第31屆全國中學生物理競賽預賽試卷

1、第 31 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 1/3 31（6 分）一線膨脹系數(shù)為 的正立方體物塊，當膨脹量較小時，其體膨脹系數(shù)等于( ) A B C D3 32（6 分）按如下原理制作一桿可直接測量液體密度的秤，稱為密度秤，其外形和普通的桿秤差不多，裝秤鉤的地方吊著一體積為 1 cm 的較重的合金塊，桿上有表示液體密度

2、數(shù)值的刻度，當秤砣放在 Q 點處時秤桿恰好平衡，如圖所示當合金塊完全浸沒在待測密度的液體中時，移動秤砣的懸掛點，直至秤桿恰好重新平衡，便可直接在桿秤上讀出液體的密度，下列說法中錯誤的是( ) A密度秤的零點刻度在 Q 點 B秤桿上密度讀數(shù)較大的刻度在較小的刻度的左邊 C密度秤的刻度都在 Q 點的右側(cè) D密度秤的刻度都在 Q 點的左側(cè) 3（6 分）一列簡諧橫波在均勻的介質(zhì)中沿 x 軸正向傳播，兩質(zhì)點 P1和 p2的平衡位置在 x軸上，它們相距 60cm，當 P1 質(zhì)點在平衡位置處向上運動時，P傳播速度為 24m/s，則該波的頻率可能為( ) A50Hz B60Hz C400Hz D410Hz 2

3、質(zhì)點處在波谷位置，若波的2014 年第 31 屆全國中學生物理競賽預賽試卷第 1 頁（共 8 頁） 鳳凰縣高級中學物理組整理4（6 分）電磁驅(qū)動是與炮彈發(fā)射、航空母艦上飛機彈射起飛有關的一種新型驅(qū)動方式電磁驅(qū)動的原理如圖所示，當直流電流突然加到一固定線圈上，可以將置于線圈上的環(huán)彈射出去現(xiàn)在同一個固定線圈上，先后置有分別用銅、鋁和硅制成的形狀、大小和橫截面積均相同的三種環(huán),當電流突然接通時，它們所受到的推力分別為 F1、F2 和 F3若環(huán)的重力可忽略，下列說法正確的是( ) AF1 F2 F3 BF2 F3 F1 CF3 F2 F1 DF1 = F2 = F3 5（6 分）質(zhì)量為 mA的 A 球

4、，以某一速度沿光滑水平面向靜止的 B 球運動，并與 B 球發(fā)生彈性正碰，假設 B 球的質(zhì)量 mB可選取為不同的值，則( ) A當 mB=mAB當 mB=mA時，碰后 B 球的速度最大 時，碰后 B 球的動能最大 C在保持 mBmA的條件下，mB越小，碰后 B 球的速度越大 D在保持 mBmA的條件下，mB越大，碰后 B 球的動量越大 二、填空題把答案填在題中的橫線上只要給出結(jié)果， 不需寫出求得結(jié)果的過程 6（10 分）用國家標準一級螺旋測微器（直標度尺最小分度為 0. 5mm，絲桿螺距為 ，套管上分為 50 格刻度）測量小球直徑測微器的初讀數(shù)如圖(a)歷示，其值為_ _mm，測量時如圖(b)所

5、示，其值為_mm，測得小球直徑d=_mm 2014 年第 31 屆全國中學生物理競賽預賽試卷第 2 頁（共 8 頁） 鳳凰縣高級中學物理組整理27（10 分）為了緩解城市交通擁堵問題，杭州交通部門在禁止行人步行的十字路口增設“直行待行區(qū)”（行人可從天橋或地下過道過馬路），如圖所示，當其他車道的車輛右拐時，直行道上的車輛可以提前進入“直行待行區(qū)”；當直行綠燈亮起時，可從“直行待行區(qū)”直行通過十字路口假設某十字路口限速 50km/h，“直行待行區(qū)”的長度為 12m，從提示進入“直行待行區(qū)”到直行綠燈亮起的時間為 4s.如果某汽車司機看到上述提示時立即從停車線由靜止開始勻加速直線運動，運動到“直行待

6、行區(qū)”的前端虛線處正好直行綠燈亮起，汽車總質(zhì)量為 1. 5t，汽車運動中受到的阻力恒為車重的 倍，則該汽車的行駛加速度為_；在這 4s 內(nèi)汽車發(fā)動機所做的功為_。（重力加速度大小取 10m/s ） 8（10 分）如圖所示，兩個薄透鏡 L1 和 L2共軸放置已知 L1 的焦距 f1=f，L2 的焦距 f2=-f，兩透鏡間的距離也是 f，小物體位于物面 P 上，物距 u1=3f (1)小物體經(jīng)過這兩個透鏡成的像在 L2 的_邊，到 L2 的距離為_，是_像（填“實”或“虛”）、_像（填“正”或“倒”），放大率為_ (2)現(xiàn)把兩個透鏡位置調(diào)換，若還要使給定的原物體在原像處成像，兩透鏡作為整體應沿光軸

