31届全国中学生物理竞赛预赛试卷和答案.pdf

物理竞赛预赛试卷第1 页（共 8 页）第 31 届全国中学生物理竞赛预赛试卷本卷共 16 题，满分200 分，一、选择题本题共5 小题，每小题6 分在每小题给出的4 个项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内全部选对的得6分，选对但不全的得3 分，有选错或不答的得0 分1（6 分）一线膨胀系数为的正立方体物块，当膨胀量较小时，其体膨胀系数等于AB1/3C3D32（6 分）按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着一体积为1 cm3 的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度，当秤砣放在Q 点处时秤杆恰好平衡，如图所示当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度，下列说法中错误的是A密度秤的零点刻度在Q 点B秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边C密度秤的刻度都在Q 点的右侧D密度秤的刻度都在Q 点的左侧3（6 分）一列简谐横波在均匀的介质中沿x 轴正向传播，两质点P1和 p2的平衡位置在x 轴上，它们相距60cm，当 P1质点在平衡位置处向上运动时，P2质点处在波谷位置，若波的传播速度为24m/s，则该波的频率可能为A50Hz B60Hz C400Hz D.410Hz 4（6 分）电磁驱动是与炮弹发射、航空母舰上飞机弹射起飞有关的一种新型驱动方式电磁驱动的原理如图所示，当直流电流突然加到一固定线圈上，可以将置于线圈上的环弹射出去现在同一个固定线圈上，先后置有分别用铜、铝和硅制成的形状、大小和横截面积均相同的三种环,当电流突然接通时，它们所受到的推力分别为F1、F2和 F3。若环的重力可忽略，下列说法正确的是A.F1 F2 F3B.F2 F3 F1C.F3 F2 F1D.F1=F2=F35（6 分）质量为mA的 A 球，以某一速度沿光滑水平面向静止的B 球运动，并与B 球发生弹性正碰，假设 B 球的质量mB可选取为不同的值，则A当 mB=mA时，碰后B 球的速度最大B当 mB=mA时，碰后B球的动能最大C在保持mBmA的条件下，mB越小，碰后B球的速度越大D在保持mBmA的条件下，mB越大，碰后B 球的动量越大物理竞赛预赛试卷第2 页（共 8 页）二、填空题把答案填在题中的横线上只要给出结果，不需写出求得结果的过程6（10 分）用国家标准一级螺旋测微器（直标度尺最小分度为0.5mm，丝杆螺距为0.5mm,套管上分为50格刻度）测量小球直径测微器的初读数如图(a)历示，其值为_mm，测量时如图(b)所示，其值为_mm，测得小球直径d=_mm.7（10 分）为了缓解城市交通拥堵问题，杭州交通部门在禁止行人步行的十字路口增设“直行待行区”（行人可从天桥或地下过道过马路），如图所示，当其他车道的车辆右拐时，直行道上的车辆可以提前进入“直行待行区”；当直行绿灯亮起时，可从“直行待行区”直行通过十字路口假设某十字路口限速50km/h，“直行待行区”的长度为 12m，从提示进入“直行待行区”到直行绿灯亮起的时间为 4s.如果某汽车司机看到上述提示时立即从停车线由静止开始匀加速直线运动，运动到“直行待行区”的前端虚线处正好直行绿灯亮起，汽车总质量为1.5t，汽车运动中受到的阻力恒为车重的0.1 倍，则该汽车的行驶加速度为_；在这4s 内汽车发动机所做的功为_。（重力加速度大小取10m/s2）8（10 分）如图所示，两个薄透镜L1和 L2共轴放置已知L1 的焦距 f1=f，L2的焦距 f2=-f，两透镜间的距离也是 f，小物体位于物面P上，物距u1=3f(1)小物体经过这两个透镜成的像在L2的_边，到 L2的距离为 _，是 _像（填“实”或“虚”）、_像（填“正”或“倒”），放大率为 _.(2)现把两个透镜位置调换，若还要使给定的原物体在原像处成像，两透镜作为整体应沿光轴向_边移动距离 _这个新的像是 _像（填“实”或“虚”）、_像（填“正”或“倒”），放大率为 _ 物理竞赛预赛试卷第3 页（共 8 页）9（10 分）图中所示的气缸壁是绝热的缸内隔板A 是导热的，它固定在缸壁上活塞 B 是绝热的，它与缸壁的接触是光滑的，但不漏气.B的上方为大气.A与 B 之间以及A 与缸底之间都盛有n mol 的同种理想气体系统在开始时处于平衡状态，现通过电炉丝E对气体缓慢加热在加热过程中，A、B之间的气体经历 _过程，A以下气体经历_过程；气体温度每上升1K，A、B 之间的气体吸收的热量与A 以下气体净吸收的热量之差等于_已知普适气体常量为R10.