2022年第届全国中学生物理竞赛预赛试卷 .pdf

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1、第 27 届全国中学生物理竞赛预赛题试卷一选择题。本题共7 小题，每小题6 分，在每小题给出的4 个选项中，有的小题只有一项是正确的，有的小题有多项是正确的。把正确选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内。全部选对得6 分，选对但不全的得3 分，有选错或不答的得0 分。1若质点做直线运动的速度v 随时间 t 变化的图线如图1 所示，则该质点的位移s （从t0 开始）随时间t 变化的图线可能是图2 中的哪一个？（）2烧杯内盛有0 C 的水，一块0 C 的冰浮在水面上，水面正好在杯口处。最后冰全部熔解成0 C 的水，在这过程中（）（A）无水溢出杯口，但最后水面下降了（B）有水溢出杯口，但最后水面

2、仍在杯口处（C）无水溢出杯口，水面始终在杯口处（D）有水溢出杯口，但最后水面低于杯口3如图所示， a和 b 是绝热气缸内的两个活塞，他们把气缸分成甲和乙两部分，两部分中都封有等量的理想气体。A 是导热的，其热容量可不计，与气缸壁固连，b 是绝热的，可在气缸内无摩擦滑动，但不漏气，其右方为大气。图中k 为加热用的电炉丝，开始时，系统处于平衡状态，两部分中气体的温度和压强都相同。现接通电源， 缓慢加热一段时间后停止加热，系统又达到新的平衡，则（）（A）甲、乙中气体的温度有可能不变（B）甲、乙中气体的压强都增加了（C）甲、乙中气体的内能的增加量相等（D）电炉丝放出的总热量等于甲、乙中气体增加内能的总

3、和4一杯水放在粘性上加热烧开后，水面上方有“白色气”;夏天一块冰放在桌面上，冰的上方也有“白色气”。 （）（A）前者主要是由杯中水变来的“水的气态物质”（B）前者主要是由杯中水变来的“水的液态物质”（C）后者主要是由冰变来的“水的气态物质”（D）后者主要是由冰变来的“水的液态物质”5如图所示，电容量分别为C 和 2C 的两个电容器a 和 b 串联接在电动势为E 的电池两端充电，达到稳定后，如果用多用电表的直流电压挡V 接到电容器a 的两端（如图） ，则电压表的指针稳定后的读数是（）（A）E/3 （B）2E/3 （C）E（D）0 6已知频率为、波长为的光子的能量Eh ，动量为 Ph/ ，式中为普

4、朗克常量，则光速 c 可表示为（）（A）P/E （B）E/P（C）EP（D）E2/P2 v s s s s 0 T/2 T t 0 T/2 T t 0 T/2 T t 0 T/2 T t 0 T/2 T t （A）（B）（C）（D）图 1 图 2 a b 甲乙V a b E名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 7某种核X 经过衰变后变为核Y，再经过衰变后变为核Z，即abXcdYefZ，下列关系中正确的是（）（A）ae4

5、 （B）ce （C）df1 （D）bf2 二填空题。把答案填在题中的横线上或题中指定的地方。只要给出结果，不需写出求得的过程。8 （12 分）选择合适的卫星发射地发射卫星，对提高运载效率、节省燃料等方面都有影响（特别是对同步卫星的发射）。如果在地球表面纬度为处发射一颗绕地球表面运行的人造卫星，假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球自转的角速度为，地球半径为R，地球表面处的重力加速度为 g，卫星质量为m，则至少要给卫星的能量为_。设重力加速度g9.80m/s2，地球半径R6.4 106m，卫星质量m1.00 103kg，若发射地在酒泉，其纬度为北纬40 度58 分，则所需的能量为_J，若发射

