第36屆全國中學生物理競賽（北京賽區(qū)）預賽試卷（2019年）

第36屆全國中學生物理競賽預賽試卷（北京賽區(qū)）解析一、選擇題（共36分）本題共6小題，每小題6分。在每小題給出的4個選項中，有的小題只有一項符合題意，有的小題有多項符合題意，把符合題意的選項前面的英文字母寫在每小題后面的方括號內，全部選對的6分，先【對但不全得3分，有選錯或不答的得0分。1、2005年諾貝爾獎頒發(fā)給了梶田隆章（TakaakiKaJita）和阿瑟B麥克唐納（ArthurB.McDonald），獎勵他們分別身為各自團隊中的核心研究者，和同事一起發(fā)現了中微子振蕩，在粒子物理領域開辟了新的疆土。一種常見的探測中微子的方法是在氫核（即質子）上俘獲中微子，生成一個正電子和一個中子，稱為反貝塔衰變反應（IBD）。下面說法中正確的有（）A反應方程式可以寫為p+→n+e+，其中為反電子中微子B中子和正電子的靜質量之和大于質子靜質量，中微子的靜質量趨于0C自由的中子也可以進行衰變，產生中微子，反應方程式為n→p++e+D如果被反應前質量是靜止的，則產生的正電子和中子的動量之和不等于02、5G通信即將推廣普及，我國自主研發(fā)設計的5G通信技術走在了世界的前列。5G信號的頻率分為兩種，一種是6GHz以下，這和我們目前的2/3/4G差別不算太大，還有一種頻率在24GHz以上，對于這樣的信號，下面說法正確的有（）A波長大約長1cmB波長越短準直性越好，繞射能力越弱C頻率越高可能加載的信息密度也越高D這樣頻率的電磁波對人有致癌作用3、如圖1所示，一團理想氣體經過了一個準靜態(tài)過程的循環(huán)，A→B是等溫過程，B→C是等容過程，C→A是絕過程。下面說法正確的有（）AAB狀態(tài)氣體的內能相等B整個循環(huán)過程外界對氣體做功為正CCA過程體系內能增加，外界對體系做功為正D若氣體為單原子分子理想氣體，則AC過程滿足pV7/5為常數4、如圖2所示，某同學經過一段時間練習，掌握了利用在瓶中裝不同高度的水，在瓶口吹出不同頻率聲音，以演奏樂曲的技巧。以下說法中正確的有（）A若瓶中水柱高度之比為2：3：4，則吹出來的聲音頻率之比也為2：3：4B吹出來聲音頻率主要由在空氣柱中聲波形成的駐波頻率來決定C空氣駐波在水面附近是波節(jié)，在瓶口附近是波腹D空氣柱越長，發(fā)出的聲音頻率越高5、如圖3所示，某同學經過一段練習，掌握了跳高的技巧。同學質量為m，重力加速度g，在跳起的第一階段，腳沒有離地，經過一定時間，重心上升h1，人質心獲得速度v1，在第二階段，人軀干形態(tài)基本保持不變，重心又上升了一段距離，到達最高點，以下說法中正確的有（）A在第一階段地面支持力給人的沖量為mv1B在第一階段地面支持力對人做的功為mgh1C在整個過程中地面支持力對人做的總功為0D在跳起的過程中存在人體肌肉中儲存的化學能轉化為機械能的過程6、某同學經過一段時間的練習，掌握了控制籃球的技巧，如圖4所示，在距離地面一定高度的地方，讓其轉動起來，初速度為0釋放，和地面發(fā)生彈性碰撞，即在豎直方向速度大小不變，下面說法中正確的有（）A不考慮空氣影響，地面有摩擦，則碰撞前后相比動能總量增加B不考慮空氣影響，地面有摩擦，摩擦系數為μ，則籃球彈起瞬間，速度方向和豎直方向的夾角的最大可能值為arctanμC不考慮空氣影響，地面光滑，則籃球一定豎直彈起D考慮空氣影響，籃球一落點會比釋放點偏右二、填空題把答案填在題中橫線上，只要給出結果，不需要寫出求得結果的過程。7、（12分）如圖5所示，我們以太陽為參考系，地球繞太陽的運動周期為T1，以地球為參考系，月球繞地球的運動周期為T2，則相鄰兩次月球—地球—太陽排列成幾乎一條直線的時間差約為__________；記地球繞太陽的軌道半徑為rE，月球繞地球的軌道半徑為rM(rE>>rM)，以太陽為參考系，月球運動過程，加速度的最小值和最大值的大小比例為_____________。