1、全國高中物理競賽歷年試題與詳解答案匯編 廣東省鶴山市紀元中學 2014年5月全國中學生物理競賽提要編者按：按照中國物理學會全國中學生物理競賽委員會第九次全體會議的建議，由中國物理學會全國中學生物理競賽委員會常務委員會根據(jù)全國中學生物理競賽章程中關于命題原則的規(guī)定，結合我國目前中學生的實際情況，制定了全國中學生物理競賽內容提要，作為今后物理競賽預賽和決賽命題的依據(jù)，它包括理論基礎、實驗基礎、其他方面等部分。其中理論基礎的絕大部分內容和國家教委制訂的（全日制中學物理教學大綱中的附錄，即 1983年教育部發(fā)布的高中物理教學綱要（草案）的內容相同。主要差別有兩點：一是少數(shù)地方做了幾點增補，二是去掉了教

2、學綱要中的說明部分。此外，在編排的次序上做了一些變動，內容表述上做了一些簡化。1991年2月20日經全國中學生物理競賽委員會常務委員會擴大會議討論通過并開始試行。1991年9月11日在南寧由全國中學生物理競賽委員會第10次全體會議正式通過，開始實施。一、理論基礎力 學1、運動學參照系。質點運動的位移和路程，速度，加速度。相對速度。矢量和標量。矢量的合成和分解。勻速及勻速直線運動及其圖象。運動的合成。拋體運動。圓周運動。剛體的平動和繞定軸的轉動。2、牛頓運動定律力學中常見的幾種力牛頓第一、二、三運動定律。慣性參照系的概念。摩擦力。彈性力。胡克定律。萬有引力定律。均勻球殼對殼內和殼外質點的引力公式

3、（不要求導出）。開普勒定律。行星和人造衛(wèi)星的運動。3、物體的平衡共點力作用下物體的平衡。力矩。剛體的平衡。重心。物體平衡的種類。4、動量沖量。動量。動量定理。動量守恒定律。反沖運動及火箭。5、機械能功和功率。動能和動能定理。重力勢能。引力勢能。質點及均勻球殼殼內和殼外的引力勢能公式（不要求導出）。彈簧的彈性勢能。功能原理。機械能守恒定律。碰撞。6、流體靜力學靜止流體中的壓強。浮力。7、振動簡揩振動。振幅。頻率和周期。位相。振動的圖象。參考圓。振動的速度和加速度。由動力學方程確定簡諧振動的頻率。阻尼振動。受迫振動和共振（定性了解）。8、波和聲橫波和縱波。波長、頻率和波速的關系。波的圖象。波的干涉

4、和衍射（定性）。聲波。聲音的響度、音調和音品。聲音的共鳴。樂音和噪聲。熱 學1、分子動理論原子和分子的量級。分子的熱運動。布朗運動。溫度的微觀意義。分子力。分子的動能和分子間的勢能。物體的內能。2、熱力學第一定律熱力學第一定律。3、氣體的性質熱力學溫標。理想氣體狀態(tài)方程。普適氣體恒量。理想氣體狀態(tài)方程的微觀解釋（定性）。理想氣體的內能。理想氣體的等容、等壓、等溫和絕熱過程（不要求用微積分運算）。4、液體的性質流體分子運動的特點。表面張力系數(shù)。浸潤現(xiàn)象和毛細現(xiàn)象（定性）。5、固體的性質晶體和非晶體?？臻g點陣。固體分子運動的特點。6、物態(tài)變化熔解和凝固。熔點。熔解熱。蒸發(fā)和凝結。飽和汽壓。沸騰和沸

5、點。汽化熱。臨界溫度。固體的升華。空氣的濕度和濕度計。露點。7、熱傳遞的方式傳導、對流和輻射。8、熱膨脹熱膨脹和膨脹系數(shù)。電 學1、靜電場庫侖定律。電荷守恒定律。電場強度。電場線。點電荷的場強，場強疊加原理。均勻帶電球殼殼內的場強和殼外的場強公式（不要求導出）。勻強電場。電場中的導體。靜電屏蔽。電勢和電勢差。等勢面。點電荷電場的電勢公式（不要求導出）。電勢疊加原理。均勻帶電球殼殼內和殼外的電勢公式（不要求導出）。電容。電容器的連接。平行板電容器的電容公式（不要求導出）。電容器充電后的電能。電介質的極化。介電常數(shù)。2、恒定電流歐姆定律。電阻率和溫度的關系。電功和電功率。電阻的串、并聯(lián)。電動勢。閉

6、合電路的歐姆定律。一段含源電路的歐姆定律。電流表。電壓表。歐姆表?；菟雇姌?，補償電路。3、物質的導電性金屬中的電流。歐姆定律的微觀解釋。液體中的電流。法拉第電解定律。氣體中的電流。被激放電和自激放電（定性）。真空中的電流。示波器。半導體的導電特性。型半導體和型半導體。晶體二極管的單向導電性。三極管的放大作用（不要求機理）。超導現(xiàn)象。4、磁場電流的磁場。磁感應強度。磁感線。勻強磁場。安培力。洛侖茲力。電子荷質比的測定。質譜儀?；匦铀倨?。5、電磁感應法拉第電磁感應定律。楞次定律。自感系數(shù)?；ジ泻妥儔浩?。6、交流電交流發(fā)電機原理。交流電的最大值和有效值。純電阻、純電感、純電容電路。整流和濾波。三