6、地在文昌，其纬度为北纬19 度 19 分，则所需的能量为 _J。9 （18 分）图中所示为一球心在O 点的不带电的固定的导体球，A、B、C 是球外三点，与球心O 在同一平面内，三点的位置OAB 和OBC 都为等边三角形， 当把一表面均匀带正电的塑料小球的球心放在A 点时（如图所示） ，已知此时A、B、C 三点的电势分别为UA、UB、UC。 现把另外两个与放在A 点的小球完全相同的带正电的塑料小球分别放在 B 点和 C 点，已知导体球上感应电荷的分布可看作是各塑料小球单独艳情在时所产生的感应电荷分布的叠加。此时，BA 两点间的电势差 UB UA _，BC 两点间的电势差UB UC _，AC 两点

7、间的电势差UA UC _。如果在上面的情况下，把导体球移到电场以外，则BA 两点间的电势差将_ （填 “增大”、“减小”或 “不变”） ， BC 两点间的电势差将_（填“增大”、 “减小”或“不变” ） ，AC 两点间的电势差将_（填“增大”、 “减小”或“不变”） 。10 （10 分）用图示电路测得的数据可画出小灯泡的伏安特性图线，小灯泡L 的额定功率为3.6W，额定电压为6V。电源E的电动势为10V，内阻不计，滑动变阻器R 的全电阻约为200 .通过调节滑动变阻器，可以调节通过L 的电流，电流I 由电流表A 读出，灯泡两端的电压U 由电压表 V 读出。根据测量数据可在方格纸上画出在测量范围

8、内小灯泡的伏安特性图线，所画出的图线可能是下图中的哪一个？答： _。11 （12 分）图 1 中的 M、N 为处在匀强磁场中的两条A O B C aMR F bN 图 1V L A E SR I /A I /A I /A I /A I /A 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0 246 8 U/V0 246 8 U/V0 246 8 U/V0 246 8 U/V0 246 8 U/V （A）（B）（C）（D）（E）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

9、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 位于同一水平面内的平行长导轨，一端串接电阻R，磁场沿竖直方向，ab 为金属杆，可在导轨上无摩擦滑动，滑动时保持与导轨垂直，杆和导轨的电阻不计，现于导轨平面内沿垂直于 ab 方向对杆施一恒力F，使杆从静止出发向右运动，在以后的过程中，杆速度的大小v、加速度有大小a、力 F 冲量的大小I、以及 R 上消耗的总能量E 随时间 t 变化的图线，分别对应于图2 中哪一条图线？把代表该物理量的符号填在你所选定图线的纵坐标处的方框中。12 （9 分）

10、右图为“用双缝干涉测量光的波长”实验装置的示意图。图中S0为狭缝，S1、S2为双狭缝， S 为观察屏。当用单色光（以表示其波长）从左方照射狭缝S0时，由双狭缝 S1、S2射出的光是相干光，可在观察屏S 上出现明暗相间的干涉条纹。 若屏 S上的 P点是某一暗条纹的中心，已知 P点到缝S1的距离为r1，则P 点到缝S2的距离为r2_。为了求出波长，实验中应测量的物理量是 _。若实验装置中单缝、双狭缝和屏的位置都不变，只是入射光第一次为红光，第二次为蓝光， 则第二次观察到的干涉条纹与第一次相比，不同之处除了条纹的颜色外，还有_。13 （8 分）光通过光纤长距离传输时，因损耗而要衰减， 故必须在途中设

11、立“中继站”进行放大。 现代采用直接放大即全光型放大，它可使传输速率大大提高。其办法是在光纤中掺入铒。铒离子的能级如图所示，其中标为4I13/2的能级是亚稳态能级，粒子处在这能级可以持续一段时间南昌不立即向较低能级跃迁。可用半导体激光器产生的波长为0.98 m 的激光照射，把处于基态能级4I15/2的粒子激发到标有4I11/2的能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到亚稳态能级4I13/2，从而使该能级积聚粒子数远超过处于基态的粒子数。当光纤中传输的波长为1.55 m 的光波传入掺铒的光纤时，能使大量处在亚稳态能级的粒子向基态跃迁，发出波长为1.55 m 的光波，于是输出的光便大大加强，实现了全光型中

