高中物理竞赛模拟试卷带答案(三)
高中物理竞赛模拟试题三及答案
1、一条轻绳跨过一轻滑轮(滑轮与轴间摩擦可忽略)，在绳的一端挂一质量为m 1的物体，在另一侧有一质量为m 2的环，求当环相对于绳以恒定的加速度a 2′ 沿绳向下滑动时，物体和环相对地面的加速度各是多少?环与绳间的摩擦力多大?2.如图（a ）所示，一滑块在光滑曲面轨道上由静止开始下滑h 高度后进入水平传送带，传送带的运行速度大小为v ＝4m/s ，方向如图。
滑块离开传送带后在离地H 高处水平抛出，空气阻力不计，落地点与抛出点的水平位移为s 。
改变h 的值测出对应的 s 值，得到如图（b ）所示h ≥0.8m 范围内的s 2随h 的变化图线，由图线可知，抛出点离地高度为H ＝__________m ，图中h x ＝__________m 。
3 (12分）过山车质量均匀分布，从高为h 的平台上无动力冲下倾斜轨道并进入水平轨道，然后进入竖直圆形轨道，如图所示，已知过山车的质量为M ，长为L ，每节车厢长为a ，竖直圆形轨道半径为R, L > 2πR ，且R >>a ，可以认为在圆形轨道最高点的车厢受到前后车厢的拉力沿水平方向，为了不出现脱轨的危险，h 至少为多少？（用R ．L 表示，认为运动时各节车厢速度大小相等，且忽略一切摩擦力及空气阻力）4．（20分）如图所示，物块A 的质量为M ，物块B 、C 的质量都是m ，并都可看作质点，且m ＜M ＜2m 。
三物块用细线通过滑轮连接，物块B 与物块C 的距离和物块C 到地面的距离都是L 。
现将物块A 下方的细线剪断，若物块A 距滑轮足够远且不计一切阻力，物块C 落地后不影响物块A 、B 的运动。
求： （1）物块A 上升时的最大速度； （2）若B 不能着地，求mM满足的条件；（3）若M ＝m ，求物块A 上升的最大高度。
5．（12分）如图所示，一平板车以某一速度v 0匀速行驶，某时刻一货箱（可视为质点）无初速度地放置sx （b ）于平板车上，货箱离车后端的距离为l =3m ，货箱放入车上的同时，平板车开始刹车，刹车过程可视为做a =4m/s 2的匀减速直线运动。
浙江名校高中物理竞赛模拟试题(三)(Word版包含答案)
l浙江名校高中物理竞赛模拟试题（三）一、填空（问答）题（每题5分，共25分）1．有人设想了一种静电场：电场的方向都垂直于纸面并指向纸里，电场强度的大小自左向右逐渐增大，如图所示。
这种分布的静电场是否可能存在？试述理由。
2．海尔-波普彗星轨道是长轴非常大的椭圆，近日点到太阳中心的距离为0.914天文单位（1天文单位等于地日间的平均距离），则其近日点速率的上限与地球公转（轨道可视为圆周）速率之比约为（保留2位有效数字）。
3．用测电笔接触市电相线，即使赤脚站在地上也不会触电，原因是；另一方面，即使穿绝缘性能良好的电工鞋操作，测电笔仍会发亮，原因是。
4．在图示的复杂网络中，所有电源的电动势均为E0，所有电阻器的电阻值均为R0，所有电容器的电容均为C0，则图示电容器A极板上的电荷量为。
5．如图，给静止在水平粗糙地面上的木块一初速度，使之开始运动。
一学生利用角动量定理来考察此木块以后的运动过程：“把参考点设于如图所示的地面上一点O，此时摩擦力f的力矩为0，从而地面木块的角动量将守恒，这样木块将不减速而作匀速运动。
”请指出上述推理的错误，并给出正确的解释：。
二、（20分）图示正方形轻质刚性水平桌面由四条完全相同的轻质细桌腿1、2、3、4支撑于桌角A 、B 、C 、D 处，桌腿竖直立在水平粗糙刚性地面上。
已知桌腿受力后将产生弹性微小形变。
现于桌面中心点O 至角A 的连线OA 上某点P 施加一竖直向下的力F ，令c OAOP=，求桌面对桌腿1的压力F 1。
三、（15分）1．一质量为m 的小球与一劲度系数为k 的弹簧相连组成一体系，置于光滑水平桌面上，弹簧的另一端与固定墙面相连，小球做一维自由振动。
试问在一沿此弹簧长度方向以速度u 作匀速运动的参考系里观察，此体系的机械能是否守恒，并说明理由。
2．若不考虑太阳和其他星体的作用，则地球-月球系统可看成孤立系统。
若把地球和月球都看作是质量均匀分布的球体，它们的质量分别为M 和m ，月心-地心间的距离为R ，万有引力恒量为G 。
高三物理三模试卷含答案解析
河北省唐山市高考物理三模试卷一、选择题：本题共8小题，每题6分。
在每小题给出的四个选项中，1-5题只有一项符合题目要求，6-8题有多项符合题目要求。
全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不选的得0分。
1．将一只篮球从高处自由释放，篮球下落过程中空气阻力大大小与速度大小成正比，下落描述篮球下落的加速度a的大小与实践t的关系图象正确的是（）A． B． C． D．2．美国物理学家欧内斯特•劳伦斯1932年研制成功回旋加速器．它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属D形盒隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场．置于中心的粒子源产生的带电粒子射出来，受到电场加速，在D形盒内不受电场力，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动，其结构如图所示，若D 形盒等设备不变，需要获得动能更大的粒子，可以只增加（）A．两D形盒间电压 B．真空室内磁感应强度的大小C．交变电压的周期 D．带电粒子的质量3．如图所示，虚线是小球由空中某点水平拋出的运动轨进，A、B为其运动轨迹上的两点，小球经过A点时，速度大小为1Om/s，与竖直方向夹角为60°；它运动到B点时速度方向与竖直方向夹角为30°，不计空气阻力，重力加速度取lOm/s2．下列叙述正确的（）A．小球通过B的速度为12m/sB．小球的抛出速度为5m/sC．小球从A点运动到B点的时间为1sD．A、B之间的距离为6m4．如图所示，光滑水平面放有一个质量为5kg的光滑斜面体A，将另一个质量为3kg物块B 放在斜面上，为了保持物块与斜面相对静止，需用水平向左80N的力F推斜面．现将斜面固定，对B施加用水平向右的力F1使其静止在斜面上，g取1Om/s2．则F1大小为（）A．30N B．15N C．5ON D．80N5．某天文爱好者想了解某行星的平均密度，他在互联网査阅资料时，只查到了该行星的卫星的最小公转周期为120min．已知万有引力常量G=6.67×10﹣11Nm2/kg2，π取3.14．请你帮该天文爱好者估算一下该行星的平均密度为（）A．2.7×102kg/m3B．2.7×103kg/m3C．2.7×l04kg/m3D．2.7×105kg/m36．如图所示为远距离输电的原理图，各变压器均为理想变压器，己知升压变压器的原线圈的匝数n2可通过滑片P改变，现保待升压变压器原线圈的电压和输送功率不变，现仅使n1的匝数变为原来的十分之一，则下列说法正确的是（）A．输电线上的功率损失变为原来的百分之一B．输电线上的电压损失变为原来的百分之一C．用户得到的电压高于原来电压的十倍D．用户得到的功率变为原来的十倍7．如图所示，边长为a的正方形狀ABCD的四个顶点上分別固定电荷量为+q的正电荷，直线MN过正方形几何中心O且垂直正方形平面，在直线MN上有两点P和Q关于正方形平面对称，不计重力．下列说法正确的是（）A．O点的电场强度为零B．P点和0点的电场强度相同C．一负电荷从O点沿ON方向运动到Q点，该过程电荷的电势能增加D．若在O点放一电量合适的负电荷，仅在电场力作用下，五电荷均能处于平衡状态8．如图所示，倾角为θ的斜面上，固定一内壁光滑且由绝缘材料制成的圆筒轨道，轨道半径为R，轨道平面与斜面共面，整个装置处于垂直斜面向上的匀强磁场中．一质量为m、电荷量为+q的小球，从轨道内的最高点M，无初速变沿轨道滑下，运动到轨道最低点N恰好对轨道无沿半径方向的压力（小球半径r＜＜R），下列说法正确的是（）A．带电小球运到最低点N时所受洛伦兹力大小为mgsinθB．带电小球在圆筒轨道内沿顺时针运动C．带电小球在整个运动过程中机械能不守恒D．匀强磁场的磁感应强度大小为二、非选择题.9．一质量为0.5kg，额定功率为10W的玩具小车，运动时所受的阻力（包含各种阻力）恒为车重的λ倍，为测定该小车的阻力系数λ，现做如下实验，让遥控玩具小车以额定功率从静止沿粗糙水平面起动，经时间t用遥控器关闭发动机，小车继续向前滑行一段距离后停止运动，设小车从起动到停止运动的总位移为x，如图所示，从同一位置释放小车，重复上述实验操作，多次改变小车的遥控器控制时间t，测量与之相对应的小车运动的总位移x，（2）由图象可得斜率的数值k= ，由此可求阻力系数λ= （结果均保留两位有效数字、g=10m/s2）10．某同学设计测量金属丝电阻率的实验方案如下：（1）他用刻度尺测出了接入电路金属丝的长度L、用螺旋测微器测出金属丝的直径d，测量情况如“图1”“图2”所示，金属丝的长度L= cm，金属丝的直径d=mm（2）该同学采用如“图3”实验电路测量金属丝接入电路的电阻，测得电流表的读数I=0.28A，电压表的读数U=11.0V，已知电流表的内阻R g=20Ω，定值电阻R0=5Ω，则该金属丝的电阻R= Ω（计算结果保留两位有效数字）（3）根据该同学的实验方案测得的实验数据，计算金属丝的电阻率ρ= Ω•m （保留两位有效数字）11．在平直的测试汽车加速性能的场地上，每隔l00m有一个醒目的标志杆，两名测试员驾车由某个标志杆静止开始匀加速起动，当汽车通过第二个标志杆开始计时，t1=10s时，恰好经过第5个标志杆，t2=20s时，恰好经过第10个标志杆，汽车运动过程中可视为质点，如图所示，求：（1）汽车的加速度；（2）若汽车匀加速达到最大速度64m/s后立即保持该速度匀速行驶，则汽车从20s末到30s 末经过几个标志杆？12．如图“图A”所示，边长为a的正方形金属线框（共有n匝），内存在着如“图B”所示的随时间变化的磁场，磁场垂直纸面向里为正方向，现使线圈通过导线与两电容器相连，在t=0时刻在左侧电容器紧靠A板如图所示位置，无初速度释放质子和α粒子（不计重力），已知质子质量为m1、电量为q，α粒子质量为m2、电量为2q（2m1＜m2），两粒子在两电容器中的电场和右侧的磁场作用下，最终分别在屏MN上的E点和F点，图中未标出，MN右侧磁场磁感应强为B1，且宽度无限大，图象中给定数据为已知量，求：（1）0.5t时正方形线框的磁通量？2t时的电动势？（2）两粒子最终打在屏MN上E、F两点的间距？【物理——选修3-3】13．下列关于热学现象说法中正确的是（）A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算理想气体分子间的平均矩离C．第二类永动机不可制成是因为违反了能量守恒定律D．布朗运动是液体分子运动，它说明分子永不停息地做无规则运动E．一定质量的理想气体体积不变，温度升高压强增大14．如图甲所示，用面积为S、质量为m的活塞在汽缸内封闭着一定质量的气体，当水平放置时，汽缸内的气体的温度为T1、空气柱的长度为L1，现将汽缸开口向上缓慢竖直放置，经过一段时活塞稳定后，再对汽缸缓缓加热，使活塞回到原位置图乙所示，封闭气体吸收的热量为Q．设大气压强为P0，活塞与汽缸无摩擦，汽缸导热性能良好．求：I．活寒回到原位置时，汽缸内气体的温度；Ⅱ．加热过程中封闭气体的内能变化了多少？