1、第30屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷本卷共16題，黃分200分.一、選擇題.本題共5小題，每小題6分.在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)符合題意，有的小題有多項(xiàng)符合題意.全部選又的得6分，選對(duì)但不全的得 3分，有選錯(cuò)或不答的得 0分.1. 下列說(shuō)法正確的是：A. 一束單色光從真空射入 時(shí)，在玻璃表面處發(fā)生折射現(xiàn)象，這與光在玻璃中的傳播速度不同于在真 空中的傳播速度有關(guān)B.白紙上有兩個(gè)非常靠近的小黑斑，實(shí)際上是分開(kāi)的，沒(méi)有重疊部分.但通過(guò)某一顯微鏡所成的象卻是兩個(gè)連在一起的沒(méi)有分開(kāi)的光斑，這與光的衍射現(xiàn)象有關(guān)C.雨后虹的形成與光的全反射現(xiàn)象有關(guān)D.老年人眼睛常變?yōu)檫h(yuǎn)視眼，這時(shí)近處物體通過(guò)眼

2、睛所成的像在視網(wǎng)膜的前方（瞳孔與視網(wǎng)膜之間） 故看不清2.圖中A、B是兩塊金屬板，分別與高壓直流電源的正負(fù)極相連.一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的點(diǎn)電荷自貼近 A板處?kù)o止釋放（不計(jì)重 力作用）.已知當(dāng)A、B兩板平行、兩板的面積很大且兩板間的距離較小時(shí)， 它剛到達(dá)B板時(shí)的速度為u0,在下列情況下以 u表示點(diǎn)電荷剛到達(dá) B板 時(shí)的速度A.若A、B兩板不平行，則 u< U0B.若A板面積很小，B板面積很大，則 u< U0C.若A、B兩板間的距離很大，則 u< U0D.不論A、B兩板是否平行、兩板面積大小及兩板間距離多少，u都等于U03 .“粒子和3粒子都沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入同一

3、均勻磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)這兩種粒子沿相同半徑的圓軌道運(yùn)動(dòng).若a粒子的質(zhì)量是 mi , 3粒子的質(zhì)量是 m2,則a粒子與3粒子的動(dòng)能之比是A.m2miB.mim2mi4m2D.4m2mi4 .由玻爾理論可知，當(dāng)氫原子中的核外電子由一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，有可能A.發(fā)射出光子，電子的動(dòng)能減少，原子的勢(shì)能減少B.發(fā)射出光子，電子的動(dòng)能增加，原子的勢(shì)能減少C.吸收光子，電子的動(dòng)能減少，原子的勢(shì)能增加D.吸收光子，電子的動(dòng)能增加，原子的勢(shì)能減少5.圖示兩條虛線之間為一光學(xué)元件所在處，AB為其主光軸.P是一點(diǎn)光源，其傍軸光線通過(guò)此光學(xué)元件成像于Q點(diǎn).該光學(xué)元件可能是QA.薄凸透鏡pB.薄凹透鏡A*8C.凸球面鏡

4、D.凹球面鏡二、填空題和作圖題.只要給出結(jié)果，不需寫(xiě)出求得結(jié)果的過(guò)程.1336. （8分）國(guó)際上已規(guī)定 Cs原子的頻率f= 9192631770Hz （沒(méi)有誤差）.這樣，秒的定義.國(guó)際上已規(guī)定一個(gè)公認(rèn)的光速值c=299792458m/s （沒(méi)有誤差）.長(zhǎng)度單位由時(shí)間單位導(dǎo)出，則米定義為 .7. （8分）質(zhì)量為mi的小滑塊，沿一傾角為0的光滑斜面滑下，斜面質(zhì)量為 m2,置于光滑的水平桌面上.設(shè)重力加速度為 g,斜面在水平桌面上運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為8. （8分）一線光源，已知它發(fā)出的光包含三種不同頻率的可見(jiàn)光，若要使它通過(guò)三棱鏡分光，最后能在屏上看到這三種不同頻率 的光的譜線，則除了光 源、三棱鏡

5、和屏外，必 須的器件 至少還應(yīng)有.其中一個(gè)的位置應(yīng)在 和 之間，另一個(gè)的位置應(yīng)在和 之間.9. （12分）如圖所示，A為放在水平光滑桌面上的長(zhǎng)方形物塊，在它上面放有物塊 B和C.A、B、C的質(zhì)量分別為 m、5m、m.B、C與A之間的靜 摩擦系數(shù)和滑動(dòng)摩擦系數(shù)皆為0.10, K為輕滑輪，繞過(guò)輕滑輪連接 B和C的輕細(xì)繩都處于水平位置.現(xiàn)用水平方向的恒定外力F拉滑輪，使A的加速度等于0.20g, g為重力加速度.在這種情況時(shí)，B、A之間沿水平方向的作用力的大小等于 , C、A 之間沿水平方向的作用力的大小等于 ,外力F的大小等于 .10 .（14分）i.在做“把電流表改裝成電壓表”的實(shí)驗(yàn)中，必須測(cè)出

