第07屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷

1、第七屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷全卷共十一題，總分為140分一、（10分）3月，紫金山天文臺將1965年9月20日發(fā)現(xiàn)的第2752號小行星命名為吳健雄星，其直徑為32公里。如果該小行星的密度和地球相同，則對該小行星來說，其上物體的第一宇宙速度約為 米/秒。吳健雄對物理學(xué)已經(jīng)做出的最大貢獻是 。二、（10分）帆船在逆風(fēng)的情況下仍能只依靠風(fēng)力破浪航行。設(shè)風(fēng)向從S向A，如圖7-1。位于A點處的帆船要想在靜水中最后駛向目標S點，應(yīng)如何操縱帆船？要說明風(fēng)對船帆的作用力是如何使船逆風(fēng)前進到目標的。圖7-1三、（10分）有一壺水，水溫是10，把它放到火力恒定的爐火上燒。當(dāng)氣壓為一大氣壓時，經(jīng)20分鐘即沸騰。

2、若繼續(xù)放在火上，試估算再經(jīng)過約多少分鐘后，這壺水將被燒干（結(jié)果取兩位有效數(shù)字即可）。四、（10分）光導(dǎo)纖維是利用全反射傳導(dǎo)光信號的裝置，圖7-2所示為一光導(dǎo)纖維。AB為其端面，纖維內(nèi)芯材料的折射率n1=1.3，外層材料的折射率n1=1.2，在如圖所示的情況下，試求入射角i在什么范圍內(nèi)的光線都可在此纖維內(nèi)傳遞。圖7-2五、如圖7-3所示，在水平桌面上放一質(zhì)量為M，截面為直角三角形的物體ABC，AB與AC間的夾角為，B點到桌面的高度為h。在斜面AB上的底部A處放一質(zhì)量為m的小物體。開始時兩者皆靜止?，F(xiàn)給小物體一沿斜面AB方向的初速度v0，如果小物體與斜面間以及ABC與水平桌面間的摩擦都不考慮，則v

3、0至少要大于何值才能使小物體經(jīng)B點滑出。圖7-3六、在如圖7-4所示的直角坐標系中，有一塑料制成的半錐角為的圓錐體Oab。圓錐體的頂點在原點處，其軸線沿Z軸方向。有一條長為l的的細金屬絲OP固定在圓錐體的側(cè)面上，金屬絲與圓錐體的一條母線重合。整個空間中存在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場，磁場方向沿X軸正方向。當(dāng)圓錐體繞其軸沿圖示方向做角速度為的勻角速轉(zhuǎn)動時，求圖7-41OP經(jīng)過何處時兩端的電勢相等？2OP在何處時P端的電勢高于O端？3電勢差UP-UO的最大值是多少？七、（12分）實驗室有一個破損的多量程動圈式直流電流計，有1mA、10mA和100mA三檔，由一個單刀三擲開關(guān)轉(zhuǎn)換，其內(nèi)部電路如圖7-5

4、所示。電流計的表頭已燒壞，無法知道其電特性，但三個精密分流電阻完好，測得R1=144。現(xiàn)有兩個表頭A和B，外形都與原表頭相同，表頭A的滿刻度電流為0.2mA，內(nèi)阻為660；表頭B的滿刻度電流為0.5mA，內(nèi)阻為120。問在保留分流電阻R1 、R1 和R1的情況下，應(yīng)該用哪個表頭修復(fù)此電流計？怎樣修復(fù)？圖7-5八、如圖7-6所示，一半徑為R1的不透明黑球外面包著一半徑為R2的同心透明介質(zhì)球?qū)?，R1/ R2=2/3，球?qū)咏橘|(zhì)的材料折射率n=1.35。球?qū)油獗砻娴挠野氩糠郑▓D中ABC球面）為磨沙面?，F(xiàn)用平行光從左向右沿圖中所示的方向照到球?qū)由?。（已知：在題給條件下，在圖面內(nèi)能到達ABC面上的各光線，

5、隨著入射角的增大其折射線與ABC面的交點是朝一個方向變動的，即沒有往返的變動）1試求ABC面上被照到的范圍是什么圖形（準確的結(jié)果用反三角函數(shù)表示即可）圖7-62若其他條件仍如題述，但介質(zhì)球?qū)拥恼凵渎室来稳膎=1.35逐增到n3/2的各值。試定性的說出ABC球面上被照到的范圍是如何變化的。（已知：sin40°=0.64，sin45°=0.71，sin50°=0.77，sin55°=0.82，sin60°=0.87，sin65°=0.91，sin70°=0.94，sin75°=0.97，sin80°=0.9

6、8） 九、（16分）一平行板電容器，電容C0=300pF，極板A1接在一電源的正極，A2接在另一電源的負極，兩電源的電動勢均為150V，另外一極均接地。取一厚金屬板B，其面積與A1及A2相同，厚度為電容器兩極板間距離的1/3，插入電容器兩極板的正中央，如圖7-7所示。 1取一電動勢為50V的電源E，負極接地，將其正極與金屬板B相連。問此時由電源E輸送到金屬板B的總電量是多少？圖7-7 2在上述情況下，左右平移金屬板B，改變它在電容器兩極間的位置，使B板上的電量向電源E原來輸給金屬板B的電量全部送回電源時，固定B板的位置，然后切斷所有三個電源，并將B板從電容器中抽出，求這時電容器兩極板A1、A2

7、之間的電壓。 十、（16分）一個質(zhì)量m=200.0千克，長l0=2.00米的薄底大金屬桶倒扣在寬曠的水池底部（如圖7-8）。桶內(nèi)的橫截面積S=0.500米2（桶的容積為l0S），桶本身（桶壁與桶底）的體積V0=2.50×10-2米3。桶內(nèi)封有高度l=0.200米的空氣，池深H0=20.00米，大氣壓強p0=10.00米水柱高，水的密度=1.000×103千克/米3。重力加速度g取10.00米/秒2。若用圖中所示的吊繩將桶上提，使桶底能到達水面處，則繩拉力所需做的功有一最小值。試求從開始到繩拉力剛完成此功的過程中，桶和水（包括池水及桶內(nèi)水）的機械能改變了多少（結(jié)果要保留三位有效數(shù)字）。不計水的阻力，設(shè)水溫很低，不計其飽和蒸汽壓的影響，并設(shè)水溫上下均勻且保持不變。圖7-8圖7-9 十一、（16分