1-41屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試題第10屆

第十屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試題一、將正確的答案前面的字母填在橫線上方（16分，每小題8分）１．由于大氣中CO2含量增多，導(dǎo)致全球氣溫增高，這被稱為溫室效應(yīng)，是環(huán)境保護(hù)面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。CO2對(duì)地面附近氣溫產(chǎn)生影響，主要是因?yàn)镃O2氣。A．對(duì)射來(lái)的太陽(yáng)光中的紅外線有強(qiáng)烈的吸收作用，這就足以使全球氣溫增高。B．在一晝夜中對(duì)射來(lái)的太陽(yáng)光中吸收的熱大于它向地球外四周輻射的熱，這就使CO2的溫度升高，導(dǎo)致全球氣溫增高。C．對(duì)由地面向外輻射的紅外線有強(qiáng)烈的吸收作用，是這些被吸收的熱三大氣溫度升高。D．強(qiáng)烈吸收由地面向外輻射的紅外線，又向各方向輻射紅外線，其中約一半向地面輻射，從而地面附近氣溫增高。E．對(duì)由地面向外輻射的紅外線有強(qiáng)烈的反射作用，使這些能量返回地面，從而地面附近氣溫增高。２．十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初，標(biāo)志近代物理學(xué)誕生的兩項(xiàng)最重要的科學(xué)成就是下列諸項(xiàng)中的和。A、.晶體管的發(fā)明B、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立C、.狹義相對(duì)論的建立D、.原子的核式結(jié)構(gòu)的確定E、.赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在F、世界上第一臺(tái)激光器研制成功G、電子的發(fā)現(xiàn)H、量子論的提出I、放射性元素的發(fā)現(xiàn)J、超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)二、（16分，每小題8分）圖101１．圖101中縱坐標(biāo)為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中所加電壓（U），橫坐標(biāo)為光子的頻率（v0），若某金屬的極限頻率為v0，普朗克恒量為h，電子電量為e，試在圖中畫(huà)出能產(chǎn)生光電流的區(qū)域（用斜線表示）。圖101２．一光學(xué)系統(tǒng)如圖102所示，A為物平面，垂直于光軸，L為會(huì)聚透鏡，M為與光軸成45°角的平面鏡。P為像面，垂直于經(jīng)平面鏡反射后的光軸。圖103為同一光學(xué)系統(tǒng)的透視圖。設(shè)物為A面上的一個(gè)“上”字（如圖103），試在圖103中實(shí)像面P上畫(huà)出像的形狀。圖103圖103圖102圖104三、半徑為R、質(zhì)量為M1的均勻圓球與一質(zhì)量為M2的重物分別用細(xì)繩AD和ACE懸掛于同一點(diǎn)A，并處于平衡，如圖104所示。已知懸點(diǎn)A到球心O的距離為L(zhǎng)，不考慮繩的質(zhì)量和繩與球心的摩擦，試求懸掛圓球的繩AD與豎直方向AB的夾角θ。圖104圖105四、磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖如圖105所示，橫截面為矩形的管道長(zhǎng)為l，寬為α，高為b，上下兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，相距為a的兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體，此兩導(dǎo)體側(cè)面與一負(fù)載電阻RL相聯(lián)。整個(gè)管道放在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于上下側(cè)面向上?