1-41屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題第09屆

第九屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試題姓名成績?nèi)砉簿蓬}，總分140分一、（20分）1．（8分）將答案填寫在題中橫線上方。相對濕度是。水的比熱[容]是焦耳/千克·開。純水在℃時密度最大。100℃的純水的飽和蒸汽壓是帕。ABCDABCD3．（4分）1991年11月9日在歐洲14國的歐洲聯(lián)合環(huán)形裝置上，成功地實(shí)現(xiàn)了一項(xiàng)有重大意義的試驗(yàn)，它是關(guān)于的試驗(yàn)。4．（4分）某地有一大型擺鐘，其走時由鐘擺的擺動來控制，若將鐘擺看作單擺，當(dāng)擺長為l1時，擺鐘指示經(jīng)過時間為24小時的時候，比標(biāo)準(zhǔn)鐘指示快12分0秒，要使擺鐘走時正確，其擺長應(yīng)調(diào)到多少？圖92二、（15分）用密度為D，電阻率為ρ的導(dǎo)線做成正方形線框，線框平面在豎直平面內(nèi)，從高處自由落下，初速度為零。有一沿水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，在豎直方向其線度與線框邊長相等（見圖92），磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向與線框平面垂直，若要線框通過磁場區(qū)域時的速度恒定，試求線框開始下落時的高度h（不計(jì)空氣阻力）。圖92圖93三、（15分）如圖93所示，在一內(nèi)徑均勻的絕熱的環(huán)形管內(nèi)，有三個薄金屬片制成的活塞將管隔成三部分，活塞的導(dǎo)熱性和封閉性良好，且可無摩擦地在圓環(huán)內(nèi)運(yùn)動。三部分中盛有同一種理想氣體。容器平放在水平桌面上，起始時，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分氣體的壓強(qiáng)都是p0，溫度分別是t1=－3℃，t2=47℃，t3=27℃，。三個活塞到圓環(huán)中心連線之間的夾角分別是α1=90°，α2=120°，α3=150°。圖931．試求最后達(dá)到平衡時，三個活塞到圓環(huán)中心的連線之間的夾角各是多少？2．已知一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能的變化量與其溫度的變化量成正比（與壓強(qiáng)、體積的變化無關(guān)），試求達(dá)到平衡時氣體的溫度和壓強(qiáng)。四、（15分）有一水果店，所用的秤是吊盤式桿秤，量程為10kg?，F(xiàn)有一較大的西瓜，超過此秤的量程。店員A找到另一秤砣，與此秤砣完全相同，把它與原秤砣結(jié)在一起作為秤砣進(jìn)行稱量。平衡時，雙秤砣位于6.5kg刻度處。他將此讀數(shù)乘以2得13kg，作為此西瓜的質(zhì)量，賣給顧客。店員B對這種稱量結(jié)果表示懷疑。為了檢驗(yàn)，他取另一西瓜，用單秤砣正常稱量得8kg，用店員A的雙秤砣法稱量，得讀數(shù)為3kg，乘以2后得6kg。這證明了店員A的辦法使不可靠的。試問，店員A賣給顧客的那個西瓜的實(shí)際質(zhì)量是多大？五、（15分）有些儀器，如靜電加速器，其高壓電極外面都有一接地的金屬罩，罩內(nèi)充有一定壓強(qiáng)的氣體。假定電極是一金屬球，接地金屬罩是一同心金屬薄球殼（如圖94），儀器工作時要求電極與金屬罩之間的電勢差為U0。選擇適當(dāng)?shù)碾姌O半徑R1和球殼半徑R2，有可能使靠近電極表面處的場強(qiáng)低于氣體的擊穿場強(qiáng)，從而使氣體不被擊穿。