2009年第26届复赛


    2009年第26届全国中学生物理竞赛复赛
    考试时间:3时 满分:160分
    填空(问答)题(题5分25分)
    1.设想种静电场:电场方垂直纸面指纸里电场强度左右逐渐增图示种分布静电场否存?试述理


    2.海尔波普彗星轨道长轴非常椭圆日点太阳中心距离0914天文单位(1天文单位等日间均距离)日点速率限球公转(轨道视圆周)速率约(保留2位效数字)
    3.测电笔接触市电相线赤脚站会触电原
    方面穿绝缘性良电工鞋操作测电笔会发亮原

    A
    4.图示复杂网络中电源电动势均E0电阻器电阻值均R0电容器电容均C0图示电容器A极板电荷量
    v
    f
    O
    5.图静止水粗糙面木块初速度开始运动学生利角动量定理考察木块运动程:参考点设图示面点O时摩擦力f力矩0面木块角动量守恒样木块减速作匀速运动请指出述推理错误出正确解释:



    A
    B
    C
    D
    1
    2
    3
    4
    O
    P
    F
    二(20分)图示正方形轻质刚性水桌面四条完全相轻质细桌腿1234支撑桌角ABCD处桌腿竖直立水粗糙刚性面已知桌腿受力产生弹性微形变现桌面中心点O角A连线OA某点P施加竖直力F令求桌面桌腿1压力F1

    三(15分)
    1.质量m球劲度系数k弹簧相连组成体系置光滑水桌面弹簧端固定墙面相连球做维振动试问弹簧长度方速度u作匀速运动参考系里观察体系机械否守恒说明理



    2.考虑太阳星体作球月球系统成孤立系统球月球作质量均匀分布球体质量分Mm月心心间距离R万引力恒量G学生甲心参考系利牛顿第二定律万引力定律月球相心参考系加速度学生乙月心参考系样利牛顿第二定律万引力定律球相月心参考系加速度二位学生求出月间相加速度明显矛盾请指出中错误分心参考系(心速度作动参考系)月心参考系(月心速度作动参考系)求出正确结果







    四(20分)火箭通高速喷射燃气产生推力设温度T1压强p1炽热高压气体燃烧室源源断生成通道狭窄喷气口排入气压p2环境假设燃气视理想气体摩尔质量μ摩尔燃气ucVT(cV常量T燃气绝温度)快速流动程中道意处两非常横截面间气体认周围没热交换部达衡状态均匀压强p温度T密度ρ数值着流动断变化满足绝热方程(恒量)式中R普适气体常量求喷气口处气体温度相火箭喷射速率








    五(20分)半径R直立圆柱器皿盛水银绕圆柱轴线匀速旋转(水银溢皿底露)稳定液面旋转抛物面取坐标原点抛物面低点坐标轴z圆柱器皿轴线重合横坐标轴rz轴垂直液面方程式中ω旋转角速度g重力加速度(代已面积类旋转水银液面作反射式天文远镜)
    观察者眼睛位抛物面低点正方某处保持位置变然容器停转液面静止发现稳定旋转时相眼睛正倒变化求眼位置稳定旋转水银面低点距离










    六(20分)两惯性系S′S初始时刻完全重合前者相者z轴正速度v高速运动作光源质点静止S′系中恒定功率P四周辐射(性)光子S系中观察辐射偏光源前部(谓前灯效应)
    1.S系中观察S′系中前半辐射集中光源前部x轴轴线圆锥求该圆锥半顶角α已知相速度变换关系

    式中uxux′分SS′系中测速度x分量c光速
    2.求S系中测单位时间光源辐射全部光子总动量总量











    七(20分)1.设想光子量E单色光垂直入射质量M速度V光入射方运动理想反射镜(吸收)试光子镜子碰撞观点确定反射光光子量
    E′取似:中c光速
    2述问题中单色光强度Φ试求反射光强度Φ′(似认光子撞击镜子镜子速度V)光强度定义单位时间通垂直光传播方单位面积光子量







