第25届全国中学生物理竞赛预赛试卷.doc

高中物理教学研究网 一、选择题•本题共 6小题，每小题6分•在每小题给出的 4个选项中，有的小题只有一项正确的，有的 小题有多项正确的•把正确的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内•全部选对的得 6分，选对但不选全的得3分，有选错或不答的得 0分.1.如图所示，两块固连在一起的物块 a和b，质量分别为 ma和mb，放在水平的光滑桌面上.现同时施给它们方向如图所示的推力 Fa和拉力Fb,FbFa4 已知Fa>Fb，则a对b的作用力A .必为推力B.必为拉力C.可能为推力，也可能为拉力D.可能为零2•用光照射处在基态的氢原子，有可能使氢原子电离，下列说法中正确的是A •只要光的光强足够大，就一定可以使氢原子电离B .只要光的频率足够高，就一定可以使氢原子电离C.只要光子的能量足够大，就一定可以使氢原子电离D •只要光照的时间足够长，就一定可以使氢原子电离3.如图所示，一 U形光滑导轨串有一电阻 R,放置在匀强的外磁场中，导 轨平面与磁场方向垂直.一电阻可以忽略不计但有一定质量的金属杆 ab跨接在导轨上，可沿导轨方向平移. 现从静止开始对ab杆施加向右的恒力 F,若忽略杆和 U形导轨的自感，则在杆的运动过程中，下列哪种说法是正确a.XRMbX XX KM X M的？A .外磁场对载流杆 ab作用力对ab杆做功，但外磁场的能量是不变的B.外力F的功总是等于电阻 R上消耗的功C.外磁场对载流杆 ab作用力的功率与电阻 R上消耗的功率两者的大小是相等的D .电阻R上消耗的功率存在最大值4.如图所示，放置在升降机地板上的盛有水的容器中， 插有两根相对容器位置固定的玻璃管a和b,管的上端都是圭寸闭的，下端都有开口的，管内被水各圭寸有一定质量的气体.衡时a管内的水面比管个的低， b管内的水面比管个的高.现令升降机从静止开始加速下降，已知在此过程中管内气体仍被封闭在管内，且经历的过程可视为绝热过程，则在此过程中A. a中的气体内能增加， b中的气体内能减少平B. a中的气体内能减少，b中的气体内能增加C. a、b中气体内能都增加D. a、b中气体内能都减少5.图示为由粗细均匀的细玻璃管弯曲成的 双U形管” a、b、c、d为其中四段竖直的部分，其中a、d上端是开口的，处在大气中，管中的水银把一段气柱密封在b、内，达到平衡时，管内水银面的位置如图所示.现缓慢地降低气柱中气体的温度,若c中的水银上升了一小段高度 Ah,则A . b中的水银面也上升 AhB. b中的水银面也上升，但上升的高度小于 Ah第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第1页共19页[]dc高中物理教学研究网 KiC.气柱中气体压强的减少量等于高为 Ah的水银柱所产生的压强D •气柱中气体压强的减少量等于高为 2 Ah的水银柱所产生的压强6.图中L是绕在铁心上的线圈，它与电阻R、Ro、电键和电池E可构成闭合回路.线 圈上的箭头表示线圈中电流的正方向，当电流的流向与箭头所示的方向相同，该电流为正，否则为负.电键 Ki和K2都处于断开状态.设在 t=0时刻，接通电键Ki,经过一段时间，在t=ti时刻，再接通电键 K2，则能较正确在表示 L中的电流I随时间t的变化的图线是下面给出的四个图中的哪个图 ？第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第#页共19页高中物理教学研究网 第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第#页共19页高中物理教学研究网 图4A .图1 B .图2C .图3D .图 4 [ ]第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第#页共19页高中物理教学研究网 、填空题和作图题•把答案填在题中横线上或把图画在题指定的地方•只要给出结果，不需要写出求得 结果的过程.7. （8分）为了估算水库中水的体积，可取一瓶无毒的放射性同位素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变6 X107次，已知这种同位素的半衰期为 2天•现将这瓶溶液倒入水库，8天后可以认为已均匀分布在水库中， 这时取1 . 0m3水库中的水样，测得水样每分钟衰变 20次.同此可知水库中水的体积为 m3.& （8分）在一条笔直的公路上依次设置三盏交通信号灯 L2和L3, L2与L1相距为80m, L3与Lj相距为120m .每盏信号灯显示绿色的时间间隔都是 20s，显示红色的时间间隔都是 40s, Li与L3同时显示绿色，L2则在Li显示红色经历10s时开始显示绿色.规定车辆通过三盏信号灯经历的时间不得超过 150s.若有一辆匀速向前行驶的汽车通过 Li的时刻正好是Li刚开始显示绿色的时刻，则此汽车能不停顿地通过三盏信号灯的最大速率是 m/s •若一辆匀速向前行驶的自行车通过 Li的时刻是Li显示绿色经历了 10s的时刻，则此自行车能不停顿地通过三盏信号灯的最小速率是 m/s.9. （8分）位于水平光滑桌面上的 n个完全相同的小物块，沿一条直线排列，相邻小物块间都存在一定的距离.自左向右起，第 1个小物块标记为 Pi，第2个小物块标记为 P2,第3个小物块标记为 P3,……，最 后一个小物块即最右边的小物块标记为 Pn.现设法同时给每个小物块一个方向都向右但大小各不相同的速度，其中最大的速度记作 W，最小的速度记作 vn，介于最大速度和最小速度间的各速度由大到小依次记为 V2、V3、……、vn-i .若小物块发生碰撞时，碰撞都是弹性正碰，且碰撞时间极短，则最终小物块 Pi> P2、P3、 、Pn速度的大小依次为 .10. （11分）有两块无限大的均匀带电平面， 把两带电平面正交放置如图所示.图中直线一块带正电，一块带负电，单位面积所带电何量的数值相等. 现AiBi和A2B2分别为带正电的平面和带负电的平面与纸面正交的交线，O为两交线的交点.（i） 试根据每块无限大均匀带电平面产生的电场 （场强和电势）具有对称性的特点，并取 O点作为电势的零点，在右面给的整个图 上画出电场（正、负电荷产生的总电场）中电势分别为0V、1V、2V、 3V、-1V、-2V、-3V的等势面与纸面的交线的示意图，并标出每 个等势面的电势.（ii） 若每个带电平面单独产生的电场是 E0=1.0V/m ,则求出（i）中相邻两等势面间的距离 d= .+B2+A1OB1A211. （10分）一列简谐横波在 x轴上传播（振动位移沿y轴）•已知x=12cm处的质元的振动图线如图 1所示,x=18cm处的质元的振动图线如图 2所示•根据这两条振动图线，可获得关于这列简谐横波的确定的和可00 42 0能的信息（如频率、波速、波长等）是哪些？第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第#页共19页高中物理教学研究网 第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第#页共19页高中物理教学研究网 图2图112. （8分）一座平顶房屋，顶的面积 S=40m2.第一次连续下了 t=24小时的雨，雨滴沿竖直方向以 v=5.0m/s的速度落到屋顶，假定雨滴撞击屋顶的时间极短且不反弹，并立即流走•第二次气温在摄氏零下若干度，而且是下冻雨，也下了 24小时，全部冻雨落到屋顶便都结成冰并留在屋顶上， 测得冰层的厚度d=25m m.已知两次下雨的雨量相等，冰的密度为 9X102kg/m3 •由以上数据可估算得第二次下的冻雨结成冰对屋顶的压力为 N，第一次下雨过程中，雨对屋顶的撞击使整个屋顶受到的压力为 N.13. （10分）在示波器的YY'偏转电极上， 加电压 U1 = U0Sin2 nv,t式中频率 尸50Hz .同时在示波器 XX'偏转电极上 加如图1所示的锯齿波电压 氏，试在图 2中画出荧光屏上显示的图线.如果由于某种原因，此图线很缓慢地向右移动，则其原因是 三、计算题•解答应写出必要的文字说明、方和和重要的演算步骤•只写出最后结果的不能得分•有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.14. (14分)一电流表，其内阻 Rg=10.0 Q,如果将它与一阻值 Ro=4999O Q的定值电阻串联，便可成为一量 程Uo=5OV的电压表.现把此电流表改装成一块双量程的电压表， 两个量程分别为 Uoi=5V和U02=10V .当用此电压表的5V挡去测一直流电源两端的电压时，电压表的示数为 4.50V ;当用此电压表的 10V挡去测量该电源两端的电压时，电压表的示数为 4.80V .问此电源的电动势为多少 ？15. (12分)为训练宇航员能在失重状态下工作和生活，需要创造一种失重的环境•在地球表面附近，当飞 机模拟某些在重力作用下的运动时，就可以在飞机座舱内实现短时间的完全失重状态•现要求一架飞机在2 、、V1=500m/s时进入失重状态的试验， 在速率为V2=1000m/s时退出失重状态试验. 重力加速度g=10m/s试问：(i) 在上述给定的速率要求下，该飞机需要模拟何重运动， 方可在一定范围内任意选择失重的时间的长短？试定量讨论影响失重时间长短的因素.飞机模拟这种运动时，可选择的失重状态的时间范围是多少 ？第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第#页共19页高中物理教学研究网 16. （12分）假定月球绕地球作圆周运动，地球绕太阳也作圆周运动，且轨道都在同一平面内.已知地球表面处的重力加速度 g=9.80m/s2,地球半径Re=6.37 X0Qm，月球质量mm=7.3 M 022kg ,月球半径Rm=1.7 X06m, 引力恒量G=6.67 >10-11N m2 kg-2，月心地心间的距离约为 4=3.84 108m.（i） 月球的月心绕地球的地心运动一周需多少天 ？（ii） 地球上的观察者相继两次看到满月需多少天 ？（iii） 若忽略月球绕地球的运动，设想从地球表面发射一枚火箭直接射向月球，试估算火箭到达月球表面时的速度至少为多少（结果要求两位数字）?17. （12分）如图所示，1和2是放在水平地面上的两个小物块 （可视为质点），与地面的滑动摩擦系数相同，两物块间的距离 d=170.00m，它们的质量分别为 m1=2.00kg , m2=3.00kg .现令它们分别以初速度 V1=10.00m/s和V2=2.00m/s迎向运动，经过时间t=20.0s，两物块相碰，碰撞时间极短，碰后两者粘在一起运动•求从刚 碰后到停止运动过程中损失的机械能.1 2第25届全国中学生物理竞赛预赛卷 第#页共19页高中物理教学研究网 18. （11分）磅秤由底座、载物平台 Q、杠杆系统及砝码组成，如示为其等效的在竖直平面内的截面图. 。