第29屆全國中學生物理競賽預賽試題及參考答案(word版)

第20頁共20頁第29屆全國中學生物理競賽預賽試題及參考答案(word版)第29屆全國中學生物理競賽預賽試卷本卷共16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個選項中，有的小題只有一項符合題意，有的小題有多項符合題意．把符合題意的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6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分．1．下列說法中正確的是A．水在0℃B．一個絕熱容器中盛有氣體，假設(shè)把氣體中分子速率很大的如大于vA的分子全部取走，則氣體的溫度會下降，此后氣體中不再存在速率大于vA的分子．C．杜瓦瓶的器壁是由兩層玻璃制成的，兩層玻璃之間抽成真空，抽成真空的主要作用是既可降低熱傳導，又可降低熱輻射．D．圖示為一絕熱容器，中間有一隔板，隔板左邊盛有溫度為T的理想氣體，右邊為真空．現(xiàn)抽掉隔板，則氣體的最終溫度仍為T．2．如圖，一半徑為R電荷量為Q的帶電金屬球，球心位置O固定，P為球外一點．幾位同學在討論P點的場強時，有下列一些說法，其中哪些說法是正確的？A．若P點無限靠近球表面，因為球表面帶電，根據(jù)庫侖定律可推知，P點的場強趨于無窮大．B．因為在球內(nèi)場強處處為0，若P點無限靠近球表面，則P點的場強趨于0C．若Q不變，P點的位置也不變，而令R變小，則P點的場強不變．D．若保持Q不變，而令R變大，同時始終保持P點極靠近球表面處，則P點的場強不變．3．圖中L為一薄凸透鏡，ab為一發(fā)光圓面，二者共軸，S為與L平行放置的屏，已知這時ab可在屏上成清晰的像．現(xiàn)將透鏡切除一半，只保留主軸以上的一半透鏡，這時ab在S上的像A．尺寸不變，亮度不變．B．尺寸不變，亮度降低．C．只剩半個圓，亮度不變．D．只剩半個圓，亮度降低．4．一輕質(zhì)彈簧，一端固定在墻上，另一端連一小物塊，小物塊放在摩擦系數(shù)為μ的水平面上，彈簧處在自然狀態(tài)，小物塊位于O處．現(xiàn)用手將小物塊向右移到a處，然后從靜止釋放小物塊，發(fā)現(xiàn)小物塊開始向左移動．A．小物塊可能停在O點．B．小物塊停止以后所受的摩擦力必不為0C．小物塊無論停在O點的左邊還是右邊，停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向兩者既可能相同，也可能相反．D．小物塊在通過O點后向右運動直到最遠處的過程中，速度的大小總是減小；小物塊在由右邊最遠處回到O點的過程中，速度的大小總是增大．5．如圖所示，一內(nèi)壁光滑的圓錐面，軸線OO’是豎直的，頂點O在下方，錐角為2α，若有兩個相同的小珠（均視為質(zhì)點）在圓錐的內(nèi)壁上沿不同的圓軌道運動，則有：A．它們的動能相同．B．它們運動的周期相同．C．錐壁對它們的支撐力相同．D．它們的動能與勢能之比相同，設(shè)o點為勢能零點．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．（6分）鈾238（92U）是放射性元素，若衰變時依次放出α，β，β，α，α，α，α，α，β，β，α，β，β，α粒子，最終形成穩(wěn)定的核，則其中X＝，Y＝．7．（10分）在寒冷地區(qū)，為了防止汽車擋風玻璃窗結(jié)霜，可用通電電阻加熱．圖示為10根阻值皆為3Ω的電阻條，和一個內(nèi)阻力0．5Ω的直流電源，現(xiàn)在要使整個電路中電阻條上消耗的功率最大，i．應選用根電阻條．ii．在圖中畫出電路連線．8．（10分）已知：光子有質(zhì)量，但無靜止質(zhì)量，在重力場中也有重力勢能．若從地面上某處將一束頻率為ν的光射向其正上方相距為d的空間站，d遠小于地球半徑，令空間站接收到動光的頻率為ν’，則差ν’－ν＝，已知地球表面附近的重力加速度為g．9．（10分）圖中所示兩物塊疊放在一起，下面物塊位于光滑水平桌面上，其質(zhì)量為m，上面物塊的質(zhì)量為M，兩物塊之間的靜摩擦系數(shù)為μ．