第31屆全國中學(xué)生高中物理競(jìng)賽預(yù)賽試題含答案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第31屆（2014年)全國中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷本卷共16題，滿分200分，考試時(shí)間：2014年9月6日上午9:00—12：00。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)果的過程．6．（10分)用國家標(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)所示，其值為______mm，測(cè)量時(shí)如圖（b）所示，其值為_______mm，測(cè)得小球直徑d=___________mm。7．（10分)為了緩解城市交通擁堵問題，杭州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道過馬路）,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)”直行通過十字路口．假設(shè)某十字路口限速50km/h，“直行待行區(qū)”的長度為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________；在這4s內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為___________。（重力加速度大小取10m/s2）8．（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)過這兩個(gè)透鏡成的像在L2的____邊（填“左”或“右”），到L2的距離為_______，是____像（填“實(shí)”或“虛”）、_____像(填“正”或“倒"）,放大率為_____.（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______。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)在開始時(shí)處于平衡狀態(tài),現(xiàn)通過電爐絲E對(duì)氣體緩慢加熱．在加熱過程中，A、B之間的氣體經(jīng)歷_________過程，A以下氣體經(jīng)歷________過程；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（現(xiàn)在的教材叫做磁感應(yīng)線）旋轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間間隔為______________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ε1、σ1和d1，第2層電介質(zhì)的則為ε2、σ2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．物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷第3頁（共3頁）13.（20分）如圖所示，一絕緣容器內(nèi)部為立方體空腔，其長和寬分別為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，并通過開關(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)過程1-2—3-1，如p—T圖示所示，過程1—2是等壓過程，過程3-1是通過p—T圖原點(diǎn)的直線上的一段，描述過程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）將過程1-2-3-1在p—v圖示上表示出來;(3)求該氣體在一次循環(huán)過程中對(duì)外做的總功．物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷第4頁（共4頁）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角表示)及其靜止質(zhì)量．物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷第5頁(共5頁）16。(25分）一圓盤沿順時(shí)針方向繞過圓盤中心O并與盤面垂直的固定水平轉(zhuǎn)軸以