m的三個(gè)π介子,這三個(gè)π介子的動(dòng)量共面,已知：衰變前后介子運(yùn)動(dòng)的速度都遠(yuǎn)小于光在真空中的速度c；衰變后的三個(gè)π介子的動(dòng)能分別為T1、T2和T3,且第一、二個(gè)π介子飛行方向之間的夾角為θ1,第二、三個(gè)π介子飛行方向之間的夾角為θ2〔如圖所示；介子的動(dòng)能等于介子的能量與其靜止時(shí)的能量〔即其靜止質(zhì)量與c2的乘積之差,求ω介子在衰變前的瞬間的飛行方向〔用其飛行方向與衰變后的第二個(gè)介子的飛行方向的夾角即圖中的φ角表