第26屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷(word版,含答案)

1、第26屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷一、選擇題。本題共5小題，每小題7分。在每小題給出的4個選項中，有的小題只有一項是正確的，有的小題有多項是正確的。把正確選項前面的英文字母寫在每小題后面的方括號內(nèi)。全部選對的得7分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分。abE+-cd1圖中a、b和c、d分別是兩個平行板電容器的極板，E為電池，彼此相距較遠。用導(dǎo)線將E的正極與a、c相連，將E的負極與b、d相連，待電容器充電后，去掉導(dǎo)線。這時已知a帶的電荷量大于c帶的電荷量，稱此狀態(tài)為原始狀態(tài)?，F(xiàn)設(shè)想用兩根導(dǎo)線分別都從原始狀態(tài)出發(fā)，進行以下兩次連接：第一次用一根導(dǎo)線將a、c相連，用另一根導(dǎo)線將b、d相連；第二

2、次用一根導(dǎo)線將a、d相連，用另一根導(dǎo)線將b、c相連，每次連接后都隨即移去導(dǎo)線。下面哪種說法是正確的？A經(jīng)過第一次連接，a、b間的電壓下降，c、d間的電壓上升B經(jīng)過第一次連接，a、b間和c、d間的電壓都不變C經(jīng)過第二次連接，a、b間的電壓和c、d間的電壓中有一個上升，一個下降D經(jīng)過第二次連接，a、b間的電壓和c、d間的電壓都下降ab2兩根不同金屬導(dǎo)體制成的長度相等、橫截面積相同的圓柱形桿，串聯(lián)后接在某一直流電源兩端，如圖所示。已知桿a的質(zhì)量小于桿b的質(zhì)量，桿a金屬的摩爾質(zhì)量小于桿b金屬的摩爾質(zhì)量，桿a的電阻大于桿b的電阻，假設(shè)每種金屬的每個原子都提供相同數(shù)目的自由電子（載流子）。當電流達到穩(wěn)恒時

3、，若a、b內(nèi)存在電場，則該電場可視為均勻電場。下面結(jié)論中正確的是A兩桿內(nèi)的電場強度都等于零B兩桿內(nèi)的電場強度都不等于零，且a內(nèi)的場強大于b內(nèi)的場強C兩桿內(nèi)載流子定向運動的速度一定相等Da內(nèi)載流子定向運動的速度一定大于b內(nèi)載流子定向運動的速度3一根內(nèi)徑均勻、兩端開中的細長玻璃管，豎直插在水中，管的一部分在水面上?，F(xiàn)用手指封住管的上端，把一定量的空氣密封在玻璃管中，以V0表示其體積；然后把玻璃管沿豎直方向提出水面，設(shè)此時封在玻璃管中的氣體體積為V1；最后把玻璃管在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)過900，讓玻璃管處于水平位置，設(shè)此時封在玻璃管中的氣體體積為V2。則有AV1V0V2B。V1V0V2C。V1=V2V0D。

4、V1V0，V2V04一塊足夠長的白板，位于水平桌面上，處于靜止狀態(tài)。一石墨塊（可視為質(zhì)點）靜止在白板上。石墨塊與白板間有磨擦，滑動磨擦系數(shù)為。突然，使白板以恒定的速度做勻速直線運動，石墨塊將在板上劃下黑色痕跡。經(jīng)過某一時間t，令白板突然停下，以后不再運動。在最后石墨塊也不再運動時，白板上黑色痕跡的長度可能是（已知重力加速度為g，不計石墨與板磨擦劃痕過程中損失的質(zhì)量）。AB v0 t 4E12K3CRR圖1C。v0 tgt2D。5如圖1所示，一個電容為C的理想電容器與兩個阻值皆為R的電阻串聯(lián)后通過電鍵K連接在電動勢為E的直流電源的兩端，電源的內(nèi)電阻忽略不計，電鍵K是斷開的。在t=0時刻，閉合電鍵

5、K，接通電路。在圖2中給出了六種電壓V隨時間t變化的圖線a、b、c、d、e、f，現(xiàn)從其中選取出三種圖線用來表示圖1所示電路上1、2、3、4四點中某兩點間的電壓隨時間t的變化，下面四個選項中正確的是tOEVbtOEVatOEVctOEVftOEVetOEVdAa、b、fB。a、e、fC。b、d、eD。c、d、e二、填空題和作圖題。把答案填在題中的橫線上或把圖畫在題中指定的地方。只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過程。6（8分）傳統(tǒng)的雷達天線依靠轉(zhuǎn)動天線來搜索空中各個方向的目標，這嚴重影響了搜索的速度?，F(xiàn)代的“雷達”是“相位控制陣列雷達”，它是由數(shù)以萬計的只有幾厘米或更小的小天線按一定的順序排列成的

