2018年第34屆全國中學生物理競賽預賽試題及答案解析(word版)

1、第 34 屆全國中學生物理競賽預賽試卷一、選擇題.此題共 5 5 小題,每題 6 6 分.在每題給出的 4 4 個選項中,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題后面的方括號內.全部選對的得 6 6分,選對但不全的得 3 3 分,有選錯或不答的得 0 0 分.1 1 . .下述實驗或現(xiàn)象中,能夠說明光具有粒子性的是()()A.A.光的雙縫干預實驗 B B.黑體輻射 C C.光電效應 D D.康普頓效應1 1.黑體輻射： 在任何條件下,對任何波長的外來輻射完全吸收而無任何反射的物體,但黑體未必是黑色的,例如太陽是一個黑體在黑體輻射中,隨著溫度不同,

2、光的顏色各不相同,黑體呈現(xiàn)由紅一一橙紅一一黃一一黃白一一白一一藍白的漸變過程.普朗克由黑體輻射提出能量子的觀點！ C CD D明顯正確！選 BCDBCD2 2.系統(tǒng) l l 和系統(tǒng) 2 2 質量相等,比熱容分別為 C Ci和 Q,Q,兩系統(tǒng)接觸后到達共同溫度 T T；整個過程中與外界( (兩系統(tǒng)之外) )無熱交換.兩系統(tǒng)初始溫度 T Ti和 T T2的關系為()().十 GG,GG,A.A.TI=K(TT T2) )TB.TTB.Ti= =( (T TT T2) )T TC CiC C2C CiG,G,C.C.TI=R(TT T2)+TD.)+TD.TI=R(TT T2)+TC)+TC2C C

3、i從表達式看,應是物體 i i 的放熱= =物體 2 2 的吸熱,建立方程：Cim(TT)=C2m(T-T2)Cim(TT)=C2m(T-T2)選 D D3 3.假設原子核可視為均勻球體.質量數為 A A 的中重原子核的半徑 R R 可近似地用公式 R=RAR=RAi/3表示,其中 R R 為一常量.對于核子數相同的原子核,以下說法正確的選項是()()A,A,質量密度是根本相同的 B B.電荷密度是根本相同的C.C.外表積是根本相同的 D D.體積是根本相同的核子數相同一質量數相同一由題知半徑相同一 CDCD 對；質量數相同一質量根本相同一質量密度根本相同選 ACDACD4.4. 一顆人造地球

4、通訊衛(wèi)星同步衛(wèi)星對地球的張角能覆蓋赤道上空東經 9 90-A A9 9 到東經80+A+A0 0 之間的區(qū)域.地球半徑為 R R, ,地球外表處的重力加速度大小為 g,g,地球自轉周期為 T.AT.A9 9 的值等于4 4 冗2 2R R1/3A.arcsin(A.arcsin(下一) )g g5.5. 有 3 3 種不同波長的光,每種光同時發(fā)出、同時中斷,且光強都相同,總的光強為 I,I,脈沖寬度發(fā)光持續(xù)時間為,光脈沖的光強 I I 隨時間 t t 的變化如下圖.該光脈沖正入射到一長為 L L 的透明玻璃棒,不考慮光在玻璃棒中的傳輸損失和端面的反射損失.在通過玻璃棒后光脈沖的光強 I I 隨

5、時間 t t 的變化最可能的圖示是虛線局部為入射前的總光強隨時間變化示意圖. .2 2arcsin(arcsin(4/R4/R、1/3,),)C.arccosC.arccos( (誓) )1/3.2arccos(.2arccos(首先算出同步衛(wèi)星繞地球公轉的半徑 r r, ,地球自身半徑為 R,R,幾何關系如右圖所示,選 C C地球D圖中實線總面積 應該與原來同步衛(wèi)星4/R4/R、1/3方RA的光強虛線面積相同.又由于是三種不同波長的光,所以在同種介質中傳播的速度都不相同,所以到達玻璃棒右端點的時間都不同,所以選 D D、填空題.把答案填在題中的橫線上.只要給出結果,不需寫出求得結果的過程.6

6、.6. 1010 分如圖,一個球冠形光滑凹槽深度 h=0.050m,h=0.050m,球半徑為 20m20m 現(xiàn)將一質量為 0.10kg0.10kg典型的單擺模型：T=2T=2 兀、工=8.88s=8.88s, ,實際時間是1T=2.22sgT=2.22sg47.7. 1010 分先用波長為入1的單色可見光照射楊氏雙縫干預實驗裝置；再加上波長為入2入2入1的單色可見光照射同一個楊氏雙縫干預實驗裝置.觀察到波長為入1的光的干預條紋的 l l、2 2 級亮紋之間原本是暗紋的位置出現(xiàn)了波長為入2的光的干預條紋的 1 1 級亮紋,那么兩種光的波長之比入2：入1=o兩束光到達 I I 位置的光程差記為

