?
?

主頁 > 中學 > 政治 > 正文

第屆中學生物理競賽復賽模擬試卷與詳細評分標準(免費) 中學試卷免費網

中小學試題|家庭教育題庫|輔導習題「中國戲曲學院附屬中等戲曲學校」來源: http://9-000.cn 2020-01-28 15:44政治 133 ℃
中學試卷免費網

第28屆全國中學生物理競賽復賽模擬試卷

題號

總分

得分

復核

本卷共八題,滿分160分。計算題的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。有數字計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位。填空題把答案填在題中的橫線上,只要給出結果,不需寫出求解的過程。

一、填空題.(本題共4小題,共25分)

1.圖1所示的電阻絲網絡,每一小段電阻同為r,兩個端點A、B間等效電阻R1=。若在圖1網絡中再引入3段斜電阻絲,每一段電阻也為r,如圖2 所示,此時A、B間等效電阻R2=。

2.右圖為開爾文滴水起電機示意圖。從三通管左右兩管口形成的水滴分別穿過鋁筒A

1、A2后滴進鋁杯B

1、B2,當滴了一段時間后,原均不帶電的兩鋁杯間會有幾千伏的電勢差。試分析其原理。
圖中鋁筒A1用導線與鋁杯B2相連;鋁筒A2用導線與B1相連。

3.受迫振動的穩定狀態由下式給出,,。其中,而為脅迫力,,其中是阻尼力。有一偏車輪的汽車上有兩個彈簧測力計,其中一條的固有振動角頻率為,另外一條的固有振動角頻率為,在汽車運行的過程中,司機看到兩條彈簧的振動幅度之比為7。設為小量,計算中可以略去,已知汽車輪子的直徑為1m,則汽車的運行速度為。

宅云视频app4.核潛艇中核的半衰期為年,衰變中有0.7%的概率成為核,同時放出一個高能光子,這些光子中的93%被潛艇鋼板吸收。1981年,前蘇聯編號U137的核潛艇透射到艇外的高能光子被距核源(處理為點狀)1.5m處的探測儀測得。儀器正入射面積為22cm2,效率為0.25%(每400個入射光子可產生一個脈沖訊號),每小時測得125個訊號。據上所述,可知核的平均壽命=年(),該核潛艇中的質量m=kg(保留兩位有效數字)。

二、(20分)如圖所示,一內半徑為R的圓筒(圖中2R為其內直徑)位于水平地面上。
筒內放一矩形物。矩形物中的A、B是兩根長度相等、質量皆為m的細圓棍,它們平行地固連在一質量可以忽略不計的,長為的矩形薄片的兩端。初始時矩形物位于水平位置且處于靜止狀態,A、B皆與圓筒內表面接觸,已知A、B與圓筒內表面間的靜摩擦系數都等于1。

現令圓筒繞其中心軸線非常緩慢地轉動,使A逐漸升高。

宅云视频app1.矩形物轉過多大角度后,它開始與圓筒之間不再能保持相對靜止。

宅云视频app答:(只要求寫出數值,不要求寫出推導過程)

2.如果矩形物與圓筒之間剛不能保持相對靜止時,立即令圓筒停止轉動。
令表示A的中點和B的中點的連線與整直線之間的夾角,求此后等于多少度時,B相對于圓筒開始滑動。(要求寫出必要的推導過程。
最后用計算器對方程式進行數值求解,最終結果要求保留三位數字)

宅云视频app三、(17分)斯泰瓦—托爾曼(Stewart-Tolman)效應

1917年,斯泰瓦和托爾曼發現,一繞在圓柱上的閉合線圈,當該圓柱以一定角加速度繞軸旋轉時,線圈中會有電流流過。

設有許多匝線圈,每匝線圈的半徑為r,每匝線圈均用電阻為R的細金屬導線繞成,線圈均勻地繞在一很長的玻璃圓柱上,圓柱的內部為真空。
宅云视频app每匝線圈的位置用粘膠固定在圓柱上,單位長度的線圈匝數為n,包含每匝線圈的平面與圓柱的軸垂直。