6、天線陣，小天線發(fā)出相干的電磁波，其初相位可通過電子計算機調(diào)節(jié)，從而可改變空間干涉極強的方位，這就起了快速掃描搜索空中各個方向目標的作用對下的簡單模型的研究，有助于了解改變相干波的初相位差對空間干涉級強方位的影響。daxbO圖中a、b為相鄰兩個小天線，間距為d，發(fā)出波長為的相干電磁波。Ox軸通過a、b的中點且垂直于a、b的連線。若已知當a、b發(fā)出的電磁波在a、b處的初相位相同即相位差為0時，將在與x軸成角（很?。┓较虻倪h處形成干涉級強，現(xiàn)設(shè)法改變a、b發(fā)出的電磁波的初相位，使b的初相位比a的落后一個小量，結(jié)果，原來相干極強的方向?qū)淖優(yōu)椤埃瑒t“等于_。7（8分）HeNe激光器產(chǎn)生的波長為6。33

7、×10-7m的譜線是Ne原子從激發(fā)態(tài)能級（用E1表示）向能量較低的激發(fā)態(tài)能級（用E2表示）躍遷時發(fā)生的；波長為3。39×10-6m的譜線是Ne原子從能級E1向能量較低的激發(fā)態(tài)能級（用E3表示）躍遷時發(fā)生的。已知普朗克常量h與光速c的乘積hc=1。24×10-6meV。由此可知Ne的激發(fā)態(tài)能級E3與E2的能量差為_eV。t/msy/mm602040204060801001201401608（8分）一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，傳播速度v=200m/s。已知位于坐標原點（x=0）處的質(zhì)元的振動圖線如圖1所示。試在圖2中畫出t=40ms時該簡諧波的波形圖線（不少于一個波

8、長）。x/my/mm60204048121620242832ABMONabc9（8分）圖于為某一圓形水池的示意圖（豎直截面）。AB為池中水面的直徑，MN為水池底面的直徑，O為圓形池底的圓心。已知ON為11。4m，AM、BN為斜坡，池中水深5。00m水的折射率為4/3。水的透明度極好，不考慮水的吸收。圖中a、b、c、d為四個發(fā)光點，天空是藍色的，水面是平的。在池底中心處有一凹槽，一潛水員仰臥其中，他的眼睛位于O處，仰視水面的最大范圍的直徑為AB。（i）潛水員仰視時所看到的藍天圖象對他的眼睛所張的視角為_。（ii）四個發(fā)光點a、b、c、d中，其發(fā)出的光能通過全反射到過潛水員的眼睛的是_。三、計算題

9、。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式的重要的演算步驟。只寫出最后結(jié)果的不能得分。有數(shù)值計算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。10（9分）試分析下面兩個實驗操作中的誤差（或失誤）對實驗結(jié)果的影響。（i）用“插針法”測量玻璃的折射率時，要先將透明面平行的玻璃磚放置在鋪平的白紙上，然后緊貼玻璃磚的兩個透明面，分別畫出兩條直線，在實驗中便以這兩條直線間的距離作為透明面之間的距離。如果由于操作中的誤差，使所畫的兩條直線間的距離大于玻璃磚兩透明面間的實際距離，問這樣的測得的折射率與實際值相比，是偏大，偏小，還是相同？試給出簡要論證。（ii）在用單擺測量重力加速度g時，由于操作失誤，致使擺球不在同一豎直平面內(nèi)

10、運動，而是在一個水平面內(nèi)作圓周運動，如圖所示。這時如果沒出擺球作這種運動的周期，仍用單擺的周期公式求出重力加速度，部這樣求出的重力加速度與重力加速度的實際值相比，哪個大？試定量比較。11（8分）現(xiàn)有以下器材：電流表一只（量程適當。內(nèi)阻可忽略不計。帶有按鈕開關(guān)k1，按下按鈕電流表與電路接通，有電流通過電流表，電流表顯出一定的讀數(shù)），阻值已知為R的固定電阻一個，阻值未知的待測電阻Rx一個，直流電源一個（電動勢和內(nèi)阻r待測），單刀雙擲開關(guān)K一個，接線用的導(dǎo)線若干。試設(shè)計一個實驗電路，用它既能測量直流電源的電動勢和內(nèi)阻r，又能測量待測電阻的阻值Rx（注意：此電路接好后，在測量過程中不許再拆開，只許操作