【物理——选修3-4】15．下列说法正确的是（）A．医学上用的内窥镜用来检査人体胃、肠、气管等赃器的内部，内窥镜的连线是用光导纤维制成的，利用了光的全反射原理B．利用双缝干涉实验装置，测出双缝到屏的距离L，n个亮条纹间的距离a及双缝之间的距离d，可算出入射光波长λ=C．光的偏振现象应用很广，比如电子表的液晶显示就用到了偏振现象D．在同一种物质中，不同波长的光传播速度不同，波长越短，传播速度越慢E．当障碍物或孔的尺寸比光的波长大很多时，光可以发生明显的衍射现象16．如图所示，在某种介质中、位于原点的波源S，t1=0时刻开始向上，做振幅为4cm的箭谐振动，形成沿x轴正、负向传播的两列简谐波，t2=11s时，x1=﹣4m质点P刚好完成4全振动，x3=9m质点Q刚好完成3全振动．求：（I）简谐波的速度大小；（II）x2=3m质点M的位移和路程．【物理——选修3-5】17．下列说法正确的是（）A．放射性元素无论是以单质还是以化含物形式存在元素都具有放射性，说明射线与核外电子无关而是来自原子核B．絶大多数原子核的质量与原子核的电荷量之比都大于质子质量与质子的电量之比说明原子核不仅由质子组成C．结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，原子核越稳定D．α衰变中产生的γ射线是发生衰变的原子核从高能級向低能级跃迁时，能量以γ光子的形式辐射出来E．用频率一定、强度不同的光照射某金属，发现遏止电压相同，说明光电子的能量只与入射光频率有关18．如图所示，质量分别为m A=1kg，m B=2kg，m C=3kg的A、B、C三金属物块静止在光滑水平面上，且BC两物块间有一压缩的轻弹簧由细线锁定，此时弹簧的弹性势能为12J，轻弹簧两端分别与金属块B和C焊接在一起，A与B靠在一起但不粘连，现烧断细线．求：（I）当弹簧恢复原长时B的速度多大？（Ⅱ）当弹簧恢复原长以后第一次出现弹性勢能最大值，该最大值多大？河北省唐山市高考物理三模试卷参考答案与试题解析一、选择题：本题共8小题，每题6分。
高中物理竞赛复赛模拟卷参考答案
高中物理竞赛复赛模拟卷（三）参考答案第一题（18分）如图所示时，设小环与重物的速率分别为v 1和v 2；加速度大小分别为a 1和a 2，则 1．由机械能守恒，可得222121212sin Mv mv MgL +⨯=θ ① 而θθsin cos 21v v =②联立①、②可得（考虑到M=2m ） θ31sin 2gL v =θθ22cos sin 2gL v =2．由牛顿第二定律： 对小环：1cos ma T =θ③ 对重物：Ma T Mg =-θsin 2④小环相对重物与绳的结点作圆周运动，以该结点（即重物）为参照物，则有1sin v v =θ（v 为m 相对M 的速度）⑤212cos sin /a a v L θθ-=⑥并考虑到M=2m ，联立各式得 θsin 3mg T = 第二题（20分）1.'q 是q 的球面镜像电荷。
如图所示，可以肯定镜像电荷'q 一定在对称轴上，设其电量为'q ，距球心O 的间距为r ，则考察对称轴与球面的两交点B 、'B 的电势，可得r R q KR d q KU B -+-='① rR q K R d q K U B +++=''② 而球接触，0'==U U B③联立①、②、③得'Rq q d=-dR r 2=2．要使带电小球d 能在圆周上做匀速圆周运动，必须使轨道上各点的电势相等。
然而由两点电荷（A 与'A 处的）在空间产生的电场中等势面若是1个球面，则该等势面的电势一定为零。
由此可知A 与'A 互为镜像电荷。
由1的结论易得：2',''R R q q r r r =-=（其中''OA r =），解出：q rRq R r q d R r -=-=='','2 第三题（18分）取与金属环上一小段孤长一起做加速运动的坐标系，该坐标系与构成金属晶格的离子相连。
高中物理竞赛模拟试题+物理竞赛复赛试题及答案
高中物理竞赛模拟试题+物理竞赛复赛试题及答案模拟训练试卷①第一题 (16分)1．天文学家根据观测宣布了如下研究成果：银河系中心可能存在一个大黑洞．黑洞是一种神秘的天体，这种天体的密度极大，其表面的引力如此之强，以至于包括光在内的所有接近黑洞的物体都不能逃脱其引力的作用．人们用口径为3.5m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星体，进行了长达6年的观测，发现距黑洞6×1012m的星体以2000km ／s的速度绕其旋转．另外，根据相对论知识，光子在运动时有质量．设光子在运动时质量为m0，光子与黑洞间的吸引力同样符合万有引力定律。
由以上知识可以求出黑洞的最大半径R= m．已知引力恒量G=6.67×10-11N•m2／kg2。
计算结果取l位有效数字．2．电子电量为e，质量为m，经过电压为U的加速电场加速后，电子具有的德布罗意波的波长表达式是λ= ．若le=1.6×10-19C，m=9.1×10-31kg，代人数据计算，当U=150V时，λ= m．第二题 (20分)如图所示，半径为r的孤立金属球远离其他物体，通过电阻可以忽略的理想细导线和电阻为R的电阻器与大地连接．电子束从远处以速度v射向金属球面，若稳定后每秒钟落到金属球上的电子数目为n，电子质量为m，电子电量数值为e，不考虑电子的重力势能，试求：1．稳定后金属球每秒钟自身释放的热量Q和金属球所带电量q；2．稳定后每秒钟落到金属球上的电子数目n不会超过多少?第三题 (20分)在水平地面某一固定点用枪射击，射出的子弹在水平地面上落点所能够覆盖的最大面积是A．若在这一固定点正上方高度为h的位置用同一支枪射击．射出的子弹在水平地面上落点所能覆盖的最大面积是多大?不计空气阻力，不计枪支的长度，每次射出的子弹初速度大小相同．第四题 (18分)如图所示，固定在竖直平面内的椭圆环，其长轴沿竖直方向．有两个完全相同的小圆环套在椭圆环上，不计质量的轻线将两个小圆环连接在一起，轻线跨过位于椭圆焦点F的水平轴，小圆环与轻线系统处于平衡状态．不计各处的摩擦，小圆环的大小忽略不计．试分析说明，系统属于哪一种平衡状态?第五题 (20分)摩尔质量是μ、摩尔数是n的单原子理想气体发生了未知的状态变化(我们称之为x过程)．状态变化过程中，可以认为气体在每一状态都处于平衡状态．气体的x过程曲线在P—V图像中，向下平移P0后恰好与温度是T0的等温曲线重合，如图所示．1．试写出x过程中气体体积V随温度T变化的关系式；2．试写出x过程中气体的比热容c与压强P变化的关系式．第六题 (24分)如图所示，真空中平行板电容器水平放置，电容器下极板固定不动，上极板用轻弹簧连接在极板中心位置悬挂起来．已知电容器极板面积是A．当上极板静止不动时，弹簧伸长量为x0，此时两极板间距为d0．现将电容器与电势差为U的电源连接，使两极板充上等量电荷，上面是正电荷，下面是负电荷，上极板会发生小幅度振动．上极板在振动的平衡位置时两极板间距为d l，不计电容器边缘效应，不计电源内阻，试求：1．弹簧的劲度系数k；2．上极板做小幅度振动的周期T；3．若弹簧的劲度系数k为某一确定值，上极板做小幅度振动时，电容器充电电压不会超过多少?第七题 (22分)如图所示，在焦距f=0.15m的凸透镜L主轴上有一小光源S，凸透镜L另一侧有两个反射面相向放置的平面镜OM l和OM2．平面镜OM l和OM2彼此垂直，且与透镜L主轴成45°，两平面镜的交线与透镜主轴垂直．已知小光源中心到两平面镜的交线距离SO=0.9m，透镜到两平面镜的交线距离010=0.3m，试求：1．小光源S在透镜主轴上共成多少个像?2．小光源S在透镜主轴外共成多少个像?分别指出像的虚实、位置及放大率．答案与分析全国中学生物理竞赛复赛试题一、（15分）一半径为R 、内侧光滑的半球面固定在地面上，开口水平且朝上. 一小滑块在半球面内侧最高点处获得沿球面的水平速度，其大小为0v (00≠v ). 求滑块在整个运动过程中可能达到的最大速率. 重力加速度大小为g .二、（20分）一长为2l 的轻质刚性细杆位于水平的光滑桌面上，杆的两端分别固定一质量为m 的小物块D 和一质量为m α（α为常数）的小物块B ，杆可绕通过小物块B 所在端的竖直固定转轴无摩擦地转动. 一质量为m 的小环C 套在细杆上（C 与杆密接），可沿杆滑动，环C 与杆之间的摩擦可忽略. 一轻质弹簧原长为l ，劲度系数为k ，两端分别与小环C 和物块B 相连. 一质量为m 的小滑块A 在桌面上以垂直于杆的速度飞向物块D ，并与之发生完全弹性正碰，碰撞时间极短. 碰撞 时滑块C 恰好静止在距轴为r （r >l ）处. 1. 若碰前滑块A 的速度为0v ，求碰撞过程中轴受到的作用力的冲量；2. 若碰后物块D 、C 和杆刚好做匀速转动，求碰前滑块A 的速度0v 应满足的条件.v三、（25分）一质量为m 、长为L 的匀质细杆，可绕过其一端的光滑水平轴O 在竖直平面内自由转动. 杆在水平状态由静止开始下摆， 1. 令mLλ=表示细杆质量线密度. 当杆以角速度ω绕过其一端的光滑水平轴O 在竖直平面内转动时，其转动动能可表示为k E k L αβγλω=式中，k 为待定的没有单位的纯常数. 已知在同一单位制下，两物理量当且仅当其数值和单位都相等时才相等. 由此求出α、β和γ的值.2. 已知系统的动能等于系统的质量全部集中在质心时随质心一起运动的动能和系统在质心系（随质心平动的参考系）中的动能之和，求常数k 的值.3. 试求当杆摆至与水平方向成θ角时在杆上距O 点为r 处的横截面两侧部分的相互作用力. 重力加速度大小为g .提示：如果)(t X 是t 的函数，而))((t X Y 是)(t X 的函数，则))((t X Y 对t 的导数为d (())d d d d d Y X t Y X t X t=例如，函数cos ()t θ对自变量t 的导数为dcos ()dcos d d d d t t tθθθθ=四、（20分）图中所示的静电机由一个半径为R 、与环境绝缘的开口（朝上）金属球壳形的容器和一个带电液滴产生器G 组成. 质量为m 、带电量为q 的球形液滴从G 缓慢地自由掉下（所谓缓慢，意指在G 和容器口之间总是只有一滴液滴）. 液滴开始下落时相对于地面的高度为h . 设液滴很小，容器足够大，容器在达到最高电势之前进入容器的液体尚未充满容器. 忽略G 的电荷对正在下落的液滴的影响.重力加速度大小为g . 若容器初始电势为零，求容器可达到的最高电势max V .五、（25分）平行板电容器两极板分别位于2dz =±的平面内，电容器起初未被充电. 整个装置处于均匀磁场中，磁感应强度大小为B ，方向沿x 轴负方向，如图所示.1. 在电容器参考系S 中只存在磁场；而在以沿y 轴正方向的恒定速度(0,,0)v （这里(0,,0)v 表示为沿x 、y 、z 轴正方向的速度分量分别为0、v 、0，以下类似）相对于电容器运动的参考系S '中，可能既有电场(,,)xy z E E E '''又有磁场(,,)x y z B B B '''. 试在非相对论情形下，从伽利略速度变换，求出在参考系S '中电场(,,)xy z E E E '''和磁场(,,)x y z B B B '''的表达式. 已知电荷量和作用在物体上的合力在伽利略变换下不变.2. 现在让介电常数为ε的电中性液体（绝缘体）在平行板电容器两极板之间匀速流动，流速大小为v ，方向沿y 轴正方向. 