第29屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試題及參考答案(word版)

第20頁(yè)共20頁(yè)第29屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試題及參考答案(word版)第29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)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．下列說(shuō)法中正確的是A．水在0℃B．一個(gè)絕熱容器中盛有氣體，假設(shè)把氣體中分子速率很大的如大于vA的分子全部取走，則氣體的溫度會(huì)下降，此后氣體中不再存在速率大于vA的分子．C．杜瓦瓶的器壁是由兩層玻璃制成的，兩層玻璃之間抽成真空，抽成真空的主要作用是既可降低熱傳導(dǎo)，又可降低熱輻射．D．圖示為一絕熱容器，中間有一隔板，隔板左邊盛有溫度為T的理想氣體，右邊為真空．現(xiàn)抽掉隔板，則氣體的最終溫度仍為T．2．如圖，一半徑為R電荷量為Q的帶電金屬球，球心位置O固定，P為球外一點(diǎn)．幾位同學(xué)在討論P(yáng)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，有下列一些說(shuō)法，其中哪些說(shuō)法是正確的？A．若P點(diǎn)無(wú)限靠近球表面，因?yàn)榍虮砻鎺щ姡鶕?jù)庫(kù)侖定律可推知，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)趨于無(wú)窮大．B．因?yàn)樵谇騼?nèi)場(chǎng)強(qiáng)處處為0，若P點(diǎn)無(wú)限靠近球表面，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)趨于0C．若Q不變，P點(diǎn)的位置也不變，而令R變小，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變．D．若保持Q不變，而令R變大，同時(shí)始終保持P點(diǎn)極靠近球表面處，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變．3．圖中L為一薄凸透鏡，ab為一發(fā)光圓面，二者共軸，S為與L平行放置的屏，已知這時(shí)ab可在屏上成清晰的像．現(xiàn)將透鏡切除一半，只保留主軸以上的一半透鏡，這時(shí)ab在S上的像A．尺寸不變，亮度不變．B．尺寸不變，亮度降低．C．只剩半個(gè)圓，亮度不變．D．只剩半個(gè)圓，亮度降低．4．一輕質(zhì)彈簧，一端固定在墻上，另一端連一小物塊，小物塊放在摩擦系數(shù)為μ的水平面上，彈簧處在自然狀態(tài)，小物塊位于O處．現(xiàn)用手將小物塊向右移到a處，然后從靜止釋放小物塊，發(fā)現(xiàn)小物塊開(kāi)始向左移動(dòng)．A．小物塊可能停在O點(diǎn)．B．小物塊停止以后所受的摩擦力必不為0C．小物塊無(wú)論停在O點(diǎn)的左邊還是右邊，停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向兩者既可能相同，也可能相反．D．小物塊在通過(guò)O點(diǎn)后向右運(yùn)動(dòng)直到最遠(yuǎn)處的過(guò)程中，速度的大小總是減?。恍∥飰K在由右邊最遠(yuǎn)處回到O點(diǎn)的過(guò)程中，速度的大小總是增大．5．如圖所示，一內(nèi)壁光滑的圓錐面，軸線OO’是豎直的，頂點(diǎn)O在下方，錐角為2α，若有兩個(gè)相同的小珠（均視為質(zhì)點(diǎn)）在圓錐的內(nèi)壁上沿不同的圓軌道運(yùn)動(dòng)，則有：A．它們的動(dòng)能相同．B．它們運(yùn)動(dòng)的周期相同．C．錐壁對(duì)它們的支撐力相同．D．它們的動(dòng)能與勢(shì)能之比相同，設(shè)o點(diǎn)為勢(shì)能零點(diǎn)．二、填空題和作圖題．把答案填在題中的橫線上或把圖畫(huà)在題中指定的地方．只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過(guò)程．6．（6分）鈾238（92U）是放射性元素，若衰變時(shí)依次放出α，β，β，α，α，α，α，α，β，β，α，β，β，α粒子，最終形成穩(wěn)定的核，則其中X＝，Y＝．7．（10分）在寒冷地區(qū)，為了防止汽車擋風(fēng)玻璃窗結(jié)霜，可用通電電阻加熱．圖示為10根阻值皆為3Ω的電阻條，和一個(gè)內(nèi)阻力0．5Ω的直流電源，現(xiàn)在要使整個(gè)電路中電阻條上消耗的功率最大，i．應(yīng)選用根電阻條．ii．在圖中畫(huà)出電路連線．8．（10分）已知：光子有質(zhì)量，但無(wú)靜止質(zhì)量，在重力場(chǎng)中也有重力勢(shì)能．若從地面上某處將一束頻率為ν的光射向其正上方相距為d的空間站，d遠(yuǎn)小于地球半徑，令空間站接收到動(dòng)光的頻率為ν’，則差ν’－ν＝，已知地球表面附近的重力加速度為g．9．（10分）圖中所示兩物塊疊放在一起，下面物塊位于光滑水平桌面上，其質(zhì)量為m，上面物塊的質(zhì)量為M，兩物塊之間的靜摩擦系數(shù)為μ．現(xiàn)從靜止出發(fā)對(duì)下面物塊施以隨時(shí)間t變化的水平推力F＝γt，γ為一常量，則從力開(kāi)始作用到兩物塊剛發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于，此時(shí)物塊的速度等于．