7、d d；對于波長為入 1 1 的單色光一、3 3而百,d=2d=2 入1；對于波長為入2的單色光而百,d=d=X X2,故入2：,0*0*1I.28.8. 1010 分某一導體通過反復接觸某塊金屬板來充電.該金屬板初始電荷量為 6pC,6pC,每次金屬板與導體脫離接觸后,金屬板又被充滿 6 6 仙 C C 的電荷量.導體第一次與金屬板接觸后,導體上帶的電荷量為 2pC;2pC;經過無窮次接觸,導體上所帶的電荷量最終為 o兩個帶電體不再交換電荷的條件,并不是兩者電荷量相等,而是兩者電勢相等！ 由第一次知,當電荷量為4C:2C4C:2C 時,既電荷量之比為 2:12:1 時,兩者電勢相等.故最終為

8、 6C:3C6C:3C! !答案：3C3C的小球放在凹槽邊緣從靜止釋放0 0重力加速度大小為 9.8m/s9.8m/s.小球由凹槽最高點滑到最低點波長為1的單色光的亮條紋21波長為不的單色光的亮條紋*I入1=3:2=3:29.9. 1010 分如圖,一焦距為 20cm20cm 的薄透鏡位于 x=0 x=0 平面上,光心位于坐標原點 0,0,光軸與 x x 軸重合.在z=z=0 0平面內的一束平行光入射到該透鏡上,入射方向與光軸的夾角為3030.該光束通過透鏡后會聚點的位置坐標為v過 F F 平行于透鏡,作一副光軸.把過原點 q q 薄透鏡光心的光線延長后交副光軸于 P,P,那么所有光會聚于 P

9、 P 點.故位置坐標為20,20,一后10.10. 1010 分一質量為 m m 的小球與一勁度系數為 k k 的彈簧連接,置于光滑水平桌面上,彈簧的另一端與固定墻面相連,小球做一維自由振動,彈簧的伸縮方向與小球的振動方向一致.在一沿此彈簧長度方向以速度 u u 做勻速直線運動的參考系里觀察,此彈簧和小球構成的系統(tǒng)的機械能填“守恒或“不守恒, ,理由是不守恒；墻壁對彈簧有作用力外力,且在運動參考系中,該力的作用點有位移,所做的功不為零.三、計算題.計算題的解容許寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后結果的不能得分.有數值計算的,答案中必須明確寫出數值和單位.11.11. 202

10、0 分某電視節(jié)目中演示了一個用三根火柴棍和細棉線懸掛起一瓶或多瓶礦泉水的實驗,如下圖.A A、B B、C C 為三根相同的火柴棍,火柴棍長為 l l,細實線為棉線,棉線的直徑為 d ddld3n3個質量相同的滑扣即可以滑動的圓環(huán), ,每相鄰的兩個滑扣極薄之間有不可伸長的柔軟輕質細線相連,細線長度均為 L,L,滑扣在滑竿上滑行的阻力大小包為滑扣對滑竿正壓力大小的小倍.開始時所有滑扣可近似地看成挨在一起但未相互擠壓；今給第 1 1 個滑扣一個初速度使其在滑竿上開始向左滑行平動；在滑扣滑行的過程中,前、后滑扣之間的細線拉緊后都以共同的速度向前滑行,但最后一個即第 n n個滑扣固定在滑竿邊緣.從第 1

11、 1 個滑扣開始的n n1 1個滑扣相互之間都依次拉緊,繼續(xù)滑行距離 l l0lL0lL后靜止,且所有細線拉緊過程的時間間隔極短.求滑扣 1 1 的初速度的大小；234234整個過程中克服摩擦力所做的功；少3 3整個過程中僅僅由于細線拉緊引起的總動能損失.為普遍起見,設兩個物體磁量分別為叫和F叱.初速度分別為隊和0,發(fā)生完全非彈性碰撞后共同速度為%那么碰前的動能=ym?由于細痛拉緊前后時間間隔極短,可以忽略摩擦阻力,故前后動量守恒,rr叫,=m,v碰后的動能之和即系統(tǒng)剩余動能為嗎t(yī)?由式得叩+用損失的動能為E=叫十叫設第1個滑卻以速度開始運動&在第I個滑扣滑動航高 J 第I與第2個滑扣

