第32屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷與解析

1、PAGE1 / NUMPAGES16第32屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷l5678總分910111213141516本卷共l6題，滿分200分。一、選擇題本題共5小題，每小題6分在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)符合題意，有的小題有多項(xiàng)符合題意。把符合題意的選項(xiàng)前面的英文字母寫在每小題后面的方括號(hào)內(nèi)全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分1.2014年3月8日凌晨2點(diǎn)40分，馬來(lái)西亞航空公司一架波音777-200飛機(jī)與管制中心失去聯(lián)系2014年3月24日晚，初步確定失事地點(diǎn)位于南緯31o52、東經(jīng)115o52的澳大利亞西南城市珀斯附近的海域有一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)

2、星，每天上午同一時(shí)刻在該區(qū)域正上方對(duì)海面拍照，則A.該衛(wèi)星一定是地球同步衛(wèi)星B.該衛(wèi)星軌道平面與南緯31o52所確定的平面共面C.該衛(wèi)星運(yùn)行周期一定是地球自轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍D.地球自轉(zhuǎn)周期一定是該衛(wèi)星運(yùn)行周期的整數(shù)倍2.23892U（鈾核）衰變?yōu)?2288Rn（氡核）要經(jīng)過(guò)A.8次衰變，16次衰變B.3次衰變，4次衰變C.4次衰變，16次衰變D.4次衰變，4次衰變3如圖，一半徑為R的固定的光滑絕緣圓環(huán)，位于豎直平面內(nèi)；環(huán)上有兩個(gè)相同的帶電小球a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))，只能在環(huán)上移動(dòng)，靜止時(shí)兩小球之間的距離為R?，F(xiàn)用外力緩慢推左球a使其到達(dá)圓環(huán)最低點(diǎn)c，然后撤除外力下列說(shuō)法正確的是A.在左球a到達(dá)c點(diǎn)

3、的過(guò)程中，圓環(huán)對(duì)b球的支持力變大B在左球a到達(dá)c點(diǎn)的過(guò)程中，外力做正功，電勢(shì)能增加。C.在左球a到達(dá)c點(diǎn)的過(guò)程中，a、b兩球的重力勢(shì)能之和不變D.撤除外力后，a、b兩球在軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的能量守恒4如圖，O點(diǎn)是小球平拋運(yùn)動(dòng)拋出點(diǎn)；在O點(diǎn)有一個(gè)頻閃點(diǎn)光源，閃光頻率為30Hz；在拋出點(diǎn)的正前方，豎直放置一塊毛玻璃，小球初速度與毛玻璃平面垂直在小球拋出時(shí)點(diǎn)光源開(kāi)始閃光當(dāng)點(diǎn)光源閃光時(shí)，在毛玻璃上有小球的一個(gè)投影點(diǎn)已知圖中O點(diǎn)與毛玻璃水平距離L=120m，測(cè)得第一、二個(gè)投影點(diǎn)之間的距離為0.05m取重力加速度g=10m/s2下列說(shuō)法正確的是A.小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為4m/sB小球平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在相

4、等時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量變化不相等C小球投影點(diǎn)的速度在相等時(shí)間內(nèi)的變化量越來(lái)越大D.小球第二、三個(gè)投影點(diǎn)之間的距離015m5某同學(xué)用電荷量計(jì)(能測(cè)出一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量)測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度，完成了如下實(shí)驗(yàn)：如圖，將面積為S，電阻為的矩形導(dǎo)線框abcd沿圖示方位水平放置于地面上某處，將其從圖示位置繞東西軸轉(zhuǎn)180o，測(cè)得通過(guò)線框的電荷量為Q1；將其從圖示位置繞東西軸轉(zhuǎn)90o，測(cè)得通過(guò)線框的電荷量為Q2。該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小應(yīng)為A.RS2Q142Q2B.RS22Q1Q2C.RS2Q12QQ122Q2D.RS22Q1QQQ122二、填空題把答案填在題中的橫線上只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過(guò)程

5、6(10分)水平力F方向確定，大小隨時(shí)間的變化如圖a所示；用力F拉靜止在水平桌面上的小物塊，在2。 F從0開(kāi)始逐漸增大的過(guò)程中，物塊的加速度a隨時(shí)間變化的圖象如圖b所示重力加速度大小為10m/s由圖示可知，物塊與水平桌面間的最大靜摩擦力為；物塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為；在04s時(shí)間內(nèi)，合外力做的功為。7(10分)如圖，物塊A、C置于光滑水平桌面上，通過(guò)輕質(zhì)滑輪和細(xì)繩懸掛物塊B，物塊A、B的質(zhì)量2均為2kg，物塊C的質(zhì)量為1kg，重力加速度大小為10m/s。(1)若固定物塊C，釋放物塊A、B，則物塊A、B的加速度之比為；細(xì)繩的X力為。(2)若三個(gè)物塊同時(shí)由靜止釋放，則物塊A、B和C加速度之比為

