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2017年全国中学生物理竞赛试卷(高清)

时间:2017-09-02


第 3ZI届 全 国 中学 生物 理 竞赛 预 赛试 卷
1~5
9
13

6
10 14

7

8
0乙

总分

15

16

本卷共 16题 ,满 分 ⒛0分 一、 选择题 。 本题共 5小 题 ,每 小题 6分 .在 每小题 给 出的 4个 选项
.

得分

阅卷

复核

中 ,有 的小题只有 一项 符合题 意 ,有 的小 题 有 多项 符合题 意 J巴 符 合题 意的选项前面 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 对但不全的得 3分 ,有 选错或不答 的得 0分
.

1.下 述实验或现象 中 ,能 够说 明光具有粒子性 的是

A.光 的双缝干涉实验
C.光 电效应

B.黑 体辐射

D,康

普顿效应

[

]

2.系 统 1和 系统 2质 量相等 ,比 热容分别为 C1和 C2,两 系统接触后达 到共 同温度 r;整 个
过程 中与外界 (两 系统之外 )无 热交换 。两系统初始温度 r1和 马 的关 系为

-r ⑴ 署卜 叫 尝卜 ⑴

A民



-r 吧 尝卜 ⑴ 吧 异卜 v+r



3.假 设原子核 可视 为 均 匀 球 体 。质 量 数 为 姓 的 中重 原 子 核 的半 径 R可 近 似 地 用 公 式
R=ROAl/q表 示 ,其 中 RO为 一 常量 。对于核子数相 同的原子核 ,下 列说法正确 的是

A.质 量密度是基本相 同的
C,表 面积是基本相 同的

B。

电荷密度是基 本相 同的

D.体 积是基本相 同的

[ ]

4,一 颗人造地球通讯卫星 (同 步卫星 )对 地球的张角能覆盖赤道上空东经 气 -△ ε 到东经
之间的区域。已知地球半径为 R。 ,地 球表面处的重力加速度 大小为 g,地 球 自 气 +△ ε 转周期为 ⒎ △ε 的值等于

A叫 箐厂 G叫 赞厂

⒏ 俪〈 赞厂 ⒐ 柿《 篝厂
物理竞赛预赛试卷 第 1页 (共 8页 )

5.有 3种 不 同波长 的光 ,每 种光 同时发 出、 同时 中断 ,且 光强都相 同 ,总 的光强为 J,脉 冲宽
度 (发 光持续 时间 )为 t,光 脉 冲的光强 r随 时间 莎 的变化如 图所示 。该光脉 冲 正人 射 到 一 长为 L的 透 明玻璃棒 ,不 考虑光在玻璃棒 中的传输损失和端面的反射损失 。在通过玻 璃棒后光脉冲的光强 f随 时间 莎 的变化最可能 的图示是 (虚 线部分 为人射前 的总光强 随 时间变化示意图 )

二、 填 空题 .把 答案填在题 中的横线上 。只要给 出结果 ,不 需写出求得结果 的过程
得分
阅卷

.

复核

6.(10分 )如 图 ,一 个 球 冠 形 光 滑凹槽深度 九=0.“ 0m,球 半径 为 ⒛ m,现 将 一 质量为 0.10kg的
小球放 在 凹槽边缘从 静 止 释放 。

~__~~ˉ _⊥ ~


九 =0.05m

重力加速度大小为 9.81n/s2.小 球 由凹槽最高点滑 到最低点所用时间为

7.(10分 )先 用波长为 入 1的 单 色可见光 照射 杨 氏双缝 干涉实验装
得分
阅卷 复核

置 ;再 加上波长为
^2(入

2>入 1)的 单色可见光 照射 同一个杨 氏双缝

干涉实验装置 。观察到波长为 入 1的 光 的干涉条纹 的 1、 2级 亮纹之 间原本是 暗纹 的位 置 出现 了波 长 为 入 2的 光 的干涉条 纹 的 1级 亮 纹 ,则 两种光 的波长之 比 入 2:入 1=