1．若R1已給定，則在理想情況下，R2取何值，電極處的場強(qiáng)有最小值？2．在實(shí)際情況中往往適當(dāng)選擇R1/R2之值，使電極處的場強(qiáng)為上述最小值的若干倍，但仍低于擊穿場強(qiáng)，求當(dāng)電極處的場強(qiáng)為上述最小值的4倍時，R1/R2應(yīng)選的值。圖94圖94六、（15分）圖95為地球繞日運(yùn)行的示意圖。地球運(yùn)行軌道在XY平面內(nèi)，A為此橢圓的中心，太陽中心位于坐標(biāo)系原點(diǎn)處，地球的自轉(zhuǎn)軸與X軸垂直，與Z軸的夾角為θ。圖96所示為XY平面上運(yùn)行的橢圓軌道。圖97是地球和月球運(yùn)行的示意圖，地球自轉(zhuǎn)的方向已在圖中標(biāo)出。試回答以下問題：1．θ的值等于多少？答：。2．在圖96上用Ch、Q、X、D分別標(biāo)出春分（Ch）、秋分（Q）、夏至（X）、冬至（D）時地球所在的位置。3．根據(jù)人們對月球繞地球運(yùn)動的觀察結(jié)果可以判定月球繞地球運(yùn)行的方向。在圖97中用箭頭畫出月球運(yùn)行的方向，并說明你作為此判斷的理由。圖95圖95圖97圖96自轉(zhuǎn)軸七、（15分）設(shè)有一塊透明光學(xué)材料，由折射率略有不同的許多相互平行、厚度為d=0.1mm的薄層密接構(gòu)成。圖98表示與各薄層垂直的一個截面，AB為此材料的端面，與薄層界面垂直。OO＇表示截面的中心線。各薄層的折射率nk的數(shù)值為nk=n0－kν，其中n0=1.4142，ν=0.0025。今有一光線PO以入射角θ0=30°射向O點(diǎn)。求此光線在材料內(nèi)能夠達(dá)到的離OO＇最遠(yuǎn)的距離。圖98圖98圖99八、（20分）圖99中A是某種材料制成的小球，B為某種材料制成的均勻剛性薄球殼。假設(shè)A與B的碰撞是完全彈性的，B與桌面的碰撞是完全非彈性的。已知球殼B的質(zhì)量為m，內(nèi)半徑為a，放置在水平的、無彈性的桌面上。小球A的質(zhì)量亦為m，通過一自然長度為a的柔軟的彈性輕繩懸掛在球殼內(nèi)壁的最高處，如圖所示。彈性輕繩被拉長時相當(dāng)于倔強(qiáng)系數(shù)為k的彈簧，且ka=9mg/2。起初將小球A拉到球殼內(nèi)的最低處，然后輕輕釋放。試詳細(xì)的、定量的討論小球以后的運(yùn)動。圖99圖910圖911九、（10分）遠(yuǎn)距離開動與停止電動機(jī)，通常用電磁開關(guān)（交流接觸器），其構(gòu)造示意圖如圖910所示。T1T2為由電磁鐵驅(qū)動的電路板，上面畫斜線部分為導(dǎo)電體。電磁鐵M不通電時，T1T2處于圖示位置，主接點(diǎn)A1與A1＇、A2與A2＇均不接通；電磁鐵M通電時，T1T2被吸引向上移動，使主接點(diǎn)A1與A1＇接通，A2與A2＇接通。電磁開關(guān)通常還附有四對接點(diǎn)B1、B1＇；B2、B2＇；C1、C1＇和C2、C2＇，都稱為輔助接點(diǎn)。電磁鐵不通電時，接點(diǎn)B1與B1＇，B2與B2＇均不接通，而接點(diǎn)C1與C1＇接通，C2與C2＇接通。電磁鐵通電時，情況正好相反。圖910圖911控制用的按鈕開關(guān)的構(gòu)造如圖911所示。D、D＇為一對接點(diǎn)，按鈕下裝有彈簧，不按鈕或按后手又松開時，按鈕都處在圖中所示位置，D、D＇接通；按下按鈕時，D、D＇切斷。E、E＇為另一對接點(diǎn)，按下按鈕時接通，不按按鈕或按后手又松開時切斷。圖912現(xiàn)在，電機(jī)的主電路（主接點(diǎn)與電源、電機(jī)的連線）已經(jīng)接好如圖912，請