從某一時刻開始,圓柱以角加速度繞其軸旋轉。
宅云视频app經過足夠長時間后,求圓柱中心處的磁場的磁感應強度B。設電子的電量e和質量m為已知。

四、(20分)一男孩通過交替蹲下和站起的方式來蕩秋千。如圖所示的是在擺動過程中男孩的質心軌跡。
宅云视频app當男孩處于站立姿勢時,設秋千轉軸到男孩質心的距離為;而當男孩處于下蹲姿勢時,秋千轉軸到男孩質心的距離為。設比值,即男孩站立與下蹲兩種姿勢時質心相對于秋千轉軸到男孩質心的平均距離只變化大約7%。

宅云视频app為了使問題簡化,假定秋千質量可以忽略,秋千的擺幅很小,男孩的質量總是集中在其質心上;同時還假定男孩每次從下蹲到站立或者站立到下蹲的過程(即A到B,E到F)與秋千擺動本身相比進行得足夠快,因此可以認為從下蹲到站立或者站立到下蹲是瞬間完成的。與此類似,另外兩個下蹲過程(從C到D,從G到H)也被假定是瞬間過程。

宅云视频app需要求解的問題是:男孩要將秋千擺動幅度增加一倍,或者說最大角速度增加一倍(即擺動幅度為初始幅度的兩倍,或最大角速度為原來的兩倍),需要進行多少次(可以用分數表示)擺動才行。

五、(20分)關于齊明點的討論

1.半徑為R的透明球體,折射率為n,P為主軸上一點,位于球心左方處,如圖所示。求證:從P點向右發出的任一條光線(不限于近軸光線)經球面折射后,將聚焦于一點,并求出該點Q的位置。P、Q稱為齊明點。

2.齊明點概念常用于顯微鏡的物鏡中,以增大顯微鏡入射光的孔徑角。設某顯微鏡的接物鏡(接物鏡前方有光射入)是折射率為n1=1.5,半徑為R1=3mm的半球,其平底面與物同浸在折射率與物鏡材料相同的油中,物即位于一個齊明點上。

試設計物鏡組第二個月牙形透鏡(在接物鏡后)的兩球面的半徑R2和R3及其構形(可作圖說明),使其物、像也是齊明點。已知該透鏡材料的折射率為n2=1.6,透鏡前球面與第一個透鏡后球面的間距為d1=2.0mm,透鏡中央厚度為d2=1.5mm,并估算從第二個透鏡出射的光的孔徑角和經兩個透鏡成像后的放大率k。

六、(18分)木星的衛食

宅云视频app遠在科學家能精確測量光速之前,丹麥天文學家歐羅梅爾(O.Romer)就研究了木星衛星的星食時間。他通過觀測木星的衛星繞木星運動的周期來確定光的速率。圖1表示地球E繞太陽S的運動軌道和木星的一個衛星M繞木星J的運動軌道。他觀測木星的衛星M相繼兩次從木星的太陽陰影中出現的時間間隔。衛星處在行星的太陽陰影中,稱為衛星食,簡稱衛食。

從一系列的衛食的觀測可以精確地求出衛食周期,而該周期T的觀察值大小依賴與地球在以連線SJ作為一根坐標軸的參照系中的相對位置。
衛星繞木星轉動一周的平均周期為T0=42小時28分16秒,周期的最大觀測值為T0+15秒。

設觀測者(在地球上)處在位置時,看到衛星M從木星的陰影中出現。當他處在位置時,看到衛星下一次從木星陰影中出現,其中k=1,2,3,…從以上的觀測結果中他得到衛星繞木星公轉的表觀周期T(tk)依賴于觀測時刻tk。
宅云视频app他認為這種表現周期因觀測時間而發生的變化,是觀測過程中地球相對于木星的距離d發生變化造成的。請你從以上材料推斷估算光速,并計算相對誤差大小。

