最新28屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽真題2011年(整好).doc

1、第 28 屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽試題一、（20 分）如圖所示，哈雷彗星繞太陽S 沿橢圓軌道P逆時針方向運(yùn)動， 其周期 T 為 76.1 年。1986 年它過近日rPP點(diǎn) P0 時，與太陽 S 的距離 r 0=0.590AU ，AU 是天文單位，SP0它等于地球與太陽的平均距離。經(jīng)過一段時間，彗星到達(dá) 軌 道 上 的 P 點(diǎn) ， SP 與 SP 的 夾 角 °.已 知 ： 1AU=1.50110P=72.0×10 m ， 引 力 常 量G=6.67 ×10-11m3?kg-1?s-2，太陽質(zhì)量mS=1.99 ×1030kg.試求 P 到太陽 S 的距離

2、r P 及彗星過 P 點(diǎn)時速度的大小及方向（用速度方向與SP0 的夾角表示） 。二、（ 20 分）質(zhì)量均勻分布的剛性桿AB 、CD 如圖放置， A 點(diǎn)與水平地面D接觸，與地面間的靜摩擦因數(shù)為，B、D 兩點(diǎn)與光滑豎直墻面接觸，桿AAB 和 CD 接觸處的靜摩擦因數(shù)為C，兩桿的質(zhì)量均為 m，長度均為 l .B（ 1）已知系統(tǒng)平衡時 AB 桿與墻面夾角 ，求 CD 桿與墻面的夾角 應(yīng)滿CA足的條件（用及已知量滿足的方程式表示）。（ 2）若 =1.00， =0.866 ， =60.0 °，求系統(tǒng)平衡時的取值范圍（用數(shù)值計算求出）。AC三、（25 分）人造衛(wèi)星繞星球運(yùn)行的過程中，為了保持其對稱

3、軸穩(wěn)Q定在規(guī)定指向， 一種最簡單的辦法就是讓衛(wèi)星在其運(yùn)行過程中同時m/2繞自身的對稱軸旋轉(zhuǎn)。但有時為了改變衛(wèi)星的指向，又要求減慢或P0'O者消除衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)。減慢或者消除衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)的一種方法是所謂的P0m/2“ YO YO”消旋法，其原理如圖。Q'設(shè)衛(wèi)星是一半徑為 R、質(zhì)量為 M 的薄壁圓筒，其橫截面如圖所0示。圖中 O 是圓筒的對稱軸。兩條足夠長的不可伸長的結(jié)實(shí)的長度相等的輕繩的一端分別固定在圓筒表面上的 Q、 Q'（位于圓筒直徑兩端）處，另一端各拴有一質(zhì)量為m/2 的小球。正常情況下，繩繞在圓筒外表面上，兩小球用插銷分別鎖定在圓筒表面上的P0、 P0'處，與衛(wèi)星

4、形成一體，繞衛(wèi)星的對稱軸旋轉(zhuǎn)。衛(wèi)星自轉(zhuǎn)的角速度為0.若要使衛(wèi)星減慢或停止旋轉(zhuǎn)（消旋），可瞬間撤去插銷釋放小球，讓小球從圓筒表面甩開，在甩開的整個過程中，從繩與圓筒表面相切點(diǎn)到小球的那段繩都是拉直的。當(dāng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)速逐漸減小到零時，立即使繩與衛(wèi)星脫離，接觸小球與衛(wèi)星的聯(lián)系，于是衛(wèi)星停止轉(zhuǎn)動。已知此時繩與圓筒的相切點(diǎn)剛好在Q、Q'處。試求：（ 1）當(dāng)衛(wèi)星角速度減至 時繩拉直部分的長度 l；（ 2）繩的總長度 L；（ 3）衛(wèi)星從 到停轉(zhuǎn)所經(jīng)歷的時間t.0四、（ 20 分）空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，在此區(qū)域建立直角坐標(biāo)系O-xyz，如圖所示。勻強(qiáng)電場沿 x方向，電場強(qiáng)度 E1E0i ，勻強(qiáng)磁