得分

阅卷

复核

8.(10分 )某 一 导体 通 过 反 复 接 触 某 块 金 属 板 来 充 电 。该 金 属 板 初 始 电荷 量 为 6uC,每 次 金 属 板 与 导 体 脱 离 接 触 后 ,金 属 板 又被 充 满 6uC的 电荷 量 。 已 知导 体 第 一 次 与 金 属 板 接 触 后 ,导 体 上 带 的 电荷 量 为 2uC;经 过 无 穷 次 接 触 ,导 体 上 所 带 的 电荷

量最终 为

物理竞赛预赛试卷 第 2页 (共 8页 )

9.(10分 )如
得分 阅卷 复核

图 ,一 焦 距 为 ⒛ cm

的薄透镜 位 于 “=0平 面 上 ,光 心 位 于 坐标 原 点

0,光 轴 与 跖轴 重合 。在
30°

z=0平 面 内 的 一 束 平 行 光 人 射 到 该
透镜 上 ,入 射 方 向 与 光 轴 的 夹 角 为

.该 光 束 通 过 透 镜 后 汇 聚 点 的 位 置 坐 标 为

得分

阅卷

复核

10.(10分 )一 质量 为 汛 的小 球 与 一 劲 度 系 数 为 乃的 弹 簧 连 接 ,置 于 光 滑 水 平 桌 面 上 ,弹 簧 的 另 一 端 与 固定 墙 面 相 连 小 球 做 一 维 自由振 动 ,弹 簧 的伸 缩 方 向与 小 球 的振 动 方 向一
,

致 。在 一 沿 此 弹 簧 长 度 方 向 以速 度 仍做 匀 速 直 线 运 动 的参 考 ” “ ” “ 守 恒 或 不 守 恒 ), 系里 观察 ,此 弹簧 和小 球 构 成 的系统 的机 械 能 ____(填 理 由是 三 、计 算 题 。计 算题 的解 答 应 写 出必 要 的文 字说 明 、方 程 式 和 重 要 的演 算 步 骤 ,只 写 出最后 结 果 的不 能得 分
得分 阅卷 复核

.有 数 值 计 算 的 ,答 案 中必 须 明确 写 出数 值 和 单位 11.(⒛ 分 )某 电视 节 目中演 示 了
一个用 三 根火 柴棍 和细棉 线悬 挂 起 一瓶或 多瓶 矿 泉水 的实 验 ,如 图所 示 。A、
B、

.

C为 三根相 同的火柴棍

,

火 柴棍 长 为 J,细 实线 为棉 线 ,棉 线 的直 径 为 柴棍

J(d《 J)。



A的 一 半 在 水 平 桌 面 内 ,另 一 半 在 桌 面 外 ,火 柴 棍 A 与桌 面上 表 面 的边 沿 垂 直 ;桌 面厚 度 为 九 ;0是 火 柴 棍 A的 中点 与 桌 面边 沿 的接触 点 ;棉 线 紧贴 桌 沿 绕 过 A,压 在 水 平 火 柴 棍 C的 两 端 ;火 柴 棍 B的 一 端 顶 在 火 柴 棍 A的 球 状 头 部 (可 近似 忽 略球状 头 部 的尺度 ),另 一 端 顶 在 火 柴 棍 C的
中点 。这 样 的结 构 可 以稳 定 地 悬 挂 起 一 瓶 或 多瓶 矿泉 水 。

(1)如 果 没 有 火 柴 棍 B和 C,光 靠 A是 否 可 能 悬 挂 起 一 瓶 矿 泉水 ?为 什 么 ? (2)加 上 火 柴棍 B和 C、 小 心挂 上 重 物 时 ,火 柴 棍 A会 在 过 A的 竖 直 平 面 内绕 O点 有 一 个 角位 移 ,通 过 火 柴 棍 B的 带 动 ,压 在 火 柴棍 C两 端 的棉 线将 绕 桌 面下 表 面 的边
沿转 动 一 个 很 小 的角度 ;只 要 角度 大小 合 适 ,可 使 整 个 系统 达 到 稳 定 平 衡 。求 平 衡 时 该 角 度 的大小 。 已 知火 柴 棍 与桌 沿 、火 柴 棍 与棉 线 以及 火 柴 棍 之 间 都 足 够 粗 糙 (即 可 以 没 有 滑 动 ),而 且 它们 的质量 与重 物相 比均 可 忽 略 。