6、。8(10分)2011年8月中國(guó)發(fā)射的宇宙飛船“嫦娥二號(hào)”在完成探月任務(wù)后，首次從繞月軌道飛向日地延長(zhǎng)線上的拉格朗日點(diǎn)，在該點(diǎn)，“嫦娥二號(hào)”和地球一起同步繞太陽(yáng)做圓固運(yùn)動(dòng)已知太陽(yáng)和地球的質(zhì)量分別為MS和ME，日地距離為R該拉格朗日點(diǎn)離地球的距離x滿足的方程為，由此解得x(已知當(dāng)l時(shí)，(1+)n1+n)9(10分)在“利用電流傳感器(相當(dāng)于理想電流表)測(cè)定干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用兩個(gè)電流傳感器和定值電阻R0=2000以及滑動(dòng)變阻器，設(shè)計(jì)了如圖a所示的電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)該同學(xué)測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示12345I1/mA135130120110105I2/A030040060080090

7、表中I1和I2分別是通過(guò)電流傳感器1和2的電流該電流的值通過(guò)數(shù)據(jù)采集器輸入到計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)對(duì)原電路的影響可忽略(1)在圖b中繪出I1I2圖線；(2)由I1I2圖線得出，被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)為V，內(nèi)阻為10(10分)某金屬材料發(fā)生光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng)為0，將此材料制成一半徑為R的圓球，并用絕緣線懸掛于真空室內(nèi)若以波長(zhǎng)為(0)的單色光持續(xù)照射此金屬球，該金屬球發(fā)生光電效應(yīng)所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為，此金屬球可帶的電荷量最多為，(設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，真空中半徑為r帶電量為q的導(dǎo)體球的電勢(shì)為U=kqr )三、計(jì)算題。計(jì)算題的解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結(jié)果的不能得

8、分.有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位11(20分)某機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓外景如圖a所示。該候機(jī)樓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖b所示：候機(jī)樓側(cè)壁是傾斜的，用鋼索將兩邊斜壁系住，在鋼索上有許多豎直短鋼棒將屋面支撐在鋼索上假設(shè)海邊斜壁的質(zhì)量為m，質(zhì)量分m布均勻；鋼索與屋面(包括短鋼棒)的總質(zhì)量為，在地面處用鉸鏈與水平地面連接，鋼索固定于斜壁上2 端以支撐整個(gè)屋面，鋼索上端與斜壁的夾角為30o；整個(gè)系統(tǒng)左右對(duì)稱求(1)斜壁對(duì)鋼索的拉力的大??；(2)斜壁與地面的夾角12.(20分)從左至右在同水平地面上依次有3個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c，且三者共線，a與b相距l(xiāng)1，b與c相距l(xiāng)2現(xiàn)同時(shí)將它們從其初始位置拋出已知質(zhì)點(diǎn)b以初速度v

9、0豎直上拋，質(zhì)點(diǎn)c以某一初速度豎直上拋設(shè)在這3個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，a能碰到質(zhì)點(diǎn)b和c；并假設(shè)質(zhì)點(diǎn)a的質(zhì)量遠(yuǎn)大于質(zhì)點(diǎn)b的質(zhì)量，且a與b碰撞時(shí)間極短求質(zhì)點(diǎn)c的初速度vc和質(zhì)點(diǎn)a的初速度所滿足的條件。所求的結(jié)果均用題中的已知量表示出來(lái)。2，通有電流2mA時(shí)，其內(nèi)自由電子定向 13(20分)有塊長(zhǎng)條形的純凈半導(dǎo)體硅，其橫截面積為2.5cm-5m/s，空穴定向移動(dòng)的平均速率為2.510-5m/s。已知硅的密度為2.4103kg/m3，移動(dòng)的平均速率為7.510-19C若一個(gè)硅原子至多只釋放一個(gè)自由電子，試估算此半導(dǎo)原子量是28。電子的電荷量大小為e=1.61023mol-1。 體材料中平均多少個(gè)硅原子中