    x

    图1
    八(20分)惰性气体分子单原子分子原子情形电子电荷分布球称负电荷中心原子核重合两原子接彼静电作产生极化(正负电荷中心重合)导致相互作力称范德瓦尔斯相互作面采种简化模型研究问题
    负电中心原子核重合时x表示负电中心相正电荷(原子核)位移x正时负电中心正电荷右侧x负时负电中心正电荷左侧图1示时原子核正电荷荷外负电荷作力f相劲度系数k弹簧弹性力f-kx力方指原子核核外负电荷质量全部集中负电中心原子弹簧振子模拟


    x2

    图2


    x1

    R
    两相惰性气体原子原子核固定相距R原子核正电荷电荷量q核外负电荷质量m原子间静电相互作负电中心相原子核位移分x1x2|x1||x2|远R图2示时原子负电荷受核正电荷作外受原子正负电荷作
    众周知孤立谐振子量Emv22+kx22守恒式中v质量m振子运动速度x振子相衡位置位移量子力学证明绝零度时谐振子量hω2称零点振动h普朗克常量振子固角频率试计算绝零度时述两范德瓦尔斯相互作惰性气体原子构成体系量两相距足够远(视孤立没范德瓦尔斯相互作)惰性气体原子量差结果判定范德瓦尔斯相互作吸引排斥利|x|<<1时似式(1+x)12≈1+x2x28(1+x)1≈1-x+x2



    参考解答评分标准
    填空(问答)题题5分25分题答案评分标准评分
    1 答案评分标淮:
    种分布静电场存静电场保守场电荷意闭合路径周电场力做功等0种电场中电荷某闭合路径移动周电场力做功0.(5分)
    2.答案评分标淮:
    15.(5分)
    3.答案评分标淮:
    测电笔阻通串联体电流(加体电压)安全范围(2分)
    市电交流电电工鞋相电容器串联电路中允许交流电通.(3分)
    4.答案评分标淮:
    .(5分)
    5.答案评分标淮:
    该学生未考虑竖直方木块受支持力重力力矩仅根摩擦力力矩零便推出木块角动量应守恒样推理身正确事实时支持力合力作线重力作线右侧支持力重力合力矩0木块角动量守恒木块作减速运动矛盾.(5分)


    参考解答:
    设桌面四条腿作力皆压力分.轻质刚性桌面处衡状态推
    . (1)
    称性
    . (2)
    考察桌面角线BD力矩力矩衡条件
    . (3)
    根题意 c0应力F作点O点c1应F作点A点
    设桌腿劲度系数 力F作腿1形变腿24形变均腿3形变.题意桌面四角面满足
    . (4)
    (1)(2)(3)(4)式
    (5)
    (6)
    时表示腿3形变表示腿3受桌面作力拉力应视.时(2)式(3)式成立.(3)式
    . (7)
    综合讨
    (8)
    (9)
    评分标准:题20分
    (1)式1分(2)式1分(3)式2分(4)式7分(8)式表示结果4分(9)式表示结果5分.


    参考解答:
    1否.原墙壁该体系言外界墙壁弹簧作力运动参考系里力作点位移体系做功会改变体系机械.
    2球受月球引力作月球受球引力作相惯性系加速度惯性参考系.相非惯性参考系牛顿第二定律成立.果非惯性参考系中应牛顿第二定律必须引入相应惯性力两位学生未引入惯性力结果原错误.
    心参考系求月球加速度心系非惯性系设球相惯性系加速度万引力定律牛顿第二定律
    (1)
    加速度方指月球.相心参考系月球受惯性力作
    (2)
    方指球月球受万引力方相.月球相心系加速度
    . (3)
    (1)(2)(3)三式
    (4)
    加速度方指球.
    月心参考系求球加速度月心系非惯性系设月球相惯性系加速度万引力定律牛顿第二定律
    (5)
    加速度方指球.相月心参考系球受惯性力作惯性力
    (6)
    方指月球球受万引力方相.球相月心系加速度
    . (7)
    (5)(6)(7)三式
    (8)
    加速度方指月球. (4)式(8)式表明球相月心系加速度月球相心系加速度相等(方相反)运动相性致.
    评分标准:题15分
    第1问5分
    第2问10分指出正确说明理占2分(1)(8)式式1分.


