全国高中物理竞赛初试卷及标准答案 全国高中物理竞赛初试卷及标准答案 全国高中物理竞赛初试卷 本卷共16题，满分200分。 一、选择题 本题共5题，每题6分。每题给出的4个选项中，有的题目只有一个符合题意的选项，有的题目有多个符合题意的选项。将符合题意的选项前的英文字母写在每个题目后的方括号里。全部答对得6分，非全部答对得3分，答错或没有答案得0分。 1.下列哪项表述是正确的？ A.0℃时水的密度最大。 B.一绝缘容器中盛有气体。假设除去所有分子速度较大的分子，如速度大于vA的分子。 气体的温度会下降，气体中不再有速度大于vA 的分子。C.杜瓦瓶壁由两层玻璃制成，两层玻璃之间抽成真空，真空的主要作用是既减少热传导，也减少热辐射。D.图中所示为一个隔热容器，中间有隔板，隔板左侧装有温度为T 的理想气体，右侧为真空。现将隔板除去，气体的最终温度仍为T。2.如图所示，有一个带电金属球，球心为R，带电量为Q，中心位置O 固定，P 为球体外某点。几位同学在讨论P 点的场强时，做出了如下表述，请问下列哪些是正确的？ A.若P点无限接近球面，由于球面带电，根据库仑定律，可以推断P点处的场强趋向于无穷大。B.由于球体内部的场强处处为0，因此，若P点无限接近球面，则P点处的场强趋向于0C.若Q不变，P点位置不变，使R变小，则P点处的场强不变。D.若保持Q不变，增大R，而使P点非常接近球面，则P点处的场强保持不变。3.图中L为薄凸透镜，ab为发光圆面，二者同轴。S为与L平行放置的屏幕。已知此时ab可在屏幕上成清晰的图像。现将透镜切去一半，只留下透镜主轴以上的一半。 此时ab在S上的像A.大小不变，亮度不变。B.大小不变，亮度减小。C.只剩下半个圆圈，亮度不变。D.只剩下半个圆圈，亮度减小。4.一轻弹簧一端固定在壁面上，另一端连接一个小物体，小物体放在水平面上，摩擦系数为μ，弹簧处于自然状态，小物体在O点。现用手将小物体向右移动到a点，然后把小物体从静止状态松开，发现小物体开始向左运动。A.小物体可能停在OB点。小物体停止后受到的摩擦力一定不为0C.不管小物体停在O点左边还是右边，物体停止前后摩擦力的方向可能相同，也可能相反。D.小物体经过O点后，向右运动时速度总是减小的，直至到达最远点； 小物体从右边最远点回到O点时速度总是增大。 5、如图所示，一个内壁光滑的圆锥，轴线OO'垂直，顶点O在底面，锥角为2α。如果有两颗相同的小珠（均看作粒子）在圆锥内壁上沿不同的圆形轨道运动，则： A.它们的动能相同。 B.它们的运动周期相同。 C.锥壁对它们的支撑力相同。 D.它们的动能与势能的比值相同，并称o点为势能零点。 二、填空与画图题。将答案填在题中的横线上，或在题中指定的地方画图。只要给出结果，不必写出得出结果的过程。 6.（6分） 铀238（92U）是放射性元素。 如果它衰变时依次放出α、β、β、α、α、α、α、α、α、β、α、β、α、β、α、β、α粒子，最后形成稳定的原子核，则X= ，Y= 。 7.（10分） 在寒冷地区物理资源网，为防止汽车挡风玻璃结霜，可用通电电阻加热。图中所示为10个电阻，每个电阻的阻值均为3Ω，直流电源的内阻为0.5Ω。现为使整个电路中电阻所消耗的功率最大，i.应选取10个电阻。ii.画出图中的电路连接。 8.（10分） 已知：光子有质量，但没有静止质量，在重力场中也有重力势能。 设从地面某点发射一束频率为ν的光线到其正上方距离为d的空间站，d远小于地球半径，空间站接收到的光的频率为ν'，则有差值ν'-ν=，已知地球表面附近的重力加速度为g。 9.（10分）如图所示，两块物块叠放在一起，下面一块物块位于光滑的水平桌面上，它的质量为m，上面一块物块的质量为M，两块物块间的静摩擦系数为μ。现在，从静止开始，在下面的块物上施加一个随时间t变化的水平推力F=γt，γ为常数。则从力开始作用到两块物块开始相对运动的时间等于，此时块物的速度等于。 