12、之間的細繩剛拈緊前的瞬間,系統(tǒng)剩余動能為Eif-E.-國ngL在第I個滑扣與第2個滑扣之間的細挹剛拉緊后的瞬向,系統(tǒng)剩余動能為根據工式在第 J 士個滑扣共同滑動距離L,第2與第3個滑扣之間的細繩剛拉緊前的瞬間.系統(tǒng)剩余動能為ER-E貌-=梟En-fjungL-2/ungLJ=八2力減Ja在第2與第3個滑扣之間的細繩剛拉掌后的瞬間.系統(tǒng)剩余動能為根據式在第1,2.3個滑撲共同滑動距離入第3與第4個滑扣之間的細繩剛拉裝電的瞬間,系統(tǒng)剩余動能為Eyy-A,-3爐tgL=號卜+23)jung1-3/cmgL=1+2?+3:得工na依次類推,在第A個與第&+1個滑扣之間的細繩剛拉緊前的螭間系統(tǒng)剩

13、余動能為Es-12+2+審等KKK=、+1_)*1Vm血FisU下3和第-2個,第5-】個滑扣之間的細在剛拉緊前的瞬間*系統(tǒng)剩余劫能的上一/三%.一9？2s湛在第n-2,第-】個滑拉之間的細繩剛內緊后的瞬限系統(tǒng)剌余期傕為由式可知T假設ST 乂串皿皿扁U過山川小6電那么從第I個滑扣開始的3-1個滑扣都依次拉緊,口河也續(xù)滑行距離0,外后靜止因而有*=7心-產4mM=n-皿理I口由3出式得%=小逅三譬1-21上+：!5-1川門u6存整個過程中收儀由于細線拉緊引起的總睫誠損失為上二!皿吃-M=_LJk?,產二3上工+翻月_I小nT1四1T1+小門 T?,曙=,；23+-l/jfl-Nj於-1/.+/-

14、!?呼二2產口*一0“1;17廣黑2-3二16.16. (2(20 0分)如圖,兩勁度系數均為k k的同樣的輕彈性純的上端固定在一水平面上,下端懸掛一質量為m m的小物塊.平衡時,輕彈性繩與水平面的夾角為 a a.,彈性純長度為 10.10.現(xiàn)將小物塊向下拉一段微小的距離后從靜止釋放.(1)(1)證實小物塊做簡諧振動；假設 k=0.50N/mk=0.50N/m、m=50gm=50g、a a0=300=30、1 1=2.0m,=2.0m,重力加速度 g=9.8m/sg=9.8m/s.,求小物塊做簡諧振動的周期 T;T;(3)(3)當小物塊下拉的距離為 0.010m0.010m 時,寫出此后該小物

15、塊相對于平衡位置的偏離隨時間變化i i一的方程.：當 x1x1 時,石 x=1x=1x x, , ,i+xi+x由(20分)(1)取小物塊的平衡位置為原點0.y軸的方向豎直向下、 如下圖 由牛頓第二定律可知:式中為物塊的加速度.工為彈性繩的原長,和分別為物塊離開平衡位置的位移為1時彈性繩的氏度和伸性繩與水平面的夾角由幾何關系行t=7占+(iri%+司Ct=：-式中口8%由于了很小,可略去.利用近似計算公式當 XVI*+尹注意到4=式可荀化為/+ysinalh將式代入式.利用近似計算公式當tVl時.并忽略/項,式可筒化第匕鳥沁口=/0sinhi“Mn第 34 屆物理競賽預賽評析一、本次預賽特點1

16、 1 .總體模型經典,思維難度穩(wěn)定.2 2 .相比往年大題計算量沒有減少,小題有陷阱,讀題不仔細的同學很容易掉坑里.3 3 .小量展開、質心動能定理這些往年更多在復賽中使用的知識點在預賽中也有考察.給同學們的建議：平心靜氣,不驕不躁,讀題不要慌,計算不要怕,把會做的題做對就是高分.二、具體題目分析本次預賽分數仍然為 200200 分總分值,力學 43%43%電學 25%25%熱學 13%13%光學 13%13%近代物理 6%6%一般預賽中的重點和難點設置都在力學中,咱們高二同學參賽,力學局部相對學習得透徹一些,這樣區(qū)分度更好.和預賽不同,復賽中力學電學占比在 1/31/3 左右.1 1 .近代物理：注意黑體輻射和光電效應表達的光的能量是一份一份的,因此也是粒子性表達；2 2 .熱學：初中學的比熱定義；3 3 .近代物理：和近代物理沒關系,讀題就可以了；4 4 .力學,大體運動：畫個圖,不算也知道應該是 arccosarccos; ;5 5 .光學：和光學沒關系,其實是運動學,注意不同光的光強要相加；6 6 .力學：看數據,可以用小量近似成單擺,動手積分的同學屬于平時學習好高警遠,理解不深；7 7 .光學,物理光學：畫圖,學好雙縫干預即可；8 8 . .電學,靜電平衡：高考原題；9 9 .光學,幾何光學：雖然沒說理想透鏡,也應該知道按理想透鏡