第26屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷和答案

第26屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷和答案第26屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷一、選擇題。本題共5小題，每小題7分。在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)是正確的，有的小題有多項(xiàng)是正確的。把正確選項(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7分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分。abE+-cabE+-cdA．經(jīng)過第一次連接，a、b間的電壓下降，c、d間的電壓上升B．經(jīng)過第一次連接，a、b間和c、d間的電壓都不變C．經(jīng)過第二次連接，a、b間的電壓和c、d間的電壓中有一個(gè)上升，一個(gè)下降D．經(jīng)過第二次連接，a、b間的電壓和c、d間的電壓都下降ab2．兩根不同金屬導(dǎo)體制成的長(zhǎng)度相等、橫截面積相同的圓柱形桿，串聯(lián)后接在某一直流電源兩端，如圖所示。已知桿a的質(zhì)量小于桿b的質(zhì)量，桿a金屬的摩爾質(zhì)量小于桿b金屬的摩爾質(zhì)量，桿a的電阻大于桿b的電阻，假設(shè)每種金屬的每個(gè)原子都提供相同數(shù)目的自由電子（載流子）。當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)恒時(shí)，若a、b內(nèi)存在電場(chǎng)，則該電場(chǎng)可視為均勻電場(chǎng)。下面結(jié)論中正確的是[ abA．兩桿內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度都等于零B．兩桿內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度都不等于零，且a內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)大于b內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)C．兩桿內(nèi)載流子定向運(yùn)動(dòng)的速度一定相等D．a(chǎn)內(nèi)載流子定向運(yùn)動(dòng)的速度一定大于b內(nèi)載流子定向運(yùn)動(dòng)的速度3．一根內(nèi)徑均勻、兩端開中的細(xì)長(zhǎng)玻璃管，豎直插在水中，管的一部分在水面上?，F(xiàn)用手指封住管的上端，把一定量的空氣密封在玻璃管中，以V0表示其體積；然后把玻璃管沿豎直方向提出水面，設(shè)此時(shí)封在玻璃管中的氣體體積為V1；最后把玻璃管在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)過900，讓玻璃管處于水平位置，設(shè)此時(shí)封在玻璃管中的氣體體積為V2。則有A．V1＞V0≥V2B。V1＞V0＞V2C。V1=V2＞V0D。V1＞V0，V2＞V04．一塊足夠長(zhǎng)的白板，位于水平桌面上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。一石墨塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）靜止在白板上。石墨塊與白板間有磨擦，滑動(dòng)磨擦系數(shù)為μ。突然，使白板以恒定的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，石墨塊將在板上劃下黑色痕跡。經(jīng)過某一時(shí)間t，令白板突然停下，以后不再運(yùn)動(dòng)。在最后石墨塊也不再運(yùn)動(dòng)時(shí)，白板上黑色痕跡的長(zhǎng)度可能是（已知重力加速度為g，不計(jì)石墨與板磨擦劃痕過程中損失的質(zhì)量）。[ ]A． B．v0t 4E12K3CRR圖1C。v0t—μ4E12K3CRR圖15．如圖1所示，一個(gè)電容為C的理想電容器與兩個(gè)阻值皆為R的電阻串聯(lián)后通過電鍵K連接在電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源的兩端，電源的內(nèi)電阻忽略不計(jì)，電鍵K是斷開的。在t=0時(shí)刻，閉合電鍵K，接通電路。