5、場沿 z方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B B0 k ，yE0、 B0 為已知常量， i 、 k 分別為 x 方向和 z 方向的單位矢量。（ 1）有一束帶電量都為正q、質(zhì)量都為 m 的粒子，同時從 Oyz 平面內(nèi)的某Oz點(diǎn)射出，它們的初速度均在Oyz 平面內(nèi)，速度的大小和方向各不相同。問經(jīng)過多少時間這些粒子又能同時回到Oyz 平面內(nèi)。（ 2）現(xiàn)在該區(qū)域內(nèi)再增加一個沿z 方向隨時間變化的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度xqB 0q、質(zhì)量為 m 的粒子，在 t=0時刻從坐標(biāo)原點(diǎn) OE2 ( E0 cos t )k，式中 = m .若有一電荷量為正射出，初速度v0 在 Oyz 平面內(nèi)，試求以后此粒子的坐標(biāo)隨時間變化的規(guī)律。（不

6、計粒子所受重力以及各帶電粒子之間的相互作用，也不考慮變化的電場產(chǎn)生的磁場）五、（ 15 分）半導(dǎo)體 PN 結(jié)太陽能電池是根據(jù)光生伏打效應(yīng)工作的。當(dāng)有光照射PN 結(jié)時， PN 結(jié)兩端會產(chǎn)生電勢差，這就是光生伏打效應(yīng)。當(dāng)PN 結(jié)兩端接有負(fù)載時，光照使PN 結(jié)內(nèi)部產(chǎn)生由負(fù)極指向正極的電流即光電流，照射光的強(qiáng)度恒定時，光電流也是恒定的，已知該光電流為I L；同時， PN 結(jié)又是一個二極管，當(dāng)有電流通過負(fù)載時，負(fù)載兩端的電壓V 使二極管正向?qū)ǎ潆娏鳛?IDI 0 ( eV VT 1) 式中 VT 和 I0 在一定條件下均為已知常數(shù)。（1）在照射光的強(qiáng)度不變時，通過負(fù)載的電流 I 與負(fù)載兩端的電壓 V

7、 的關(guān)系式I=. 太陽能電池的短路電流 IS=，開路電壓VOC=.負(fù)載功率 P=.1（ 2）已知一硅PN 結(jié)太陽能電池的I L=95mA ， I0 =4.1 ×10-9mA ， VT=0.026V. 則此太陽能電池的開路電壓 VOC=+V.若太陽能電池輸出功率最大時，伏在兩端的電光負(fù)載壓可近似表示為 VmP VT ln1ILI0，則 VmP=V.太-1 VOC VT陽能電池輸出的最大功率Pmax=mW.若負(fù)載為歐姆電阻， 則輸出最大功率時，負(fù)載電阻 R=.六、（20 分）如圖所示為圓柱形氣缸，氣缸壁絕熱，氣缸NM的右端有一小孔與大氣相通，大氣的壓強(qiáng)為P0.用一熱容量可忽略的導(dǎo)熱隔板

8、N 和一絕熱活塞 M 將氣缸分為 A、B、ABCC 三室，隔板與氣缸固連，活塞相對氣缸可以無摩擦地移動但不漏氣。氣缸的左端A 室中有一電加熱器 .已知在 A、B 室中均盛有 1 摩爾同種理想氣體，電加熱器加熱前，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，A、B 兩室中氣體的溫度均為T0，A、B、C 三室的體積均為 V0 .現(xiàn)通過電加熱器對A 室中氣體緩慢加熱，若提供的總熱量為Q0，試求 B 室中氣體的末態(tài)體積和 A 室中氣體的末態(tài)溫度。 （設(shè) A、B 兩室中氣體 1 摩爾的內(nèi)能為5U= RT，式中 R 為普適氣2體常量， T 為絕對溫度）七、（20 分）如圖所示，L 是一焦距為2R 的薄凸透鏡， MN 為其主光軸。在