七、(20分)如圖所示的圓柱形容器,其截面積,器壁絕熱,圓筒內有兩個以彈簧相連接的絕熱活塞,彈簧的勁度系數為,筒中部有一帶孔的固定隔板,筒壁上有開口,與大氣相通。
整個裝置的結構及尺寸如圖。容器左、右端氣室中分別盛有同種的理想氣體,左室中有一電加熱器。已知:大氣壓強;電加熱器未加熱強兩室氣體均處于平衡態,溫度均為T0=300K,壓強均為p0;活塞的位置如圖所示,l0=0.100m;如果通過加熱器對左室氣體不斷地徐徐加熱,彈簧長度的最大改變量;理想氣體的絕熱過程遵循的規律為恒量;筒內氣體的摩爾內能與溫度的關系為,式中T為氣體的熱力學溫度,R為摩爾氣體常量。求當左氣室吸熱為Q=1000J時,左、右兩室氣體的溫度和壓強。設活塞與筒壁的摩擦可忽略不計,且不漏氣。
宅云视频app計算過程各量均取三位有效數字。

宅云视频app八、(20分)氫原子模型的拓展

1.在經典的氫原子模型中,電子圍繞原子核做圓周運動,電子的向心力來自于核電場的作用。可是,經典的電磁理論表明電子做加速運動會發射電磁波,其發射功率可表示為(拉莫爾公式):,其中a 為電子的加速度,c為真空光速,,電子電荷量絕對值e=1.60210-19C。若不考慮相對論效應,試估計在經典模型中氫原子的壽命 。
(實驗測得氫原子的結合能是,電子的靜止質量)

2.帶點粒子加速后發射的電磁波也有重要的應用價值。
當代科學研究中應用廣泛的同步輻射即是由以接近光速運動的電子在磁場中作曲線運動改變運動方向時所產生的電磁輻射,電子存儲環是同步輻射光源裝置的核心,存儲環中的電子束團通過偏轉磁鐵等裝置產生高性能的同步輻射光。上海光源是近年來建成的第三代同步輻射光源,它的部分工作參數如下:環內電子能量,電子束團流強,周長L=432m,單元數(裝有偏轉磁鐵的彎道數量)N=20,偏轉磁鐵磁場的磁感應強度B=1.27T。使計算該設備平均每個光口的輻射總功率P0。

(在電子接近光速時,若動量不變,牛頓第二定律仍然成立,但拉莫爾公式不再適用,相應的公式變化為,其中,E為電子總能量,為電子的靜止能量。

第28屆全國中學生物理競賽復賽模擬試卷

參考解答與評分標準

(全國中學生物理競賽委員會及西安交通大學物理系)

一、參考解答:

1.,

2.本裝置的幾何結構盡管十分對稱,但由于空氣中離子分布及宇宙射線等因素的不確定性,使鋁筒A

1、A2的電勢會略有不同。
譬如,A1的電勢比A2高,由于靜電感應,使A1上方的水滴帶負電,A2上方的水滴帶正電,帶電水滴分別滴入下方的鋁杯后,使B1杯帶負電,由于B1與A2用導線相連,又使A2電勢進一步降低,同理A1電勢則進一步升高,這又使A1上方的水滴帶更多的負電,A2上方的水滴帶更多的正電,如此下去,使鋁杯B2的電勢越來越高,B1的電勢越來越低,最終可使兩鋁杯間產生幾千伏的電勢差。
當然,由于各種因素的不確定性,下次實驗開始時,可能A2的電勢比A1高,最終使B1的電勢比B2的電勢高幾千伏。但A

1、A2因偶然因素造成的電勢差因上述正反饋效應而得到放大卻是不變的。


【點評】物理系統的對稱性因某種原因受到破壞,這種現象稱為對稱破缺。對稱破缺在物理學的許多分支及其他許多學科里已成為一個重要的概念。本題是這方面的一個例子。

3.50km/h

宅云视频app由題目給出的條件得到汽車的脅迫力的角頻率為,而車輪轉動的頻率為,這樣汽車的速度為

中學試卷免費網


Tags:

本文來自網友上傳,不代表本網站立場,轉載請注明出處:http://9-000.cn/769491.html
熱門標簽