在圖2中給出了六種電壓V隨時(shí)間t變化的圖線a、b、c、d、e、f，現(xiàn)從其中選取出三種圖線用來表示圖1所示電路上1、2、3、4四點(diǎn)中某兩點(diǎn)間的電壓隨時(shí)間t的變化，下面四個(gè)選項(xiàng)中正確的是[ ]tOtOEVbtOEVattOEVctOEtOEVftOEVetOEVdA．a(chǎn)、b、f B。a、e、f C。b、d、e D。c、d、e二、填空題和作圖題。把答案填在題中的橫線上或把圖畫在題中指定的地方。只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過程。6．（8分）傳統(tǒng)的雷達(dá)天線依靠轉(zhuǎn)動(dòng)天線來搜索空中各個(gè)方向的目標(biāo)，這嚴(yán)重影響了搜索的速度。現(xiàn)代的“雷達(dá)”是“相位控制陣列雷達(dá)”，它是由數(shù)以萬計(jì)的只有幾厘米或更小的小天線按一定的順序排列成的天線陣，小天線發(fā)出相干的電磁波，其初相位可通過電子計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)，從而可改變空間干涉極強(qiáng)的方位，這就起了快速掃描搜索空中各個(gè)方向目標(biāo)的作用對(duì)下的簡(jiǎn)單模型的研究，有助于了解改變相干波的初相位差對(duì)空間干涉級(jí)強(qiáng)方位的影響。dθaxbO圖中a、b為相鄰兩個(gè)小天線，間距為d，發(fā)出波長(zhǎng)為λ的相干電磁波。Ox軸通過a、b的中點(diǎn)且垂直于a、b的連線。若已知當(dāng)a、b發(fā)出的電磁波在a、b處的初相位相同即相位差為0時(shí)，將在與x軸成θ角（θ很?。┓较虻倪h(yuǎn)處形成干涉級(jí)強(qiáng)，現(xiàn)設(shè)法改變a、b發(fā)出的電磁波的初相位，使b的初相位比a的落后一個(gè)小量，結(jié)果，原來相干極強(qiáng)的方向?qū)摩茸優(yōu)棣取癲θaxbO7．（8分）He—Ne激光器產(chǎn)生的波長(zhǎng)為6。33×10-7m的譜線是Ne原子從激發(fā)態(tài)能級(jí)（用E1表示）向能量較低的激發(fā)態(tài)能級(jí)（用E2表示）躍遷時(shí)發(fā)生的；波長(zhǎng)為3。39×10-6m的譜線是Ne原子從能級(jí)E1向能量較低的激發(fā)態(tài)能級(jí)（用E3表示）躍遷時(shí)發(fā)生的。已知普朗克常量h與光速c的乘積hc=1。24×10-6meV。由此可知Ne的激發(fā)態(tài)能級(jí)E3與E2的能量差為________________eV。t/msy/mmt/msy/mm60204020406080100120140160x/mx/my/mm60204048121620242832AABMONabc9．（8分）圖于為某一圓形水池的示意圖（豎直截面）。AB為池中水面的直徑，MN為水池底面的直徑，O為圓形池底的圓心。已知ON為11。4m，AM、BN為斜坡，池中水深5。00m水的折射率為4/3。水的透明度極好，不考慮水的吸收。圖中a、b、c、d為四個(gè)發(fā)光點(diǎn)，天空是藍(lán)色的，水面是平的。在池底中心處有一凹槽，一潛水員仰臥其中，他的眼睛位于O處，仰視水面的最大范圍的直徑為AB。（=1\*romani）潛水員仰視時(shí)所看到的藍(lán)天圖象對(duì)他的眼睛所張的視角為__________________。（=2\*romanii）四個(gè)發(fā)光點(diǎn)a、b、c、d中，其發(fā)出的光能通過全反射到過潛水員的眼睛的是____________________________。三、計(jì)算題。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式的重要的演算步驟。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。10．（9分）試分析下面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)操作中的誤差（或失誤）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。（=1\*romani）用“插針法”測(cè)量玻璃的折射率時(shí)，要先將透明面平行的玻璃磚放置在鋪平的白紙上，然后緊貼玻璃磚的兩個(gè)透明面，分別畫出兩條直線，在實(shí)驗(yàn)中便以這兩條直線間的距離作為透明面之間的距離。如果由于操作中的誤差，使所畫的兩條直線間的距離大于玻璃磚兩透明面間的實(shí)際距離，問這樣的測(cè)得的折射率與實(shí)際值相比，是偏大，偏小，還是相同？試給出簡(jiǎn)要論證。（=2\*romanii）在用單擺測(cè)量重力加速度g時(shí)，由于操作失誤，致使擺球不在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而是在一個(gè)水平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。