6、電流表的內(nèi)阻和用標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝成的電壓表 進(jìn)行校準(zhǔn) 某同學(xué)對(duì)圖示的器材進(jìn)行了連線，使所連成的電路只要控制單刀雙擲開(kāi)關(guān)的刀位和調(diào)節(jié)電阻箱及變阻器，不需改動(dòng)連線，就能：（1）在與電阻箱斷路的條件下測(cè)出電流表 的內(nèi)阻；（2）對(duì)改裝成的電壓表所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn).試在圖中畫(huà)出該同學(xué)的全部連線.11 .有一塊橫截面為矩形的長(zhǎng)板，長(zhǎng)度在 81cm與82cm之間， 寬度在5cm與6cm之間，厚度在1cm與2cm之間.現(xiàn)用直尺（最小刻度為 mm）、卡尺（游標(biāo)為 50分度）和千分尺（螺 旋測(cè)微器）去測(cè)量此板的長(zhǎng)度、寬度和厚度，要求測(cè)出后的 最后一位有效數(shù)字是估讀的.試設(shè)想一組可能的數(shù)據(jù)天災(zāi)下 面的空格處.板的長(zhǎng)

7、度 cm,板的寬度 電流表9單刀雙擲開(kāi)關(guān)電阻箱單刀開(kāi)關(guān)cm ,板的厚度標(biāo)準(zhǔn)電任表O-變阻器電池三、計(jì)算題.計(jì)算題的解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后結(jié)果的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位11. （20分）在水平地面某處，以相同的速率 vo用不同的拋射角分別拋射兩個(gè)小球 A和B,它們的射程 相同.已知小球A在空中運(yùn)行的時(shí)間為 Ta,求小球B在空中運(yùn)行的時(shí)間 Tb.重力加速度大小為 g,不考慮空 氣阻力.12. （20分）從地球上看太陽(yáng)時(shí)，對(duì)太陽(yáng)直徑的張角。=53° .取地球表面上緯度為 1 °的長(zhǎng)度l= 110km,地球表面處的重

8、力加速度g=10m/s2,地球公轉(zhuǎn)的周期 T= 365天.試僅用以上數(shù)據(jù)計(jì)算地球和太陽(yáng)密度之比假設(shè)太陽(yáng)和地球都是質(zhì)量均勻分布的球體.13. （16分）一個(gè)用電阻絲繞成的線圈，浸沒(méi)在量熱器所盛的油中，油的溫度為0C.當(dāng)線圈兩端加上一定的電壓后，油溫漸漸上升.0C時(shí)溫度升高的速率為5.0K min-1,持續(xù)一段時(shí)間后，油溫上升到30C,此時(shí)溫度升高的速率變?yōu)?4.5K min-1,這是因?yàn)榫€圈的電阻與溫度有關(guān).設(shè)溫度為0 C時(shí)線圈的電阻為 Re ,溫度為0c時(shí)線圈的電阻為 Ro,則有Re= Ro（1+ a 0 ）, a稱(chēng)為電阻的溫度系數(shù).試求此線圈電阻的溫度系數(shù)假設(shè)量熱器及其中的油以及線圈所構(gòu)成的

9、系統(tǒng)溫度升高的速率與該系統(tǒng)吸收熱量的速率（即單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量）成正比；對(duì)油加熱過(guò)程中加在線圈兩端的電壓恒定不變；系統(tǒng)損失的熱量可忽略不計(jì)14. （18分）如圖所示，一摩爾理想氣體，由壓強(qiáng)與體積關(guān)系的 p-V圖 中的狀態(tài)A出發(fā)，經(jīng)過(guò)一緩慢的直線過(guò)程到達(dá)狀態(tài) B,已知狀態(tài)B的壓1強(qiáng)與狀態(tài)a的壓強(qiáng)之比為2,若要使整個(gè)過(guò)程的最終結(jié)果是氣體從外界 吸收了熱量，則狀態(tài) B與狀態(tài)A的體積之比應(yīng)滿足什么條件？已知此3理想氣體每摩爾的內(nèi)能為 &RT , R為普適氣體常量，T為熱力學(xué)溫度15. （23分）如圖所示，匝數(shù)為 Ni的原線圈和在數(shù)為N2的副線圈繞在同一閉合的鐵心上，副線圈兩端與電阻R相聯(lián)，原

