全国高中物理竞赛初赛试题(含答案) 15页

第27届全国中学生物理竞赛预赛试卷1-78910总分加分人1112131415161718一、选择题•本题共7小题,每小题6分.在毎小题给出的4个选项得分阅卷复核中，有的小题只有一项是符合题意的，有的小题有多项是符合题意的•把符合题意的选项前面的英文字母写在毎小题后面的方括号内.全部选对的得6分，选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.1・若质点作直线运动的速度卞随时间f变化的图线如图1所示，则该质点的位移s（从/图2[]2.烧杯内盛有LC的水，一块0比的冰浮在水面上，水面正好在杯口处.最后冰全部熔3.解成0弋的水.在这过程中无水溢出杯口，有水溢出杯口，无水溢出杯口，有水溢出杯口，A.B.C.D.但最后水面下降了但最后水面仍在杯口处水面始终在杯口处但最后水面低于杯口如图所示，&和b是绝热气缸内的两个活塞，他们把气缸分成甲和乙两部分，两部分中都封有等量的理想气体.R是导热的，其热容量可不计，与气缸壁固连.b[]C3甲乙是绝热的，可在气缸内无摩擦滑动，但不漏气，其右方为大气.图中k为加热用的电炉丝•开始时，系统处于平衡状态，两部分中气体的温度和压强皆相同.现接通电源，缓慢加热一段时间后停止加热，系统又达到新的平衡•则A.甲、乙中气体的温度有可能不变B.甲、乙中气体的压强都增加了C.甲、乙中气体的内能的堆加量相等D.电炉丝放出的总热量等于甲、乙中气体增加内能的总和[]4・一杯水放在炉上加热烧开后，水面上方有“白色气”；夏天一块冰放在桌面上，冰的上方也有“白色气”.A.前者主要是由杯中水变来的“水的气态物质”B.前者主要是由杯中水变来的“水的液态物质”C.后者主要是由冰变来的“水的气态物质”D.后者主要是由冰变来的“水的液态物质”物理竞赛预赛卷第1页（共8页）\nD・0[]5・如图所示，电容量分别为C和2C的两个电容器a和b串联接在电动势为E的电池两端充电，达到稳定后，如果用多用电表的直流电压档V接到电容器a的两端（如图），则电A.E/3压表的指针稳定后的读数是C.EB.2E/36.已知频率为八波长为入的光子的能=,动=y,式中人为普朗克常fit,A则光速C可喪示为A-fB.|C.EPD.算[]7・某种核X经过a衰变后变为核Y,再经过0袞变后变为核Z,即:X亠Z,下列关系中正确的是A.a=e+4B・c=eC・d=f-1D.b=f+2[]得分阅卷复核结果的过程.二、填空题.把答案填在题中的横线上或题中指定的地方.只要给出结果，不需写出求得8.（12分）选择合适的卫星发射地发射卫星，对提高运载效率、节省燃料等方面都有影响（特别是对同步卫星的发射）.如果在地球表面纬度为卩处发射一颗绕地球表面运行的人造卫星.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球自转的角速度为地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,卫星质扯为m,则至少要给卫星的能量为设重力加速度g=9.80m/s2,地球半径«=6.40xl06m,卫星质ftm=1.00x103kg,若发射地在酒泉，其纬度为北纬40度58分，则所需的能量为J；若发射地在文昌,其纬度为北纬19度19分，则所需的能鈕为得分阅卷复核9・（18分）图中所示为一球心在0点的不带电的固定的导体球，人、B、C是球外三点，与球心0在同一平面内，三点的位置使OAB和OBC皆为等边三角形.当把一表面均匀带正电的塑料小球的球心放在人点时（如图所示），己知此时仏3、C三点的电势分别为久、%、%现把另外两个与放在A点的小球完全相同的带正电的塑料小球的球心分别放在B点和C点，已知导体球上感应电荷的分布可看作是各塑料小球单独存在时所产生感应电荷分布的叠加.此时，风两点间的电势差BC两点间的电势差〃；・%=,祀两点间的电势差二.如果在上面的情况下,把导体球移到电场以外，则BA两点间的电势差将（填增大、减小或不变）,BC两点间的电势差将（填增大、减小或不变）,MC两点间的电势差将（填增大、碱小或不变）物理竞赛预赛卷第2页（共8页）\n10.（10分）用图示电路测得的数据可画出小灯泡的伏安特性图线•小灯泡L的额定功率为3.6W,额定电压为6V.电源E的电动势为10V,内阻忽略不计•滑动电阻器R的全电阻约为2000.通过调节滑动变阻器，可得分阅卷复核rHgH——]|_H\RES以调节通过£的电流，电流/由电流表A读出，灯泡两端的电压U由电压表V读出•根据测量数据可在方格纸上画出在测董范围内小灯泡灯丝的伏安特性图线，所画出的图线可能是下图中的哪一个？答（用图线下面的英文字母表示）得分阅卷复核11.（12分）图1中的M、N为处在匀强磁场中的两条位于同一水平面内的平行长导轨,一端串接电阻乩磁场沿竖直方向.ab为金属杆，可在导轨上无摩擦滑动，滑动时保持与导轨垂直•杆和导轨的电阻都不计•现于导轨平面内沿垂直于必方向对杆施一恒力F,使杆从静止出发向MN上0.S0・石/0.0.由(1)式得N=m(g-a)-fcx(2)(2)式便是N随戈变化的关系式，它表明W与％成线性关系，宜线的斜率决定于弹贅的劲度系数人截距则与加速度的大小有关.由(2)式，当兀=0时，N有最大值，它就是在纵坐标轴上的截距，即\nN“与a有关.