2022年全国高中物理竞赛初赛试题含答案.pdf

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1、物理竞赛预赛卷第1页（共 8 页）第 27 届全国中学生物理竞赛预赛试卷 1-7 8 9 10 急分 加分人 11 12 13 14 15 16 17 18 -一选择题.本题共 7 小题,毎小题 6 分.在每小题给出的 4 个选项 得分阅卷复核中，有的小题只有一项是符合题意的，有的小题有多项是符合题意 的.把符合题憲的选项前面的英文字母写在每小恩后面的方括号内.-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.若质点作直线运动的速度随时间，变化的图线如图 1 所示，则该质点的技移 s（从=0 开始）随时冋，变化的图线可能是图 2 中的哪一个?A.无水溢出杯口，但最后

2、水面下降了 B-有水溢岀杯口，但最后水面仍在杯口处 C.无水溢岀杯口.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，-和 b 是绝热气缸内的两个活塞，他们把气 血分成甲和乙两部分，两部分中都封有等量的理想气 甲 7 体.a 是导热的，其热容扯可不计，与气紅壁固连.b*七_L=_ 是绝热的，可在气缸内无摩擦滑动，但不漏气，其右方为大気，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皆相同.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、乙中气体的压强都増加了 C.甲、乙中气体的内能

3、的増加信相等 D.电炉丝放岀的总热卅等于甲、乙中气体増加内能的总和 4.一杯水放在炉上加热烧开后，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”物理竞赛预赛卷第2页（共 8 页）D.后者主要是由冰变来的“水的液态物质”物理竞赛预赛卷第3页（共 8 页）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 接在电动勢为 E 的电池两端充电，达到稳定后，如果用多 用电表的直流电压档 V 接到电容器 a 的两端（如图），则电 压表

4、的指针秋定后的谟敷是 A.E/3 B.2/3 C.6.已知频率为、波长为入的光子的能 m 动 fitP 咛 则光速 c 可表示为 A.j B.芸 C.EP 7.某种核 X 经过 a 衰变后变为核 Y,再经过 F 意变后变为核 Z,即 5 亠；丫 亠;Z,下列关系中正确的是 A.a=e+4 B.c e C.d=f-1 D.b=f 4-2 二、填空館.把答案填在题中的横境上或题中指定的地方.只要竺出靖果，不需写出求得 结果的过程.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 省懲料等方面都有影响（特别是对同步卫星的发射）.如果在地球表面纬度为中处发射一颗绕地球表面运行的人造卫

5、星.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球日转的角速度为硏地球半径为/?.地球表面处的重力加速度为人卫里质盘为m,则至少畏给卫星的能量为 .设重力加速度 g=9.80m/s2,地球半径 4=6.40 x10，卫星质量心 LOOxlOtg,若发 射地在酒泉，其纬度为北纬 40 度 58 分，则所需的能 U 为 J：若爰射地在文昌.其纬度为北坪 19 度 19 分，则所需的能量为 J.-9.（18 分）图中所示为一球心在。点的不 陝 些重竺带电的固定的导体球，4、B、C 是球外三 尸书、点.与球心。在同一平面内，三点的位 Jt（_ 使 om和OBC皆为等边三角形,当把一表 I of.;方 面均

6、匀带正电的塑料小球的球心放在 A 点时（如图所示），己知此 JV/时 4、8、C 三点的电势分圳为以、U.、%现把另外两个与放 在 A 点的小球完全相同的帯正电的墩料小球的球心分别放在 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単独存在时所产生感应电荷分 布的登加.此时，剖两点冋的电勢.8C 两点间的电势差化-牛=,AC 两点间的电勢差 0；化=.如果在上面的情况下，把导体球移到电场以外，貝 134 两点间的电势茬将（填増大、减小或不变）,BC 两点间的电势差将（填增大、减小或不变），两点间的电勢菱将（填 増大、减小或不变）.D.D.0,式中 A 为晋明克常量.物朧赛预赛

7、卷第 5 页（共 8 页）10.（10 分）用图示电璐泌得的数据可画出 得分 阅卷 反核 小灯泡的伏安特性图线.小灯泡 L 的額定功 率 为 3.6W,额定电压为 6V.电源 E 的电动 勢为10V,内阻忽略不计.沔动电阻器R的 全电阻约为 2000.通过调节滑动变阻器.可 以调节通过L的电流，电流1由电流表 A 读出，灯泡两端的电压U 11.（12 分）图 I 中的淅/为处在勾强磁场 中的两条位于同一水平面内的平行长导轨，一靖串接电阻 R.磁场沿竖直方向.ab为金 房杆，可在导軌上无摩擦滑动，滑动时保持 与导執垂直杆和导轨的电阻都不计.现于 导航平面内沿垂直于日方向对杆施一恒力 E 使杆从静