7、相交流電及其連接法。感應電動機原理。7、電磁振蕩和電磁波電磁振蕩。振蕩電路及振蕩頻率。電磁場和電磁波。電磁波的波速，赫茲實驗。電磁波的發(fā)射和調制。電磁波的接收、調諧，檢波。光 學1、幾何光學光的直進、反射、折射。全反射。光的色散。折射率與光速的關系。平面鏡成像。球面鏡成像公式及作圖法。薄透鏡成像公式及作圖法。眼睛。放大鏡。顯微鏡。望遠鏡。2、波動光學光的干涉和衍射（定性）光譜和光譜分析。電磁波譜。3、光的本性光的學說的歷史發(fā)展。光電效應。愛因斯坦方程。波粒二象性。原子和原子核1、原子結構盧瑟福實驗。原子的核式結構。玻爾模型。用玻爾模型解釋氫光譜。玻爾模型的局限性。原子的受激輻射。激光。2、原子

8、核原子核的量級。天然放射現(xiàn)象。放射線的探測。質子的發(fā)現(xiàn)。中子的發(fā)現(xiàn)。原子核的組成。核反應方程。質能方程。裂變和聚變。基本粒子。數(shù)學基礎1、中學階段全部初等數(shù)學（包括解析幾何）。2、矢量的合成和分解。極限、無限大和無限小的初步概念。3、不要求用微積分進行推導或運算。二、實驗基礎1、要求掌握國家教委制訂的全日制中學物理教學大綱中的全部學生實驗。2、要求能正確地使用（有的包括選用）下列儀器和用具：米尺。游標卡尺。螺旋測微器。天平。停表。溫度計。量熱器。電流表。電壓表。歐姆表。萬用電表。電池。電阻箱。變阻器。電容器。變壓器。電鍵。二極管。光具座（包括平面鏡、球面鏡、棱鏡、透鏡等光學元件在內）。3、有些

9、沒有見過的儀器。要求能按給定的使用說明書正確使用儀器。例如：電橋、電勢差計、示波器、穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器等。4、除了國家教委制訂的全日制中學物理教學大綱中規(guī)定的學生實驗外，還可安排其它的實驗來考查學生的實驗能力，但這些實驗所涉及到的原理和方法不應超過本提要第一部分（理論基礎），而所用儀器就在上述第2、3指出的范圍內。5、對數(shù)據(jù)處理，除計算外，還要求會用作圖法。關于誤差只要求：直讀示數(shù)時的有效數(shù)字和誤差；計算結果的有效數(shù)字（不做嚴格的要求）；主要系統(tǒng)誤差來源的分析。三、其它方面物理競賽的內容有一部分要擴及到課外獲得的知識。主要包括以下三方面：1、物理知識在各方面的應用。對自然界、生產和日常生活中

10、一些物理現(xiàn)象的解釋。2、近代物理的一些重大成果和現(xiàn)代的一些重大信息。3、一些有重要貢獻的物理學家的姓名和他們的主要貢獻。參考資料：1、全國中學生物理競賽委員會辦公室主編的歷屆全國中學生物理競賽參考資料。2、人民教育出版社主編的高級中學課本（試用）物理（甲種本）。第30屆全國中學生物理競賽預賽試卷與答案本卷共16題，滿分200分.一、選擇題.本題共5小題，每小題6分.在每小題給出的4個選項中，有的小題只有一項符合題意，有的小題有多項符合題意.全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分.1. 下列說法正確的是：A.一束單色光從真空射入 時，在玻璃表面處發(fā)生折射現(xiàn)象，這與光在玻璃中的

11、傳播速度不同于在真空中的傳播速度有關B.白紙上有兩個非?？拷男『诎?，實際上是分開的，沒有重疊部分.但通過某一顯微鏡所成的象卻是兩個連在一起的沒有分開的光斑，這與光的衍射現(xiàn)象有關C.雨后虹的形成與光的全反射現(xiàn)象有關D.老年人眼睛常變?yōu)檫h視眼，這時近處物體通過眼睛所成的像在視網膜的前方（瞳孔與視網膜之間），故看不清2. 圖中A、B是兩塊金屬板，分別與高壓直流電源的正負極相連.一個電荷量為q、質量為m的帶正電的點電荷自貼近A板處靜止釋放（不計重力作用）.已知當A、B兩板平行、兩板的面積很大且兩板間的距離較小時，它剛到達B板時的速度為u0，在下列情況下以u表示點電荷剛到達B板時的速度A. 若A、B兩

12、板不平行，則u u0B.若A板面積很小，B板面積很大，則u u0C.若A、B兩板間的距離很大，則u u0D.不論A、B兩板是否平行、兩板面積大小及兩板間距離多少，u都等于 u03. 粒子和粒子都沿垂直于磁場的方向射入同一均勻磁場中，發(fā)現(xiàn)這兩種粒子沿相同半徑的圓軌道運動.若粒子的質量是m1，粒子的質量是m2，則粒子與粒子的動能之比是A. B. C. D. 4. 由玻爾理論可知，當氫原子中的核外電子由一個軌道躍遷到另一軌道時，有可能A. 發(fā)射出光子，電子的動能減少，原子的勢能減少B. 發(fā)射出光子，電子的動能增加，原子的勢能減少C. 吸收光子，電子的動能減少，原子的勢能增加D. 吸收光子，電子的動能