在相对液体静止的参考系（即相对于电容器运动的参考系）S '中，由于液体处在第1问所述的电场(,,)xy z E E E '''中，其正负电荷会因电场力作用而发生相对移动（即所谓极化效应），使得液体中出现附加的静电感应电场，因而液体中总电场强度不再是(,,)xy z E E E '''，而是0(,,)xy z E E E εε'''，这里0ε是真空的介电常数. 这将导致在电容器参考系S 中电场不再为零. 试求电容器参考系S 中电场的强度以及电容器上、下极板之间的电势差. （结果用0ε、ε、v 、B 或（和）d 表出. ）六、（15分）温度开关用厚度均为0.20 mm 的钢片和青铜片作感温元件；在温度为20C ︒时，将它们紧贴，两端焊接在一起，成为等长的平直双金属片. 若钢和青铜的线膨胀系数分别为51.010-⨯/度和52.010-⨯/度. 当温度升高到120C ︒时，双金属片将自动弯成圆弧形，如图所示. 试求双金属片弯曲的曲率半径. (忽略加热时金属片厚度的变化. )七、（20分）一斜劈形透明介质劈尖，尖角为θ，高为h . 今以尖角顶点为坐标原点，建立坐标系如图(a)所示；劈尖斜面实际上是由一系列微小台阶组成的，在图(a)中看来，每一个小台阶的前侧面与xz 平面平行，上表面与yz 平面平行. 劈尖介质的折射率n 随x 而变化，()1n x bx =+，其中常数0b >. 一束波长为λ的单色平行光沿x 轴正方向照射劈尖；劈尖后放置一薄凸透镜，在劈尖与薄凸透镜之间放一档板，在档板上刻有一系列与z 方向平行、沿y 方向排列的透光狭缝，如图(b)所示. 入射光的波面（即与平行入射光线垂直的平面）、劈尖底面、档板平面都与x 轴垂直，透镜主光轴为x 轴. 要求通过各狭缝的透射光彼此在透镜焦点处得到加强而形成亮纹. 已知第一条狭缝位于y =0处；物和像之间各光线的光程相等.1. 求其余各狭缝的y 坐标；2. 试说明各狭缝彼此等距排列能否仍然满足上述要求.图(a)图(b)八、（20分）光子被电子散射时，如果初态电子具有足够的动能，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射. 当低能光子与高能电子发生对头碰撞时，就会出现逆康普顿散射. 已知电子静止质量为e m ，真空中的光速为 c . 若能量为e E 的电子与能量为E γ的光子相向对碰， 1. 求散射后光子的能量；2. 求逆康普顿散射能够发生的条件；3. 如果入射光子能量为2.00 eV ，电子能量为 1.00´109 eV ，求散射后光子的能量. 已知xm e =0.511´106 eV /c 2. 计算中有必要时可利用近似：如果1x <<»1-12x .第30届全国中学生物理竞赛复赛解答与评分标准一参考解答：以滑块和地球为系统，它在整个运动过程中机械能守恒. 滑块沿半球面内侧运动时，可将其速度v 分解成纬线切向 (水平方向)分量ϕv 及经线切向分量θv .设滑块质量为m ，在某中间状态时，滑块位于半球面内侧P 处，P 和球心O 的连线与水平方向的夹角为θ. 由机械能守恒得2220111sin 222m mgR m m ϕθθ=-++v v v (1)这里已取球心O 处为重力势能零点. 以过O 的竖直线为轴. 球面对滑块的支持力通过该轴，力矩为零；重力相对于该轴的力矩也为零. 所以在整个运动过程中，滑块相对于轴的角动量守恒，故0cos m R m R ϕθ=v v .(2)由 (1) 式，最大速率应与θ的最大值相对应max max ()θ=v v .(3)而由 (2) 式，q 不可能达到π2. 由(1)和(2)式，q 的最大值应与0θ=v 相对应，即max ()0θθ=v . [(4)式也可用下述方法得到：由 (1)、(2) 式得22202sin tan 0gR θθθ-=≥v v .若sin 0θ≠，由上式得220sin 2cos gRθθ≤v .实际上，sin =0θ也满足上式。
高中物理竞赛决赛模拟试题(有答案)
高中物理竞赛模拟试题（决赛）一、在一边长为a 的正n 边形的个顶点上,各有一个质点.从t=0时刻开始,各质点以相同的速率ν开始运动,运动过程中所有的质点都为逆时针方向,并且始终对准它的下一个质点运动,问经过多少时间后所有质点同时相遇？二、如图所示,物体A 质量为m,吊索拖着A 沿光滑竖直杆上升,吊索通过滑轮B 与卷扬机相连,收吊索的速度为ν0,滑轮B 到竖直杆的距离为0l ,B 滑轮在水平杆上向右以速度ν运动.求左边吊索恰好竖直,AB 绳与水平方向成θ角时,吊索中的张力是多少？三、一个空心半圆形圆管竖直在铅垂面内,管口连线在水平面内.管内装满重量为W 的一系列小球,左、右最高的一个小球恰好和管口平面相切,共有2n 个小球.求从左边起第k 个和第k+1个小球之间的相互压力（忽略所有摩擦）四、如图所示,O 、A 、B 三点在同一水平直线面上,O 点有一个固定的水平长钉,A 点为一固定点,OA 相距l .B 处有一小球,用一根长2l 的轻绳和A 点相连.现给B 球一个竖直向下的速度ν0,使它要能击中A 点.求ν0的最小值为多少？五、质量为M 的宇航站和和质量为m 的飞船对接在一起沿半径为nR 的圆形轨道绕地球运动,这里的n=1.25,R 为地球半径,然后飞传从宇航站沿运动方向发射出去,并沿某椭圆轨道飞行,其最远点到地心的距离为8nR,如果希望飞船绕地球运动一周后恰好与宇航站相遇,则质量比m/M 应该为多少？六、液体A 、B 互不相溶,它们的饱和气压p 与温度T 的关系是k0(i n ip a l i A B p T b ==+）（或） 式中p 0为标准大气压,a 、b 为液体本身性质所决定的常量.已测得两个温度点的p i/p 0值如下：（1）在外部压强为p 0时,确定A 、B 的沸点.（2）现将液体A 和B 各100g 注入容器中,并在A 表层覆盖有薄层无挥发性的液体C,C 与A 、B 互不相溶,C 的作用防止A 自由挥发,各液层不厚,液内因重力而形成的附加压均可忽略,A 、B 的摩尔质量比γ=M A /M B =8今对容器缓慢持续加热,液体温度t ℃随时间τ的变化如图所示.请确定图中温度t 1、t 2（精确到1℃）以及在1τ时刻液体A 和液体B 的质量（精确到0.1克）假设A 、B 蒸汽均能作理想气体处理,因此也也服从道尔顿分压定律.七、平行板电容器两极板都是正方形,其面积均为S=1.0×10-2m 2,相距为d=1.0×10-3m,将这个电容器与电源相连接,电源的电动势ε=100,再把厚度为d,长度等于电容器极板长度的电解质板（相对介电常数εr =2）以匀速ν=2.3×10m/S 引入两极板间,问：（1）电路中的电流强度为多少？（2）介质板插入过程中电源的输出能量为多少？（3）电容器中电解质板引入前后所储存的能量有何变化？比较电源输出的能量与电容器中能量的变化是否相同？说明原因.八、图是有24个等值电阻连接而成的网络,图中电源的电动势为ε=3.00V,内阻r 为2.00Ω的电阻与一阻值为28.0Ω的电阻R ′及二极管D 串联后引出两线；二极管的正向伏安曲线如图所示.P 0C BAt 2 t 1τ100400.284,0.0727890 1.476,0.6918A B A B p p C p pC ====0000：p p ：p p（1）若将P、Q两端与图中电阻网络E、G两点相接,测得二极管两端的电压为0.86V,求电阻网络两点E与G的电压.（2）若将P、Q两端与图中电阻网络B、D两点相接,求同二极管D的电流I D和网格中E、G间的电压U EG.九、考虑不用发射到绕太阳运动的轨道上的方法,要在太阳系建立一个质量为m静止的太空站.这个太空站有一个面向太阳的大反射面（反射系数为1）,来自太阳的辐射功率L产生的辐射压力使太空站受到一个背离太阳的力,此力与质量为M S的太阳对太空站的万有引力方向相反,大小相等,因而太空站处于平衡状态.忽略行星对太空站的作用,求：（1）此太空站的反射面面积A；（2）平衡条件和太阳与太空站之间的距离是否有关？（3）设反射面是边长为d的正方形,空间站的质量为106kg,确定d之值.已知太阳的辐射功率是3.77×1026W.太阳质量为1.99×1030kg.7142122 23 24参考答案一、□解Ⅰ 对一个正n 边形,内角的度数是(2)n nπ-,设每边的长度是a （以五边形为例）A 顶点对着B 质点运动到点F 处,B 质点对着C 顶点运动到了G 处（如图）,在△BGF 中用余弦定理FG 2=（a-ν∆t ）2+（ν∆t ）2-2（ν∆t ）（a-ν∆t ）cos (2)n nπ- 舍去高阶小量12212222cos()2211cos()n FG a v ta v ta n vt n a a n ππ-⎡⎤=-∆-∆⎢⎥⎣⎦⎧-⎫⎡⎤=-+⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭因为22[1cos()]1v t n a nπ-+<< 所以2{1[1cos()]}2[1cos()]v t n FG a a nn a FG v t n ππ-=-+--=+每边边长的减短率为2[1cos()]n v nπ-+ 相遇时间22[1cos()](1cos )a at n v v n nππ==-+- □解Ⅱ 在整个运动过程中所有质点总是在一个正n 形的顶点上（只是正n 形不断变小）,因此α和θ不会变,即α=nπ,θ=2n ππ-.质点向着正n 边形中点O 运动的速度为cos sin /sin 2v v v na l nπθπ⊥===到达中点的时间222sin ()(1cos )l a at v v v n nππ⊥===- 二、□解Ⅰ 这是一个比较复杂的运动,将此运动看成两个运动的合成：一个是B 滑轮不动,卷扬机以速度ν0收吊索；另一个是AB 段吊索长度不变,B 滑块以ν向右运动.第一个运动使A 滑EG ADFCBν块得到了一个速度ν1=sin v θ第二个运动使A 滑块得到另一个速度 ν2=-cot θ·ν A 的真实速度 νA =ν1+ν2=0cos sin v v θθ-将A 的速度分解成沿吊索方向的分量νA Ⅱ和垂直吊索方向的分量A v ⊥'0cos cos sin A v v v θθθ⊥-'=B 速度的垂直于吊索的分量sin B v v θ⊥=所以A 相对于B 垂直于吊索方向的速度0cos sin A B A v v v v v θθ⊥⊥⊥-'=-=A 物体的向心加速度2200cos /cos A A v v a l l θθ⊥⊥==分析A 的受力情况可知sin cos cos T mg N maT Nθθθ--==联立,即可求得T□解Ⅱ 以滑轮B 为参照物,A 物体速度可看成水平方向的速度ν和竖直方向的速度ν′的合成,卷扬机虽然也有向左的速度ν,但不影响吊索的速度,所以物体A 沿吊索方向的速度亦为ν0.即0cos sin v v v θθ'=+得0cos sin v v v θθ-'=A 速度垂直吊索的分量0sin cos cos sin A v v v v v θθθθ⊥'=--=以下同解Ⅰ 三、如图,对第k(k ≥2)个滚珠进行受力分析,它受到左右两侧的压力分别记为N k-1和N K ,还受到管壁的经向弹力P 和重力W.