12、继放大，若普朗克常量h 与光速c 和乘积hc1.99 1025Jm，则无辐射跃迁中一个铒粒子放出的能量等于_J。三计算题。解应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。14 （13 分）假设把地球大气等效于一个具有一定厚度和折射率均匀的透光气体球壳，其折射率取n1.00028，把地球看作圆球。当太阳在地球某处正上方时，该处的观察者看太阳时的视角比太阳对观察者所在处的张角相差多少？已知太阳半径RS6.96 108m，日地距离 rE1.50 1011m。15 （18 分）一劲度系数为k 的轻质弹簧，上端固定，下端连一质量为m

13、 的物块 A，A 放在托盘 B 上，以 N 表示 B 对 A 的作用力， x 表示弹簧的伸SP S1S0S2 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 无辐射4I11/2 跃迁4I13/2 0.98 m 1.55 m 4I15/2A B名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 长量。初始时全都静止，弹簧处于自然状态，x0。现设法控制B 的运动，使A 匀加速下降，以 a 表示其加速度，考察能保持A 匀加速下降的整个过程

14、。（1）试求 N 随 x 的变化关系式，并画出当a 趋近于 0 和 a 等于 g/2 时 N 随 x 变化的图线（ g 为重力加速度） 。（2）求各种能量在所考察的整个过程中的终态值和初态值之差。16 （18 分）在图示的装置中，离子源A 可提供速度很小的正离子（其速度可视为0） ，经加速电压加速后从S点进入匀强磁场，磁场方向垂直纸面指向纸外，虚线框为磁场区域的边界线。在磁场作用下，离子沿半个圆周运动后射出磁场，射出点 P到 S 的距离用x 表示。（1）当离子源提供的是单一种类的第一种离子时，P 到 S 的距离为 x1，当离子源提供的是单一种类的第二种离子时，P 到 S 的距离为 x2，已知

15、x1/x2。试求这两种离子在磁场中运动时间t1和 t2的比值 t1/t2。（2）若离子源 A 提供的是由H、D、4He和 H2混合而成的多种离子，又通过速度选择器使各种离子的速率都为v，当这些离子从S 点进入匀强磁场后，从磁场射出时可分离出哪几种离子束？若v2.0 106m/s，B0.50T，基本电量e1.60 1019C，质子质量mP1.68 1027kg，试求各种离子的射出点P 到 S的距离。17 （20 分）可以近似认为地球在一个半径为R 的圆轨道上绕日公转，取日心参考系为惯性系，地球公转周期即一年为T365.2564 日，地球自转周期为t，地球上的人连续两次看见太阳在天空中同一位置的时

16、间间隔tE为一个太阳日，简称一日，即24 小时。假设有某种作用，把地球绕日公转的圆轨道半径改变为R ，但未改变地球的自转周期。设经过这样的改变后，地球公转一个周期即新的一年刚好是360 新日，试问：（1）这新的一日的时间是多少小时（按改变前的小时计）？（2）这新的一年应该是多少小时，才能便得新的一年刚好是360 新日？（3）这个改变前后，系统的能量差是地球现在公转动能的百分之多少？18 （20 分）超声波流量计是利用液体流速对超声波传播速度的影响来测量液体流速，再通过流速来确定流量的仪器。一种超声波流量计的原理示意图如图所示。在充满流动液体（管道横截面上各点流速相同） 管道两侧外表面上P1和

17、P2处（与管道轴线在同一平面内），各置一超声波脉冲发射器T1、T2和接收器R1、R2。位于 P1处的超声波脉冲发射器T1向被测液体发射超声脉冲，当位于P2处的接收器R2接收到超声脉冲时，发射器T2立即向被测液体发射超声脉冲。如果知道了超声脉冲从P1传播到 P2所经历的时间t1和超声脉冲从 P2传播到 P1所经历的时间t2， 又知道了P1、 P2两点间的距离l 以及 l 沿管道轴线的投影b，管道中液体的流速便可求得u。试求 u。B S x P A P1T1R1 u P2T2R2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -