第21屆全國中學生物理競賽預賽題試卷

2022-09-17 06:45:02 字數 2158 閱讀 7673

本卷共九題,滿分140分.

一、(15分)填空

1.a.原子大小的數量級為m.

b.原子核大小的數量級為m.

c.氦原子的質量約為kg.

d.乙個可見光光子的能量的數量級為j.

e.在標準狀態下,1cm3氣體中的分子數約為

(蒲朗克常量 h = 6.63×10-34j·s 阿伏伽德羅常量 na= 6.02×1023 mol-1)

2.已知某個平面鏡反射的光能量為入射光能量的80%.試判斷下列說法是否正確,並簡述理由.

a. 反射光子數為入射光子數的80%;

b. 每個反射光子的能量是入射光子能量的80%.

二、(15分)質量分別為m1和m2的兩個小物塊用輕繩鏈結,繩跨過位於傾角α=30°的光滑斜面頂端的輕滑輪,滑輪與轉軸之間的摩擦不計,斜面固定在水平桌面上,如圖所示.第一次,m1懸空,m2放在斜面上,用t表示m2自斜面底端由靜止開始運動至斜面頂端所需的時間.第二次,將m1和m2位置互換,使m2懸空,m1放在斜面上,發現m1自斜面底端由靜止開始運動至斜面頂端所需的時間為.求m1與m2之比.

三、(15分)測定電子荷質比(電荷q與質量m之比q /m)的實驗裝置如圖所示.真空玻璃管內,陰極k發出的電子,經陽極a與陰極k之間的高電壓加速後,形成一束很細的電子流,電子流以平行於平板電容器極板的速度進入兩極板c、d間的區域.若兩極板c、d間無電壓,則離開極板區域的電子將打在螢光屏上的o點;若在兩極板間加上電壓u,則離開極板區域的電子將打在螢光屏上的p點;若再在極板間加一方向垂直於紙面向外、磁感應強度為b的勻強磁場,則打到螢光屏上的電子產生的光點又回到o點.現已知極板的長度l = 5.00cm, c、d間的距離d = 1.50cm,極板區的中點m到螢光屏中點o的距離為l = 12.

50 cm,u = 200v,p點到o點的距離, b = 6.3×10-4t.試求電子的荷質比.(不計重力影響).

四、(15分) 要使一顆人造地球通訊衛星(同步衛星)能覆蓋赤道上東經75.0°到東經135.0°之間的區域,則衛星應定位在哪個經度範圍內的上空?

地球半徑r0 = 6.37×106m.地球表面處的重力加速度g = 9. 80m/s2.

五、(15分)如圖所示,兩條平行的長直金屬細導軌kl、pq固定於同一水平面內,它們之間的距離為l,電阻可忽略不計;ab和cd是兩根質量皆為m的金屬細桿,杆與導軌垂直,且與導軌良好接觸,並可沿導軌無摩擦地滑動.兩桿的電阻皆為r.杆cd的中點系一輕繩,繩的另一端繞過輕的定滑輪懸掛一質量為m的物體,滑輪與轉軸之間的摩擦不計,滑輪與杆cd之間的輕繩處於水平伸直狀態並與導軌平行.導軌和金屬細桿都處於勻強磁場中,磁場方向垂直於導軌所在平面向上,磁感應強度的大小為b.現兩桿及懸物都從靜止開始運動,當ab桿及cd杆的速度分別達到v1和v2時,兩桿加速度的大小各為多少?

六、(15分)有一種高腳酒杯,如圖所示.杯內底面為一凸起的球面,球心在頂點o下方玻璃中的c點,球面的半徑r = 1.50cm,o到杯口平面的距離為8.0cm.在杯腳底中心處p點緊貼一張畫片,p點距o點6.

3cm.這種酒杯未斟酒時,若在杯口處向杯底方向**,看不出畫片上的景物,但如果斟了酒,再在杯口處向杯底方向**,將看到畫片上的景物.已知玻璃的折射率,酒的折射率.試通過分析計算與論證解釋這一現象.

七、(15分)如圖所示,b是質量為mb、半徑為r的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面上.a是質量為ma的細長直杆,被固定的光滑套管c約束在豎直方向,a可自由上下運動.碗和杆的質量關係為:mb =2ma.初始時,a杆被握住,使其下端正好與碗的半球面的上邊緣接觸(如圖).然後從靜止開始釋放a,a、b便開始運動.設a杆的位置用θ表示,θ為碗麵的球心o至a杆下端與球面接觸點的連線方向和豎直方向之間的夾角.求a與b速度的大小(表示成θ的函式).

八、(17分)如圖所示的電路中,各電源的內阻均為零,其中b、c兩點與其右方由1.0ω的電阻和2.0ω的電阻構成的無窮組合電路相接.求圖中10μf的電容器與e點相接的極板上的電荷量.

九、(18分)如圖所示,定滑輪b、c與動滑輪d組成一滑輪組,各滑輪與轉軸間的摩擦、滑輪的質量均不計.在動滑輪d上,懸掛有砝碼托盤a,跨過滑輪組的不可伸長的輕線的兩端各掛有砝碼2和3.一根用輕線(圖中穿過彈簧的那條豎直線)拴住的壓縮輕彈簧豎直放置在托盤底上,彈簧的下端與托盤底固連,上端放有砝碼1(兩者未粘連).已知三個砝碼和砝碼托盤的質量都是m,彈簧的勁度係數為k,壓縮量為l0,整個系統處在靜止狀態.現突然燒斷拴住彈簧的輕線,彈簧便伸長,並推動砝碼1向上運動,直到砝碼1與彈簧分離.假設砝碼1在以後的運動過程中不會與托盤的頂部相碰.求砝碼1從與彈簧分離至再次接觸經歷的時間.

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本卷共九題,滿分140分 一 15分 填空 1 a 原子大小的數量級為m b 原子核大小的數量級為m c 氦原子的質量約為kg d 乙個可見光光子的能量的數量級為j e 在標準狀態下,1cm3氣體中的分子數約為 蒲朗克常量 h 6.63 10 34j s 阿伏伽德羅常量 na 6.02 1023 m...