物理竞赛预赛试卷

第 3页 (共 8页 )

得分

阅卷

复核

12.(⒛ 分 )如 图 ,一 边长为 L的 正方形 铜 线框 abcd可 绕 水 平 轴 乩 自由转 动 ,一 竖 直 向上 的外 力 F作 用 在 cd边 的 中点 ,整 个 线 a 框置于方 向竖直 向上 的均匀磁场 中 ,磁 感应

强度 大小 随时 间变 化 。 已 知 该 方 形 线 框 铜 线 的 电导 率 (即 电 阻 率 的 倒 数 )为 σ,铜 线 的半 径 为 幻,质 量 密度 为 ρ ,重 力 加 速 度 大 小 为 g. (1)当 框 平 面 与水 平 面 abef的 夹 角 为 ε时 ,求 该 方 形 线框 所 受 到 的重力 矩 。

(2)当 框 平 面 与水 平 面

abef的 夹 角 为 ε时 ,框 平 面 恰 好 处 于 平 衡 状 态 。求 此 时 线 框

B的 作 用 力 的大 小 与外力 的大 小 F之 间 的关 系式 。 (3)随 着磁 感 应 强 度 大小 随 时 间 的变化 ,可 按 照 (2)中 的关 系式 随 时调 整 外 力 F的 。 在保 持 夹 角 e不 变 的情 形 下 ,已 大小 以保 持框 平 面与水 平 面 abef的 夹 角 总 为 ε 知在 某 一 时刻 外力 为零 时 ,磁 感 应 强 度 大小 为 B;求 此 时磁感 应强 度 随 时 间 的变
中 cd边 所 受 到 的磁 场

化 率 |等 ⒈

物理竞赛预赛试卷 第 4页 (共 8页 )

得分

阅卷

复核

2s的 两 圆柱 形 容 器 按 图示 方 式
连 接 成 一 气 缸 ,每 个 圆 筒 中 各

~

置 有 一 活 塞 ,两 活 塞 间 的 距 离 “ ” 为 J,用 硬 杆 相 连 ,形 成 工 字 形 活 塞 ,它 把 整 个 气 缸 分 隔 成 三 个 气 室 ,其 中 I、 Ⅲ室 密 闭摩 尔数 分 别 为 v和 2v的 同种 理 想 气 体 ,两 个 气 室 内都 有 电加 热 器 ;Ⅱ 室 的 缸 壁 上 开有 一 小孔 ,与 大气 相通 ;1m。 l该 种 气 体 内能 为

Cr(C是 气 体 摩 尔 热 容 量 ,T

是 气 体 的绝 对 温 度 )。 当 三 个 气 室 中气 体 的温度 均 为 r1时 ,“ I” 字 形 活 塞 在 气 缸 中 恰 好 在 图所 示 的位 置 处 于平 衡 状 态 ,这 时 I室 内气 柱 长 亦 为 J,Ⅱ 室 内空 气 的摩 尔 数 为 ÷

vO.已 知 大气 压 不变 ,气 缸 壁 和 活 塞 都 是 绝 热 的 ,不 计 活 塞 与 气 缸 之 间 的摩 擦 。
I、

现通 过 电热 器 对

Ⅲ两 室 中的气体 缓 慢 加 热 ,直 至 I室 内气 体 的温 度 升 为 其 初 始 状

态 温 度 的 2倍 时 ,活 塞左 移距 离

d.已 知理 想 气 体 常量 为 R.求
;

(1)Ⅲ 室 内气 体 初 态气 柱 的长度 ; (2)Ⅲ 室 内气 体末 态 的温 度 (3)此 过 程 中 I、 Ⅲ室 密 闭气 体 吸 收 的总热 量 。

物理竞赛预赛试卷

第 5页 (共 8页 )

14.(⒛
得分 阅卷 复核

分 )把 沿 x方 向通 有 电流 (x方 向 的 电场 强 度 为 Ex)