11、開關(guān)，讀取數(shù)據(jù)）。具體要求：（）畫出所設(shè)計的電路圖。（）寫出測量、r和Rx主要的實驗步驟。（）導(dǎo)出用已知量和實驗中測量出的量表示的、r和Rx表達式。12（18分）一靜止的原子核A發(fā)生衰變后變成原子核B，已知原子核A、原子核B和粒子的質(zhì)量分別為mA，mB和m，光速為c（不考慮質(zhì)量與速度有關(guān)的相對論效應(yīng)），求衰變后原子核B和粒子的動能。abcd1234V0123413（18分）近代的材料生長和微加工技術(shù)，可制造出一種使電子的運動限制在半導(dǎo)體的一個平面內(nèi)（二維）的微結(jié)構(gòu)器件，且可做到電子在器件中像子彈一樣飛行，不受雜質(zhì)原子射散的影響。這種特點可望有新的應(yīng)用價值。圖1所示為四端十字形二維電子氣半導(dǎo)體，

12、當電流從1端進入時，通過控制磁場的作用，可使電流從2，3，或4端流出。N1N2M2M1RPQF對下面摸擬結(jié)構(gòu)的研究，有助于理解電流在上述四端十字形導(dǎo)體中的流動。在圖2中，a、b、c、d為四根半徑都為R的圓柱體的橫截面，彼此靠得很近，形成四個寬度極窄的狹縫1、2、34，在這此狹縫和四個圓柱所包圍的空間（設(shè)為真空）存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面指向紙里。以B表示磁感應(yīng)強度的大小。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，在紙面內(nèi)以速度v0沿與a、b都相切的方向由縫1射入磁場內(nèi)，設(shè)粒子與圓柱表面只發(fā)生一次碰撞，碰撞是彈性的，碰撞時間極短，且碰撞不改變粒子的電荷量，也不受磨擦力作用。試求B為何值時，該

13、粒子能從縫2處且沿與b、c都相切的方向射出。14（20分）如圖所示，M1N1N2M2是位于光滑水平桌面上的剛性U型金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌中接有阻值為R的電阻，它們的質(zhì)量為m0。導(dǎo)軌的兩條軌道間的距離為l。PQ是質(zhì)量為m的金屬桿，可在軌道上滑動，滑動時保持與軌道垂直，桿與軌道的接觸是粗糙的，桿與導(dǎo)軌的電阻均不計。初始時，桿PQ位于圖中的虛線處，虛線的右側(cè)為一勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于桌面，磁感應(yīng)強度的大小為B。現(xiàn)有一位于導(dǎo)軌平面內(nèi)的與軌道平行的恒力F作用于PQ上，使之從靜止開始的軌道上向右作加速運動。已知經(jīng)過時間t，PQ離開虛線的距離為x，此時通過電阻的電流為I0，導(dǎo)軌向右移動的距離為x0（導(dǎo)軌的N1

14、N2部分尚未進入磁場區(qū)域）。求在此過程中電阻所消耗的能量。不考慮回路的自感。M1M2P0L1KL215（20分）圖中M1和M2是絕熱氣缸中的兩個活塞，用輕質(zhì)剛性細桿連結(jié)，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的、不漏氣的，M1是導(dǎo)熱的，M2是絕熱的，且M2的橫截面積是M1的2倍。M1把一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸為L1部分，M1和M2把一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸的L2部分，M2的右側(cè)為大氣，大氣的壓強p0是恒定的。K是加熱L2中氣體用的電熱絲。初始時，兩個活塞和氣體都處在平衡狀態(tài)，分別以V10和V20表示L1和L2中氣體的體積?，F(xiàn)通過K對氣體緩慢加熱一段時間后停止加熱，讓氣體重新達到平衡太，這時，活塞未被氣缸壁擋住。加熱后與加熱前比，L1和L2中氣體的壓強是增大了、減小還是未變？要求進行定量論證。16（20）一個質(zhì)量為m1的廢棄人造地球衛(wèi)星在離地面h=800km高空作圓周運動，在某處和一個質(zhì)量為m2=m1的太空碎片發(fā)生迎頭正碰，碰撞時間極短，碰后二者結(jié)合成一個物體并作橢圓運動。碰撞前太空碎片作