第24屆全國中學生物理競賽預賽試題和答案.doc

第24屆全國中學生物理競賽預賽試題和答案第 24 屆全國中學生物理競賽預賽試卷本卷共八題，滿分 200 分一、（ 25 分）填空題1、2006年諾貝爾物理學獎授予美國科學家約翰馬瑟和喬治 斯穆特，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體輻射形式和各向異性這一發(fā)現(xiàn)為有關(guān)宇宙起源的理論提供了進一步的支持，使宇宙學進人了“精確研究”時代 2、恒星演化到了后期，某些恒星在其內(nèi)部核燃料耗盡時，會發(fā)生強烈的爆發(fā)，在短短的幾天中，亮度陡增千萬倍甚至上億倍我國 宋史 第五十六卷中對當時觀測到的上述現(xiàn)象作了詳細記載。2006年 5 月是我國發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象一千周年，為此在杭州召開了有關(guān)的國際學術(shù)研討會天文學上把演化到這一階段的恒星稱為_，恒星演變到這一階段，預示著一顆恒星的終結(jié)此后，它可能成為_或_. 3、2006年11月 21 日，中國、歐盟、美國、日本、韓國、俄羅斯和印度七方在法國總統(tǒng)府正式簽署一個能源方面的聯(lián)合實施協(xié)定及相關(guān)文件，該協(xié)定中的能源是指_能源 4、潮汐是一種常見的自然現(xiàn)象，發(fā)生在杭州灣錢塘江入?？诘摹板X江潮”是聞名世界的潮汐現(xiàn)象在農(nóng)歷初一和十五前后各有一次大潮，在兩次大潮之間又各有一次小潮試把每月中出現(xiàn)兩次大潮時地球、月球和太陽的相對位置示意圖定性地畫在下面試把每月中出現(xiàn)兩次小潮時地球、月球和太陽的相對位置示意圖定性地畫在下面5、如圖所示，用雙線密繞在一個長直圓柱上，形成兩個螺線管線圈 aa和 bb （分別以實線和虛線表示），已知兩個線圈的自感都是 L 今若把 a 與 b 兩端相連，把a和 b兩端接人電路，這時兩個線圈的總自感等于_；若把 b 與a相連，把 a 和b兩端接人電路，這時兩個線圈的總自感等于_；若把a與 b 兩端相連作為一端，a與 b 相連作為另一端，把這兩端接人電路，這時兩個線圈的總自感等于_. 二、（ 25 分）如圖所示，一塊光滑的平板能繞水平固定軸HH調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角板上一根長為l= l .00m 的輕細繩，它的一端系住一質(zhì)量為m 的小球 P ，另一端固定在HH軸上的 O 點當平板的傾角固定在 a 時，先將輕繩沿水平軸HH拉直（繩與HH重合），然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度v05. 0m/s 若小球能保持在板面內(nèi)作圓周運動，問傾角 a 的值應在什么范圍內(nèi)（取圖中 a 處箭頭所示方向為a的正方向）取重力加速度g=10m/s2. 三、（ 25 分）如圖所示，絕熱的活塞 S 把一定質(zhì)量的稀薄氣體（可視為理想氣體）密封在水平放置的絕熱氣缸內(nèi)活塞可在氣缸內(nèi)無摩擦地滑動氣缸左端的電熱絲可通弱電流對氣缸內(nèi)氣體十分緩慢地加熱氣缸處在大氣中，大氣壓強為p0初始時，氣體的體積為 V0 、壓強為 p0已知 1 摩爾該氣體溫度升高1K 時其內(nèi)能的增量為一已知恒量。，求以下兩種過程中電熱絲傳給氣體的熱量 Ql 與 Q2之比 1 從初始狀態(tài)出發(fā)，保持活塞 S 位置固定，在電熱絲中通以弱電流，并持續(xù)一段時間，然后停止通電，待氣體達到熱平衡時，測得氣體的壓強為 pl . 