的长方 体 形 的半 导 体 材 料 ,放 在沿 z方 向的匀 强磁 场 中 ,半 导 体 材 料 的六 个 表 面 分 别 与 相 应 的 坐 标 平 面 平 行 ;磁 感 应 强 度 大小 为

Bz.在 垂 直 于 电场 和磁场 的 +y或 -y方 向将 产 生 一 个 横 向 电场 Ev,这 个 现 象 称 为 霍 尔 效 应 ,由 霍 尔 效 应 产 生 的 电场 称 为 霍 尔 电场 。实 验 表 明霍 尔 电 场 Ey与 电 流 的 电 流 密 度 Jx和 磁 感 应 强 度 Bz的 乘 积 成 正 比 ,即 Ev=RHJxBz,比 例 系数 RH称 为霍 尔 系数 。 某半 导体 材 料样 品 中有 两 种 载 流子 :空 穴 和 电子 ;空 穴 和 电子 在 单 位 电场 下 的平 均 速 度 (即 载 流子 的平 均 速 度 与 电场 成 正 比的 比例 系数 )分 别 为 uP和 -un,空 穴 和 电子 的数 密 度 分别 为 P和 瓦 ,电 荷 分 别 为 e和 -召 .试 确 定该 半 导体 材 料 的霍 尔 系数 。

物理竞赛预赛试卷 第 6页 (共 8页 )

15.(⒛
得分

分 )某 根 水

阅卷

复核

平 固定 的长 滑 竿 上 有 n(厄 ≥3)个 质 量 相

同的滑 扣 (即 可 以滑 动 的 圆环 ),每 相 邻 的两个 滑 扣 (极 薄 )之 间有 不 可 伸 长 的柔 软 轻 质 细 线 相 连 ,细 线 长 度 均 为 L,滑 扣 在 滑 竿 上 滑 行 的阻力 大 小 恒 为 滑 扣 对 滑 竿 正 压 力 大 小 的 u倍 。开 始 时所 有 滑 扣 可 近 似地 看 成 挨 在 一 起 (但 未 相 互 挤 压 );今 给 第 1个 滑 扣 一 个 初 速 度 使 其 在 滑竿 上 开 始 向左 滑行 (平 动 );在 滑 扣 滑 行 的过 程 中 ,前 、后 滑 扣 之 间 的 细 线 拉 紧后 都 以共 同 的速 度 向前 滑行 ,但 最 后 一 个 (即 第 刀个 )滑 扣 固定 在 滑竿 边缘 。 已知 从 第 1个 滑 扣 开 始 的 (屁 -1)个 滑 扣 相 互 之 间都 依 次 拉 紧 ,继 续 滑 行 距 离 乙 )后 静 止 ,且 所 有 细线 拉 紧过 程 的时 间 间 隔极 短 。求

J(0(J(

(1)滑 扣 1的 初 速 度 的大小 (2)整 个 过 程 中克 服摩 擦 力所 做 的功 (3)整 个 过 程 中仅 仅 由于 细线 拉 紧 引起 的总 动 能损 失 。
; ;

物理竞赛预赛试卷 第 7页 (共 8页 )

16.(⒛
得分 阅卷

分 )如 图 ,两 劲 度

复核

系数 均 为 l的 同样 的轻 弹 性 绳 的 上 端 固定 在 一 水 平 面 上 ,下 端 悬 挂 一 质 量 为 m的

小物块 。平衡 时 ,轻 弹 性 绳 与 水 平 面 的 夹 角 为 α 0, 弹性 绳 长 度 为
JO。

现将 小 物 块 向下 拉 一 段 微 小 的距 离后 从 静 止 释放 。
;

(1)证 明小 物块 做 简谐 振 动 (2)若 1=0.50N/m、 m=50g、
物块 做 简谐 振 动 的周 期 Γ
;

α 0=30° 、JO=2.0m,重 力 加 速 度

g=9.8m/s2,求



(3)当 小 物块 下 拉 的距 离 为 0.010m时 ,写 出此 后该 小 物块 相对 于平 衡 位 置 的偏 离 随
时 间变 化 的邡 。 已知

:当

俨 d时

,击

≈ 1-?

‰ √

≈ 1十



,

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