建立如图直角坐标系,只讨论在x 方向上的合力为零的条件则有1cos cos cos 0K K N W N αβα-+-=有图中几何关系可知ν/2/2nαθθπ==所以有α=4nπ同时有(1)24(21)4k n nk nππβπ-=+-=将α,β值代入式可得1(21)cos4[]cos4k k k n N N W n ππ---=即有213213cos4[]cos45cos4[]cos4(21)cos4[]cos4k k n N N W n n N N W nk n N N W nππππππ--=-=--=两边相加后可得13521coscos cos 444{}cos4k k n nn N N W nππππ-+++-=（）对第一个钢珠受力分析不难得到1cos 4[]cos4n N W nππ=因此xN k111121[cos ]4cos4[2cos sin ]2144cos 42sin41{[sinsin ]}22sin4sin 22sin4ki k kki i ki i n N Wni i n nn ni i n nk nnππππππππππππ====-=--=--==∑∑∑∑（）（）（）2n （）2n所以sin2()sin2k k n N W nππ=四、如图,小球沿半圆轨道运动到B ′位置时,有机械能受恒定理可知,它应具有向上速度ν0.若ν0足够大,则小球可沿较小半圆轨道击中A 点.若ν0较小,则可能在较小半圆轨道的某C 点脱离半圆轨道改取斜抛轨道,也有可能击中A 点,这种方式对应的ν0即为所求的最小值.为C 点引入方位角.小球在C 点脱离圆轨道故此时绳中张力恰为零.小球速度ν应满足以下关系式2sin /mg F mv l θ==心式中m 为小球质量.l 为半圆轨道半径,又由机械能受恒可得22011sin 22mv mv mgl θ=+ 上述两式可解得20sin 2v glθ=建立如图坐标O-xy 系,小球在点C 时刻定为t=0,则C 点后斜抛运动的x 、y 分运动为2cos (sin )1sin (cos )2x l v t y l v t gt θθθθ=-+⎧⎪⎨=+-⎪⎩ 消去t,可得22222cos (cos )1(cos )sin []sin 2sin 1(cos )cos 2sin (cos )sin sin v x l x l y l g v v x gl x l l l l v θθθθθθθθθθθθ++=+-+=++- 由前面所述,可得2sin v gl θ=代入上式可得23(cos )cos (cos )sin sin 2sin x xyl ll θθθθθθ++=+- 要求小球与A 点相遇,即抛物线轨道需过x=l ,因此23(1cos )cos (1cos )0sin sin 2sin θθθθθθ++=+-可展开并逐渐化简为42222222222322322sin sin cos 2sin cos 12cos cos 02sin (sin cos )2cos (1sin )1cos 02sin 2cos 1cos 022cos 2cos 1cos 0θθθθθθθθθθθθθθθθθθθ++---=+----=---=----=最后得cos θ的三次方程式2313cos 2cos 0θθ--=其解为1cos 2θ=因此3sin θ=与前面的20sin /3v gl θ=联立,即算得最小ν0值为033/2v gl =.五、如图所示,斜线覆盖的内圆是地球,其外为飞船离开后的椭圆轨道,再外面是飞船与宇航站开始的圆轨道,最外面是飞船的新轨道.地球质量记为M e ,飞船被发射前,它与宇航站一起运动的速度为u,则有22()()()eG M m M M m u nR nR ++=得BB′A yCν0xθ O2llu =飞船发射后的瞬间,飞船的速度记为u,宇航站的速度记为V,根据动量受恒有：()M m u MV mv +=+即得所需要的比值为()()V u m M u v -=- 于是问题转化为求v 和V分离后飞船近地点与地心相距nR,速度大小为ν,远地点与地心相距8nR,飞船速度大小记为ν′,则由开普勒第二定律和动能受恒得22811228e e vnR v nR GM m GM m mv mv nR nR '=⎧⎪⎨'-=-⎪⎩ 由此解得43v u ==分离后宇航站远地点与地心间距离设为nR,速度大小记为V.近地点与地心间距r,速度大小为V ℃.同样可列方程组：221122e e V nR V rGMM MV GMM r MV nR ''=⎧⎪'=-⎨-⎪⎩ 可解得V =由可以看出,若求得r 便可算出m/M 值为求r,可利用开普勒第三定律,设飞船新轨道的周期为t,而它的半轴长则为(8)2nR nR +；宇航站新轨道周期设为T,而它的半长轴则为()2nR r +,有 3322(8)()nR nR nR r t T ++=即329()()nR t nR r T ⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦飞船运行一周后恰好与宇航站相遇,因此t=Kt k=1、2、3、…… 代入上式后便可得2323(9)k nRr k-=宇航站不能与地球相碰,否则它不可能再与飞船相遇,故要求 r>R代入上式,并考虑到n=1.25,可得 k ≤11现由上式计算m/M 值()()33m V u M u v -==-=-=要求 m/M>0 因此 k 2/3>9/2 即 k ≥10可见k 取值只可为 k=10或k=11 因此0.048mM=或0.153 六、（1）沸点即01i p p =时的温度,由于0()0i n p l p =,可得沸点i i iaT b -=.对于A 0.284[](273.1540)1.476[](273.1590)An AAn Aa lb a l b =++=++解之得3748.49,10.711A A a K b =-=同理得5121.64,13.735B B a K b =-=据此可得液体A 、B 沸点00349.4577372.89100A B T K C T K C===≈（2）系统有两次沸腾现象,t 1、t 2是沸点.第一次应发生在A 、B 交界面处,界面上气泡内压强等于A 、B 的饱和气压之和,其值先达到p 0,此时沸腾温度t 1低于A 、B 各自的沸点.有110()()A B p t p t p +=由于(/)0i ai T b ip e p += 令11001,273.15,T t t t t =+=满足即代入0,,,,A A B B a b a b t 值,采用二分逼近方法取值,可得t 1=67℃ A 、B 交界面一消失,第一次沸腾结束.容器内仅剩一种液体,要加热到t 2该液体的沸点才出现第二次沸腾.T 2必为100℃或者77℃.在温度t 1的沸腾过程中,从交界面出升离的气泡中,A 、B 的饱和气质量比1122()()8()()A A A A AB B B B B m M p t p t m M p t p t ρρ=== 由（2）式可得t 1时,A 、B 的饱和气压：100()0.734,0.267A B p t p p p ==因此22.0ABm m = 这表明A 蒸发质量是B 的22倍,液体A 的100克全部蒸发掉,液体B 仅剩4.5克,可见在t 1时刻容器中,液体A 的质量为0,液体B 的质量为95.5克,因此t 2=100℃ 七、（1）在电介质匀速插入过程中,电容不断增加经过t 之后,电容为00(4r r SvC C Kd Kdt C Kdεεπ=+-=+电容增量之值0(4r tC C C Kdεπ-=-=因Q=C ε,故电容器上电量相应增加之值为(4r tQ C Kdεεεπ-==所以充电电流29(4(21)10210()r Q I t KdA εεπ---==-⨯==⨯（2）电源输出的电能972210100910()2.310W I t J ε---==⨯⨯⨯=⨯⨯ （3）介质未插入时,电容所贮电能为2210229371122411010024 3.14910104.4310()S W C Kd J εεπ---==⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ 插入介质后,电容所贮电能增加22700011() 4.4310()22r W C C C J εεε-=-==⨯所以电源输出能量W>∆W,由题设电源内阻,线路电阻均不计,那么电源多输出的电能W-∆W 到什么地方去了.把介质插入电容器之间时,在介质板上产生极化电荷,极板上自由电贺对极化电荷产生吸引力,在忽略介质板和电容器极板之间的摩擦力时,要使介质板匀速地插入电容器中去,必须在加一个外力与此吸引力相平衡.因此,在介质板匀速插入电容器时,外力做负功,使电源输出的一部分能量W-∆W 变成了其它形式的能量. 八、（1）当引线两端P 、Q 与电阻网格E 、G 两点连接时,二极管两端的电压U D1=0.86V,此时对应的电流从图中查得为25.0mA,则E 、G 两点间的电压为11130.025(28.02)0.861.39()EG D U I R U rI V ε'=---=-⨯+-=考虑到对称性,网格EG 两端的等效电阻R EG 可由图表示,其值 R EG =13R/3而1011118151201055.6()729.9()133()()()()(16/7)2722130.695()14EGEG EG EA U R I R R I II U R R R R I R V ==Ω==Ω=++=+==从图可看出EA EG U U =的一半,即0.695V(2)当引线两端P 、Q 与电阻网格B 、D 两点相接时,由图求得等效电阻R BD 与R 0关系,并代入R 0的阻值05529.97721.4()BD R R ==⨯=Ω 通过二极管D 的电流i D 与二极管两端的电压关系22()D D BD U I R R r ε'=-++代入数据得22351.4D D U I =-这是一条联系U D 与的I D 直线方程,而U D 、I D 同时又满足二极管伏安特性曲线中一直线22351.4D D U I =-与二极管伏安特性曲线的纵坐标即为二极管的电流,由图读出240.5D I mA =R 1 F根据对称性,图中,M 、P 两点等势, N 、Q 两点等势,流过R 18、R 22及R 3、R 7流过电阻的电流均为零,因此E 、G 间的电势差与M 、N 两点之间的电势差相等241112418120()2[]722352()72D EG MN D I R R U U R R R R R R I R V +==+++++==九、(1)设空间站与太阳距离为r,则太阳辐射在空间站反射面单位面积内的功率即为光强Ф=4L rπ,太阳对反射面产生的压强是光子的动量传递给反射面的结果,这一光压为于是反射面受到的辐射压力22LF PA A r cπ==辐射 太阳对太空站的万有引力为2S M mGF r =引力.式中G 为万有引力常数.在太空站处于平衡状态时,F F =辐射引力即222S M mG L A r c rπ= 这就得到,反射面面积2S GM mcA Lπ=(2)有上面的讨论可知,由于辐射压力和太阳引力都与r 2成反比,因而平衡条件与太阳和空间站的距离r 无关.(3)若A=d 2,并以题给数据代入前式得到HR 142.5810d m===⨯。
高中物理竞赛题(含答案)
高中物理竞赛题(含答案)一、单项选择题1. 在自由落体过程中，物体的势能增加，动能减小。
