第十六屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽預(yù)賽試卷一、（10分） 1、到1998年底為止，獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)的華人共有 人，他們的姓名是： 。 2、1998年6月3日，美國(guó)發(fā)射的航天飛機(jī)“發(fā)現(xiàn)者”號(hào)搭載了一臺(tái)磁譜儀，其中一個(gè)關(guān)鍵部件是由中國(guó)科學(xué)院電工研究所設(shè)計(jì)制造的直徑1200mm、高800mm、中心磁感強(qiáng)度為0.1340T的永久磁體。用這個(gè)磁譜儀期望探測(cè)到宇宙窨可能存在的 。 3、到1998年底為止，人類(lèi)到達(dá)過(guò)的地球以外的星球有 ，由地球上發(fā)射的探測(cè)器到達(dá)過(guò)的地球以外的星球有 。二、（15分）一質(zhì)量為M的平頂小車(chē)，以速度V0沿水平的光滑軌道作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物塊無(wú)初速地放置在車(chē)頂前緣。已知物塊和車(chē)頂之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為。 、若要求物塊不會(huì)從車(chē)頂后緣掉下，則該車(chē)頂最少要多長(zhǎng)？ 、若車(chē)頂長(zhǎng)度符合問(wèn)中的要求。整個(gè)過(guò)程中摩擦力共做多少功？三、（分）如圖所示，兩個(gè)截面相同的圓柱形容器，右邊容器高為，上端封閉，左邊容器上端是一個(gè)可以在容器內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的活塞。兩容器由裝有閥門(mén)的極細(xì)管道相連難受，容器、活塞和細(xì)管都是絕熱的。開(kāi)始時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，左邊容器中裝有熱力學(xué)溫度為的單原子理想氣體，平衡是活塞到容器底的距離為，右邊容器內(nèi)為真空?，F(xiàn)將閥門(mén)緩慢打開(kāi)，活塞便緩慢下降，直至系統(tǒng)達(dá)到平衡，求此時(shí)左邊容器中活塞的高度和缸內(nèi)氣體的溫度。 提示：一摩爾單原子理想氣體的內(nèi)能為（），其中為摩爾氣體常量，為氣體的熱力學(xué)溫度。四、（分）位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線(xiàn)框abcd，ab長(zhǎng)為l1,是水平的，bc長(zhǎng)l2，線(xiàn)框的質(zhì)量為m，電阻為，其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域的上、下邊界pp和QQ均與ab平行，兩邊界間的距離為，Hl2,磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為，方向與線(xiàn)框平面垂直，如圖所示，令線(xiàn)框的dc邊從離磁場(chǎng)區(qū)域上邊線(xiàn)框的dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)以后，ab邊到達(dá)邊界pp之前的某一時(shí)刻線(xiàn)框的速度已達(dá)到這一階段的最大什。問(wèn)從線(xiàn)框開(kāi)始下落到dc邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界QQ的過(guò)程中，磁場(chǎng)作用于線(xiàn)框的安培力作的總功為多少？五、（分）一平凸透鏡焦距為f，其平面上鍍了銀，現(xiàn)在其凸面一側(cè)距它2f處，垂直于主軸放置一高為的物，其下端透鏡的主軸上（如圖）。 、用作圖法畫(huà)出物經(jīng)鍍銀透鏡所成的像，并標(biāo)明該像是虛、是實(shí)。 、用計(jì)算法求出此像的位置和大小。六、（分）如圖所示，電陰，電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)相同的二極管串聯(lián)在電路中，二極管的ID-ID特性曲線(xiàn)如圖16-5所示，試求： 1、通過(guò)二極管D的電流。 2、電阻R1消耗的功率。七、（15分）將一根長(zhǎng)為100多厘米的均勻弦線(xiàn)，沿水平的x軸放置，拉緊并使兩端固定，現(xiàn)對(duì)離固定的右端25cm處（取該處為原點(diǎn)O，如圖16-6所示）的弦上一點(diǎn)施加一個(gè)沿垂直于弦線(xiàn)方向（即y軸方向）的擾動(dòng)，其位移隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖16-7所示。該擾動(dòng)將沿弦線(xiàn)傳播而形成波（孤立的脈沖波），已知該波在弦線(xiàn)中的傳播速度為2.5cm/s，且波在傳播和反射過(guò)程中都沒(méi)有能量損失。 1、試在圖16-6中準(zhǔn)確地畫(huà)出自O(shè)點(diǎn)沿弦向右傳播的波在t=2.5s時(shí)的波形圖。 2、該波向右傳播到固定點(diǎn)時(shí)將發(fā)生反射，反射波向左傳播，反射點(diǎn)總是固定不動(dòng)的，這可看成向右傳播的波和向左傳播的波相疊加，使反射點(diǎn)的位移始終為零。由此觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，試在圖16-6中準(zhǔn)確地畫(huà)出t=12.5s時(shí)的波形圖。 3、在圖16-6中準(zhǔn)確地畫(huà)出t=10.5s時(shí)的波形圖。八、（15分）1997年8月26日在日本舉行的國(guó)際天文學(xué)大會(huì)上，德國(guó)Max Planck學(xué)會(huì)的一個(gè)研究組宣布了他們的研究成果：銀河系的中心可能存在一個(gè)大黑洞，他們的根據(jù)是用口徑為3.5m的天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)獵戶(hù)座中位于銀河系中心附近的星體進(jìn)行近六年的觀(guān)測(cè)所得的數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，距離銀河系中心約60億公里的星體正以2000km/s的速度圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，試在經(jīng)典力學(xué)的范圍內(nèi)（見(jiàn)提示2），通過(guò)計(jì)算確認(rèn)如果銀河系中心確實(shí)存在黑洞的活，其最大半徑是多少。（引力常數(shù)G=6.67*10-20km3.kg-1.s-2) 提示：1、黑洞是一種密度極大的天體，其表面的引力是如此之強(qiáng)，以至于包括光在內(nèi)的所有物質(zhì)都逃脫不了其引力作用。 2、計(jì)算中可以采用拉普拉斯經(jīng)典黑洞模型，在這種模型中，在黑洞表面上的所有物質(zhì)，即使用權(quán)初速度等于光速c也逃脫不了其引力的作用。九、（20分）一個(gè)大容器中裝有互不相容的兩種液體，它們密度分別為1和2(12).現(xiàn)讓一長(zhǎng)為L(zhǎng)密度為(1+2)/2的均勻木棍,豎直地放在上面的液體內(nèi),其下端離兩液體分界