8、（12分）如圖6（a）所示，在一個立方體網格中，每邊上有一個大小為1Ω的電阻，在ab和cd邊上還有1V的電池，求ab兩點的電壓差UaUb=__________；調整一下連接方式如圖6(b)所示，把一個電池改加在ae上，求ab兩點的電壓差Ua′Ub′=__________。9、（12分）如圖7所示，有一個豎直放置的導熱氣缸，用一個輕質活塞密封，活塞可以自由上下移動，面積為S0，初態(tài)氣缸內封有體積為V0，壓強等于大氣壓p0，溫度和環(huán)境溫度相同的單原子理想氣體，緩慢在活塞上面堆放細沙（每次堆上的細沙都放在活塞所在的位置），結果活塞下降，使得密封的氣體體積變小到xV0，重力加速度g，求出細沙的質量m0=___________；把導熱氣缸換成絕熱氣缸，其他條件不變，求出這個過程中活塞對體系做功W0=____________；普適氣體常量為R，單原子理想氣體的定體摩爾熱容量為CV=R。10、（12分）兩個電荷電量分別為±q，質量均為m，間距為l，在靜電作用下，繞著共同的質心以相同的角速度做勻速圓周運動，靜電常量為k，不考慮相對論的電磁輻射，求繞質心運動的角速度ω0=_____________；若l變?yōu)樵瓉淼膬杀叮匀槐３謩蛩賵A周運動，則兩個電荷在質心處產生的磁場大小變?yōu)樵瓉淼腳_________倍。11、（12分）如圖8所示，在水平面內有一個光滑勻質圓環(huán)，圓環(huán)總電阻為R0，半徑為r，質量為m，初速度v0向右，右半空間有均勻的穩(wěn)定的垂直于面的磁場，大小為B，結果圓環(huán)進入磁場后恰好靜止，整個過程中圓環(huán)中通過的電量大小Q0=______________；如果保持圓環(huán)單位長度的質量和電阻大小不變，但是把半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?，為了使得圓環(huán)進入磁場后仍然恰好靜止，則v0應當變?yōu)樵瓉淼腳______倍。三、計算題解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結果的不能得分，有數值計算的，答案中必須明確寫出數值和單位。12、（26分）某同特別喜愛造橋游戲，如圖9所示，用10根一樣的輕桿搭了一座橋，桿長l，所有連接的地方均為鉸鏈，在B點掛了一個重物，重力大小為P，AG在同一水平高度。（1）求地面對AG點作用力的豎直分量大小NL，NR；（2）如果每根桿能承受的最大壓力或張力均為F，則為了保證橋不塌，P最大為多少？13、（26分）如圖10所示，在O點有一個物屏，上面有一個發(fā)光小物體，垂直于物屏有光軸，共軸放置一個焦距為f的透鏡，光心為C，在距離O點L處共軸放置一個平面鏡，當OC距離為x1時，發(fā)現經過透鏡透射，平面鏡反射，再經過透鏡透射，發(fā)光物體在物屏處成了清晰像，向右移動C點到x2處，再次在物屏處成了清晰像，繼續(xù)向右移動C點到x3處，又在物屏處成了清晰像。（1）求出x1，x2，x3；（2）當透鏡位于x1處時，向上移動物點距離Δh，則在物屏上的像向什么方向移動了多少距離？14、（26分）找到兩塊很大的金屬平面，如圖11所示擺成θ0=角，角的頂點為O點，兩塊板之間在電壓大小為V0的電源，金屬板和O點比較靠近，以至于在角內的電場線幾乎為圓弧，A位于角內，=ρ，OA和下面的平面夾角為θ。（1）計算A的電場和電勢大??；（2）有一個質量為m，電量為q的小電荷開始在很靠近下平面的某點靜止釋放，電荷很小以至于幾乎不改變空間電場的分布，經過時間t后電荷運動到了上平面上的B點，=l；求出點電荷到達B點的速度大小vB，以及此時速度方向和上平面之間的夾角θB。（θB取銳角，由于徑向運動比較復雜，此題中只考慮角動量定理和能量守恒，不考慮重力）15、（26分）如圖12所示，有一輛左右對稱的光滑小車，質量為M，放在光滑立