当a趋近于0时，Nj二mg；当a=yg时，N“二・当N=0时，％有最大值，它就是在横坐标轴上的截距，即=f(g-«)尤“与。有关.当Q趋近于0时，九^二+叱；当a=yg时，九„=+学.由此可得N与兀的图线如图所示.ii.在所考察的过程中，弹簧的弹性势能为(5)整个过程中弹性势能的终态值和初态值之差取x=o为重力势能的0点，则在所考察的过程中，重力势能为E厂-mgx(7)整个过程中重力势能的终态值和初态值之差A£2=-叱―=-千@-a)(8)设整个过程中物块*动能的终态值和初态值之差为△爲，由功能关系有(9)式中卩是所考察过程中B对人的作用力N所做的功，由Nr图线有(10)由(6)、(8)、(9)、(10)各式得△爲二咿(g・a)(11)评分标准：本题18分.第i小问10分.求得(2)式给5分，图线正确(正确标出每条直线在纵、横坐标轴上的截距)给5分.第ii小问8分.求得(6)式给2分，求得(8)式给2分，求得(11)式给4分.\n16.参考解答：i.设加速电压为〃，电荷量为g、质量为尬的粒子加速获得的速度为”，由能量关系，有qU=ywxv2(1)粒子进人磁场，在磁场的洛伦兹力作用下作圆周运动，设磁场的磁感应强度为B,圆周的由圆周运动周期的定义和(2)式可得(3)设这两种离子的电荷盘分别为①和如，质量分别为叫和叫，进入磁场时的速度分别为5根据意有R2t2由以上有关各式得才=。⑹ii.离子束射出点P到S点的距离为2/?,由(2)式可知2v石m第取决于离子的电荷量与质量的比值.可以看出，笊核(DJ与氢分子离子(仏・)的电荷*与质董的比值相同，他们将从同一点射出磁场，这两种离子束不能被磁场分开，而质子(HJ与氮离子(4He*)的电荷量与质量的比值不相同，也与笊核和氢分子离子的不同，他们将从不同点射岀磁场，可以单独分离出来.故可获得质子束流、氮离子束流、笊核与氢分子离子混合的束流，共三种束流.把有关数据代入(7)式得和=&%m(8)%=17cm(9)兀4时=34cm(10)=17cm(11)物理竞赛预赛卷参考解答与评分标准第4页共8页\n评分标准：本题18分.第i小问10分.(1)、(2)、(3)式各2分，求得(6)式给4分.第ii小问8分.正确指出可分离出三种束流给4分.(8)、(9)、(10)、(11)式各1分.17・參考解答:i.由于地球除自转以外还有公转，当经过时间九，从日心惯性系来看，地球已转过一周多了，如图所示.X住、T应有以下关系解得t=T~V—+=hT因tE=24h,7=365.2564x24h,代入(2)式得:=23.93450h(3)当地球公转的轨道半径改变为尺后，周期相应改变为厂，根据题意，地球在日心惯性系中的自转周期仍为丄，而T=360i；,为新的一个太阳日，即新的一日，由(2)式代入有关数据得：E=24.00098h••r=360^=8640.353hiii.当地球绕太阳作圆周运动时有⑷(5)⑹(7)其中G为万有引力恒量，M为太阳质盘，m为地球质量，。为地球公转速率.由此可得地球的动能地球的引力势能地球的总能匮(8)(9)(10)当地球公转的轨道半径改变为卍时，地球的总能量r=-yGMm(11)第5页共8页\n轨道半径改变前后的能世差为由开普勒第三定探有由(8)、(12)、(13)代入有关数据得T1R3E‘-E二0.971—100(13)(14)(15)评分标准：本题20分.第i小问10分.求得(2)式给4分，求得(4)式给4分，(5)式2分第ii小问2分.(6)式2分.第iii小问8分.求得(10)式2分,求得(12)式2分,(13)式2分，求得(15)式2分.1&参考解答：解法一声波的传播速度是声波相对媒质的速度.以可表示由发射器笃向管道中液体发射的超声脉冲相对液体的速度，其大小为c；甘表示液体的流速，方向沿管道向右；则表示超声脉冲相对管道的速度，其方向沿R、B的连线.由几指向卩2,如1所示.根据速度叠加原理，有(1)以a表示P2的连线与管道轴线的夹角，根据(1)式和图1可得c=vj+u2-2VJUCOS(tt-a)(2)即+2iw}cosa-(c2-u2)=0(3)解得■2MCOsg+MJcos'a+4(c*■J)2发射器Tx向管道中液体发射的超声脉冲传播到接收器R.所需的时间\n以垃表示由发射器t2向管道中液体发射的超声脉冲相对液体的速度，其大小为C；以百表示液体的流速，方向沿管道向右；以铐表示超声脉冲相对管道的速度，其方向沿匕、匕的连线，由匕指向如图2所示.根据速度叠加原理，有百洛+寸(6)根据(6)式和图2可得c2二丿；+u2-2t?2ucosa(7)解(8)弍得Vj-2uv2cosa-(c2-u2)=0(8)2ucosa++4(c-u)2发射器T2向管道中液体发射的超声脉冲传播到接收器&所需的时间<2=~(10)V2由(5)、(10)式有11廿班—-—=—:—把(4)、(9)式代入(11)式，得(11)注意到112ucosa(12)(13)得“哉-携(,4)评分标准：本题20分.求得(4)式给5分，(5)式1分；求得(9)式给5分，(10)式1分；(11)式4分，(⑷式4分.解法二由于可以近似求得超声波由P｝到耳的传播时间和由P2到人的传播时间分别c-ucosa(1)c+ucosa\n其中a是人、P?连线与管道轴线的夹角.由(1)、(2)两式得112ucosa-=,hh'(3)注意到bcosa=—(4)得U=2(