    参考解答:
    火箭燃烧室出口处喷气口取截面面积分题意间道气体研究象图示.设短时间部分气体流截面间间间微体积分两处气体密度流速.气流达稳恒时部切物理量分布赖位置时间关.知间气体更换总质量量变.
    先绝热似求喷气口气体温度.质量守恒出
    (1)
    气体视气体绝热移动.事实气流稳恒气体流出喷口时现气体状态.质量气体利理想气体状态方程
    (2)
    绝热程方程
    (3)

    . (4)
    通量守恒求气体喷射速率.(1)式
    (5)
    利(1)(3)式知
    . (6)
    整体系时间总量(包括宏观流动机械微观热运动)增量部分部分量差.重力势变化忽略理想气体似考虑(6)式
    . (7)
    体系移动程中外界做总功
    . (8)
    根量守恒定律绝热程满足
    (9)

    (10)
    中利(2)(4)两式.
    评分标准:题20分
    (2)式1分(3)式2分(4)式3分(6)式1分(7)式6分(8)式4分(9)式1分(10)式2分.


    参考解答:
    旋转抛物面行称轴光线严格聚焦抛物凹面镜焦距
    . (1)
    (1)式旋转抛物面方程表示
    . (2)
    停转液面水静止.液体压缩性知液面升.求抛物液面低点升高度.
    抛物液面低点水银半径高圆柱形中占体积部分附图中左图阴影部分绕轴线旋转回转体余体积部分水银.体高度处水截面圆环利抛物面方程处圆环面积
    . (3)
    体倒置附图中右图阴影部分绕轴线旋转回转体相应抛物面方程变
    (4)
    高度处水截面圆面面积
    . (5)

    (6)
    停转抛物液面低点升
    . (7)
    抛物镜轴线附块面积视凹球面镜抛物镜焦点球面镜焦点球面镜公式处理问题两次观察见眼睛分凹面镜面镜反射成先正倒变化求两眼睛张视角相.设眼长.凹面镜成时物距求距离距v长分
    (8)
    . (9)
    面镜成时抛物液面低点升物距
    (10)
    距长分
    (11)
    . (12)
    两视角相求
    (13)

    (14)
    处利(8)—(12)诸式.(14)式解求距离
    . (15)
    评分标准:题20分
    (1)式1分(7)式4分(8)(9)式2分(10) (11) (12)式1分(13)式6分(15)式2分.


    参考解答:
    1.先求两惯性系中光子速度方变换关系.根光速变原理两系中光速.分表示光子速度方系中轴夹角光速分量
    (1)
    . (2)
    利相速度变换关系
    . (3)
    系中光源性辐射表明半辐射分布方角范围系中范围应.式求
    . (4)
    出光源速度v越圆锥顶角越.
    2.系中质点静止时间辐射光子量质点静减少
    (5)
    式中时间质点减少质量.系中质点速度v匀速运动辐射动质量减少动量量减少.转化光子总动量
    (6)
    转化光子总量
    . (7)
    系中光源静止测辐射时间征时系中膨胀
    (8)
    式S系中单位时间辐射全部光子总动量总量分
    (9)
    . (10)
    评分标准:题20分
    第1问7分(3)式4分(4)式3分
    第2问13分(5) (6) (7)式2分(8)式3分(9) (10) 式2分.


    参考解答:
    1.光子反射镜碰撞程中动量量守恒定律表现
    (1)
    . (2)
    中碰撞反射镜速度.两式消
    . (3)
    (4)

    . (5)
    2A
    S1
    S2
    图1
    考察时刻位垂直光传播方截面A左侧长光1s时间传播距离c´1s底面积单位面积柱体光子图1示.1s时间全部通考察截面.单位体积中光子数根光强定义入射光强度
    (6)
    S1
    S2
    V
    cDt
    S2
    S1
    A
    N
    图2
    a
    S2
    S1
    N’


    A处固定反射镜柱体底面S2处光子时刻t达位A处反射镜便立反射光速c左移动柱体底面S1t+1s达A处反射镜反射时柱体底面S2已达A左边距离Ac´1s处反射光光子分布长c´1s截面积单位面积柱体反射光强度入射光强度相等.
    果反射镜固定恒定速度V右移动时刻t+1s柱体底面S1达A处时反射镜已移A右边距离V´1sN处时底面S2移A左侧离A距离c´1s处图2中a示设时间S1镜面相遇时镜面处时间镜面移段距离时刻底面S1达反射镜反射.原S1处光子须行进cΔt距离反射.