A. 正确B. 错误2. 一列火车以$v$速度行驶，它的长度为$L$，宁静的人听到车头发出声音后$T$秒后听到车尾发出的声音。
则$v$为：A. $\frac{L}{2T}$B. $\frac{2L}{T}$C. $\frac{L}{T}$D. $\frac{T}{L}$3. 两个均质、半径相等、长度不同的均匀圆筒A、B，均可在竖直平面内以固定点O为转轴转动，轴线分别与定点OA、OB平行。
当它们同时从静止转动起来时，轮毂周向速度$V_1$比$V_2$：A. $V_1=V_2$B. $V_1>V_2$C. $V_1<V_2$D. 不确定4. 一个长为$L$的导线，施加电流$I$，沿任意方向在匀强磁场中运动，做完一周回路时，会发生电流改变的原因是：A. 因为改变导线的长度B. 因为导线被磁场力拉直了C. 因为导线切割磁力线D. 不确定5. 一根长度为$l$，截面积为$S$，长度均匀分布电荷$q$的细长直线，经过小球$O$（$O$到直线距离为$r$）的电场强度$E$是：A. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q}{r^2}$B. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q}{\sqrt{l^2+r^2}}$C. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{ql}{\sqrt{l^2+r^2}}$D. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q}{l^2+r^2}$答案：1.A 2.B 3.C 4.C 5.A二、填空题1. 一个直导线，垂直于均匀磁场B，长度为$l$，电流为$I$，受到的磁感应强度$B_1$是$______$2. 单色光的波长为500nm，折射率为1.5，其在空气和该介质交界面的发射角是$______°$3. 质量为$m$，长度为$l$，弹性系数为$k$的弹簧在自由状态下的振动周期是$______$4. 质量为$m$的物体在竖直向下的重力作用下自由下落的过程中，重力势能不断$______$，动能不断$______$5. 一列火车以$v$速度行驶，铁轨相对静止。
高中物理竞赛初赛模拟试题(有答案)
高中物理竞赛模拟试题（初赛）一、现有一个长方形的抽屉,其俯视图如图所示AD=L,AB=W.抽屉面板上左、右对称地安装着E 、F 两个把手,它们之间的距离为d,该抽屉上下底面是光滑的,左、右侧壁的摩擦系数为μ,不拉动抽屉时左、右抽屉与抽屉腔之间有一定的间隙,如果用平行AD 的力作用在一个把手上将抽屉拉开,对μ有什么要求？二、一条轻氢绳两端各系着质量为m 1和m 2的物体,通过定滑轮悬挂在车顶上,m 1>m 2,如图绳与滑轮的摩擦忽略不计,若车以加速度a 向右运动,m 1仍然与车厢地板相对静止,试求：（1）此时绳上的张力T ；（2）m 1三、两个质量都为m 的小球,用一根长为2l 的轻绳连接起来,置于光滑桌面上,绳恰好伸直.用一个垂直绳方向的恒力F 作用在连线中点O 上,问：在两小球第一次碰撞前的瞬间,小球在垂直于F 方向上的分速度是多少？四、一车在平直公路上以加速度匀加速a g直线运动,用长为L 的轻绳将一小球B 悬挂于车厢顶上,待小求相对车厢静止之后,将其在竖直平面内稍稍拉离平衡位置,然后由静止释放,小球将在平衡位置附近作小幅振动,求小球的振动周期.CBAm五、一根一端封闭的均匀玻璃管长96cm,内有一端长20cm 为的水银柱水银柱下方为一空气柱,当温度为27°时玻璃管开口竖直向上,空气柱长60cm,此时外界大气压为76cmHg,试问：为使水银柱不全部从玻璃管中溢出,温度可达到多少度？六、三个相同的金属圈两两相交地焊接成如图所示的形状,若每一金属圈的原长电阻（即它断开时测两端的电阻）为R,试求图中A 、B 两点之间的电阻.七、在倾角为30°的斜面上,固定两根足够长的光滑平行导轨,一个匀强磁场垂直斜面竖直向上,磁感强度为B=0.4T,导轨间距L=0.5m 两根金属棒ab 、cd 水平地放在导轨上,金属棒质量m ab =0.1kg.、m cd =0.2kg 两金属棒总电阻r=0.2Ω,导轨电阻不计,现使金属棒ab 以ν=2.5m/s 的速度沿斜面向上匀速运动,求： （1）金属棒cd 的最大速度；（2）在cd 有最大速度时,作用在ab 的外力的功率.八、由折射率为n=1.5的玻璃制成的对称的双凸透镜,在空气中焦距为30cm （1）把它放在平面镜上形成一个折、反射系统,该系统的焦距为多少？（2）在透镜和批改平面镜之间注满水,水的折射率为4/3,这个系统的折射率为多少？A(b)(a)参考答案一、如果F 作用在E 把手上,那么抽屉有一个沿逆时针转动的趋势,在D 、B 两个角上产生两个弹力N 1和N 2,以防止抽屉旋转,在D 、B 两处也会受到两个摩擦力f 1和f 2121210:0:()20:xy B FN N F F N N W d F N W N L M μμ=⎧⎪=⎪==+⎨⎪+⎪=+⎩=∑∑∑ 可解得 μ≤L d二、如图所示为的受力,以车厢为非惯性参照系,在竖直和水平方向上有22cos sin T m g T m aθθ==联立此二式可解得T m =m 1物体的受力如图所示,仍以车厢为非惯性参照系,在竖直和水平方向有11T N m g f m a N μ'+==≤静式中T ′=T,联立这二式,可解得11()m m g T μ≥=- 三、设作用力F 的方向为x 方向.当绳子与x 方向成α角时,绳上的张力T 为 T=2cos Fa此张力使小球在x 轴方向上的加速度为cos 2x T Fa m mα==AL可见,xa与a无关,小球在x轴方向做匀加速运动.设由初始到两球第一次相碰前,力F的作用点共移动的距离为s,则两小球在x方向都运动了距离s-l,则小球在碰撞前在x方向的分速度为xν==（1）在这段过程中,F做的功为Fs,根据动能定理2212()2x yFs mνν=⨯+(2)联立（1）、（2）两式可得Fs=F(s-l)+mνy2所以νy四、如图所示,在小车参照系中,小球受到三个力而平衡,重力mg,惯性力m a和轻绳拉力T.在小车参照系中,等效的重力加速度为g'=因此小球的振动周期22Tπ==五、如图,初态空气柱长L0=60cm,压强p0=96cmHg,温度T0=300K,而后从T0开始升温分阶段如下.第一阶段：温度从T0升高,空气柱长度增高,水银柱上升,但可保持空气柱压强仍维持在p0=96cmHg.当水银柱上端面与管口并齐时,此阶段温度达最高值,记为T1,有000001/(16)/p L T p L T=+解得1000(16)/380T L T L K=+=第二阶段：温度从T1继续上升,水银柱开始外溢,但留下的x<20cm长水银柱仍能维持空气柱内外压强平衡,水银柱也可以不全部溢出,设此时的温度为T x,则可建立方程00(76)(96)xp L x xT T+-=将p0、L0、T0各量代入后,可得22096(76)05xTx x--⨯-=为使x有实数解,要求二次方程判别式60cm20cm16cm220496(76)05xT =+⨯⨯-≥ 成立,即要求 T x ≤385K这样,可实现平衡x 的有两格外值1010x cmx cm⎡⎢⎣⎡=⎢⎣大小开始时T x =T 1=380K,对应x 大=20cm,x 小=0,显然实际情况是x 大而不是x 小,所以水银并未溢出.当T大从380K 向上逐渐增高时,x 大从20cm 逐渐减小（这可x 大从T 大关系看出）,当T 大=385K 时,x 大降到10cm,当T 大再增高时,便不可能有平衡x 的解,这意味着： （1）水银柱继续外溢,x 继续减小,但无论x 小到什么值维持平衡；（2）x 减小到某值时,水银柱（长度已减小到x 值）向下压回以达到新的平衡位置,但这是不可能的,因为水银柱外溢时空气柱压强大于外部压强,若水银柱能向回压下,则空气柱压强小于外压强,这两种情况都处于连续变化过程,因此刚要向回压下时内、外压强必相等,即此时的x 对应平衡状态,而这是已被否定的.结论：当温度刚超过385K 时,水银柱便会从管中全部溢出.综合所示可知,为使水银柱不会全部从管中溢出,温度至少可达385K,即112℃.六、从图看出,整个电阻网络相对A 、B 两点具有上、下对称性,因此可上、下压缩成图所示的等效简化网络,其中r 为原金属圈长度部分的电阻,即有 r=R/4图网络中从A 点到O 点电流与从O 点到B 点的电流必相同；从A ′点到O 点的电流与从O 点到B ′点电流必相同.因此可将O 点断开,等效成图所示简化电路,继而再简化成图所示的电路.最后可算得 R AB =1225512r r r -+=（） 即有R AB =5R/48七、开始时,cd 棒速度为零,只有ab 棒有感应电动势,此时可计算出回路中的电流进而求出cd 棒所受的安培力F （可判断出安培力的方向沿斜面向上）如果F>m cd gsin30°,cd 将加速上升,产生一个和电流方向相反的电动势,这样回路中的电流将会减小,cd 棒受到的安培力F 将会减小,直到F=m cd gsin30°如果开始时F<m cd gsin30°,cd 将会加速下滑产生一个和电流方向相同的电动势,回路中的B ′ A ′AB ′BA ′AAB ′BA ′电流将增大,cd 棒受到的安培力F 将会增大,直到F=m cd gsin30°. （1）开始时,ab 棒速度为零,回路中的电流0.40.5 2.52.50.2Blv I A A r ⨯⨯=== 这时cd 受到平行斜面向上的安培力 F=B l I=.4 2.50.50.5O N N ⨯⨯=而0sin 300.2100.51cd m g N =⨯⨯=故cd 将加速下滑.当cd 的下滑速度增加到νm 时,需要有安培力此时回路中的电流()m mm Blv Blv Bl v v I r r++==cd 受到的安培力0sin 30m cd F BI l m g ==所以 2.5/m v m s =即金属棒的最大速度为 2.5/m v m s =. （2）当cd 棒达到最大νm 时,回路中的电流 I m =()5m m Bl v v I A r+== 作用在ab 棒上的外力 F=BI m l +m ab gsin30°=1.5N外力做功的功率为P F =F ν=3.75W。
高中物理竞赛试卷
高中物理竞赛试卷一、选择题（每题5分，共40分）1. 一个小球从高处自由落下，忽略空气阻力，它在下落过程中（）。
A. 速度越来越慢B. 速度越来越快，加速度不变C. 速度不变，加速度越来越大D. 速度和加速度都不变答案：B。
解析：根据自由落体运动的公式v = gt，g是重力加速度，是个定值，t不断增大，所以速度v越来越快，加速度不变。
2. 两个电荷之间的库仑力大小与（）有关。
A. 电荷的电量和它们之间的距离B. 电荷的电量和它们的形状C. 电荷的形状和它们之间的距离D. 只和电荷的电量有关答案：A。
解析：库仑定律表明库仑力 F = kq1q2/r²，其中k是静电力常量，q1、q2是两个电荷的电量，r是它们之间的距离，所以与电量和距离有关。
3. 一个物体在光滑水平面上受到一个水平力的作用开始做匀加速直线运动，力突然撤去后（）。
A. 物体立刻停止运动B. 物体继续做匀加速直线运动C. 物体做匀速直线运动D. 物体做减速直线运动直到停止答案：C。