13、增加，原子的勢能減少5. 圖示兩條虛線之間為一光學元件所在處，AB為其主光軸.P是一點光源，其傍軸光線通過此光學元件成像于Q點.該光學元件可能是A.薄凸透鏡B.薄凹透鏡C.凸球面鏡D.凹球面鏡二、填空題和作圖題.只要給出結果，不需寫出求得結果的過程.6. （8分）國際上已規(guī)定133Cs原子的頻率f=9192631770Hz（沒有誤差）.這樣，秒的定義_.國際上已規(guī)定一個公認的光速值c=299792458m/s（沒有誤差）.長度單位由時間單位導出，則米定義為_.7. （8分）質量為m1的小滑塊，沿一傾角為的光滑斜面滑下，斜面質量為m2，置于光滑的水平桌面上.設重力加速度為g，斜面在水平桌面上運動

14、的加速度的大小為_8. （8分）一線光源，已知它發(fā)出的光包含三種不同頻率的可見光，若要使它通過三棱鏡分光，最后能在屏上看到這三種不同頻率的光的譜線，則除了光源、三棱鏡和屏外，必須的器件至少還應有_.其中一個的位置應在_和_之間，另一個的位置應在_和_之間.9. （12分）如圖所示，A為放在水平光滑桌面上的長方形物塊，在它上面放有物塊B和C.A、B、C的質量分別為m、5m、m.B、C與A之間的靜摩擦系數(shù)和滑動摩擦系數(shù)皆為0.10，K為輕滑輪，繞過輕滑輪連接B和C的輕細繩都處于水平位置.現(xiàn)用水平方向的恒定外力F拉滑輪，使A的加速度等于0.20g，g為重力加速度.在這種情況時，B、A之間沿水平方向的

15、作用力的大小等于_，C、A之間沿水平方向的作用力的大小等于_，外力F的大小等于_.10. （14分）i.在做“把電流表改裝成電壓表”的實驗中，必須測出電流表的內阻和用標準電壓表對改裝成的電壓表進行校準.某同學對圖示的器材進行了連線，使所連成的電路只要控制單刀雙擲開關的刀位和調節(jié)電阻箱及變阻器，不需改動連線，就能：（1）在與電阻箱斷路的條件下測出電流表的內阻；（2）對改裝成的電壓表所有的刻度進行校準.試在圖中畫出該同學的全部連線.ii.有一塊橫截面為矩形的長板，長度在81cm與82cm之間，寬度在5cm與6cm之間，厚度在1cm與2cm之間.現(xiàn)用直尺（最小刻度為mm）、卡尺（游標為50分度）和千

16、分尺（螺旋測微器）去測量此板的長度、寬度和厚度，要求測出后的最后一位有效數(shù)字是估讀的.試設想一組可能的數(shù)據(jù)天災下面的空格處.板的長度_cm，板的寬度_cm，板的厚度_cm，三、計算題.計算題的解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結果的不能得分.有數(shù)值計算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.11. （20分）在水平地面某處，以相同的速率v0用不同的拋射角分別拋射兩個小球A和B，它們的射程相同.已知小球A在空中運行的時間為TA，求小球B在空中運行的時間TB.重力加速度大小為g，不考慮空氣阻力.12. （20分）從地球上看太陽時，對太陽直徑的張角=53.取地球表面上緯度為1的長

17、度l=110km，地球表面處的重力加速度g=10m/s2，地球公轉的周期T=365天.試僅用以上數(shù)據(jù)計算地球和太陽密度之比.假設太陽和地球都是質量均勻分布的球體.13. （16分）一個用電阻絲繞成的線圈，浸沒在量熱器所盛的油中，油的溫度為0.當線圈兩端加上一定的電壓后，油溫漸漸上升.0時溫度升高的速率為5.0Kmin-1，持續(xù)一段時間后，油溫上升到30，此時溫度升高的速率變?yōu)?.5Kmin-1，這是因為線圈的電阻與溫度有關.設溫度為時線圈的電阻為R，溫度為0時線圈的電阻為R0，則有R= R0 (1+)，稱為電阻的溫度系數(shù).試求此線圈電阻的溫度系數(shù).假設量熱器及其中的油以及線圈所構成的系統(tǒng)溫度升

18、高的速率與該系統(tǒng)吸收熱量的速率（即單位時間內吸收的熱量）成正比；對油加熱過程中加在線圈兩端的電壓恒定不變；系統(tǒng)損失的熱量可忽略不計.14. （18分）如圖所示，一摩爾理想氣體，由壓強與體積關系的p-V圖中的狀態(tài)A出發(fā)，經過一緩慢的直線過程到達狀態(tài)B，已知狀態(tài)B的壓強與狀態(tài)A的壓強之比為，若要使整個過程的最終結果是氣體從外界吸收了熱量，則狀態(tài)B與狀態(tài)A的體積之比應滿足什么條件？已知此理想氣體每摩爾的內能為，R為普適氣體常量，T為熱力學溫度.15. （23分）如圖所示，匝數(shù)為N1的原線圈和在數(shù)為N2的副線圈繞在同一閉合的鐵心上，副線圈兩端與電阻R相聯(lián)，原線圈兩端與平行金屬導軌相聯(lián).兩軌之間的距離為

