r2bkls2008年第25屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試卷

2008年第25屆中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試160分（15分）1（5分蟹狀脈沖星的輻射脈沖周期是0.033s假設(shè)它是由均勻分布的物質(zhì)構(gòu)成的球體，脈沖周期是它的旋轉(zhuǎn)周期，萬(wàn)有引力是唯一能它離心分解的力，已知萬(wàn)有引力常限 2、（5分）

Fk

k8.98109Nm2C2q1q2rF單位 單位 ；新單位與庫(kù)侖的關(guān)系為1新單位= BtBB0cos(2tTT為磁場(chǎng)變化的周期。為大于0的常量。當(dāng)B為正時(shí)，磁場(chǎng)的方向垂直于紙面指向紙外。若持續(xù)地將初速度為v0的，的時(shí)間是從t= 到t= 二（21分）1號(hào)奔月與長(zhǎng)征3號(hào)火箭分離后，進(jìn)入 地 H2.05102kmH5.0930104km 星載發(fā)動(dòng)機(jī)先在遠(yuǎn)地點(diǎn)點(diǎn)火，使進(jìn)入新軌道（如圖中曲線2所示，以抬高近地點(diǎn)。后來(lái)又連續(xù)三次在抬高以后的近地點(diǎn)點(diǎn)火，使加速和變軌，抬高遠(yuǎn)地點(diǎn)，相繼進(jìn)入24小時(shí)道、48小時(shí)軌道和地月轉(zhuǎn)移軌道（分別如圖中曲線3、4、5所示。已知質(zhì)m2.350103kgR6.378103kmg9.81ms2r1.738103km116abe3、試根據(jù)題給數(shù)據(jù)計(jì)算在16小時(shí)軌道的實(shí)際運(yùn)行周期三（22分）射到球門橫梁上時(shí)，因速度方向不同、的橫梁為圓柱形設(shè)以水平方向的速度沿垂直于橫0.70e=0.70。試問(wèn)應(yīng)射在橫梁上什么位置才能使球心落在球門線內(nèi)（含球門上）？射在橫梁上的位置用球與橫梁的撞擊點(diǎn)到橫梁軸線的垂線與水平方（垂直于橫梁的軸線的夾角（小于90（20分）圖示為低溫工程中常用的一種氣體、蒸氣壓聯(lián)合溫度計(jì)的原理示意圖，M為指針示其體積；EVE表示其體積；F為閥門。M、E、BM、E、BT0=300Kp05.2105Pa的氫氣。假設(shè)氫的飽和蒸氣仍遵從理想氣體狀態(tài)方程?，F(xiàn)以下各問(wèn)題：1FEM、B構(gòu)成一簡(jiǎn)易的氣體溫度計(jì)，用它T與p之間的關(guān)系？2FM、E、B20～25K溫度區(qū)間的低溫的蒸氣壓溫度B處于溫度低于TV25K時(shí)，B在，而當(dāng)溫度高于TV25K時(shí)，B中無(wú)液態(tài)氫。到達(dá)到這一目的，VMVEVB樣的關(guān)系？已知

25K

3.3105Pa3p11.0410Pa8005B五（20分）一很長(zhǎng)、很細(xì)的圓柱形的由速度為v的勻速運(yùn)動(dòng)的低速電子組成，電子在中均勻分布沿軸線每單位長(zhǎng)度包含n個(gè)電子每個(gè)電子的電荷量為e(e0)，右端）于t=0時(shí)刻剛好到達(dá)電容器的左極板。電容器的兩個(gè)極板上各開(kāi)一個(gè)小孔，使以不受阻礙地穿過(guò)電容器。兩極板A、B之間加上了如圖所示的周期性變化的電壓（VABVAVB，圖中只畫出了一個(gè)周期的圖線V0T。若以表示每個(gè)周期中電壓處于最大值的時(shí)間間隔，則電壓處于最小值的時(shí)間間隔T－。已知VAB變化的第一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)電容器到達(dá)電容器右邊的所有的0mv20

1、滿足題給條件的和tb的值分別為= Ix的變化圖線，并在圖上標(biāo)出圖線特征點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)（坐標(biāo)的數(shù)字保留到小數(shù)點(diǎn)后第二位xx=0孔所在的位置，橫坐標(biāo)的單位s （22分）零電阻是超導(dǎo)體的一個(gè)基本特征，但在確認(rèn)這一事實(shí)時(shí)受到實(shí)驗(yàn)測(cè)量精確度的限I=100A的電流，電流檢測(cè)儀器的精度為I1.0mA，在持續(xù)一年的時(shí)間內(nèi)電流檢測(cè)儀器本電荷e1.601019C（采用的估算方法必須利用本題所給出的有關(guān)數(shù)據(jù)七（20分在地面上方垂直于光的入射方向，放置一半徑R=0.1m、焦距f=0.50m的薄凸透鏡，在薄透鏡下方的焦面上放置一黑色薄圓盤（圓盤中心與透鏡焦點(diǎn)重合，于是可以在黑色圓盤上形成的像。已知黑色圓盤的半徑是像的半徑的兩倍。圓盤的導(dǎo)熱性極好圓盤與地面之間的距離較大設(shè)向外輻射的能量遵從藩—定律在單位時(shí)間內(nèi)在其單位表面積上向外輻射的能量為WT4，式中為藩—常量，T為s射體表面的的絕對(duì)溫度。對(duì)太而言，取其溫度t5.50103C。大氣對(duì)能的吸收率s0.40又設(shè)黑色圓盤對(duì)射到其上的能全部吸收同時(shí)圓盤也按藩—定律（20分3He是3H3H是333H和3He3H