解析：当力撤去后，物体在光滑水平面上不受力，根据牛顿第一定律，物体将保持原来的运动状态，也就是做匀速直线运动。
4. 关于电磁感应现象，下列说法正确的是（）。
A. 只有闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时才能产生感应电流B. 只要导体在磁场中运动就会产生感应电流C. 只要有磁场就会产生感应电流D. 感应电流的方向只与磁场方向有关答案：A。
解析：电磁感应产生感应电流的条件是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，B选项中导体如果平行于磁感线运动就不会产生感应电流，C选项只有磁场没有切割磁感线运动不会产生电流，D选项感应电流方向与磁场方向和导体运动方向都有关。
5. 以下关于机械能守恒的说法正确的是（）。
A. 物体做匀速直线运动，机械能一定守恒B. 物体所受合外力为零，机械能一定守恒C. 只有重力和弹力做功时，机械能守恒D. 除重力和弹力外的力做功不为零，机械能一定不守恒答案：C。
高中物理竞赛考试模拟试卷
####电磁学原理
-麦克斯韦方程组：描述电磁场的基本性质。
-示例：计算题中，电磁波波长的计算。
####波动光学
-光的干涉和衍射：描述光波在传播过程中的相互作用和现象。
-示例：简答题中，解释全反射现象。
####量子物理基础
-量子态和波函数：描述微观粒子的状态和行为。
###作图题和案例分析题
-考察学生的空间想象能力和实际应用能力。
-要求学生能够将理论知识应用到具体的物理情景中。
###案例设计题、应用题和思考题
-考察学生的创新思维和问题解决能力。
-强调从理论到实践的应用过程，以及物理思维的深度。
###知识点详解及示例
####经典力学基础
-牛顿三定律：描述物体的运动状态和相互作用。
C.热物体
D.所有以上选项
3.关于波动光学，以下哪个说法正确？
A.干涉现象是光波特有的
B.衍射现象是当光波遇到障碍物时产生的
C.光的偏振现象说明光是一种横波
D.所有以上选项
4.关于原子物理，以下哪个说法是错误的？
A.氢原子的能级是量子化的
B. β衰变是中子转变成质子时释放的电子
C.光电效应说明光具有粒子性
2.作出简谐振动的位移时间图像。
###案例分析题（1道，共5分）
阅读以下材料，回答相关问题。
材料：某实验测量了在不同电压下，一光电管的电流强度。
|电压（V）|电流强度（A）|
|--------|----------|
| 2.0 | 0.0 |
| 2.5 | 0.01 |
| 3.0 | 0.04 |
| 3.5 | 0.09 |
高中物理竞赛练习题(附答案解析)
高中物理竞赛练习题（附答案解析）(例一)如图1所示，两个截面相同的圆柱形容器，右边容器高为H，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的活塞。
两容器由装由阀门的极细管道相连通，容器、活塞和细管都是绝热的。
开始时，阀门关闭，左边容器的单原子理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边中装有热力学温度为T容器内为真空，现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到平衡，求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。
提示：一摩尔单原子理想气体的内能为，其中R为摩尔气体常量，T为气体的热力学温度。
(例二)位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd，ab长为l1，是水平的，bc长为l2，线框的质量为m，电阻为R，其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界PP'和QQ'均与ab平行，两边界间的距离为H，H>l2，磁场的磁感强度为B，方向与线框平面垂直，如图2所示，令线框的dc边从离磁场区域上边界PP'的距离为h处自由下落，已知在线框的dc边进入磁场以后，ab边到达边界PP'之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值。
问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ'的过程中，磁场作用于线框的安培力作的总功为多少？例题解答一、设容器的截面积为A，封闭在容器中的气体为v摩尔，阀门打开前，气体的压强为p，由理想气体状态方程有p 0AH=vRT(1)打开阀门后，气体通过细管进入右边容器，活塞缓慢向下移动，气体作用于活塞的压强仍为p0，活塞对气体的压强也是p，设达到平衡时活塞的高度为x，气体的温度为T，则有p(H+x)A=vRT(2) 根据热力学第一定律，活塞对气体所做的功等于气体内能的增量，即p0(H－x)A=vR(T－T0) (3)由(1)、(2)、(3)式解得x＝H T＝T二、设线框得dc边刚达到磁场区域上边界PP'时得速度为v1，则由mv12=mgh(1)dc边进入磁场后，按题意线框虽然受安培力阻力作用，但依然加速下落，设dc边下落到PP'得距离为△h1，速度达到最大值，以v表示这最大速度，这时线框中得感应电动势为ε=B l1v0 线框中的电流作用于线框的安培力为f=B l1I= (2)速度达到最大的条件时安培力f=mg由此得v0＝(3)在dc边向下运动距离△h1的过程中，重力做功A1=mg△h1，安培力做功A2，由动能定理得A1+A2=将(1)、(3)式代入得安培力作的功(4)线框速度达到v0后，作匀速运动，当dc边匀速向下运动的距离为△h2=l2－△h1时，ab边到达磁场的边界PP'，整个线框进入磁场，在线框的dc边向下移动△h2的过程中，重力做功A1'，安培力做功A2'，但线框速度未变化，由动能定理A 1'+A2'=0A 2'=－A1'=－mg△h2=－mg(l2－△h1) (5)整个线框进入磁场后，直至dc边达到磁场区的下边界QQ'，作用于整个线框的安培力为零，安培力作的功也为零，线框只在重力作用下作加速运动。
高中物理竞赛题(含答案)
高中物理力学部分竞赛题（本试卷满分150 分，，三个大题，共 21 小题。
请考生务必请将所有题目的答案答在答题卡上相应的位置，答在试卷上的不给分，只交答题卡）一、选择题（共70 分；在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得 5 分，选对但不全的得 2.5 分，有错选的得零分。
）1、如图所示，在一条直线上两个振源A、B 相距 6m，振动频率相等，从 t0时刻只振动一个周期，振幅相等，振动图像 A 为甲， B 为乙。
若 A 向右传播的波与时相遇，则（）A．两列波在A、B 间的传播速度均为 10m/sB．两列波的波长都是4mC．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点A、B 开始振动，且都B 向左传播在 t1 = 0.3sD．t2 = 0.7s 时刻 B 点经过平衡位置且振动方向向下2、1930 年美国天文学家汤博发现冥王星，当时错估了冥王星的质量，以为冥王星比地球还大，所以命名为大行星．然而，经过近 30 年的进一步观测，发现它的直径只有 2300 公里，比月球还要小． 2006年 8 月 24 日晚在布拉格召开的国际天文学联合会(IAU) 第 26届大会上，来自各国天文界权威代表投票通过联合会决议，今后原来九大行星中的冥王星将不再位于“行星”之列，而属于矮行星，并提出了行星的新定义．行星新定义的两个关键：一是行星必须是围绕恒星运转的天体；二是行星的质量必须足够大，它自身的重力必须和表面力平衡使其形状呈圆球．一般来说，行星直径必须在800公里以上，质量必须在50 亿亿吨以上．假如冥王星的轨道是一个圆形，则由以下几个条件能估测出其质量的是（其中万有引力常量为G）（）A．冥王星围绕太阳运转的周期和轨道半径B．冥王星围绕太阳运转的线速度和轨道半径C．冥王星一个的卫星查龙(charon) 围绕冥王星在圆形轨道上转动的线速度和轨道半径D．冥王星一个的卫星查龙(charon) 围绕冥王星在圆形轨道上转动的周期和轨道半径3、如图所示，两个轮子的半径R=0.20 m，由电动机驱动以角速度=8.0 rad/s 匀速同向转动，两轮的转动轴在同一水平面上，相互平行，距离 d =1.6 m . 一块均匀木板条轻轻平放在两轮上，开始时木板条的重心恰好在右轮的正上方. 已知木板条的长度L＞ 2d，木板条与轮子间的动摩擦因数μ=0.16木板条运动到重心恰好到达左轮正上方所需的时间是（ ..）A． 1 s B ． 0.785 sC． 1.5 s D ．条件不足，无法判断4、如图所示，长为L 的长木板水平放置，在木板的 A 端放置一个质量为 m 的小物块，现缓慢地抬高 A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，则在整个过程中（）A．木板对物块做功为 1 mv22B．擦力对小物块做功为mgLsinC．支持力对小物块做功为mgLsin1mv2mgL sinD．滑动摩擦力对小物块做功为25、利用速度传感器与计算机结合，可以自动作出物体运动的图像车的速度—时间图像如图所示，出此可以知道（）.某同学在一次实验中得到的运动小A．小车先做加速运动，后做减速运动B．小车运动的最大速度约为0.8m/sC．小车的最大位移是D．小车做曲线运动0.8m6、如图所示，光滑的半圆柱体的半径为R，其上方有一个曲线轨道AB ，轨道底端水平并与半圆柱体顶端相切。
高中物理竞赛复赛模拟卷(三)参考答案 .doc
高中物理竞赛复赛模拟卷（三）参考答案第一题（18分）如图所示时，设小环与重物的速率分别为v 1和v 2；加速度大小分别为a 1和a 2，则 1．由机械能守恒，可得222121212sin Mv mv MgL +⨯=θ ① 而θθsin cos 21v v =②联立①、②可得（考虑到M=2m ） θ31sin 2gL v =θθ22cos sin 2gL v =2．由牛顿第二定律： 对小环：1cos ma T =θ③ 对重物：Ma T Mg =-θsin 2④小环相对重物与绳的结点作圆周运动，以该结点（即重物）为参照物，则有1sin v v =θ（v 为m 相对M 的速度）⑤212cos sin /a a v L θθ-=⑥并考虑到M=2m ，联立各式得 θsin 3mg T = 第二题（20分）1.'q 是q 的球面镜像电荷。
如图所示，可以肯定镜像电荷'q 一定在对称轴上，设其电量为'q ，距球心O 的间距为r ，则考察对称轴与球面的两交点B 、'B 的电势，可得r R q KR d q KU B -+-='① rR q K R d q K U B +++=''② 而球接触，0'==U U B③联立①、②、③得'Rq q d=-dR r 2=2．要使带电小球d 能在圆周上做匀速圆周运动，必须使轨道上各点的电势相等。
然而由两点电荷（A 与'A 处的）在空间产生的电场中等势面若是1个球面，则该等势面的电势一定为零。
由此可知A 与'A 互为镜像电荷。