19、L，其電阻可不計.在虛線的左側，存在方向與導軌所在平面垂直的勻強磁場，磁感應強度的大小為B. pq是一質量為m電阻為r與導軌垂直放置的金屬桿，它可在導軌上沿與導軌平行的方向無摩擦地滑動.假設在任何同一時刻通過線圈每一匝的磁通都相同，兩個線圈的電阻、鐵心中包括渦流在內的各種損耗都忽略不計，且變壓器中的電磁場完全限制在變壓器鐵心中.現(xiàn)于t=0時開始施一外力，使桿從靜止出發(fā)以恒定的加速度a向左運動.不考慮連接導線的自感.若已知在某時刻t時原線圈中電流的大小I1，i.求此時刻外力的功率ii.此功率轉化為哪些其他形式的功率或能量變化率？試分別求出它們的大小.16. （23分）如圖所示，一質量為m半徑為R

20、的由絕緣材料制成的薄球殼，均勻帶正電，電荷量為Q，球殼下面有與球殼固連的底座，底座靜止在光滑水平面上.球殼內部有一勁度系數(shù)為的輕彈簧（質量不計），彈簧始終處于水平位置，其一端與球殼內壁固連，另一端恰位于球心處，球殼上開有一小孔C，小孔位于過球心的水平線上.在此水平線上離球殼很遠的O處有一質量也為m電荷量也為Q的帶正電的點電荷P，它以足夠大的初速v0沿水平的OC方向開始運動.并知P能通過小孔C進入球殼內，不考慮重力和底座的影響.已知靜電力常量k.求P剛進入C孔到剛再由C孔出來所經歷的時間.第29屆全國中學生物理競賽預賽試題一、選擇題本題共5小題，每小題6分在每小題給出的4個選項中，有的小題只有一

21、項符合題意，有的小題有多項符合題意把符合題意的選項前面的英文字母寫在每小題后面的方括號內全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分1下列說法中正確的是A水在0時密度最大B一個絕熱容器中盛有氣體，假設把氣體中分子速率很大的如大于的分子全部取走，則氣體的溫度會下降，此后氣體中不再存在速率大于的分子C杜瓦瓶的器壁是由兩層玻璃制成的，兩層玻璃之間抽成真空，抽成真空的主要作用是既可降低熱傳導，又可降低熱輻射D圖示為一絕熱容器，中間有一隔板，隔板左邊盛有溫度為T的理想氣體，右邊為真空現(xiàn)抽掉隔板，則氣體的最終溫度仍為T答案：D2如圖，一半徑為R電荷量為Q的帶電金屬球，球心位置O固定，為球外一

22、點幾位同學在討論P點的場強時，有下列一些說法，其中哪些說法是正確的？A若P點無限靠近球表面，因為球表面帶電，根據(jù)庫侖定律可推知，P點的場強趨于無窮大B因為在球內場強處處為0，若P點無限靠近球表面，則P點的場強趨于0C若Q不變，P點的位置也不變，而令R變小，則P點的場強不變D若保持Q不變，而令R變大，同時始終保持P點極靠近球表面處，則P點的場強不變答案：C 3圖中L為一薄凸透鏡，ab為一發(fā)光圓面，二者共軸，S為與L平行放置的屏，已知這時ab可在屏上成清晰的像現(xiàn)將透鏡切除一半，只保留主軸以上的一半透鏡，這時ab在S上的像A尺寸不變，亮度不變B尺寸不變，亮度降低C只剩半個圓，亮度不變D只剩半個圓，亮

23、度降低答案：B4一輕質彈簧，一端固定在墻上，另一端連一小物塊，小物塊放在摩擦系數(shù)為的水平面上，彈簧處在自然狀態(tài)，小物塊位于O處現(xiàn)用手將小物塊向右移到a處，然后從靜止釋放小物塊，發(fā)現(xiàn)小物塊開始向左移動A小物塊可能停在O點B小物塊停止以后所受的摩擦力必不為0C小物塊無論停在O點的左邊還是右邊，停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向兩者既可能相同，也可能相反D小物塊在通過O點后向右運動直到最遠處的過程中，速度的大小總是減??；小物塊在由右邊最遠處回到O點的過程中，速度的大小總是增大答案：AC5如圖所示，一內壁光滑的圓錐面，軸線OO是豎直的，頂點O在下方，錐角為2，若有兩個相同的小珠（均視為質點）

24、在圓錐的內壁上沿不同的圓軌道運動，則有：A它們的動能相同B它們運動的周期相同C錐壁對它們的支撐力相同D它們的動能與勢能之比相同，設O點為勢能零點答案：CD二、填空題和作圖題把答案填在題中的橫線上或把圖畫在題中指定的地方只要給出結果，不需寫出求得結果的過程6（6分）鈾238（92 U）是放射性元素，若衰變時依次放出，粒子，最終形成穩(wěn)定的核，則其中 X ， Y 答案：82，206(各3分)7（10分）在寒冷地區(qū)，為了防止汽車擋風玻璃窗結霜，可用通電電阻加熱圖示為10根阻值皆為3的電阻條，和一個內阻為0.5的直流電源，現(xiàn)在要使整個電路中電阻條上消耗的功率最大，i應選用_根電阻條ii在圖中畫出電路連線

