2004年第21屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題

1、2004 年第 21 屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽第 1 頁第 21 屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷本卷共九題，滿分140分。一、（ 15分）填空1a原子大小的數(shù)量級為_m。b原子核大小的數(shù)量級為_m。c氦原子的質(zhì)量約為_kg。d一個(gè)可見光光子的能量的數(shù)量級為_j。e在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1cm3氣體中的分子數(shù)約為_。（普朗克常量h6.631034js 阿伏加德羅常量na6.021023 mol1）2已知某個(gè)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，并簡述理由。a 反射光子數(shù)為入射光子數(shù)的80；b每個(gè)反射光子的能量是入射光子能量的80。二、（ 15分）質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)小物塊用輕

2、繩連結(jié)，繩跨過位于傾角 30 的光滑斜面頂端的輕滑輪，滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的磨擦不計(jì)，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(yùn)動(dòng)至斜面頂端所需的時(shí)間。第二次，將 m1和m2位置互換，使m2懸空， m1放在斜面上，發(fā)現(xiàn) m1自斜面底端由靜止開始運(yùn)動(dòng)至斜面頂端所需的時(shí)間為 t/3。求 ml與m2之比。三、（ 15分）測定電子荷質(zhì)比（電荷 q與質(zhì)量m之比qm）的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)，陰極k發(fā)出的電子，經(jīng)陽極a與陰極k 之間的高電壓加速后， 形成一束很細(xì)的電子流， 電子流以平行于平板電容器極板的速度進(jìn)入兩極板c、d間的區(qū)域。若兩極板c

3、、d間無電壓，則離開極板區(qū)域的電子將打在熒光屏上的o點(diǎn)；若在兩極板間加上電壓u，則離開極板區(qū)域的電子將打在熒光屏上的p點(diǎn)；若再在極板間加一方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，則打到熒光屏上的電子產(chǎn)生的光點(diǎn)又回到o點(diǎn)?，F(xiàn)已知極板的長度l5.00cm，c、d間的距離 dl.50cm，極板區(qū)的中點(diǎn)m 到熒光屏中點(diǎn)o的距離為l 12.50cm， u 200v， p點(diǎn)到 o點(diǎn)的距離3.0yopcm；b6.3104t。試求電子的荷質(zhì)比。（不計(jì)重力影響）。四、（15分）要使一顆人造地球通訊衛(wèi)星（同步衛(wèi)星） 能覆蓋赤道上東經(jīng)75.0 到東經(jīng) 135.0之間的區(qū)域，則衛(wèi)星應(yīng)定位在哪個(gè)經(jīng)度范圍內(nèi)的上空？

4、地球半徑r06.37 106m。地球表面處的重力加速度g9.80m/s2。五、（15分）如圖所示，兩條平行的長直金屬細(xì)導(dǎo)軌kl 、 pq固定于同一水平面內(nèi)，它們之間的距離為l，電阻可忽略不計(jì)； ab和 cd是兩根質(zhì)量皆為m的金屬細(xì)桿，桿與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌良好接觸，2004 年第 21 屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽頁并可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動(dòng)。兩桿的電阻皆為r。桿cd的中點(diǎn)系一輕繩，繩的另一端繞過輕的定滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物體，滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計(jì)，滑輪與桿cd之間的輕繩處于水平伸直狀態(tài)并與導(dǎo)軌平行。導(dǎo)軌和金屬細(xì)桿都處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b?，F(xiàn)兩桿及懸物

5、都從靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab桿及 cd桿的速度分別達(dá)到 v1和 v2時(shí)，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(nèi)底面為一凸起的球面，球心在頂點(diǎn)o下方玻璃中的c點(diǎn)，球面的半徑r1.50cm，o到杯口平面的距離為8.0cm。在杯腳底中心處p點(diǎn)緊貼一張畫片，p點(diǎn)距 o點(diǎn)6.3cm。這種酒杯未斟酒時(shí)，若在杯口處向杯底方向觀看，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觀看， 將看到畫片上的景物。已知玻璃的折射率n11.56，酒的折射率 n21.34。試通過分析計(jì)算與論證解釋這一現(xiàn)象。七、（ 15分）如圖所示，b是質(zhì)量為mb、半徑為 r的光滑半球形碗，放在光滑的水

6、平桌面上。a是質(zhì)為 ma的細(xì)長直桿，被固定的光滑套管c約束在豎直方向， a可自由上下運(yùn)動(dòng)。碗和桿的質(zhì)量關(guān)系為：mb2ma。初始時(shí)， a桿被握住，使其下端正好與碗的半球面的上邊緣接觸 （如圖） 。然后從靜止開始釋放 a，a、b便開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)a 桿的位置用表示，為碗面的球心o至a桿下端與球面接觸點(diǎn)的連線方向和豎直方向之間的夾角。求a與b 速度的大?。ū硎境傻暮瘮?shù)）。八、（ 17分）如圖所示的電路中，各電源的內(nèi)阻均為零，其中 b、 c兩點(diǎn)與其右方由1.0的電阻和2.0的電阻構(gòu)成的無窮組合電路相接。求圖中 10 f的電容器與e點(diǎn)相接的極板上的電荷量。九、（ 18分）如圖所示，定滑輪b、c與動(dòng)滑輪 d組成一滑輪組，各滑輪與轉(zhuǎn)軸間的摩擦、滑輪的質(zhì)量均不計(jì)。在動(dòng)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堅(jiān)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） 。已加三個(gè)砝碼和砝碼托盤的質(zhì)量都是 m，彈簧的勁度系數(shù)為k，壓縮量為 l0，整個(gè)系統(tǒng)處在靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)突然燒斷栓住彈簧的輕線