10．（16分）圖中K是密封在真空玻璃管內(nèi)的金屬電極，它受光照射后能釋放出電子；W是可以透光的窗口，光線通過(guò)它可照射到電極K上；C是密封在真空玻璃管內(nèi)圓筒形的收集電極，它能收集K所發(fā)出的光電子．R是接在電池組E（電壓足夠高）兩端的滑動(dòng)變阻器，電極K通過(guò)導(dǎo)線與串聯(lián)電池組的中心端O連接；G是用于測(cè)量光電流的電流計(jì)．已知當(dāng)某一特定頻率的單色光通過(guò)窗口照射電極K時(shí)，能產(chǎn)生光電子．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)接頭處在某一點(diǎn)P時(shí)，可以測(cè)到光電流，當(dāng)滑動(dòng)頭向右移動(dòng)時(shí)，G的示數(shù)增大，使滑動(dòng)頭繼續(xù)緩慢向右不斷移動(dòng)時(shí)，電流計(jì)G的示數(shù)變化情況是：．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)接頭從P點(diǎn)緩慢向左不斷移動(dòng)時(shí)，電流計(jì)G的示數(shù)變化情況是：．若測(cè)得用頻率為ν1的單色光照射電極K時(shí)的遏止電壓為V1，頻率為ν2的單色光照射電極時(shí)的遏止電壓為V2，已知電子的電荷量為e，則普朗克常量h＝，金屬電極K的逸出功W0＝．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．（18分）如圖所示，一根跨越一固定的水平光滑細(xì)桿的柔軟、不可伸長(zhǎng)的輕繩，兩端各系一個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B，球A剛好接觸地面，球B被拉到與細(xì)桿同樣高度的水平位置，當(dāng)球B到細(xì)桿的距離為L(zhǎng)時(shí)，繩剛好拉直．在繩被拉直時(shí)釋放球B，使球B從靜止開(kāi)始向下擺動(dòng)．求球A剛要離開(kāi)地面時(shí)球B與其初始位置的高度差．12．（20分）一段橫截面積S＝1．0mm2的銅導(dǎo)線接入直流電路中，當(dāng)流經(jīng)該導(dǎo)線的電流I＝1．0A時(shí)，該段銅導(dǎo)線中自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速度u為多大？已知，每個(gè)銅原子有一個(gè)“自由電子”，每個(gè)電子的電荷量e＝1．6×10－19C；銅的密度ρ＝8．9g／cm3，銅的摩爾質(zhì)量μ＝64g／mol．阿伏枷德羅常量N0＝6．02×1023mol－113．（20分）電荷量分別為q和Q的兩個(gè)帶異號(hào)電荷的小球A和B（均可視為點(diǎn)電荷），質(zhì)量分別為m和M．初始時(shí)刻，B的速度為0，A在B的右方，且與B相距L0，A具有向右的初速度v0，并還受到一向右的作用力f使其保持勻速運(yùn)動(dòng)，某一時(shí)刻，兩球之間可以達(dá)到一最大距離．i．求此最大距離．ii．求從開(kāi)始到兩球間距離達(dá)到最大的過(guò)程中f所做的功．14．（20分）由雙原子分子構(gòu)成的氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)，一部分雙原子分子會(huì)分解成兩個(gè)單原子分子，溫度越高，被分解的雙原子分子的比例越大，于是整個(gè)氣體可視為由單原子分子構(gòu)成的氣體與由雙原子分子構(gòu)成的氣體的混合氣體．這種混合氣體的每一種成分氣體都可視作理想氣體．在體積V＝0．045m3的堅(jiān)固的容器中，盛有一定質(zhì)量的碘蒸氣，現(xiàn)于不同溫度下測(cè)得容器中蒸氣的壓強(qiáng)如下：試求溫度分別為1073K和1473K時(shí)該碘蒸氣中單原子分子碘蒸氣的質(zhì)量與碘的總質(zhì)量之比值．已知碘蒸氣的總質(zhì)量與一個(gè)摩爾的雙原子碘分子的質(zhì)量相同，普適氣體常量R＝8．31J·mol－1·K－115．（20分）圖中L是一根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線中的電流為I．一電阻為R、每邊長(zhǎng)為2a的導(dǎo)線方框，其中兩條邊與L平行，可繞過(guò)其中心并與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行的軸線OO’轉(zhuǎn)動(dòng)，軸線與長(zhǎng)直導(dǎo)線相距b，b＞a，初始時(shí)刻，導(dǎo)線框與直導(dǎo)線共面．現(xiàn)使線框以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，求線框中的感應(yīng)電流的大小．不計(jì)導(dǎo)線框的自感．已知電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線在距導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為k，其中k為常量．16．（20分）一質(zhì)量為m＝3000kg的人造衛(wèi)星在離地面的高度為H＝180km的高空繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，那里的重力加速度g＝9．3m·s－2．由于受到空氣阻力的作用，在一年時(shí)