25、答案：i當外電路與內電路電阻值相等時電源的輸出功率最大，電阻條上消耗的功率也最大，因此需用6根電阻條并聯(lián)。(7分)ii如圖所示(任意6根電阻條并聯(lián)均可)(3分)。8（10分）已知：光子有質量，但無靜止質量，在重力場中也有重力勢能若從地面上某處將一束頻率為的光射向其正上方相距為d的空間站，d遠小于地球半徑，令空間站接收到的光的頻率為，則差 ，已知地球表面附近的重力加速度為g答案：(10分) 解析：由能量守恒得，而光子能量，聯(lián)立消除質量即得，其中，所以。9（10分）圖中所示兩物塊疊放在一起，下面物塊位于光滑水平桌面上，其質量為m，上面物塊的質量為M，兩物塊之間的靜摩擦系數(shù)為現(xiàn)從靜止出發(fā)對下面物塊施

26、以隨時間t變化的水平推力Ft，為一常量，則從力開始作用到兩物塊剛發(fā)生相對運動所經過的時間等于 ，此時物塊的速度等于 答案：， (各5分)解析：由牛頓第二定律得，兩物塊剛發(fā)生相對運動的條件為，解得；由動量定理得，代入和t解即得。10（16分）圖中K是密封在真空玻璃管內的金屬電極，它受光照射后能釋放出電子；W是可以透光的窗口，光線通過它可照射到電極K上；C是密封在真空玻璃管內圓筒形的收集電極，它能收集K所發(fā)出的光電子R是接在電池組E（電壓足夠高）兩端的滑動變阻器，電極K通過導線與串聯(lián)電池組的中心端O連接；G是用于測量光電流的電流計已知當某一特定頻率的單色光通過窗口照射電極K時，能產生光電子當滑動變

27、阻器的滑動接頭處在某一點P時，可以測到光電流，當滑動頭向右移動時，G的示數(shù)增大，使滑動頭繼續(xù)緩慢向右不斷移動時，電流計G的示數(shù)變化情況是： 當滑動變阻器的滑動接頭從P點緩慢向左不斷移動時，電流計G的示數(shù)變化情況是：_ 若測得用頻率為的單色光照射電極K時的遏止電壓為，頻率為的單色光照射電極時的遏止電壓為，已知電子的電荷量為e，則普朗克常量h ，金屬電極K的逸出功 答案：逐漸增大，最后趨向一恒定值。(4分)逐漸減小，最后變到零。(4分)，(各4分)解析：滑動觸頭向右滑動時，加在光電管上的電壓向正向增大，光電流隨正向電壓的增大先逐漸增大，當達到飽和光電流值后不再改變。滑動觸頭向左滑動到某位置后，光電

28、管加反向電壓，反向電壓隨滑動觸頭向左滑動而增大，當確定遏止電壓時，光電流減小為0。由愛因斯坦光電效應方程可得 而代入相關量解得 三、計算題計算題的解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結果的不能得分有數(shù)值計算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位11（18分）如圖所示，一根跨越一固定的水平光滑細桿的柔軟、不可伸長的輕繩，兩端各系一個質量相等的小球A和B，球A剛好接觸地面，球B被拉到與細桿同樣高度的水平位置，當球B到細桿的距離為L時，繩剛好拉直在繩被拉直時釋放球B，使球B從靜止開始向下擺動求球A剛要離開地面時球B與其初始位置的高度差解：設球A剛要離開地面時聯(lián)接球B的繩與其初始位置

29、的夾角為，如圖所示，這里球B的速度為，繩對球B的拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律和能量守恒，有當A球剛要離開地面時，有以h表示所求高度差，有由解得 評分標準：式各6分，式各3分。12（20分）一段橫截面積S1.0的銅導線接入直流電路中，當流經該導線的電流I1.0A時，該段銅導線中自由電子定向運動的平均速度u為多大？已知，每個銅原子有一個“自由電子”，每個電子的電荷量；銅的密度，銅的摩爾質量64gmol阿伏枷德羅常量解：設單位體積中自由電子數(shù)為n，則有而 由以上兩式得 代入已知數(shù)據(jù)得評分標準：本題20分。式6分，式8分，式2分，式4分。13（20分）電荷量分別為q和Q的兩個帶異號電荷的小球A和B（均可

30、視為點電荷），質量分別為m和M初始時刻，B的速度為0，A在B的右方，且與B相距，A具有向右的初速度，并還受到一向右的作用力f使其保持勻速運動，某一時刻，兩球之間可以達到一最大距離i求此最大距離ii求從開始到兩球間距離達到最大的過程中f所做的功解：解法一i由于A球始終以恒定的速度運動，故隨A球一起運動的參考系為慣性系。在參考系中，因A球靜止，故作用于A球的外力f不做功，A、B兩球構成的系統(tǒng)的能量守恒。當兩球間的距離為時，B球以初速度向左運動，隨著B球遠離A球，其動能在庫侖力作用下逐漸減小，兩球的靜電勢能增大，當B球動能減少到0時，A、B間距達到最大值。由能量守恒定律有解得 ii為了計算變力f做的

31、功，應回到初始時B球相對它靜止的參考系S來考察問題。相對S系，當兩球間的距離為時，A球的速度為，B球的速度為0；當兩球的速度相等時，兩球間距離達到最大值，由功能關系，在這過程中，變力f的功由、兩式得 解法二在開始時B球相對它靜止的參考系S中來考察問題。初始時，A球的速度為，B球的速度為0，當兩球間距離達到最大值時，兩球的速度相等，都是，根據(jù)動量定理和功能關系有式中J和W分別是在所考察過程中變力f的沖量和功。在所考察過程中某一時間間隔內，的沖量為，在所考察的過程中，f的總沖量在時間內，A球的位移，力做的功為，在所考察的過程中，f的總功由以上四式得由式得由式代入式得評分標準：本題20分解法一：、式

32、各10分解法二：、式各10分14（20分）由雙原子分子構成的氣體，當溫度升高時，一部分雙原子分子會分解成兩個單原子分子，溫度越高，被分解的雙原子分子的比例越大，于是整個氣體可視為由單原子分子構成的氣體與由雙原子分子構成的氣體的混合氣體這種混合氣體的每一種成分氣體都可視作理想氣體在體積V0.045m3的堅固的容器中，盛有一定質量的碘蒸氣，現(xiàn)于不同溫度下測得容器中蒸氣的壓強如下：試求溫度分別為1073K和1473K時該碘蒸氣中單原子分子碘蒸氣的質量與碘的總質量之比值已知碘蒸氣的總質量與一個摩爾的雙原子碘分子的質量相同，普適氣體常量R8.31Jmol1K1解：以m表示碘蒸氣的總質量，表示蒸氣的溫度為

33、T時單原子分子的碘蒸氣的質量，、分別表示單原子分子碘蒸氣和雙原子分子碘蒸氣的摩爾質量，、分別表示容器中單原子分子碘蒸氣和雙原子分子碘蒸氣的分壓強，則由理想氣體的狀態(tài)方程有其中，R為理想氣體常量。根據(jù)道爾頓分壓定律，容器中碘蒸氣的總壓強p滿足關系式設 為單原子分子碘蒸氣的質量與碘蒸氣的總質量的比值，注意到由以上各式解得代入有關數(shù)據(jù)可得，當溫度為1073K時，當溫度為1473K時評分標準：式各4分，式各2分。15（20分）圖中L是一根通電長直導線，導線中的電流為I一電阻為R、每邊長為2a的導線方框，其中兩條邊與L平行，可繞過其中心并與長直導線平行的軸線OO轉動，軸線與長直導線相距b，ba，初始時刻

34、，導線框與直導線共面現(xiàn)使線框以恒定的角速度轉動，求線框中的感應電流的大小不計導線框的自感已知電流I的長直導線在距導線r處的磁感應強度大小為k，其中k為常量解：當線框繞轉軸轉過的角度時，其位置如圖1所示，俯視圖如圖2所示。當線框以角速度繞轉動時，線框與軸線平行的兩條邊的速度都是，且L中的電流產生的磁場在這兩條邊所在處的磁感應強度分別為和 式中和分別為這兩條邊到L的距離。線框的兩條邊的速度的方向與B和的方向間的夾角分別為和，由電磁感應定律，線框的感應電動勢為注意到 以及 由以上各式得由歐姆定律得線框中感應電流由、兩式得評分標準：本題20分。式2分，式8分，式各1分，式2分，式4分。16（20分）一

35、質量為m3000kg的人造衛(wèi)星在離地面的高度為H180 km的高空繞地球作圓周運動，那里的重力加速度g93ms2由于受到空氣阻力的作用，在一年時間內，人造衛(wèi)星的高度要下降H050km已知物體在密度為的流體中以速度v運動時受到的阻力F可表示為FACv2，式中A是物體的最大橫截面積，C是拖曳系數(shù)，與物體的形狀有關當衛(wèi)星在高空中運行時，可以認為衛(wèi)星的拖曳系數(shù)Cl，取衛(wèi)星的最大橫截面積A60m2已知地球的半徑為R06400km試由以上數(shù)據(jù)估算衛(wèi)星所在處的大氣密度解：設一年前、后衛(wèi)星的速度分別為、，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律有式中G為萬有引力恒量，M為地球的質量，和分別為一年前、后衛(wèi)星的軌道半徑，即

36、衛(wèi)星在一年時間內動能的增量由、三式得由、式可知，表示在這過程中衛(wèi)星的動能是增加的。在這過程中衛(wèi)星引力勢能的增量，表示在這過程中衛(wèi)星引力勢能是減小的。衛(wèi)星機械能的增量由、式得，表示在這過程中衛(wèi)星的機械能是減少的。由、式可知，因、非常接近，利用式可表示為衛(wèi)星機械能減少是因為克服空氣阻力做了功。衛(wèi)星在沿半徑為R的軌道運行一周過程中空氣作用于衛(wèi)星的阻力做的功根據(jù)萬有引力定律和牛頓運動定律有由、式得式表明衛(wèi)星在繞軌道運行一周過程中空氣阻力做的功是一恒量，與軌道半徑無關。衛(wèi)星繞半徑為R的軌道運行一周經歷的時間由、式得由于在一年時間內軌道半徑變化不大，可以認為T是恒量，且以表示一年時間，有衛(wèi)星在一年時間內做