這時(shí)如果沒出擺球作這種運(yùn)動(dòng)的周期，仍用單擺的周期公式求出重力加速度，部這樣求出的重力加速度與重力加速度的實(shí)際值相比，哪個(gè)大？試定量比較。11．（8分）現(xiàn)有以下器材：電流表一只（量程適當(dāng)。內(nèi)阻可忽略不計(jì)。帶有按鈕開關(guān)k1，按下按鈕電流表與電路接通，有電流通過電流表，電流表顯出一定的讀數(shù)），阻值已知為R的固定電阻一個(gè)，阻值未知的待測(cè)電阻Rx一個(gè)，直流電源一個(gè)（電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻r待測(cè)），單刀雙擲開關(guān)K一個(gè)，接線用的導(dǎo)線若干。試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，用它既能測(cè)量直流電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻r，又能測(cè)量待測(cè)電阻的阻值Rx（注意：此電路接好后，在測(cè)量過程中不許再拆開，只許操作開關(guān)，讀取數(shù)據(jù)）。具體要求：（）畫出所設(shè)計(jì)的電路圖。（）寫出測(cè)量、r和Rx主要的實(shí)驗(yàn)步驟。（）導(dǎo)出用已知量和實(shí)驗(yàn)中測(cè)量出的量表示的、r和Rx表達(dá)式。12（18分）一靜止的原子核A發(fā)生α衰變后變成原子核B，已知原子核A、原子核B和α粒子的質(zhì)量分別為mA，mB和mα，光速為c（不考慮質(zhì)量與速度有關(guān)的相對(duì)論效應(yīng)），求衰變后原子核B和α粒子的動(dòng)能。abcabcd1234V01234N1N2N1N2M2M1RPQF14．（20分）如圖所示，M1N1N2M2是位于光滑水平桌面上的剛性U型金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌中接有阻值為R的電阻，它們的質(zhì)量為m0。導(dǎo)軌的兩條軌道間的距離為l。PQ是質(zhì)量為m的金屬桿，可在軌道上滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)保持與軌道垂直，桿與軌道的接觸是粗糙的，桿與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)。初始時(shí)，桿PQ位于圖中的虛線處，虛線的右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于桌面，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B?，F(xiàn)有一位于導(dǎo)軌平面內(nèi)的與軌道平行的恒力F作用于PQ上，使之從靜止開始的軌道上向右作加速運(yùn)動(dòng)。已知經(jīng)過時(shí)間t，PQ離開虛線的距離為x，此時(shí)通過電阻的電流為I0，導(dǎo)軌向右移動(dòng)的距離為x0（導(dǎo)軌的N1N2部分尚未進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域）。求在此過程中電阻所消耗的能量。不考慮回路的自感。M1M2P0L1KL215．（20分）圖中M1和M2是絕熱氣缸中的兩個(gè)活塞，用輕質(zhì)剛性細(xì)桿連結(jié)，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的、不漏氣的，M1是導(dǎo)熱的，M2是絕熱的，且M2的橫截面積是M1的2倍。M1把一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸為L(zhǎng)1部分，M1和M2把一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸的L2部分，M2的右側(cè)為大氣，大氣的壓強(qiáng)p0是恒定的。K是加熱L2中氣體用的電熱絲。初始時(shí)，兩個(gè)活塞和氣體都處在平衡狀態(tài)，分別以V10和VM1M2P0L1KL216．（20）一個(gè)質(zhì)量為m1的廢棄人造地球衛(wèi)星在離地面h=800km高空作圓周運(yùn)動(dòng)，在某處和一個(gè)質(zhì)量為m2=m1的太空碎片發(fā)生迎頭正碰，碰撞時(shí)間極短，碰后二者結(jié)合成一個(gè)物體并作橢圓運(yùn)動(dòng)。碰撞前太空碎片作橢圓運(yùn)動(dòng)，橢圓軌道的半長(zhǎng)軸為7500km，其