10、才有一個(gè)硅原子釋放出自由電子?阿伏伽德羅常數(shù)為N0=6.021014(20分)電子感應(yīng)加速器利用變化的磁場(chǎng)來(lái)加速電子電子繞平均半徑為R的環(huán)形軌道(軌道位于真空管道內(nèi))運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與環(huán)形軌道平面垂直。電子被感應(yīng)電場(chǎng)加速，感應(yīng)電場(chǎng)的方向與環(huán)形軌道相切電子電荷量為e。B(1)設(shè)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)形軌道上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的增加率為，求在環(huán)t 形軌道切線方向感應(yīng)電場(chǎng)作用在電子上的力；(2)設(shè)環(huán)形軌道平面上的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的增加率為Bt，試導(dǎo)出在環(huán)形軌道切線方向感應(yīng)電場(chǎng)作用在電子上的力與Bt的關(guān)系；(3)為了使電子在不斷增強(qiáng)的磁場(chǎng)中沿著半徑不變的圓軌道加速運(yùn)，求Bt和Bt之間必須滿足的定量關(guān)系

11、15.(20分)如圖，導(dǎo)熱性能良好的氣缸A和B高度均為h(已除開(kāi)活塞的厚度)，橫截面積不同，豎直浸沒(méi)在溫度為T0的恒溫槽內(nèi)。它們的底部由細(xì)管連通(細(xì)管容積可忽略)兩氣缸內(nèi)各有一個(gè)活塞，質(zhì)量分別為mA=2m和mB=m，活塞與氣缸之間無(wú)摩擦，兩活塞的下方為理想氣體，上方為真空。當(dāng)兩活塞下方氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩活塞底面相對(duì)于氣缸底的高度均為h2?，F(xiàn)保持恒溫槽溫度不變，在兩活塞土上面同時(shí)各緩慢加上同樣大小的壓力，讓壓力從零緩慢增加，直至其大小等于2mg(g為重力加速度)為止。并一直保持兩活塞上的壓力不變；系統(tǒng)再次達(dá)到平衡后，緩慢升高恒溫槽的溫度，對(duì)氣體加熱，直至氣缸B中活塞h底面恰好回到高度為處求2

12、(1)兩個(gè)活塞的橫截面積之比SA：SB；(2)氣缸內(nèi)氣體的最后的溫度；(3)在加熱氣體的過(guò)程中氣體對(duì)活塞所做的總功。16(20分)如示意圖所示，一垂直放置的高為15.0cm的圓柱形中空玻璃容器，其底部玻璃較厚，底部頂點(diǎn)A點(diǎn)到容器底平面中心B點(diǎn)的距離為8.0cm，底部上沿為一凸起的球冠，球心C點(diǎn)在A點(diǎn)正下方，球的半徑為1.75cm已知空氣和容器玻璃的折射率分別是n0=1.0和n1=1.56只考慮近軸光線成像。已知：當(dāng)1時(shí)，sin(1)當(dāng)容器內(nèi)未裝任何液體時(shí)，求從B點(diǎn)發(fā)出的光線通過(guò)平凸玻璃柱，在玻璃柱對(duì)稱軸上所成的像的位置，并判斷像的虛實(shí)；(2)當(dāng)容器內(nèi)裝滿折射率為1.30的液體時(shí)，求從B點(diǎn)發(fā)出的

13、光線通過(guò)平凸玻璃柱的上表面折射后所成像點(diǎn)的位置，并判斷這個(gè)像的虛實(shí)。第32屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷參考解答與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、選擇題本題共5小題，每小題6分在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)符合題意，有的小題有多項(xiàng)符合題意把符合題意的選項(xiàng)前面的英文字母寫在每小題后面的方括號(hào)內(nèi)。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分1D2D3BD4A5C1、【解析】：該衛(wèi)星軌道經(jīng)過(guò)南緯31o52、東經(jīng)115o52的澳大利亞西南城市珀斯附近的海域上空，而地球同步衛(wèi)星一定在赤道上空，所以該衛(wèi)星一定不是地球同步衛(wèi)星，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。衛(wèi)星運(yùn)行萬(wàn)有引力提供向心力，軌道中心一定在地心，故該衛(wèi)星軌道平面