8、止出发向 右运动.在以后的过程中，杆速度的大小叭加速度的大小 a、力 F 冲量的大小/、以及R上涓 耗的总能量E随时冋I变化的图线，分别对应于图 2 中驟一条图线？把代襄该物理量的符 号填在你所选定图线纵坐标处的方根中 12.（9 分）右图为“用双缱干涉爲量 光的波长”实验装置的示意图.用中 S。为狭缱、$为双狭缱,S 为观察 屏.当用单色光（以人表示其波长）从 左方照射狭缱 S.时，由双狭鐘 S,、$射出的光是相干光，可在 观察屏S上出现明 18 相间的干涉条纹.若屏 S 上的 P 点是某一畸条纹的中心，巳知P点到缱 S.的，则 P 点到缱 5,的距离。=为了求出波长 A,实验中应测量的物理

9、量是 .若实验装置中单缱、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 二次双，察到的干渉条纹与第一次比.不同之处除了条纹的顏色外，还有 物理竞赛预赛卷第 3 页（共 8 页）由电压表 V 读出.根据测量数据可在方格纸上画岀在测量范围内小灯泡灯丝的伏安特性图 统，所画出的图统可能是下图中的秀一个？答（用图线下面的英文字母表示）13.（8 分）光通过光纤长距高传输时，因损耗而要衰减，故必须在 途中设立“中継站”进行放大.现代采用直挨放大即全光型放大,它可使传输速率大大提商其办法是在光纾中 I#人倒 饵离子的能级如图所示.其中标为气辺的能 无辐町 级是亚稳态能级，粒子处在这能

10、级可以持续一段时间而不立即向较低 跃迁 i 能级跃迁.可用半导体激光 M 产生的波长为 0.98 叩激光照射，把处于 蟻态能级s 的粒子激发到标为成的能级,再通过“无辐射跃迁”跃迁到亚稳态能级1 女.从而使该能级积聚粒子數远超过处于基态的 粒子数.当光纤中传输的波长为 1.55 吧的光波传人揍弭的光纤时,能 使大量处在亚稼态能级的 W 子向基态跃迁，发岀波长为 l.55nn 的光波,于星輸岀的光便 大大加强，实现了全光型中继放大.若普朗克常量 A 与光速 c 的乗权标 n99xl）fjm,则无辐射跃迁中一个楫粒子放岀的能置等于 J.三、计算题.好答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步，只

11、写出最后结果的 不能得分.有效值计 K 的，答案中必须明确写出数值和単位.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 的殽汽体球壳，其折射率取 n=1.00028.把地球看作为圆球.当太 阳在心某处正上方时，诙处的观察者看太阳时的视角比太阳对说察 者所在处的张角相差多少？已知太阳半径&=6.96 x Ibm,日地距离 rt=1.50 x 10”m.物理竟赛预赛卷第 4 页（共 8 页）15.（18 分）一劲度系敏为 A 的轻质弹黄，上端固定,下场连一畋量为m的物块 A,4 放在托盘上，以 N 表示 3 对 A的作用力，表示弹寶的伸长，初始时 全都静止，弹簧处于自然状态，

12、）=0.现设法授制 B 的运动，使 4 匀加速下 降，以。表示其加速度 M 察能保制匀加速下降的養个过程.1.试求押随的变化关系式，并画岀当。趋近于 0 和。等于云时N5化的图线（g 为重力加速度）.ii.求各种能量在所考察的整个过程中的终态值和初态值之套 得分 阅卷 复核 得分 阅卷 复核 11/2 15Sum 一丄 阅卷 复核 物朧赛预赛卷第 5 页（共 8 页）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|T S 的距离用，林.口 4 i.当高子源提供的是单一种类的第一种离子时，P 到 S 的距离为气，当离子源提供的 是单一种

13、类的第二神离子时，P 到 S 的距腐为下,已知 h=a.试求这两种寓子在破场中 运动时间匕和上的比值 t/卜 ii-若离子源 A 提供的是由 H、D、H/和 H；混合而成的多种高子，又通过速度选 择券使各种离子的速率都为”，当这些膏子从 S 点进入匀强破场后，从磁场射出时可分髙 岀哪几种离子東？So-ZOx lO4,B-0.50T,基本电量 e=1.60 x!0-wC,质子质 1 mr=l.68xI0-nkg,试求各种离子的射岀点 P 到 S 的距离.物理竞赛預赛卷第 6 页（共 8 页）17.20 分）可以近似认为地球在一个半程为 A 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

14、即一年为365.2564 日，地球自转周期为，地球上的人连续两次看见太阳在天空中同 一位置的时间何隔。为一个太阳日，倚秣一日.BP24 小时.僵设有某肿作用，把地球绕 日公转的圆轨道半径改变为但未改变地球自转周期.设经过这样改变后，地球公转一 个周期即新的一年剛好是0 新日.试何 i.这新的一日的时间是多少小时（按改变前的小时汁）？.这新的一年应该是多少小时，才能使得新的一年刚好是双新日？iii-这个改变前后，系统的能献差是地球现在公转动能的百分之多少？物理竞赛預褰卷 第 7 页（共 8 页）16.（18 分）在图所示的装置中，离 子曹 U 可提供速度很小的正高子（箕速度可视为。），径加速电压加 速后从 S 点进入匀强磁场，磁场方