7、向_邊移動距離_這個新的像是_像（填“實”或“虛”）、_像（填“正”或“倒”），放大率為_ 9（10 分）圖中所示的氣缸壁是絕熱的缸內(nèi)隔板 A 是導熱的，它固定在缸壁上活塞 B 是絕熱的，它與缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣.B 的上方為大氣.A 與 B 之間以及 A 與缸底之間都盛有 n mol 的同種理想氣體系統(tǒng)在開始時處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)通過電爐絲 E 對氣體緩慢加熱在加熱過程中，A、B 之間的氣體經(jīng)歷_過程，A 以下氣體經(jīng)歷_過程；氣體溫度每上升1K，A、B 之間的氣體吸收的熱量與 A 以下氣體凈吸收的熱量之差等于_已知普適氣體常量為 R 2014 年第 31 屆全國中學生物理競賽預賽試卷第

8、3 頁（共 8 頁） 鳳凰縣高級中學物理組整理10（10 分）宇宙空間某區(qū)域有一磁感應強度大小為 B10-9T 的均勻磁場，現(xiàn)有一電子-2-3 -19-31繞磁力線做螺旋運動該電子繞磁力線旋轉(zhuǎn)一圈所需的時間間隔為_s；若該電子沿磁場方向的運動速度為 10 c（c 為真空中光速的大?。瑒t它在沿磁場方向前進10 光年的過程中，繞磁力線轉(zhuǎn)了_圈已知電子電荷量為 10 C電子質(zhì)量為 10 kg 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.（15 分）如圖所示，一水平放置的厚度為 t 折射率為 n 的

9、平行玻璃磚，下表面鍍銀（成反射鏡）一物點 A 位于玻璃磚的上方距玻璃磚的上表面為 h 處觀察者在 A 點附近看到了A 點的像，A 點的像到 A 點的距離等于多少？不考慮光經(jīng)玻璃磚上表面的反射 2014 年第 31 屆全國中學生物理競賽預賽試卷第 4 頁（共 8 頁） 鳳凰縣高級中學物理組整理12.（20 分）通常電容器兩極板間有多層電介質(zhì)，并有漏電現(xiàn)象為了探究其規(guī)律性，采用如圖所示的簡單模型電容器的兩極板面積均為 A，其間充有兩層電介質(zhì) 1 和 2，第 1 層電介質(zhì)的介電常數(shù)、電導率（即電阻率的倒數(shù)）和厚度分別為 1、1 和 d1，第 2 層電介質(zhì)的則為 2、2 和 d2.現(xiàn)在兩極板加一直流電

10、壓 U，電容器處于穩(wěn)定狀態(tài) (1)畫出等效電路圖； (2)計算兩層電介質(zhì)所損耗的功率； (3)計算兩介質(zhì)交界面處的凈電荷量；、 提示：充滿漏電電介質(zhì)的電容器可視為一不漏電電介質(zhì)的理想電容和一純電阻的并聯(lián)電路 13.（20 分）如圖所示，一絕緣容器內(nèi)部為立方體空腔，其長和寬分別為 a 和 b，厚度為 d，其兩側(cè)等高處裝有兩根與大氣相通的玻璃管（可用來測量液體兩側(cè)的壓強差）容器內(nèi)裝滿密度為的導電液體，容器上下兩端裝有鉑電極 A 和 C，這樣就構(gòu)成了一個液體電阻該液體電阻置于一方向與容器的厚度方向平行的均勻恒定的磁感應強度為 B 的磁場中，并通過開關 K 接在一電動勢為 內(nèi)阻為 r 的電池的兩端閉合

11、開關若穩(wěn)定時兩側(cè)玻璃管中液面的高度差為 h，求導電液體的電導率 重力加速度大小為 g 2014 年第 31 屆全國中學生物理競賽預賽試卷第 5 頁（共 8 頁） 鳳凰縣高級中學物理組整理214.（20 分）1 mol 的理想氣體經(jīng)歷一循環(huán)過程 1 -2 -3 -1，如 p-T 圖示所示，過程 1-2 是等壓過程，過程 3 -1 是通過 p-T 圖原點的直線上的一段，描述過程 2-3 的方程為 c1p + c2p = T.式中 c1 和 c2 都是待定的常量，p 和 T 分別是氣體的壓強和絕對溫度已知，氣體在狀態(tài) 1 的壓強、絕對溫度分別為 P1 和 T1，氣體在狀態(tài) 2 的絕對溫度以及在狀態(tài)

12、3 的壓強和絕對溫度分別為 T2 以及 p3 和 T3氣體常量 R 也是已知的 (1)求常量 c1 和 c2 的值； (2)將過程 1-2 -3 -1 在 p-v 圖示上表示出來； (3)求該氣體在一次循環(huán)過程中對外做的總功 2014 年第 31 屆全國中學生物理競賽預賽試卷第 6 頁（共 8 頁） 鳳凰縣高級中學物理組整理215（20 分）一個 介子飛行時衰變成靜止質(zhì)量均為 m 的三個 介子，這三個 介子的動量共面，已知：衰變前后介子運動的速度都遠小于光在真空中的速度 c；衰變后的三個 介子的動能分別為 T1、T2 和 T3，且第一、二個介子飛行方向之間的夾角為 1，第二、三個 介子飛行方向之間的夾角為 2（如圖所示）；介子的動能等于介子的能量與其靜止時的能量（即其靜止質(zhì)量與 c 的乘積）之差，求 介子在衰變前的瞬間的飛行方向（用其飛行方向與衰變后的第二個介子的飛行方向的夾角即圖中的 角表示）及其靜止質(zhì)量 2014 年第 31 屆全國中學生物理競賽預賽試卷第 7 頁（共 8 頁） 鳳凰縣高級中學物理組整理216（25 分）一圓盤沿順時針方向繞過圓盤中心