    (7)
    时底面S2左移段距离.样反射光光子分布长柱体.反射改变光子总数设反射光单位体积中光子数


    . (8)
    根光强度定义反射光强度
    . (9)
    (4)(8)(9)式
    . (10)
    注意
    . (11)
    评分标准:题20分
    第1问9分 (1)(2)式2分(4)(5)式5分
    第2问11分(8)式5分(9)式3分(10) (11)式3分.


    参考解答:
    两相距R惰性气体原子组成体系量包括部分:原子负电中心振动动原子负电中心受原子核弹性力作弹性势原子正负电荷原子正负电荷静电相互作分表示两原子负电中心振动速度分表示两原子负电中心相原子核位移体系量
    (1)
    式中U静电相互作
    (2)
    静电力常量.利(2)式化
    (3)
    体系总量似表
    (4)
    注意 (4)式改写
    (5)
    式中
    (6)
    (7)
    (8)
    . (9)
    (5)式表明体系量相两独立谐振子量两振子固角频率分
    (10)
    (11)
    绝零度零点
    (12)
    两孤立惰性气体原子绝零度量分表示
    (13)
    式中
    (14)
    孤立振子固角频率.绝零度时考察两惰性气体原子组成体系量两孤立惰性气体原子量差
    . (15)

    . (16)
    表明范德瓦尔斯相互作相互吸引.
    评分标准:题20分
    (1)式1分(2)式3分(4)式3分(10)(11)式4分 (12)式2分 (16)式2分末句说明占1分.

    文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传

    《香当网》用户分享的内容,不代表《香当网》观点或立场,请自行判断内容的真实性和可靠性!
    该内容是文档的文本内容,更好的格式请下载文档

    下载文档到电脑,查找使用更方便

    文档的实际排版效果,会与网站的显示效果略有不同!!

    需要 2 积分 [ 获取积分 ]

    下载文档

    相关文档

    2008年第25届复赛

    2008年第25届全国中学生物理竞赛复赛试卷及参考答案本卷共八题,满分160分一、(15分)1、(5分)蟹状星云脉冲星的辐射脉冲周期是0.033s。假设它是由均匀分布的物质构成的球体,脉冲周期...

    14年前   
    522    0

    27届复赛

    解答 一、参考解答:1.以表示第i个单摆的摆长,由条件(b)可知每个摆的周期必须是40s的整数分之一,即 (Ni为正整数) (1) ...

    9年前   
    515    0

    28届复赛试题

    第28届全国中学生物理竞赛复赛试题2011一、(20分)如图28复—1所示,哈雷彗星绕太阳S沿椭圆轨道逆时针方向运动,其周期T为76.1年。1986年它过近日点P0时,与太阳S的距离r0=0....

    11年前   
    528    0

    第17届全国中学生物理竞赛复赛试题

    2000年第十七届全国中学生物理竞赛复赛试题题 号一二三四五六总 计全卷共六题,总分140分一、(20分)在一大水银槽中竖直插有一根玻璃管,管上端封闭,下端开口.已知槽中水银液面以上的那部分...

    9年前   
    633    0

    第18届全国中学生物理竞赛复赛试题

    第十八届全国中学生物理竞赛复赛试题2001年全卷共六题,总分为140分一、(22分)有一放在空气中的玻璃棒,折射率,中心轴线长,一端是半径为的凸球面.1.要使玻璃棒的作用相当于一架理想的天文望...

    9年前   
    477    0

    第19届全国中学生物理竞赛复赛

    第十九届全国中学生物理竞赛复 赛 试 卷题号一二三四五六七总计全卷共七题,总分为140分。得 分一、(20分)某甲设计了一个如图复19-1所示的“自动喷泉”装置,其中A、B、C为三个容器...