由1的结论易得：2',''R R q q r r r =-=（其中''OA r =），解出：q rRq R r q d R r -=-=='','2 第三题（18分）取与金属环上一小段孤长一起做加速运动的坐标系，该坐标系与构成金属晶格的离子相连。
高中物理竞赛模拟试卷带答案(三)
物理竞赛模拟试卷（三）１、在光滑的水平面上，有一个长为L的木板C，C的两端各有一竖直的挡板，在木板C的中央处有两个长度均为d的物体A和B，A的质量为m A，在A、B之间安放微量炸药，并控制炸药爆炸只对A、B产生沿木板C方向的水平冲力。
开始A、B、C都静止，A、B、C的质量之比为m A∶m B∶m C=1∶4∶9，A、B与C之间摩擦不计。
炸药爆炸产生能量为E，其中一半转化为A、B的动能。
A、B与C两端的挡板碰撞后便与C连成一体。
求（1）炸药爆炸使A、C相碰后C 的速度；（2）从A、C相碰后到B、C相碰的时间内C的位移。
2.如图所示，挡板P固定在足够高的水平桌面上，小物块A和B大小可忽略，它们分别带有+Q A和+Q B的电荷量，质量分别为m A和m B。
两物块由绝缘的轻弹簧相连，一不可伸长的轻绳跨过滑轮，一端与B连接，另一端连接一轻质小钩。
整个装置处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中。
A、B开始时静止，已知弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦及A、B间的库仑力，A、B所带电荷量保持不变，B不会碰到滑轮。
(1) 若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放，可使物块A恰好能离开挡板P，求物块C下落的最大距离；(2) 若C的质量改为2M，则当A刚离开挡板P时，B的速度多大？３．单行道上，有一支乐队，沿同一个方向前进，乐队后面有一坐在车上的旅行者向他们靠近。
此时，乐队正在奏出频率为440HZ的音调。
在乐队前的街上有一固定话筒作现场转播。
旅行者从车上的收音机收听演奏，发现从前面乐队直接听到的声音和从广播听到的声音混合后产生拍，并测出三秒钟有四拍，车速为18km/h，求乐队前进速度。
（声速=330m/s）。
４、如图所示电路中，已知,321V =ε,543,62,51,242Ω=Ω=Ω==R R R V ε 求各支路的电流。
I 3R５、某空调器按可逆卡诺循环运转，其中的作功装置连续工作时所提供的功率0P 。
(1)夏天室外温度恒为1T ，启动空调器连续工作，最后可将室温降至恒定的2T 。
高中物理竞赛试卷及答案
高中物理竞赛试卷一、单项选择题：（请将正确选项的序号填在括号内，每小题5分，共10分。
）1、如图所示，把一个架在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近，达到静电平衡后，下列对导体A端和B端电势判断正确的是( )（取大地为零电势点）＞U B＞OA．UB．U A＜U B＜OC．U A＝U B＜OD．U A＝U B＞O2、一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为P0，有人设计了四种途径，使气体经过每种途经后压强仍为P0，这四种途径是①先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温可以断定( )A．①、②不可能B．③、④不可能C．①、③不可能D．①、②、③、④都可能二、填空题：（请将答案填在题中的横线上，每小题5分，共10分。
）1、2003年2月1日美国哥伦比亚号航天飞机在返回途中解体，造成人类航天史上又一悲剧。
若哥伦比亚号航天飞机是在轨道半径为r的赤道上空飞行，且飞行方向与地球自转方向相同，已知地球自转角速度为ω0，地球半径为R，地球表面重力加速度为g, 在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方，则到它下次通过该建筑物上方所需时间为___________________。
2、如图所示，在湖面上有一个半径为45m的圆周，AB是它的直径，在圆心O和圆周上的A点分别装有同样的振动源，其波在湖面上传播的波长是10m。
若一只小船在B处恰好感觉不到振动，它沿圆周慢慢向A划行，在到达A之前的过程中，还有___________次感觉不到振动。
三、（14分）如图所示，斜面重合的两契块ABC 和ADC ，质量均为M ，DA 、BC 两面成水平，E 是质量为m 的小滑块，契块倾角为θ，各面均为光滑，系统放置在光滑的水平平台上自静止开始释放，问斜面未分离前小滑块的加速度为多少？四、（15分）某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星，试问，春分那天（太阳光直射赤道）在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星？已知地球半径为R ，地球表面处的重力加速度为g , 地球自转周期为T ，不考虑大气对光的折射。
江苏物理竞赛高中试题及答案
江苏物理竞赛高中试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
若物体质量为m，作用力为F，则物体的加速度a为：A. a = F/mB. a = m/FC. a = F * mD. a = m * F2. 以下哪个选项描述的是光的干涉现象？A. 光通过小孔后形成光斑B. 光通过棱镜后发生色散C. 光通过两个相干光源后形成明暗相间的条纹D. 光通过凸透镜后聚焦3. 根据能量守恒定律，在一个封闭系统中，能量的总量是不变的。
以下哪个选项违反了能量守恒定律？A. 机械能转化为内能B. 内能转化为机械能C. 机械能和内能相互转化D. 机械能无缘无故地消失4. 电磁波的传播速度在真空中是恒定的，其数值为：A. 299792458 m/sB. 3 * 10^8 m/sC. 3 * 10^5 km/sD. 3 * 10^3 km/s5. 根据欧姆定律，电阻R两端的电压U与通过电阻的电流I之间的关系是：A. U = I * RB. U = I / RC. I = U / RD. I = R / U6. 以下哪个选项是描述电流的微观表达式？A. I = q/tB. I = q * tC. I = t/qD. I = t * q7. 根据热力学第一定律，在一个封闭系统中，能量的总量是不变的。
以下哪个选项正确描述了热力学第一定律？A. ΔU = Q - WB. ΔU = Q + WC. ΔU = W - QD. ΔU = W + Q8. 以下哪个选项是描述电磁感应现象的？A. 导体在磁场中运动产生电流B. 导体在电场中运动产生电流C. 导体在磁场中静止产生电流D. 导体在电场中静止产生电流9. 根据牛顿第三定律，作用力和反作用力的大小相等，方向相反。
以下哪个选项违反了牛顿第三定律？A. 一个物体对另一个物体施加力，同时受到另一个物体的反作用力B. 一个物体对另一个物体施加力，但另一个物体没有反作用力C. 作用力和反作用力作用在同一个物体上D. 作用力和反作用力作用在两个不同的物体上10. 以下哪个选项是描述相对论中时间膨胀效应的？A. 运动的钟比静止的钟走得慢B. 运动的钟比静止的钟走得快C. 运动的钟和静止的钟走得一样快D. 运动的钟和静止的钟没有时间差异二、填空题（每题2分，共20分）11. 根据库仑定律，两个点电荷之间的力F与它们的电荷量q1和q2的乘积成正比，与它们之间的距离r的平方成反比，公式为：F =________。
2023年北京市北大附中高三(第三次)模拟物理试卷+答案解析
一、单选题：本大题共14小题，共42分。
1.下列有关热现象的叙述中正确的是( )A. 分子间的作用力随分子间距离的增大而减小B. 分子势能一定随分子间距离的增大而增大C. 温度升高，每个分子的动能都增大D. 粗测分子直径可利用“油膜法”，测量单分子油膜的厚度可认为是分子直径2.一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a 、b 两束平行单色光，如图所示。
对于两束单色光来说2023年北京市北大附中高三（第三次）模拟物理试卷( )A. 玻璃对a 光的折射率较小B. a 光在玻璃中传播的速度较大C. b 光的波长较长D. b 光光子的能量较大3.下列与粒子相关的说法中正确的是( )A. 铀核放出一个粒子后就变为钍B. 天然放射性现象中产生的射线速度与光速相当，贯穿能力很强C. 高速粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为D. 丹麦物理学家玻尔进行了粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型4.一列简谐横波某时刻的波形图如图甲表示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图像，则下列说法正确的是( )A. 若波沿x 轴正向传播，则图乙表示P 点的振动图像B. 若图乙表示Q 点的振动图像，则波沿x轴正向传播C. 若波速是，则图乙的周期是D. 若图乙的频率是20Hz ，则波速是5.2017年4月7日出现了“木星冲日的天文奇观，木星离地球最近最亮．当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，天文学称之为“木星冲日”．木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动．不考虑木星与地球的自转，相关数据见下表．则( )质量半径与太阳间距离地球mR r木星约320m 约11R 约5r A. 木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度大B. 木星运行的速度比地球运行的速度大C. 木星运行的加速度比地球运行的加速度大D. 在木星表面附近发射飞行器的速度至少为6.安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么( )A. 甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况B. 乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况C. 磁体在高温环境下磁性不会改变D. 磁体在高温环境下磁性会加强7.正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，R ，交流电压表的示数是10V ，图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图像。
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物理竞赛模拟试卷（三）１、在光滑的水平面上，有一个长为L的木板C，C的两端各有一竖直的挡板，在木板C的中央处有两个长度均为d的物体A和B，A的质量为m A，在A、B之间安放微量炸药，并控制炸药爆炸只对A、B产生沿木板C方向的水平冲力。
开始A、B、C都静止，A、B、C的质量之比为m A∶m B∶m C=1∶4∶9，A、B与C之间摩擦不计。
