第16屆全國中學生物理競賽預賽試卷

“高中物理參考”收集 第十六屆全國中學生物理競賽預賽試卷1999年全卷共九題，總分為140分。一、（10分）1到1998年底為止，獲得諾貝爾物理學獎的華人共有_人，他們的姓名是_。21998年6月3日，美國發(fā)射的航天飛機“發(fā)現(xiàn)者”號搭載了一臺a磁譜儀，其中一個關鍵部件是由中國科學院電工研究所設計制造的直徑1200mm、高800mm、中心磁感強度為0.1340T的永久磁體。用這個磁譜儀期望探測到宇宙中可能存在的_。3到1998年底為止，人類到達過的地球以外的星球有_，由地球上發(fā)射的探測器到達過的地球以外的星球有_。二、（15分）一質量為的平頂小車，以速度沿水平的光滑軌道作勻速直線運動?，F(xiàn)將一質量為的小物塊無初速地放置在車頂前緣。已知物塊和車頂之間的動摩擦系數(shù)為。1. 若要求物塊不會從車頂后緣掉下，則該車頂最少要多長？2. 若車頂長度符合1問中的要求，整個過程中摩擦力共做了多少功？三、（15分）如圖預16-3所示，兩個截面相同的圓柱形容器，右邊容器高為，上端封閉，左邊容器上端是一個可以在容器內(nèi)無摩擦滑動的活塞。兩容器由裝有閥門的極細管道相連通，容器、活塞和細管都是絕熱的。開始時，閥門關閉，左邊容器中裝有熱力學溫度為的單原子理想氣體，平衡時活塞到容器底的距離為，右邊容器內(nèi)為真空?，F(xiàn)將閥門緩慢打開，活塞便緩慢下降，直至系統(tǒng)達到平衡。求此時左邊容器中活塞的高度和缸內(nèi)氣體的溫度。提示：一摩爾單原子理想氣體的內(nèi)能為，其中為摩爾氣體常量，為氣體的熱力學溫度。四、（20分）位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導線框。長為，是水平的，長為，線框的質量為，電阻為.。其下方有一勻強磁場區(qū)域，該區(qū)域的上、下邊界和均與平行，兩邊界間的距離為，磁場的磁感應強度為，方向與線框平面垂直，如圖預16-4所示。令線框的邊從離磁場區(qū)域上邊界的距離為處自由下落，已知在線框的邊進入磁場后，邊到達邊界之前的某一時刻線框的速度已達到這一階段的最大值。問從線框開始下落到邊剛剛到達磁場區(qū)域下邊界的過程中，磁場作用于線框的安培力做的總功為多少？五、（15分）一平凸透鏡焦距為，其平面上鍍了銀，現(xiàn)在其凸面一側距它處，垂直于主軸放置一高為的物，其下端在透鏡的主軸上（如圖預16-5）。1. 用作圖法畫出物經(jīng)鍍銀透鏡所成的像，并標明該像是虛、是實。2. 用計算法求出此像的位置和大小。六、（15分）如圖預16-4-1所示，電阻，電動勢，兩個相同的二極管串聯(lián)在電路中，二極管的特性曲線如圖預16-6-2所示。試求：1. 通過二極管的電流。2. 電阻消耗的功率。 七、（15分）將一根長為100多厘米的均勻弦線，沿水平的軸放置，拉緊并使兩端固定。現(xiàn)對離固定的右端25cm處（取該處為原點，如圖預16-7-1所示）的弦上一點施加一個沿垂直于弦線方向（即軸方向）的擾動，其位移隨時間的變化規(guī)律如圖預16-7-2所示。該擾動將沿弦線傳播而形成波（孤立的脈沖波）。已知該波在弦線中的傳播速度為，且波在傳播和反射過程中都沒有能量損失。1. 試在圖預16-7-1中準確地畫出自點沿弦向右傳播的波在時的波形圖。2. 該波向右傳播到固定點時將發(fā)生反射，反射波向左傳播，反射點總是固定不動的。這可看成是向右傳播的波和向左傳播的波相疊加，使反射點的位移始終為零。由此觀點出發(fā)，試在圖預16-7-1中準確地畫出時的波形圖。3. 在圖預16-7-1中準確地畫出時的波形圖。八、（15分）1997年8月26日在日本舉行的國際天文學會上，德國Max Planck學會的一個研究組宣了他們的研究成果：銀河系的中心可能存在一個在黑洞。他們的根據(jù)是用口徑為3.5m的天文望遠鏡對獵戶座中位于銀河系中心附近的星體進行近六年的觀測所得到的數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)，距離銀河系中心約60億公里的星體正以的速度圍繞銀河系中心旋轉。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，試在經(jīng)典力學的范圍內(nèi)（見提示2），通過計算確認，如果銀河系中心確實存在黑洞的話，其最大半徑是多少。（引力常數(shù)）提示：1. 黑洞是一種密度極大的天體，其表面的引力是如此之強，以至于包括光在內(nèi)的所有物質都不了其引力作用。2計算中可以采用拉普拉斯經(jīng)典黑洞模型，在這種模型中，在黑洞表面上的所有物質，即使初速度等于光速也逃脫不了其引力的作用。九、（20分）一個大容器中裝有互不相溶的兩種液體，它們的密度分別為和（）?，F(xiàn)讓一長為、密度為的均勻木棍，豎直地放在上面的液體內(nèi)，其下端離兩液體分界面的距離為，由靜止開始下落。試計算木棍到達最低處所需的時間。假定由于木棍運動而產(chǎn)生的液體阻力可以忽略不計，且兩液體都足夠深，保證木棍始終都在液體內(nèi)部運動，未露出液面，也未與容器相碰。第十六屆全國中學生物理競賽預賽試題 第4頁