10.（16分）图中，K为密封在真空玻璃管内的金属电极。 受光照射能释放电子；W为透光窗口，光可透过该窗口照射到电极K上；C为密封在真空玻璃管内的圆柱形集电极，可收集K发射出的光电子。R为滑动变阻器，接在蓄电池组E两端（电压足够高），电极K通过导线接在串联蓄电池组的中心端O上；G为用来测量光电流的电流表。已知一定频率的单色光透过窗口照射到电极K上时，可产生光电子，当滑动变阻器的滑动接头在某一点P时，即可测得光电流。当滑动头向右移动时，G的读数增大，当滑动头继续向右缓慢移动时，电流表G的读数变化为： ．当滑动变阻器的滑动接头由P点向左缓慢移动时，电流表G的读数变化为： ． 设电极K在频率ν1的单色光照射时的截止电压为V1，在频率ν2的单色光照射时的截止电压为V2，已知电子的电荷为e物理竞赛试卷，则普朗克常数h=，金属电极K的功函数W0=。 三、计算题。计算题答案应包括必要的文字说明、公式及重要的计算步骤，只提供最终结果不计分。如有数值计算，须在答案中写清数值及单位。 11.（18分） 如图所示，一条柔软、不能伸缩的轻绳跨在一根固定的水平光滑细杆上，两端各拴有两个质量相等的小球A、B。小球A刚好接触地面，小球B被拉到与细杆同一高度的水平位置。当小球B与细杆的距离为L时，绳子刚好被拉直。 当绳子拉直时松开B球，使B球由静止开始向下摆动。求A球即将离开地面时B球与其初始位置之间的高度差。 12.（20分） 一段截面积为S=1.0mm2的铜导线接在直流电路中，当电流I=1.0A流过导线时，铜导线中自由电子定向运动的平均速度u是多少？ 已知每个铜原子都有一个“自由电子”，每个电子的电荷为e=1.6×10-19C；铜的密度ρ=8.9g/cm3，铜的摩尔质量μ=64g/mol。阿伏伽德罗常数N0=6.02×-1.13。（20分） 有两个带相反电荷的小球A、B（均可看作点电荷），它们的电荷分别为q和Q，质量分别为m和M。 初始时刻，B的速度为0，A在B的右边，与B的距离为L0。A向右有初速度v0，同时受到向右的力f的作用，使其保持匀速运动。在某一时刻，两球能达到一个最大距离。i.计算这个最大距离。ii.计算从一开始到两球间最大距离，f所作的功。14.（20分）由双原子分子组成的气体，当温度升高时，一部分双原子分子会分解成两个单原子分子，温度越高，分解出的双原子分子比例越大。因此，整个气体可以看作是由单原子分子组成的气体与由双原子分子组成的气体的混合体。这种混合气体的每一组份气体都可以看作理想气体。在一体积为V=0.045m3的固体容器中，盛有一定质量的碘蒸气。 在不同温度下测得容器内蒸气的压强，如下：试求在1073K和1473K温度下，碘蒸气中单原子分子碘蒸气的质量与碘总质量的比值。已知碘蒸气的总质量与一摩尔双原子碘分子的质量相同，普适气体常数R=8.31J·mol-1·K-115。（20分）图中L为一根通有电流的长直导线，导线内电流为I。一根电阻为R、边长为2a的导线正方形，其中两条与L平行，可绕其中心与长直导线平行的轴OO'旋转，轴距长直导线为b，b>a。初始时刻，线架与直导线共面。现让线架以恒定的角速度ω旋转。 求线框中感应电流的大小。忽略线框的自感。已知一根通有电流I的长直导线，在距导线距离r处，其磁感应强度为k，式中k为常数。16.（20分）一颗质量为m=的卫星，在距地面H=180千米的高度绕地球运行，这里的重力加速度g=9.3米·秒-2。由于空气阻力的影响，卫星的高度在一年内将下降△H=0.50千米。已知物体在密度为ρ的流体中以速度v运动时所遇到的阻力F，可表示为F=ρACv2物理竞赛试卷，式中A为物体的最大截面积，C为阻力系数，它与物体的形状有关。 当卫星在高空运动时，可认为卫星的阻力系数为C=l，卫星的最大截面面积为A=6.0m2。已知地球半径为R0=。试根据以上数据估算卫星所在位置的大气密度。