（10 分）宇宙空间某区域有一磁感应强度大小为B=1.0 x10-9T 的均匀磁场，现有一电子绕磁力线做螺旋运动该电子绕磁力线旋转一圈所需的时间间隔为_ _s；若该电子沿磁场方向的运动速度为 1.010-2c（c 为真空中光速的大小），则它在沿磁场方向前进1.010-3光年的过程中，绕磁力线转了_ _圈已知电子电荷量为1.6010-19C电子质量为9.1110-31kg.三、计算题计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位11.（15 分）如图所示，一水平放置的厚度为t 折射率为n 的平行玻璃砖，下表面镀银（成反射镜）一物点 A 位于玻璃砖的上方距玻璃砖的上表面为h 处观察者在A 点附近看到了A 点的像，A 点的像到A 点的距离等于多少？不考虑光经玻璃砖上表面的反射物理竞赛预赛试卷第4 页（共 8 页）12.（20 分）通常电容器两极板间有多层电介质，并有漏电现象为了探究其规律性，采用如图所示的简单模型 电容器的两极板面积均为A，其间充有两层电介质1 和 2，第 1 层电介质的介电常数、电导率（即电阻率的倒数）和厚度分别为11和 d1，第 2 层电介质的则为22和 d2.现在两极板加一直流电压U，电容器处于稳定状态(1)画出等效电路图；(2)计算两层电介质所损耗的功率；(3)计算两介质交界面处的净电荷量；提示：充满漏电电介质的电容器可视为一不漏电电介质的理想电容和一纯电阻的并联电路物理竞赛预赛试卷第5 页（共 8 页）13.（20 分）如图所示，一绝缘容器内部为立方体空腔，其长和宽分别为a 和 b，厚度为d，其两侧等高处装有两根与大气相通的玻璃管（可用来测量液体两侧的压强差）容器内装满密度为的导电液体，容器上下两端装有铂电极A 和 C，这样就构成了一个液体电阻该液体电阻置于一方向与容器的厚度方向平行的均匀恒定的磁感应强度为B的磁场中，并通过开关K接在一电动势为内阻为 r 的电池的两端闭合开关若稳定时两侧玻璃管中液面的高度差为h，求导电液体的电导率重力加速度大小为g.物理竞赛预赛试卷第6 页（共 8 页）14.（20 分）1 mol 的理想气体经历一循环过程1-2-3-1，如 p-T 图示所示，过程1-2 是等压过程，过程3-1是通过 p-T 图原点的直线上的一段，描述过程2-3 的方程为c1p2+c2p=T 式中 c1和 c2都是待定的常量，p 和 T 分别是气体的压强和绝对温度已知，气体在状态1 的压强、绝对温度分别为P1和 T1，气体在状态2的绝对温度以及在状态3的压强和绝对温度分别为T2以及 p3和 T3 气体常量 R也是已知的(1)求常量 c1和 c2的值；(2)将过程 1-2-3-1 在 p-v 图示上表示出来；(3)求该气体在一次循环过程中对外做的总功物理竞赛预赛试卷第7 页（共 8 页）15.（20 分）一个 介子飞行时衰变成静止质量均为m 的三个 介子，这三个 介子的动量共面，已知：衰变前后介子运动的速度都远小于光在真空中的速度c；衰变后的三个介子的动能分别为T1、T2和 T3，且第一、二个 介子飞行方向之间的夹角为1，第二、三个 介子飞行方向之间的夹角为2（如图所示）；介子的动能等于介子的能量与其静止时的能量（即其静止质量与c2的乘积）之差，求介子在衰变前的瞬间的飞行方向（用其飞行方向与衰变后的第二个介子的飞行方向的夹角即图中的 角表示）及其静止质量物理竞赛预赛试卷第8 页（共 8 页）16.（25 分）一圆盘沿顺时针方向绕过圆盘中心O 并与盘面垂直的固定水平转轴以匀角速度=4.43rad/s转动圆盘半径r=1.00m，圆盘正上方有一水平天花板设圆盘边缘各处始终有水滴被甩出，现发现天花板上只有一点处有水取重力加速度大小g=9.80m/s2.求(1)天花板相对于圆盘中心轴O 点的高度；(2)天花板上有水的那一点的位置坐标物理竞赛预赛试卷第9 页（共 8 页）物理竞赛预赛试卷第10 页（共 8 页）物理竞赛预赛试卷第11 页（共 8 页）物理竞赛预赛试卷第12 页（共 8 页）物理竞赛预赛试卷第13 页（共 8 页）物理竞赛预赛试卷第14 页（共 8 页）物理竞赛预赛试卷第15 页（共 8 页）物理竞赛预赛试卷第16 页（共 8 页）