第19屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷
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第19屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷
“高中物理參考”收集 2002年9月第十九屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷題 號(hào)一二三四五六七總計(jì)得 分全卷共七題,總分為140分一、(15分)今年3月我國(guó)北方地區(qū)遭遇了近10年來最嚴(yán)重的沙塵暴天氣現(xiàn)把沙塵上揚(yáng)后的情況簡(jiǎn)化為如下情景:為豎直向上的風(fēng)速,沙塵顆粒被揚(yáng)起后懸浮在空中(不動(dòng))這時(shí)風(fēng)對(duì)沙塵的作用力相當(dāng)于空氣不動(dòng)而沙塵以速度豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力此阻力可用下式表達(dá)其中為一系數(shù),為沙塵顆粒的截面積,為空氣密度(1)若沙粒的密度 ,沙塵顆粒為球形,半徑,地球表面處空氣密度,試估算在地面附近,上述的最小值(2)假定空氣密度隨高度的變化關(guān)系為,其中為處的空氣密度,為一常量,試估算當(dāng)時(shí)揚(yáng)沙的最大高度(不考慮重力加速度隨高度的變化)二、(20分)圖預(yù)19-2所示電路中,電池的電動(dòng)勢(shì)為,兩個(gè)電容器的電容皆為,K為一單刀雙擲開關(guān)。開始時(shí)兩電容器均不帶電(1)第一種情況,現(xiàn)將K與接通,達(dá)到穩(wěn)定,此過程中電池內(nèi)阻消耗的電能等于_;再將K與斷開而與接通,此過程中電池供給的電能等于_。(2)第二種情況,現(xiàn)將K與接通,達(dá)到穩(wěn)定,此過程中電池內(nèi)阻消耗的電能等于_;再將K與斷開而與接通,此過程中電池供給的電能等于_。三、(20分)據(jù)新華社報(bào)道,為了在本世紀(jì)初葉將我國(guó)的航天員送上太空,2002年3月25日22時(shí)15分,我國(guó)成功地發(fā)射了一艘無人試驗(yàn)飛船。在完成預(yù)定任務(wù)后,飛船于4月1日16時(shí)51分安全著陸,共繞地球飛行108圈。(1)飛船的名稱是什么?(2)飛船在運(yùn)行期間,按照地面指揮控制中心的指令成功地實(shí)施了數(shù)百個(gè)動(dòng)作,包括從橢圓軌道變換成圓軌道等假如把飛船從發(fā)射到著陸的整個(gè)過程中的運(yùn)動(dòng)都當(dāng)作圓周運(yùn)動(dòng)處理,試粗略估計(jì)飛船離地面的平均高度已知地球半徑,地球表面處的重力加速度四、(20分)如圖預(yù)19-4所示,三個(gè)絕熱的、容積相同的球狀容器A、B、C,用帶有閥門K1、K2的絕熱細(xì)管連通,相鄰兩球球心的高度差初始時(shí),閥門是關(guān)閉的,A中裝有1mol的氦(He),B中裝有1mol的氪(Kr),C中裝有l(wèi)mol的氙(Xe),三者的溫度和壓強(qiáng)都相同氣體均可視為理想氣體現(xiàn)打開閥門K1、K2,三種氣體相互混合,最終每一種氣體在整個(gè)容器中均勻分布,三個(gè)容器中氣體的溫度相同求氣體溫度的改變量已知三種氣體的摩爾質(zhì)量分別為在體積不變時(shí),這三種氣體任何一種每摩爾溫度升高1K,所吸收的熱量均為 ,為普適氣體常量五、(20分)圖預(yù)19-5中,三棱鏡的頂角為60,在三棱鏡兩側(cè)對(duì)稱位置上放置焦距均為 的兩個(gè)完全相同的凸透鏡L1和 L2若在L1的前焦面上距主光軸下方處放一單色點(diǎn)光源,已知其像與對(duì)該光學(xué)系統(tǒng)是左右對(duì)稱的試求該三棱鏡的折射率六、(20分)一個(gè)長(zhǎng)為,寬為,質(zhì)量為的矩形導(dǎo)電線框,由質(zhì)量均勻分布的剛性桿構(gòu)成,靜止放置在不導(dǎo)電的水平桌面上,可繞與線框的一條邊重合的光滑固定軸ab轉(zhuǎn)動(dòng),在此邊中串接一能輸出可變電流的電流源(圖中未畫出)。線框處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿水平方向且與轉(zhuǎn)軸垂直,俯視圖如圖預(yù)19-6所示。現(xiàn)讓電流從零逐漸增大,當(dāng)電流大于某一最小值時(shí),線框?qū)⒏淖冹o止?fàn)顟B(tài)。(1)求電流值。(2)當(dāng)線框改變靜止?fàn)顟B(tài)后,設(shè)該電流源具有始終保持恒定電流值不變()的功能。已知在線框運(yùn)動(dòng)過程中存在空氣阻力。試分析線框的運(yùn)動(dòng)狀況。七、(25分)如圖預(yù)19-7所示,在長(zhǎng)為m、質(zhì)量為的車廂B內(nèi)的右壁處,放一質(zhì)量的小物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn)),向右的水平拉力作用于車廂,使之從靜止開始運(yùn)動(dòng),測(cè)得車廂B在最初2.0 s內(nèi)移動(dòng)的距離,且在這段時(shí)間內(nèi)小物塊未與車廂壁發(fā)生過碰撞假定車廂與地面間的摩擦忽略不計(jì),小物塊與車廂壁之間的碰撞是彈性的求車廂開始運(yùn)動(dòng)后4.0 s時(shí),車廂與小物塊的速度第十九屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽題 第3頁(yè)