3.016050u33

3.016029u

1.007825u，1u931.5MeVck1.44MeVfme1、試計(jì)算3H和3HeMeV2、已知 子間相作用的“ 力”與電幾乎沒(méi) 質(zhì)子和 子的半近似相等 試說(shuō)明面所求 結(jié)合能主要是 什么原 由此結(jié)能之差 估計(jì)核RRA2rN208PbRpb 1.3kg12m32

1.06105(答1.05105也給 4 到地心的距離）rn與rf的算術(shù)平均值，即有a1rr1

R

R1HH

2

a3.1946104 bbb1.942104

e a2a2e

在16小時(shí)軌道上運(yùn)行時(shí)，以vn和vf分別表示它在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度，根mv2GMm1mv2

式中M是地球質(zhì)量，G是萬(wàn)有引力常量.因在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度都與到地心的

GMg

fvrnf

R rfrfrn

nf當(dāng)沿16小時(shí)軌道運(yùn)行時(shí)，根據(jù)題給的數(shù)據(jù)rnR

rfR

vf1.198 Hf

5.0930104kmn高度H6.00102km.由(11)式，可求得在新軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)處的速度n 動(dòng)量的增加量等于所受推力F的沖量，設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間為t，

t=1.5102

(約2.5分 當(dāng)沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，以r表示它所在處矢徑的大小，v表示其速度的大小，示矢徑與速度的夾角，則的角動(dòng)量的大Lrmvsin

(161rv2

1r 2f又因?yàn)檫\(yùn)行一周掃過(guò)的橢圓的面積所以沿軌道運(yùn)動(dòng)的周由(18)、(19)、(20)

STT

T5.678104s(約15小時(shí)46分 aa0之比的立方，即T aTa0 0 繞地球沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，則 2π ma0T0得T

00 a0 a0 代入有關(guān)數(shù)據(jù)便可求得(22)在繞月圓形軌道上，根據(jù)萬(wàn)有引力定律和定律GMmmmr(2π)2 m

這里rmrHm 繞月軌道半徑，Mm是月球質(zhì)量.由(23)式和(9)式，可

Mm mmm

MmMO1O1為過(guò)橫梁軸線并垂直于軸線的水平線；A表示 為其球心；O點(diǎn)為與橫梁的碰撞點(diǎn)，碰撞點(diǎn)O的位置由直線O1OO2與水平線O1O1的夾角表示.設(shè) ，表示碰前速度的方向與y軸的夾角以表示碰后速度的方向與y軸(負(fù)方向)的夾角被橫梁，的分量的大小，t表示橫梁與相互作用的時(shí)間，m表示的質(zhì)量，有Fytmvy

v0xv0yvxvy分別是碰前和碰后球心速度在坐標(biāo)系Oxy中的分量的大小.根據(jù)摩擦

FxFv0xvyvy

因0tan0

tan

tan1tan

11

e e若被球門橫梁反彈后落在球門線內(nèi)，則應(yīng)

在臨界情況下，若被反彈后剛好落在球門線上，這時(shí)tan 是沿水平方向射到橫梁上的，故0，

1tan11

e e 這就是反彈后落在球門線上時(shí)入射點(diǎn)位置所滿足的方程.解（12）式 1

1e1 e221 tan e e 2

tan

當(dāng)閥門F關(guān)閉時(shí)，設(shè)封閉在M和B中的氫氣的摩爾數(shù)為n1，當(dāng)B處的溫度為T時(shí)，壓力表顯示的壓強(qiáng)為p，由理想氣體狀態(tài)方程，可知B和M中氫氣的摩爾數(shù)分別為n1B

n1M

式中R

n1Bn1M1n1R1

或T

pn1RVM

1T

p 溫度下的壓強(qiáng)，作對(duì)

T0時(shí)的壓強(qiáng)p0，若蒸氣壓溫度計(jì)測(cè)量上限溫度Tv時(shí)有氫氣液化，則當(dāng)B處的溫度TTv時(shí)，B、M和En2

假定液態(tài)氫上方的氣態(tài)氫仍可視為理想氣體，則Bn2B

n2Bn2Mn2E

0 0

pvT0p0Tv

BB

p

VMVE

22222

2

0.59(3分 (2分1分1342321 如果電流有衰減，意味著線圈有電阻，設(shè)其電阻為R，則在一年時(shí)間t內(nèi)電流通過(guò)線圈因EI2以表示鉛的電阻率，S表示鉛絲的橫截面積，lRS

I

會(huì)超過(guò)電流檢測(cè)儀器的精度I，即電流變化的上限為I1.0mA.由于導(dǎo)電電子的數(shù)密度n是不變的，電流的變小是電子平均速率變小的結(jié)果，一年內(nèi)平均速率由vv-v，對(duì)應(yīng)的I ElSn1mv21mvv2 由于I<<I，所以v<<v，式中v的平方項(xiàng)已被略去.由（3）v，（4）v，

lmI

t

ne224

1.41026Ω1.41026Ω

WT

P

到地球周圍大氣的吸收，地面附近半徑為R的透鏡接收到的輻射的能量為PπR21

4πr

RD，溫度為TD，注意到簿圓盤P2πR2T

PD

1 R2R2 T1 s 2r2R2

seD依題意，薄圓盤半徑

DR2RsD

1 R2 TD18f2 代入已知數(shù)據(jù)，注意到Ts273.15ts

tD

273.151.1103o

1．根據(jù)質(zhì)能關(guān)系，3H和3He的結(jié)合能差 3 3Bm