現(xiàn)從靜止出發(fā)對下面物塊施以隨時間t變化的水平推力F＝γt，γ為一常量，則從力開始作用到兩物塊剛發(fā)生相對運動所經(jīng)過的時間等于，此時物塊的速度等于．10．（16分）圖中K是密封在真空玻璃管內(nèi)的金屬電極，它受光照射后能釋放出電子；W是可以透光的窗口，光線通過它可照射到電極K上；C是密封在真空玻璃管內(nèi)圓筒形的收集電極，它能收集K所發(fā)出的光電子．R是接在電池組E（電壓足夠高）兩端的滑動變阻器，電極K通過導線與串聯(lián)電池組的中心端O連接；G是用于測量光電流的電流計．已知當某一特定頻率的單色光通過窗口照射電極K時，能產(chǎn)生光電子．當滑動變阻器的滑動接頭處在某一點P時，可以測到光電流，當滑動頭向右移動時，G的示數(shù)增大，使滑動頭繼續(xù)緩慢向右不斷移動時，電流計G的示數(shù)變化情況是：．當滑動變阻器的滑動接頭從P點緩慢向左不斷移動時，電流計G的示數(shù)變化情況是：．若測得用頻率為ν1的單色光照射電極K時的遏止電壓為V1，頻率為ν2的單色光照射電極時的遏止電壓為V2，已知電子的電荷量為e，則普朗克常量h＝，金屬電極K的逸出功W0＝．三、計算題．計算題的解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，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．11．（18分）如圖所示，一根跨越一固定的水平光滑細桿的柔軟、不可伸長的輕繩，兩端各系一個質(zhì)量相等的小球A和B，球A剛好接觸地面，球B被拉到與細桿同樣高度的水平位置，當球B到細桿的距離為L時，繩剛好拉直．在繩被拉直時釋放球B，使球B從靜止開始向下擺動．求球A剛要離開地面時球B與其初始位置的高度差．12．（20分）一段橫截面積S＝1．0mm2的銅導線接入直流電路中，當流經(jīng)該導線的電流I＝1．0A時，該段銅導線中自由電子定向運動的平均速度u為多大？已知，每個銅原子有一個“自由電子”，每個電子的電荷量e＝1．6×10－19C；銅的密度ρ＝8．9g／cm3，銅的摩爾質(zhì)量μ＝64g／mol．阿伏枷德羅常量N0＝6．02×1023mol－113．（20分）電荷量分別為q和Q的兩個帶異號電荷的小球A和B（均可視為點電荷），質(zhì)量分別為m和M．初始時刻，B的速度為0，A在B的右方，且與B相距L0，A具有向右的初速度v0，并還受到一向右的作用力f使其保持勻速運動，某一時刻，兩球之間可以達到一最大距離．i．求此最大距離．ii．求從開始到兩球間距離達到最大的過程中f所做的功．14．（20分）由雙原子分子構(gòu)成的氣體，當溫度升高時，一部分雙原子分子會分解成兩個單原子分子，溫度越高，被分解的雙原子分子的比例越大，于是整個氣體可視為由單原子分子構(gòu)成的氣體與由雙原子分子構(gòu)成的氣體的混合氣體．這種混合氣體的每一種成分氣體都可視作理想氣體．在體積V＝0．045m3的堅固的容器中，盛有一定質(zhì)量的碘蒸氣，現(xiàn)于不同溫度下測得容器中蒸氣的壓強如下：試求溫度分別為1073K和1473K時該碘蒸氣中單原子分子碘蒸氣的質(zhì)量與碘的總質(zhì)量之比值．已知碘蒸氣的總質(zhì)量與一個摩爾的雙原子碘分子的質(zhì)量相同，普適氣體常量R＝8．31J·mol－1·K－115．（20分）圖中L是一根通電長直導線，導線中的電流為I．一電阻為R、每邊長為2a的導線方框，其中兩條邊與L平行，可繞過其中心并與長直導線平行的軸線OO’轉(zhuǎn)動，軸線與長直導線相距b，b＞a，初始時刻，導線框與直導線共面．現(xiàn)使線框以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，求線框中的感應電流的大?。挥媽Ь€框的自感．已知電流I的長直導線在距導線r處的磁感應強度大小為k，其中k為常量．16．（20分）一質(zhì)量為m＝3000kg的人造衛(wèi)星在離地面的高度為H＝180km的高空繞地球作圓周運動，那里的重力加速度g＝9．3m·s－2．由于受到空氣阻力的作用，在一年時