    10年前   
    656    0

    第22届全国中学生物理竞赛复赛题

    第22届全国中学生物理竞赛复赛题O1O2OAB一、图中的是游乐场中的滑道模型,它位于竖直平面内,由两个半径都是的1/4圆周连接而成,它们的圆心、与两圆弧的连接点在同一竖直线上.沿水池的水面.一...

    11年前   
    486    0

    第16届全国中学生物理竞赛复赛试题

    第十六届全国中学生物理竞赛复赛试题1999年全卷共六题,总分为140分。一、(20分)一汽缸的初始体积为,其中盛有的空气和少量的水(水的体积可以忽略)。平衡时气体的总压强是,经做等温膨胀后使其...

    9年前   
    518    0

    第19届全国中学生物理竞赛复赛试题

    第十九届全国中学生物理竞赛复赛试题一、(20分)某甲设计了1个如图复19-1所示的“自动喷泉”装置,其中A、B、C为3个容器,D、E、F为3根细管,管栓K是关闭的.A、B、C及细管D、E中均盛...

    11年前   
    408    0

    歌手大奖赛复赛规则

    歌手大奖赛复赛规则  一、比赛将按着公开、公平、公正的原则,以10分制现场打分、核分、公示板亮分,去掉一个最高分、一个最低分的方式进行现场评分。   二、参加复赛的选手,原则上不准演唱初赛曲目...

    8年前   
    410    0

    歌手大奖赛复赛规则

    歌手大奖赛复赛规则一、比赛将按着公开、公平、公正的原则,以10分制现场打分、核分、公示板亮分,去掉一个最高分、一个最低分的方式进行现场评分。 二、参加复赛的选手,原则上不准演唱初赛曲目,如演唱...

    11年前   
    500    0

    第16届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答

    第十六届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答一、参考解答1 只要有液态水存在,平衡时汽缸中气体的总压强就等于空气压强与饱和水蒸气压强之和: ...

    11年前   
    418    0

    第19届全国中学生物理竞赛复赛试题参考解答

    第十九届全国中学生物理竞赛复赛试题参考解答2002年 一、参考解答实践证明,甲的设计是正确的,所以乙的结论肯定是错的。(1)设大气压为,水的密度为。拧开前的情况如图复解19-l的(a)图所示。...

    11年前   
    412    0

    第21届全国中学生物理竞赛复赛题试卷

    题号一二三四五六七总分得分阅卷人第21届全国中学生物理竞赛复赛题试卷K3K2P1 V1 CC΄P0 V0EFGIHK1本卷共七题,满分140分.一、(20分)薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系...

    10年前   
    535    0

    第21届全国中学生物理竞赛复赛题试卷

    第21届全国中学生物理竞赛复赛题试卷一、(20分)薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系数来加以评判.对于均匀薄膜材料,在一定温度下,某种气体通过薄膜渗透过的气体分子数,其中t为渗透持续时间,S为...

    12年前   
    446    0

    第20届全国中学生物理竞赛复赛试题参考解答

    第二十届全国中学生物理竞赛复赛试题参考解答、评分标准一、参考解答令表示质子的质量,和分别表示质子的初速度和到达a球球面处的速度,表示元电荷,由能量守恒可知 ...

    11年前   
    538    0

    第23届全国中学生物理竞赛复赛参考解答

    第23届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答及评分标准一、参考解答:解法一tHOhAh小球沿竖直线上下运动时,其离开玻璃管底部的距离h随时间t变化的关系如图所示.设照片拍摄到的小球位置用A表示,A...

    8年前   
    524    0

    第21届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答

    第21届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答一、开始时U形管右管中空气的体积和压强分别为 V2 = HA (1) p2= p1 ...

    11年前   
    489    0

    2009年第26届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案

    2009年第26届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案文章来自:lnjzedu.gov.cn 时间:2009-11-20  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...

    14年前   
    386    0

    第17届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答

    第十七届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答一、参考解答设玻璃管内空气柱的长度为,大气压强为,管内空气的压强为,水银密度为,重力加速度为,由图复解17-1-1可知 ...

    11年前   
    423    0