2024年全國中學物理競賽試題（無答案）

第41屆全國中學生物理競賽預賽試題(2024年9月7日9:00-12:00)1、考生考試前務必認真閱讀本須知。3、需要閱卷老師評閱的內(nèi)容一定要寫在答題紙相應題號后面的空白處；閱卷老師只評閱答題紙上的內(nèi)容；選擇題和填空題也必須在答題紙上作答；寫在試題紙和草稿紙上的解答都不能給分。一.選擇題(本題60分，含5小題，每小題12分。在每小題給出的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。將符合題意的選項前面的英文字母寫在答題紙對應小題后面的括號內(nèi)。全部選對的給12分，選對但不全的給6分，有選錯或不答的給0分。)1.一邊長為a的正方形處于水平面上，其四個頂點各固定一個正電子。一個電子在該正方形的中心點0的正上方P(0、P兩點的距離遠小于a)處自靜止釋放。不考慮空氣阻力、重力、電磁輻射、量子效應和其他任何擾動。該電子()A.會運動到無窮遠處B.與正電子構成的系統(tǒng)的能量守恒C.會在過O點的豎直線上做周期運動D.會在正方形上方振蕩2.nmol理想氣體經(jīng)過一個緩慢的過程，從狀態(tài)P沿拋物線到達狀態(tài)Q,其V(體積)-T(絕對溫度)圖如圖2a所示。已知此過程中時，溫度達到最(其中po和V分別是狀態(tài)P的壓強和體積，R是普適氣體常量)。若狀態(tài)P和Q的溫度T,和T。都等于,則該過程的p(壓強)3.一個動能為2.0eV的電子從很遠處向一個固定的質(zhì)子飛去。電子接近質(zhì)子時被俘獲，同時放出一個光子，電子和質(zhì)子形成一個處于基態(tài)的靜止氫原子。已知氫原子的基態(tài)能量為-13.6eV,光在真空中的速度為3.0×10?m/s,電子電量的大小和普朗克常量分別為1.6×10?1C和6.6×10??kg·m2/s。所放出的光子的波長最接近的值是()4.如圖4a,兩豎直墻面的間距為1,一個質(zhì)量為m、邊長為d的正方形木塊被一輕直彈簧頂在左側(cè)墻面上，彈簧右端固定在右側(cè)墻面上，且彈簧與墻面垂直。已知木1mmHg=133.32Pa。該人的心臟向外泵血輸二.填空題(本題100分，每小題20分，每空10分。請把答案填在答題紙對應題號后面的橫線上。只需的表達式(用c、G、h和s表示，不含無量綱因子)分別為和量為6.6×10?kg·m2/s。 三.計算題(本題240分，共6小題，每小題40分。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，只寫出最后結果的不能給分。有數(shù)值計算的，答案中必須明確寫出數(shù)值，有單位的必須寫出徑的右側(cè)，它到此直徑的距離為d,到桌面的距離為h。重力加速度大小為平桌面上，硬幣面和加速度方向平行。(1.2)若硬幣與桌面的靜摩擦因數(shù)為μ,當加速度超過多大時，硬幣將滑動。(2)如圖11b,高鐵內(nèi)有一傾角為θ的桌面，其橫截面為楔形且豎直；硬幣面與此橫截面平行，硬幣邊緣P點仍與桌面接觸，硬幣重心仍在過P點的直徑的右側(cè)。此時高鐵在水平圓軌道上勻速運行，硬幣面過軌道直徑，硬幣重心做圓周運動的半徑為R。已知硬幣相對于桌面靜止，求(2.1)高鐵在圓軌道上轉(zhuǎn)動的角速度W;(2.2)硬幣與桌面之間的靜摩擦因數(shù)的最小值。圖11a圖11b12.如圖12a,一傳送帶被兩個半徑均為R的轉(zhuǎn)盤張(1)當兩轉(zhuǎn)盤不動時，小木塊從靜止的傳送帶上勻速下滑。求木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ。(2)若轉(zhuǎn)盤以角速度四逆時針勻速轉(zhuǎn)動。t=0時，木塊下滑的速度大小為v%,木塊到下轉(zhuǎn)盤的距離為1。求木塊到達下轉(zhuǎn)盤的時間T。圖12a元(“S”形)如圖13a所示；經(jīng)過一次自相似迭代后的平面電路結構(“己”形)如圖13b所示，它由9個圖13a中的結構和8個連接部分(帶有黑色邊框的白色矩形)組成；再經(jīng)過一次自相似迭代后的平面電路結構如圖13c所示，它由9個圖13b中的結構和連接部分組成；依此類推。各次迭代中，“S”形基本單元銅的電導率σ~=6.45×10'Q-1·m-1。(1)“S”形基本單元各段導線的長度如圖13d所示，其中Z=25μm,L=200μm,S=100m,每段連接部分的長度l=15μm:“S”形基本單元捋直后等效于一段橫截面為矩形(寬、高分別為元開始連續(xù)迭代n次。試對n=0,1,2,3,4和N(N為任意非負整數(shù)),導出平面電路導線兩端之間的電阻值的表達式(用W,t,σa,4,L?,L,l.等符號表示)。(3)將矩形平面電路在其長和寬的方向都均勻拉伸了10%,在拉伸過程中銅的密個14.如圖14a,一電阻分布均勻、直徑為d的金屬環(huán)豎直固定在水平地面上，地面上方存在勻強磁場，磁感應強度大小為B,方向垂直于環(huán)面向里。初始時，大小為g,忽略摩擦和空氣阻力。圖14a15.一報廢衛(wèi)星的橫截面(與衛(wèi)星運動方向垂直)的面積S=0.50m2,質(zhì)量m=10kg。半徑為R=6400km的近地軌道附近布滿密度為pa=1.6×10?"kg/m3的粉塵氣體(重力加速度大小g=9.8m/s2,