37、圓周運動的次數(shù)在一年時間內衛(wèi)星克服空氣阻力做的功(21)由功能關系有(22)由(21)(22)各式并利用得(23)代入有關數(shù)據(jù)得(24)評分標準：本題20分(24)式3分，式2分，式各1分，(23)式7分。第28屆全國中學生物理競賽預賽試卷1-5678總分910111213141516本卷共16題，滿分200 分得分閱卷復核一、選擇題本題共5小題，每小題6分在每小題給出的4個選項中，有的小題只有一項符合題意，有的小題有多項符合題意把符合題意的選項前面的英文字母寫在每小題后面的方括號內全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分1常用示波器中的掃描電壓u隨時間t變化的圖線是 2下面

38、列出的一些說法中正確的是A在溫度為200C 和壓強為1個大氣壓時，一定量的水蒸發(fā)為同溫度的水蒸氣，在此過程中，它所吸收的熱量等于其內能的增量B有人用水銀和酒精制成兩種溫度計，他都把水的冰點定為0度，水的沸點定為100度，并都把0刻度與100刻度之間均勻等分成同數(shù)量的刻度，若用這兩種溫度計去測量同一環(huán)境的溫度（大于0度小于 100度）時，兩者測得的溫度數(shù)值必定相同C 一定量的理想氣體分別經過不同的過程后，壓強都減小了，體積都增大了，則從每個過程中氣體與外界交換的總熱量看，在有的過程中氣體可能是吸收了熱量，在有的過程中氣體可能是放出了熱量，在有的過程中氣體與外界交換的熱量為 0 .D 地球表面一平

39、方米所受的大氣的壓力，其大小等于這一平方米表面單位時間內受上方作熱運動的空氣分子對它碰撞的沖量，加上這一平方米以上的大氣的重量 3把以空氣為介質的兩個平行板電容器a和b串聯(lián)，再與電阻R和電動勢為E的直流電源如圖連接平衡后，若把一塊玻璃板插人電容器a中，則再達到平衡時， A與玻璃板插人前比，電容器a兩極間的電壓增大了 B與玻璃板插人前比，電容器a兩極間的電壓減小了 C與玻璃板插入前比，電容器b貯存的電能增大了 D玻璃板插人過程中電源所做的功等于兩電容器貯存總電能的增加量 4多電子原子核外電子的分布形成若干殼層，K殼層離核最近，L殼層次之，M殼層更次之，每一殼層中可容納的電子數(shù)是一定的，當一個殼層

40、中的電子填滿后，余下的電子將分布到次外的殼層當原子的內殼層中出現(xiàn)空穴時，較外殼層中的電子將躍遷至空穴，并以發(fā)射光子（X光）的形式釋放出多余的能量，但亦有一定的概率將躍遷中放出的能量傳給另一個電子，使此電子電離，這稱為俄歇（Auger）效應，這樣電離出來的電子叫俄歇電子現(xiàn)用一能量為40.00keV的光子照射Cd（鎬）原子，擊出Cd原子中K層一個電子，使該殼層出現(xiàn)空穴，己知該K層電子的電離能為26.8keV隨后，Cd原子的L 層中一個電子躍遷到K層，而由于俄歇效應，L層中的另一個的電子從Cd原子射出，已知這兩個電子的電離能皆為4.02keV，則射出的俄歇電子的動能等于 A( 26.84.024.0

41、2 ) keV B(40.0026.8 4.02 ) keVC( 26.84.02 ) keV D( 40.00 26.8 + 4.02 ) keV 5一圓弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的兩側與光滑斜坡aa、bb相切，相切處a、b位于同一水平面內，槽與斜坡在豎直平面內的截面如圖所示一小物塊從斜坡aa上距水平面ab的高度為Zh處沿斜坡自由滑下，并自a處進人槽內，到達b后沿斜坡bb向上滑行，已知到達的最高處距水平面ab 的高度為h；接著小物塊沿斜坡bb滑下并從b處進人槽內反向運動，若不考慮空氣阻力，則A小物塊再運動到a處時速度變?yōu)榱鉈小物塊尚未運動到a處時，速度已變?yōu)榱鉉小物塊不僅能再運動到a處

42、，并能沿斜坡aa向上 滑行，上升的最大高度為2hD小物塊不僅能再運動到a處，并能沿斜坡aa向上滑行，上升的最大高度小于h 二、填空題和作圖題把答案填在題中的橫線上或把圖畫在題中指定的地方只要給出結果不需寫出求得結果的過程6( 6分）在大氣中，將一容積為 0.50m3的一端封閉一端開口的圓筒筒底朝上筒口朝下豎直插人水池中，然后放手平衡時，筒內空氣的體積為0.40m3設大氣的壓強與10.0m 高的水柱產生的壓強相同，則筒內外水面的高度差為得分閱卷復核 得分閱卷復核7(10分）近年來，由于“微結構材料”的發(fā)展，研制具有負折射率的人工材料的光學性質及其應用，已受人們關注對正常介質，光線從真空射人折射率