9、L 的右側(cè)與它共軸地放置兩個半徑皆為R 的很薄的球面鏡A 和 B.每個球面鏡的凹面和凸面都是能反光的鏡面。A、B 頂點(diǎn)間的距離3R/2.在 B 的頂點(diǎn) C 處開一個透光的小圓孔（圓心為C），圓孔的直徑為h.現(xiàn)于凸透鏡 L 左方距 L 為 6R 處放一與主軸垂直的高度也為（h h<<R）的細(xì)短桿PQ（ P 點(diǎn)在主軸上） .PQ發(fā)出的光經(jīng)L 后，其中一部分穿過B 上的小圓孔正好成像在球面鏡A 的頂點(diǎn) D 處，形成物PQ的像 I.則：（ 1）像 I 與透鏡 L 的距離等于；（ 2 ）形成像I 的光線經(jīng)A 反射，直接通過小孔后經(jīng)L 所成的像I 1 與透鏡L 的距離等于；（ 3）形成像 I

10、的光線經(jīng) A 反射，再經(jīng) B 反射，再經(jīng) A 反射，最后通過L 成像為 I2，將 I2 的有關(guān)信息填在下表中：I2在 L左方還是右I2 是正立還是倒I2 是實(shí)像還是虛I2與 L的距離I2 的大小方立像（ 4）物 PQ 發(fā)出的光經(jīng) L 后未進(jìn)入 B 上小圓孔 C 的那部分光最后通過L 成像為 I3，將 I3 的有關(guān)信息填在下表中：I3在 L左方還是右I3 是正立還是倒I3 是實(shí)像還是虛I3與 L的距離I3 的大小方立像LBAQhMPOCDN6R3R/2八、（ 20 分）有一核反應(yīng)其反應(yīng)式為11 p13 H23 He01n ，反應(yīng)中所有粒子的速度均遠(yuǎn)小于光速。試問：（ 1）它是吸能反應(yīng)還是放能反應(yīng)

11、，反應(yīng)能Q 為多少？（ 2）在該核反應(yīng)中，若 13 H 靜止，入射質(zhì)子的閾能Tth 為多少？閾能是使該反應(yīng)能夠發(fā)生的入射粒子的最小動能（相對實(shí)驗(yàn)室參考系）。（ 3）已知在該反應(yīng)中入射質(zhì)子的動能為 1.21MeV ，若所產(chǎn)生中子的出射方向與質(zhì)子的入射方向成 60.0 °角，則該中子的動能 Tn 為多少？（已知 11 p 、01n 、31 H 核、23He 核的靜止質(zhì)量分別為：mp=1.007276u，mn=1.008665u，m3 H =3.015501u，1m 3=3.014932u.u 是原子質(zhì)量單位，1u 對應(yīng)的能量為931.5MeV .結(jié)果取三位有效數(shù)字）2 He2贈送以下資料

12、考試知識點(diǎn)技巧大全一、考試中途應(yīng)飲葡萄糖水大腦是記憶的場所， 腦中有數(shù)億個神經(jīng)細(xì)胞在不停地進(jìn)行著繁重的活動,大腦細(xì)胞活動需要大量能量?？茖W(xué)研究證實(shí) ,雖然大腦的重量只占人體重量的 2%-3%,但大腦消耗的能量卻占食物所產(chǎn)生的總能量的20%,它的能量來源靠葡萄糖氧化過程產(chǎn)生。據(jù)醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)記載 ,一個健康的青少年學(xué)生30 分鐘用腦 ,血糖濃度在 120 毫3克/100 毫升 ,大腦反應(yīng)快 ,記憶力強(qiáng)； 90 分鐘用腦，血糖濃度降至80 毫克/100 毫升，大腦功能尚正常； 連續(xù) 120 分鐘用腦，血糖濃度降至60 毫克2.答題要按 先易后難 順序不要考慮考試難度與結(jié)果，可以先用5 分鐘/100 毫升