2 仍從初始狀態(tài)出發(fā)，讓活塞處在自由狀態(tài)，在電熱絲中通以弱電流，也持續(xù)一段時間，然后停止通電，最后測得氣體的體積為V2四、（ 25 分）如圖所示， Ml M2和 M3 M4都是由無限多根無限長的外表面絕緣的細直導線緊密排列成的導線排橫截面，兩導線排相交成120，O O 為其角平分線每根細導線中都通有電流 I ，兩導線排中電流的方向相反，其中Ml M2中電流的方向垂直紙面向里導線排中單位長度上細導線的根數(shù)為圖中的矩形abcd 是用 N 型半導體材料做成的長直半導體片的橫截面，（），長直半導體片與導線排中的細導線平行，并在片中通有均勻電流I0，電流方向垂直紙面向外已知 ab 邊與 O O 垂直，l，該半導體材料內(nèi)載流子密度為 n ，每個載流子所帶電荷量的大小為 q 求此半導體片的左右兩個側(cè)面之間的電勢差已知當細的無限長的直導線中通有電流 I 時，電流產(chǎn)生的磁場離直導線的距離為r處的磁感應強度的大小為 ,式中k為已知常量五、（ 25 分）如圖所示， ACD 是由均勻細導線制成的邊長為 d 的等邊三角形線框，它以 AD 為轉(zhuǎn)軸，在磁感應強度為 B 的恒定的勻強磁場中以恒定的角速度田轉(zhuǎn)動（俯視為逆時針旋轉(zhuǎn)）, 磁場方向與 AD 垂直已知三角形每條邊的電阻都等于R取圖示線框平面轉(zhuǎn)至與磁場平行的時刻為 t = 0 .1 求任意時刻 t 線框中的電流 2 規(guī)定 A 點的電勢為0，求 t = 0 時，三角形線框的AC 邊上任一點 P （到 A 點的距離用 x 表示）的電勢Up，并畫出Up與 x 之間關(guān)系的圖線六、（ 25 分）空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場，其方向隨時間作周期性變化，磁感應強度 B 隨時間 t 變化的圖線如圖 1 所示規(guī)定 B 0 時，磁場的方向穿出紙面現(xiàn)在磁場區(qū)域中建立一與磁場方向垂直的平面坐標Oxy，如圖 2 所示.一電荷量 q = 510-7c ，質(zhì)量 m =510-10kg 的帶電粒子，位于原點O 處，在 t =0 時刻以初速度v0=m/s沿 x 軸正方向開始運動，不計重力的作用，不計磁場的變化可能產(chǎn)生的一切其它影響1 試在圖 2 中畫出020 ms 時間內(nèi)粒子在磁場中運動的軌跡，并標出圖 2 中縱橫坐標的標度值（評分時只按圖評分，不要求寫出公式或說明 ) 2 在磁場變化 N 個（ N 為整數(shù)）周期的時間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小等于_. 七、（ 25 分）如圖所示， L 是一焦距為 f 的薄凸透鏡（ F 與F 為其焦點）在透鏡右側(cè)焦點F 處放置一曲率半徑大小為 R 的球面反射鏡（其頂點位于 F 處），透鏡和球面鏡組成一軸對稱的光學系統(tǒng)在透鏡 L 左側(cè)光軸上有限遠處有一發(fā)光點P，它發(fā)出的傍軸光線經(jīng)此光學系統(tǒng)后，恰好成像在P點試在下面第 1 和第 2 小題中填空，在第 3 小題中作圖 1 若球面鏡為凹面鏡，則P點到透鏡的距離等于_；若球面鏡為凸面鏡，則P點到透鏡的距離等于_ . 2 若將一短細桿垂直于光軸放置，桿的下端位于P點，則此細桿經(jīng)上述光學系統(tǒng)所成的最后的像的大小與物的大小之比對凹面鏡等于_；對凸面鏡等于_. 3 若球面鏡的半徑大小 R=2f，試按作圖法的規(guī)范要求，畫出第 2 問中短桿對上述光學系統(tǒng)逐次成的像及成像光路圖（要求將凹面鏡和凸面鏡分別畫在兩張圖上評分時只按圖評分，不要求寫出作圖理由和說明，但須用已知量標出各個像在光軸上的具體位置 )八、（ 25 分）如圖所示，有一固定的、半徑為 a 、內(nèi)壁光滑的半球形碗（碗口處于水平位置）, O 為球心碗內(nèi)擱置一質(zhì)量為 m 、邊長為 a 的等邊三角形均勻薄板 ABC板的頂點 A 位于碗內(nèi)最低點，碗的最低點處對 A 有