43、為n的介質時，人射角和折射角滿足折射定律公式，人射光線和折射光線分布在界面法線的兩側；若介質的折射率為負，即n0，這時人射角和折射角仍滿足折射定律公式，但人射光線與折射光線分布在界面法線的同一側現(xiàn)考慮由共軸的兩個薄凸透鏡L1和L2構成的光學系統(tǒng)，兩透鏡的光心分別為O1和O2，它們之間的距離為s若要求以與主光軸成很小夾角的光線人射到O1能從O2出射，并且出射光線與人射光線平行，則可以在O1和O2之間放一塊具有負折射率的介質平板，介質板的中心位于OO的中點，板的兩個平行的側面與主光軸垂直，如圖所示若介質的折射率n= -1.5，則介質板的厚度即垂直于主光軸的兩個平行側面之間的距離 d = 得分閱卷復

44、核8( 10分）已知：規(guī)定一個K（鉀）原子與Cl（氯）原子相距很遠時，他們的相互作用勢能為0；從一個K原子中移走最外層電子形成K+離子所需的能量（稱為電離能）為EK，一個Cl原子吸收一個電子形成Cl-離子釋放的能量（稱為電子親和能）為ECl；K離子（視為質點）與Cl-離子（視為質點）之間的吸引力為庫侖力，電子電荷量的大小為e，靜電力常量為k利用以上知識，可知當KCI分子中K+離子與Cl-離子之間的庫侖相互作用勢能為0時，K+離子與Cl-離子之間的距離rs，可表示為 若已知EK = 4.34ev， ECl=3.62eV , k =9.0 109Nm2C-2 , e =1.6010-19C，則rs

45、= m得分閱卷復核9(10分）光帆是裝置在太空船上的一個面積很大但很輕的帆，利用太陽光對帆的光壓，可使太空船在太空中飛行設想一光帆某時刻位于距離太陽為1天文單位（即日地間的平均距離）處，已知該處單位時間內通過垂直于太陽光輻射方向的單位面積的輻射能量E =1.37103Jm -2 s-1，設平面光帆的面積為1.0106m2，且其平面垂直于太陽光輻射方向，又設光帆對太陽光能全部反射（不吸收），則光帆所受光的壓力約等于 N得分閱卷復核10(20分）有兩個電阻1和2，它們的阻值隨所加電壓的變化而改變，從而它們的伏安特性即電壓和電流不再成正比關系（這種電阻稱為非線性電阻）假設電阻1和電阻2的伏安特性圖線

46、分別如圖所示現(xiàn)先將這兩個電阻并聯(lián)，然后接在電動勢E=9.0V、內電阻r0 = 2.0的電源上試利用題給的數(shù)據(jù)和圖線在題圖中用作圖法讀得所需的數(shù)據(jù)，進而分別求出電阻1和電阻2上消耗的功率P1和P2要求：i在題圖上畫出所作的圖線（只按所畫圖線評分，不要求寫出畫圖的步驟及理由）ii從圖上讀下所需物理量的數(shù)據(jù)（取二位有效數(shù)字），分別是： iii求出電阻R1消耗的功率P1= ，電阻R2消耗的功率P2 三、計算題計算題的解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結果的不能得分有數(shù)值計算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位得分閱卷復核11(17分）宇航員從空間站（繞地球運行）上釋放了一顆質量m

47、=500kg的探測衛(wèi)星該衛(wèi)星通過一條柔軟的細輕繩與空間站連接，穩(wěn)定時衛(wèi)星始終在空間站的正下方，到空間站的距離l=20km已知空間站的軌道為圓形，周期T = 92 min（分）i忽略衛(wèi)星拉力對空間站軌道的影響，求衛(wèi)星所受輕繩拉力的大小ii假設某一時刻衛(wèi)星突然脫離輕繩試計算此后衛(wèi)星軌道的近地點到地面的高度、遠地點到地面的高度和衛(wèi)星運行周期取地球半徑R = 6.400103km，地球同步衛(wèi)星到地面的高度為H0 =3.6000104km，地球自轉周期T0 = 24 小時12(17分）某同學選了一個傾角為的斜坡，他騎在自行車上剛好能在不踩踏板的情況下讓自行車沿斜坡勻速向下行駛，現(xiàn)在他想估測沿此斜坡向上勻

48、速行駛時的功率，為此他數(shù)出在上坡過程中某一只腳蹬踩踏板的圈數(shù) N（設不間斷的勻速蹬），并測得所用的時間t，再測得下列相關數(shù)據(jù)：自行車和人的總質量m，輪盤半徑Rl，飛輪半徑R2，車后輪半徑R3試導出估測功率的表達式己知上、下坡過程中斜坡及空氣作用于自行車的阻力大小相等，不論是在上坡還是下坡過程中，車輪與坡面接觸處都無滑動不計自行車內部各部件之間因相對運動而消耗的能量得分閱卷復核13(20分）電荷量為q的正電荷，均勻分布在由絕緣材料制成的質量為m 半徑為R的均勻細圓環(huán)上，現(xiàn)設法加外力使圓環(huán)從靜止開始，繞通過環(huán)心垂直于環(huán)面的軸線勻加速轉動試求從開始轉動到環(huán)的角速度達到某一值0的整個過程中外力所做的功已知轉動帶電圓環(huán)的等效電流為I時，等效電流產生的磁場對整個以圓環(huán)為周界的圓面的磁通