炸药爆炸产生能量为E，其中一半转化为A、B的动能。
A、B与C两端的挡板碰撞后便与C连成一体。
求（1）炸药爆炸使A、C相碰后C 的速度；（2）从A、C相碰后到B、C相碰的时间内C的位移。
2.如图所示，挡板P固定在足够高的水平桌面上，小物块A和B大小可忽略，它们分别带有+Q A和+Q B的电荷量，质量分别为m A和m B。
两物块由绝缘的轻弹簧相连，一不可伸长的轻绳跨过滑轮，一端与B连接，另一端连接一轻质小钩。
整个装置处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中。
A、B开始时静止，已知弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦及A、B间的库仑力，A、B所带电荷量保持不变，B不会碰到滑轮。
(1) 若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放，可使物块A恰好能离开挡板P，求物块C下落的最大距离；(2) 若C的质量改为2M，则当A刚离开挡板P时，B的速度多大？EPA B３．单行道上，有一支乐队，沿同一个方向前进，乐队后面有一坐在车上的旅行者向他们靠近。
此时，乐队正在奏出频率为440HZ的音调。
在乐队前的街上有一固定话筒作现场转播。
旅行者从车上的收音机收听演奏，发现从前面乐队直接听到的声音和从广播听到的声音混合后产生拍，并测出三秒钟有四拍，车速为18km/h，求乐队前进速度。
（声速=330m/s）。
４、如图所示电路中，已知,321V =ε,543,62,51,242Ω=Ω=Ω==R R R V ε求各支路的电流。
1I 2I 3I 1ε2ε1R 2R 3R５、某空调器按可逆卡诺循环运转，其中的作功装置连续工作时所提供的功率0P 。
(1)夏天室外温度恒为1T ，启动空调器连续工作，最后可将室温降至恒定的2T 。
室外通过热传导在单位时间内向室内传输的热量正比于(21T T )(牛顿冷切定律)，比例系数A 。
试用1T ，0P 和A 来表示2T (2)当室外温度为30℃时，若这台空调只有30%的时间处于工作状态，室温可维持在20℃。
试问室外温度最高为多少时，用此空调器仍可使室温维持在20℃。
(3)冬天，可将空调器吸热、放热反向。
试问室外温度最低为多少时，用此空调器可使室温维持在20℃。
６．示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形。
它的工作原理等效成下列情况：如图甲所示，真空室中电极K 发出电子（初速不计），经过电压为U 1的加速电场后，由小孔S 沿水平金属板A 、B 间的中心线射入板中。
板长L ，相距为d ，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内B 板的电势高于A 板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀。
在每个电子通过极板的极短时间内，电场视作恒定的。
在两极板右侧且与极板右侧相距D 处有一个与两板中心线垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交。
当第一个电子到达坐标原点O 时，使屏以速度v 沿 –x 方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内它又跳回初始位置，然后重新做同样的匀速运动。
（已知电子的质量为m ，带电量为e ，不计电子的重力）求：（1）电子进入AB 板时的初速度；（2）要使所有的电子都能打在荧光屏上，图乙中电压的最大值U 0需满足什么条件？（3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置？计算这个波形的峰值和长度。
在图丙所示的x – y 坐标系中画出这个波形。
DU 1ABKS甲tT-U 0U 0VO AO AI(A) t (π/2ω)12345678７.在金属圆环内部关于圆心O 对称的四个区域内存在与环面垂直的匀强磁场，其中垂直环面向里的磁场磁感应强度为B ，垂直环面向外的磁场磁感应强度为2B ，环的半径为L ，一根长也为L 、电阻为r 的金属棒一端连在O 点，另一端连在环上，绕O 点以角速度ω在环面内作逆时针旋转，若将O 点和环上一点A 接入如图的电路中，图中电阻阻值为R ，电压表为理想表，环中电阻不计。
求： ⑴画出金属棒中的电流（以金属棒中从O 流向A 为正方向）⑵电压表的读数是多少？８、如图所示，一个双凸薄透镜的两个球面的曲率半径均为r ，透镜的折射率为n ，考察由透镜后表面反射所形成的实像。
试问物放于何处，可使反射像与物位于同一竖直平面内（不考虑多重反射）。
物理竞赛模拟试卷（三）答案１解：（1）A 、B 物理系统水平方向动量守恒 m A v A -m B v B =0 ①又由能量关系 E v m v m B B AA 21212122=+ ② 解①②得 A A m E v 5/4=， A B m E v 5/441= 再考察A 、C 物体系统，水平方向动量守恒 ()C C A A A v m m v m += ()A A C A A A C m E v m m v m v 5/410110//==+= （2）自A 、B 分离到A 、C 相碰历时 ()A A v d L v d L t 2/2/21-=⎪⎭⎫⎝⎛-=时间t 1内B 向右的位移()8/21d l t v s B B -==物像A 、C 相碰时，B 与C 右端的距离()8/232d L s d LL B -=--=∆ 设从A 、C 相碰到B 、C 相碰的时间为t 2 ,则()()A C A v d L v v L t 14/215/2-=+∆= 故t 2内C 的位移()28/232d L t v s C C -==2.（1）开始平衡时有：KEQ x EQ kx BB==11可得 当A 刚离开档板时：KEQ x EQ kx AA==22可得 故C 下落的最大距离为：21x x h += 由以上各式可解得)(A B Q Q KE h +=（2）由能量守恒定律可知：C 下落h 过程中，C 重力势能的的减少量等于B 的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量、系统动能的增量之和 当C 的质量为M 时：B Mgh Q E h E =⋅+∆弹当C 的质量为2M 时：2)2(212V m M E Eh Q Mgh B B ++∆+=弹 由④～⑥式可解得A 刚离开P 时B 的速度为：)2()(2B B A m M K Q Q MgE V ++=３．解：先考虑车上听到的频率，连续两次应用多普勒效应，有1f v c c f ⋅+=乐12)1(f c v f ⋅+=车（2f 为旅行者听到乐队的频率）得2f v c v c f ⋅++=乐车收音机得到频率为3f v c c f ⋅-=乐旅行者听到广播频率为34f c v c f ⋅+=车又拍频为HZ f f 3434=- 综上得：乐v =2.98m/s４．解： 规定321I I I 、、正方向如图所示，则有0321=-+I I I两个独立回路，有0112221=+-+-R I R I εε 033222=++-R I R I ε 联解方程得：A I A I A I 5.0,.01321=-==，2I ＜0，说明2I 实际电流方向与图中所假定电流方向相反。
５．分析：夏天，空调机为制冷机，作逆向卡诺循环，从室内吸热，向室外放热，对工作物质作功。
为保持室温恒定，空调器从室内吸热等于室外向室内通过热传导传输的热量。
冬天刚好相反，空调器为热机，作顺向卡诺循环，从室外吸热，向室内放热。
为保持室温恒定，空调器向室内的放热应等于室内向室外通过热传导传输的热量。
解：(1)夏天，空调器为制冷机，单位时间从室内吸热2Q ，向室外放热1Q ，空调器的平均功率为P ，则P Q Q +=21。
对可逆卡诺循环，则有2211T Q T Q =，P T T T Q 2122-=。
通过热传导传热)(21T T A Q -=，由2Q Q =得221T A P T T ⋅=-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+=A PT A P A P T T 12124)(21因空调器连续工作，式中0P P =， ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+=A T P A P A P T T 10200124)(21 (2)K T 2931=，03.0P P =，K T 3031=，而所求的是0P P =时对应的1T 值，记为max 1T ，则20213.0T A P T T ⋅=- 202max 1T A P T T ⋅=-解得C K T T T T26.3826.311)(3.0212max1==-+=。
(3)冬天，空调器为热机，单位时间从室外吸热'1Q ，向室内放热'2Q ，空调器连续工作，功率为0P ，有012P Q Q +'='，''=''2211T Q T Q ，由热平衡方程得：12212)(P T T T T T A ⋅-='-=K T T T T T T A P T T 74.2742)(max 122max 122021=-=--=⋅-='=C74.1若空调器连续工作，则当冬天室外温度最低为 1.74℃，仍可使室内维持在20℃。
６.解析： （1）电子在加速电场中运动，根据动能定理，有 21121mv eU = ∴meU v 112=① （2）因为每个电子在板A 、B 间运动时，电场均匀、恒定，故电子在板A 、B 间做类平抛运动，在两板之外做匀速直线运动打在屏上。
在板A 、B 间沿水平方向运动时，有 t v L 1=竖直方向，有 221'at y = 所以 2122m d ve U Ly =' ② 只要偏转电压最大时的电子能飞出极板打在屏上，则所有电子都能打屏上。
所以22'2120dmdv L eU y m <=，21202L U d U <③（3）要保持一个完整波形，荧光屏必须需每隔周期T ，回到初始位置。
设某个电子运动轨迹如图所示，有 ''tan 211L y mdv eUL v v ===⊥θ ④ 又知212'mdv eULy =， 联立得 2L L =' ⑤ 由相似三角形的性质，得 '22y y L DL =+ ⑥ 则 14)2(dU LUD L y +=⑦峰值为14)2(dU LU D L y m +=⑧ 波形长度为vT x =1 ⑨ 波形如下图所示。
θDL /v 1v 2yy /xx 1y m y７．⑴在向里的磁场中运动时，ε1=21Bl 2w I 1=)(221r R w Bl r R +=+ε 在向外的磁场中运动时，ε2=Bl 2w I 2=rR wBl r R +=+22ε ⑵交流电有效值为： 21)(1)21(22222⨯+=⨯++⨯+rR u r R w Bl r R w Bl ∴u =w Bl 2410∴电压表读数u ′=)(4102r R wRBl u r R R +=+ ８．解: 从物点发出的光经透镜前表面（即左表面）反射后形成虚像，不合题意，无须考虑。