14、不能與南緯31o52所確定的平面共面，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。地球自轉(zhuǎn)周期一定是該衛(wèi)星運(yùn)行周期的整數(shù)倍，選項(xiàng)D正確C錯(cuò)誤。2、【解析】：由（238-222）4=4可知，23892U（鈾核）衰變?yōu)?2288Rn（氡核）要經(jīng)過(guò)4次衰變。經(jīng)過(guò)4次衰變，電荷數(shù)減少8，而實(shí)際上電荷數(shù)減少了92-88=4，所以經(jīng)過(guò)了4次衰變，電荷數(shù)增加了4，選項(xiàng)D正確。3、【解析】：在左球a到達(dá)c點(diǎn)的過(guò)程中，b球向上移動(dòng)，重力與庫(kù)侖力的夾角增大，其合力減小，由平衡條件可知，圓環(huán)對(duì)b球的支持力變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在左球a到達(dá)c點(diǎn)的過(guò)程中，兩球之間的距離減小，外力做正功，電勢(shì)能增加，選項(xiàng)B正確。在左球a到達(dá)c點(diǎn)的過(guò)程中，a、b兩球的重力勢(shì)

15、能之和變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。撤除外力后，a、b兩球在軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的能量守恒，選項(xiàng)D正確。4、【解析】：閃光周期T=1/30s，由12vTgT2=L0.05，解得小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v=4m/s，選項(xiàng)A正確。小球平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只受重力，由mg=ma=mvt=mvt，解得（mv）=mgt，所以小球平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在相等時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量變化相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。設(shè)投影點(diǎn)的位移為Y，由12vt2gt=LY，解得Y=gL2vt，即投影點(diǎn)以速度gL2v做勻速運(yùn)動(dòng)，小球投影點(diǎn)的速度不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。小球第二、三個(gè)投影點(diǎn)之間的距離為0.05m，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5、【解析】：設(shè)該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與豎直方向的夾角

16、為，將其從圖示位置繞東西軸轉(zhuǎn)180，磁通量變化=2BSsin,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=，I=E/R,Q1=It，聯(lián)立解得：tQ1=2BSsinR.將其從圖示位置繞東西軸轉(zhuǎn)180，磁通量變化=BSsin-BScos,同理可得Q2=2BScosR-2BSsinR.聯(lián)立解得：B=RSQ122QQQ,選項(xiàng)C正確。122二、填空題把答案填在題中的橫線上只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過(guò)程6(10分)答案：6N3分0.13分24J4分【解析】：由圖示圖象可知，在t=2s時(shí)物塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)其加速度a1=1m/s2，對(duì)應(yīng)的拉力為6N，所以物塊與水平桌面間的最大靜摩擦力為6N.根據(jù)t=2s和4s對(duì)應(yīng)的力和加速度，由F1

17、-mg=m1a，F(xiàn)2-mg=m2a，解得m=3kg，=0.1.根據(jù)加速度圖像與橫軸所圍面積表示速度變化可知，在04s時(shí)間內(nèi)，物塊速度變化4m/s，即物塊末速度為v=4m/s。根據(jù)動(dòng)能定理，合外力對(duì)物塊所做的功為1W=2mv2=24J。2=24J。7.(10分)答案：（1）2：13分;8N3分（2）2：3：44分【解析】（1）若固定物塊C，釋放物塊A、B，根據(jù)動(dòng)滑輪的特征，在相同時(shí)間內(nèi)，A運(yùn)動(dòng)位移是B下落高度的2倍，所以物塊A、B的加速度之比為21；對(duì)設(shè)細(xì)繩的X力為F，對(duì)A，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，F(xiàn)=ma1，對(duì)B，由牛頓第二定律，mg-2F=ma2。聯(lián)立解得F=8N.。（2）若三個(gè)物塊同時(shí)由靜止釋放，

18、由于滑輪兩側(cè)細(xì)繩中拉力相等，所以物塊A和C的加速度之比為12.。若三個(gè)物塊同時(shí)由靜止釋放，在相同時(shí)間內(nèi)，C運(yùn)動(dòng)位移是A運(yùn)動(dòng)位移的2倍，B下落高度是A位移的1.5倍，所以物塊A、B和C的加速度之比為234。8(10分)答案：MsME2(R x) x2=Ms3R(R+x)6分(M3MES)13R4分【解析】設(shè)“嫦娥二號(hào)”質(zhì)量為m，繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的角速度為，根據(jù)題述，在拉格朗日點(diǎn)，對(duì)“嫦娥二號(hào)”繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，GMmSRx2+GMmE2x2=m(R+x)，對(duì)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，GMMES2R=ME2R，聯(lián)立解得：該拉格朗日點(diǎn)離地球的距離x滿足的方程為MSRx2ME+2xMS=3R(