13、，大腦反應(yīng)遲鈍，思維能力較差。熟悉試卷，合理安排考試進(jìn)度，先易后難，先熟后生，排除干擾。考試中很可能遇到一些沒有見過或復(fù)習(xí)過的難題，不要蒙 了。一般中考試我們中考、高考每一科考試時間都在 2 小時或 2 小時以上且用腦強(qiáng)度大，卷的題型難度分布基本上是從易到難排列的，或者交替排列。這樣可引起低血糖并造成大腦疲勞，從而影響大腦的正常發(fā)揮，對考試成績產(chǎn)生重大影響。因此建議考生，在用腦60 分鐘時，開始補(bǔ)飲 25%遇到容易試題不能浮躁遇到容易題，審題要細(xì)致。圈點(diǎn)關(guān)鍵字詞，邊3.濃度的葡萄糖水 100 毫升左右，為一個高效果的考試加油 。審題邊畫草圖，明確解題思路。有些考生一旦遇到容易的題目，便覺得心應(yīng)

14、手、興奮異常，往往情緒激動，甚至得意忘形。要避免急于求成、二、考場記憶“短路”怎么辦呢？粗枝大葉，防止受熟題答案與解題過程的定式思維影響，避免漏題，錯題，丟掉不該丟的分。對于考生來說，掌握有效的應(yīng)試技巧比再做題突擊更為有效。4. 答題不要猶豫不決選擇題做出選擇時要慎重，要關(guān)注題干中的否定用1.草稿紙也要逐題順序?qū)懖莞逡麧?，草稿紙使用要便于檢查。不要在詞，對比篩選四個選項(xiàng)的差異和聯(lián)系，特別注意保留計算型選擇題的解一大張紙上亂寫亂畫，東寫一些，西寫一些。打草稿也要像解題一樣，答過程。當(dāng)試題出現(xiàn)幾種疑惑不決的答案時，考生一定要有主見，有自一題一題順著序號往下寫。最好在草稿紙題號前注上符號，以確定檢

15、查信心，即使不能確定答案，也不能長時間猶豫，浪費(fèi)時間，最終也應(yīng)把側(cè)重點(diǎn)。為了便于做完試卷后的復(fù)查，草稿紙一般可以折成4-8 塊的小認(rèn)為正確程度最高的答案寫到試卷上，不要在答案處留白或開天窗。方格，標(biāo)注題號以便核查，保留清晰的分析和計算過程。45.試卷檢查要細(xì)心有序應(yīng)答要準(zhǔn)確。一般答題時，語言表達(dá)要盡量簡明再回過頭來做這道題。扼要，填涂答題紙絕不能錯位。答完試題，如果時間允許，一般都要進(jìn)行試卷答題的復(fù)查。復(fù)查要謹(jǐn)慎，可以利用逆向思維，反向推理論證，第二，積極聯(lián)想。你不妨回憶老師在講課時的情景或自己的復(fù)習(xí)筆記，聯(lián)系生活實(shí)際，評估結(jié)果的合理性，選擇特殊取值，多次歸納總結(jié)。并努力回憶與發(fā)生記憶堵塞問題

16、有關(guān)的論據(jù)和概念，把回憶起的內(nèi)容迅速記下來，然后，看能否從中挑出一些有用的材料或線索。另外，對不同題型可采用不同的檢查方法。選擇題可采用例證法，舉出一兩例來能分別證明其他選項(xiàng)不對便可安心。對填空題，則一要檢查審第三，進(jìn)行一分鐘自我暗示。即根據(jù)自己的實(shí)際，選擇能激勵自己，使題;二要檢查思路是否完整 ;三要檢查數(shù)據(jù)代入是否正確 ;四要檢查計算過自己能心情平靜和增強(qiáng)信心的話， 在心中默念 3 至 5 遍。比如： 我已平程;五要看答案是否合題意 ;六要檢查步驟是否齊全，符號是否規(guī)范。還靜下來，我能夠考好 、 我有信心，一定能考出理想的成績等等。要復(fù)查一些客觀題的答案有無遺漏，答案錯位填涂，并復(fù)核你心存疑慮第四，分析內(nèi)容，查找相關(guān)要點(diǎn)。借助試卷上其