，F(xiàn)有電離氣體（正、負(fù)帶電粒子）持續(xù)穩(wěn)定地流經(jīng)管道，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，設(shè)橫截面上各點(diǎn)流速相同。已知流速與電離氣體所受的摩擦阻力成正比；且無(wú)論有無(wú)磁場(chǎng)存在時(shí)，都維持管兩端電離氣體的壓強(qiáng)差皆為p。設(shè)無(wú)磁場(chǎng)存在時(shí)電離氣體的流速為v0，求有磁場(chǎng)存在時(shí)此流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的大小ε。已知電離氣體的平均電阻率為ρ。圖105圖106五、圖106中所示ad為一平行板電容器的兩個(gè)極板，bc是一塊長(zhǎng)寬都與a板相同的厚導(dǎo)體板，平行地插在ａ、ｄ之間，導(dǎo)體板的厚度ｂｃ＝ａｂ＝ｃｄ。極板ａ、ｄ與內(nèi)阻可忽略的電動(dòng)勢(shì)為ε的蓄電池以及電阻R相聯(lián)如圖，已知在沒(méi)有導(dǎo)體板ｂｃ時(shí)電容器ａ、ｄ的電容為C。現(xiàn)將導(dǎo)體板ｂｃ抽走，設(shè)已知抽走過(guò)程中所做的功為A，求這過(guò)程中電阻R上消耗的電能。圖106六、晶體三極管的基極B、反射極E和集電極C的電勢(shì)分別用UB、UE和UC表示。理想的硅NPN開(kāi)關(guān)三極管的性能如下：圖107當(dāng)UB較UE高0.6V或更高，即UBUE≥0.6V時(shí)，三極管完全導(dǎo)通，即發(fā)射極E與集電極C之間相當(dāng)于用導(dǎo)線直接接通。圖107當(dāng)UBUE<0.6V時(shí)，三極管關(guān)斷。即發(fā)射極E與集電極C之間完全不通。開(kāi)關(guān)三極管只有完全導(dǎo)通與關(guān)斷兩個(gè)狀態(tài)。圖107所示是一個(gè)有實(shí)際用途的電路，Ⅰ和Ⅱ都是理想的硅NPN開(kāi)關(guān)三極管。要求1．在圖108中畫(huà)出輸出電壓U2隨輸入電壓U1變化的圖線。2．舉出此電路一個(gè)可能的應(yīng)用。圖108圖108七、一圓錐透鏡如圖109所示，S、S’為錐面，M為底面；通過(guò)錐頂A垂直于底面的直線為光軸。平行光垂直入射于底面?，F(xiàn)在把一垂直于光軸的平面屏P從透鏡頂點(diǎn)A向右方移動(dòng)。設(shè)不計(jì)光的干涉與衍射。1．用示意圖畫(huà)出在屏上看到的圖像。當(dāng)屏遠(yuǎn)移時(shí)圖像怎樣變化？2．設(shè)圓錐底面半徑為R，錐面母線與底面的夾角為β（3°—5°），透鏡材料的折射率為n。令屏離錐頂A的距離為x，求出為描述圖像變化需給出的屏的幾個(gè)特殊位置。圖109圖109八、10個(gè)同樣的扁長(zhǎng)木塊一個(gè)緊挨一個(gè)地放在水平底面上，如圖1010所示，每個(gè)木塊的質(zhì)量m=0.40千克，長(zhǎng)l=0.50米，它們與底面間的靜摩擦和滑動(dòng)摩擦系數(shù)均為μ2=0.10。原來(lái)木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。左方第一個(gè)木塊的左端上方放一質(zhì)量為M=1.0千克的小鉛塊，它與木塊間的靜摩擦和滑動(dòng)摩擦系數(shù)均為μ1=0.20。現(xiàn)突然給鉛塊一向右的初速度V0=4.3米/秒，使其在大木塊上滑行。試確定鉛塊最后的位置在何處（落在地上還是停在哪塊木塊上）。取重力加速度g=10米/秒２。設(shè)鉛塊的線度與l相比可以忽略。圖1010圖1010圖1011L九、圖1011所示為一放在支架上的直立汽缸，其上部園筒的體積為Vm，內(nèi)有一質(zhì)量為2m、截面積為2S的很薄的活塞A。下部園筒足夠長(zhǎng)，內(nèi)有一質(zhì)量為m、截面積為S的活塞B。兩園筒由一細(xì)而短的管道連通。活塞均可在各自的園筒內(nèi)無(wú)摩擦地上下滑動(dòng)?；钊鸄的上方盛有１摩爾的理想氣體，活塞A、B之間盛有２摩爾的同種理想氣體。達(dá)到平衡時(shí)，A上方氣體的溫度為T(mén)0，A、B之間的氣體的體積大于Vm。該理想氣體每摩爾的內(nèi)能U可用U=cT來(lái)表示，c為恒量，T為熱力學(xué)溫度。設(shè)活塞、汽