10、線圈兩端與平行金屬導(dǎo)軌相聯(lián).兩軌之 間的距離為L(zhǎng),其電阻可不計(jì).在虛線的左側(cè)，存在方 向與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大 小為B. pq是一質(zhì)量為 m電阻為r與導(dǎo)軌垂直放置的金屬桿，它可在導(dǎo)軌上沿與導(dǎo)軌平行的方向無(wú)摩擦地滑動(dòng).假設(shè)在任何同一時(shí)刻通過(guò)線圈每一匝的磁通都相同，兩個(gè)線圈的電阻、鐵心中包括渦流在內(nèi)的各種損耗都忽略不計(jì)，且變壓器中的電磁場(chǎng)完全限制在變壓器鐵心中.現(xiàn)于t=0時(shí)開(kāi)始施一外力，使桿從靜止出發(fā)以恒定的加速度a向左運(yùn)動(dòng).不考慮連接導(dǎo)線的自感若已知在某時(shí)刻t時(shí)原線圈中電流的大小 Ii, i.求此時(shí)刻外力的功率 ii.此功率轉(zhuǎn)化為哪些其他形式的功率或能量變化率？試分別求出它

11、們的大小16. （23分）如圖所示，一質(zhì)量為 m半徑為R的由絕緣材料制成的薄球殼，均勻帶正電，電荷量為Q,球殼下面有與球殼固連的底座，底座靜止在光滑水平面上.球殼內(nèi)部有一勁度系數(shù)為 Y的輕 彈簧（質(zhì)量不計(jì)），彈簧始終處于水平位置，其一端與球殼內(nèi)壁固連，另一端恰位于球心處，球殼上開(kāi)有一小孔C,小孔位于過(guò)球心的水平線上.在此水平線上離球殼很遠(yuǎn)的 。處有一質(zhì)量也為 m電荷量也為 Q的帶正電的點(diǎn)電荷 P,它以足夠大的初速 v0沿水平的OC方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng).并知P能通過(guò)小孔 C進(jìn)入球殼內(nèi)，不考慮重力和底座的影響.已知靜電力常量 k.求P剛進(jìn)入C孔到剛再由C孔出來(lái)所經(jīng)歷的時(shí)間.物理競(jìng)賽預(yù)賽卷第8頁(yè)（共11頁(yè)）

12、6.7.8.（共12分）0. lOmg （4 分）0, 10m （4 分）2. 2mg （4 分） （共14分）連線如圖所示（8分） 2分,只要小數(shù)】0.:桁是二位數(shù)，都給這2分）5.532 （2分,只要小數(shù) 點(diǎn)后是三位數(shù).都給這 2分）L8424 （2分.只要小 數(shù)點(diǎn)后是四位數(shù).都給 這2分）電流表電池單刀開(kāi)關(guān)單刀雙擲開(kāi)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)電壓表1變阻器物理競(jìng)賽預(yù)賽卷參考解答與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 第1頁(yè) 共6頁(yè)第30屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷參考解答與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、選擇題.本題共5小題，每小題6分，在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)符合題 意，有的小題有多項(xiàng)符合題意.把符合題意的選項(xiàng)前面的英文字母寫(xiě)在每小題

13、后面的方括 號(hào)內(nèi).全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分答案：L A、 B 2, D 3. D 4. B, C 5. D二.埴空題和作圖題一答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： （共8分）躍遷時(shí)所對(duì)應(yīng)的電磁波振動(dòng)9192631770個(gè)周期的時(shí)間（4分）.光在真空中在溝前五加秒的時(shí)間內(nèi)所傳播距離的氏度（4分）（共8分）、於m, sincoddq-心笆 m2 + m131Tl ff（共8分）蔭個(gè)凸透鏡（4分）.光源（I分）三棱鏡（1分）.三棱鏡“分）屏。分）三、計(jì)算題.計(jì)算題的解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟.只寫(xiě)出最后結(jié)果 的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位.

14、1L參考解答：取拋射點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，工軸沿水平方向，軸豎直向上,拋射角為也拋出時(shí)刻時(shí)間E取為0,對(duì)任何斜拋小球有x - tvcosO* Iy ="sin”i消去f得小球運(yùn)動(dòng)的軌跡方程為取y:0,解出#即為射程d利用（4）式可得小球在空中運(yùn)行的時(shí)間d2% 而 6f = - 與 cosg - g以也表示小球A的拋射角.%表示小球B的拋射角，現(xiàn)要兩,小球射程相同，由（4）式有按題意有由（5）式,小球A和B在空中運(yùn)行的時(shí)間分別為(8)2vosin0Agg(10)裨分標(biāo)準(zhǔn)：本即加分.（1）. （2）式各4分，（4）, （7）式各3分，（8）、（9）、（10）式各2分.12.參考解答：地球繞太陽(yáng)運(yùn)

15、行時(shí)，由萬(wàn)花引力定律和牛頓定律有其中，C為引力恒量，Me和M禽分別為地球和太陽(yáng)的質(zhì)量r為日地距離，丁為地球 公轉(zhuǎn)周期.令表示太陽(yáng)半徑，根據(jù)題意有由（I）和（2）式得(3)物理競(jìng)賽預(yù)賽卷參考解答與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 第2頁(yè) 共6頁(yè)由萬(wàn)有引力定律和牛頓定律，對(duì)地球表面處質(zhì)址為m的物體有-MFm其中仆為地球半徑.據(jù)題意已知=360/代入上式得CM _ pgR令PS和PE分別表示太陽(yáng)和地球的密度,限Ps=N：180/ 則有(6)由、（7）式得Pt p$ _代入數(shù)據(jù)，得評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題20分.（1）、（2）式各3分，（3）（7）、（8）式各2分，（9）式2分（在參考解答: = 3. 92Ps180/x 32口式各3

16、分，（6）式1分, 93范圍內(nèi)的都給這2分）.址熱器、油和線圈構(gòu)成的 功率.設(shè)加在線圈兩端的電：根據(jù)題意有在單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量等于通過(guò)線圈的電流的電,當(dāng)線圈的電阻為先時(shí)，電流的功率Po4(1)物理競(jìng)賽預(yù)賽卷參考解答與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 第7頁(yè) 共6頁(yè)式中為0°時(shí)系統(tǒng)升溫的速率，A為比例系數(shù).同理當(dāng)油溫為30七時(shí)有% = kP”式中人為30工系統(tǒng)升溫的速率.由（1）、（2）、（3）、（4）各式得孕=1 + 30aRo%代入數(shù)據(jù)得(6)a=3.7 乂屹火"評(píng)分標(biāo)準(zhǔn): 本題16分,（1）式3分，式2分，式3分，（4）式2分，式4分，（6）式2分.14.參考解答：令表示系統(tǒng)內(nèi)能的增量，Q和

17、卬分別表示系統(tǒng)吸收的熱址和外界對(duì)系統(tǒng)所做 的功，由熱力學(xué)第一定律有 U = Q +卯(1)令(和分別表示狀態(tài)A和狀態(tài)B的溫度，有3 U*R(TTJ(2)令小、巧和匕、匕分別表示狀態(tài)4、3的壓強(qiáng)和體積，由(2)式和狀態(tài)方程可得3U = E(P2匕-Pi匕)1(3)由狀態(tài)圖可知，做功等于圖線下所圍面積，即吟-g%+P2)(匕-匕)要系統(tǒng)吸熱，即Q>0,由以上各式可得 341-p/)+y(Pi+Pz)(匕-匕) >。、按期意，黑9代入上式，可得(6)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題18分.()、(2)、(3)式各3r分，(4)式4分，(5)式3分，(6)式2分.15.參考解答；i.令F表示此時(shí)大小，d表示

18、此時(shí)桿的速度，p表示外力的功率，則有在I時(shí)定律有由上兩式得P = (ma + /, BL) alii.在C時(shí)刻，桿運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)K = BLat(3)(4)令/、冬分別表示原、副線圈兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并有益 =方.%、"分別表示原、副線圈兩端的電壓，。表示副線圈中的電流，由歐姆定律有=/ = 5 +/,rX 2 = U2 ss 1/ 根據(jù)題的假設(shè)，利用法拉弟電磁感應(yīng)定律,有£ M詬一&(6)(7)右為“由（4）、（5）、（6）、（7）式可得U = atBL Zjf七皓(W)(9)/vlN4 =品(atBL-IQ(10)/V| n外力的功率轉(zhuǎn)化為：桿的動(dòng)能的變化率電阻r上消耗的功率電阻R上消耗的功率Pr =/架=奈（。皿-/）變壓器內(nèi)場(chǎng)能的變化率= t/J, . U212 =（ all.BL - lr） - （評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題23分.11第i問(wèn)5分.（1）、（2）式各2分，（3）.其今：第ii問(wèn)18分.（4）式2分，、踴沁:各1分. 式3分，（8）、（9）、（10）式各I分，（II）式2分,（法式1分.（13）式2分，（14）式3分.16.參考解答：人恐為參考系，選開(kāi)始時(shí)。所處的空間固定點(diǎn)為原點(diǎn)，沿水平向 .設(shè)尸到達(dá)C孔時(shí)的速度為叫，球殼的速度為外，