第19屆全國中學生物理競賽預賽試卷

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1、“高中物理參考”收集 2002年9月 第十九屆全國中學生物理競賽預賽試卷 題 號 一 二 三 四 五 六 七 總計 得 分 全卷共七題，總分為140分． 一、（15分）今年3月我國北方地區(qū)遭遇了近10年來最嚴重的沙塵暴天氣．現(xiàn)把沙塵上揚后的情況簡化為如下情景：為豎直向上的風速，沙塵顆粒被揚起后懸浮在空中（不動）．這時風對沙塵的作用力相當于空氣不動而沙塵以速度豎直向下運動時所受的阻力．此阻力可用下式表達 其中為一系數(shù)，為沙塵顆粒的截面積，為空氣密度． （1）若沙粒的密度 ，沙塵顆粒為球形，半徑，地球表面處空氣

2、密度，，試估算在地面附近，上述的最小值． （2）假定空氣密度隨高度的變化關(guān)系為，其中為處的空氣密度，為一常量，，試估算當時揚沙的最大高度．（不考慮重力加速度隨高度的變化） 二、（20分）圖預19-2所示電路中，電池的電動勢為，兩個電容器的電容皆為，K為一單刀雙擲開關(guān)。開始時兩電容器均不帶電 （1）第一種情況，現(xiàn)將K與接通，達到穩(wěn)定，此過程中電池內(nèi)阻消耗的電能等于__________；再將K與斷開而與接通，此過程中電池供給的電能等于___________。 （2）第二種情況，現(xiàn)將K與接通，達到穩(wěn)定，此過程中電池內(nèi)阻消耗的電能等于__________；再將K與斷開而與接通，此過程中

3、電池供給的電能等于___________。 三、（20分）據(jù)新華社報道，為了在本世紀初葉將我國的航天員送上太空，2002年3月25日22時15分，我國成功地發(fā)射了一艘無人試驗飛船。在完成預定任務(wù)后，飛船于4月1日16時51分安全著陸，共繞地球飛行108圈。 （1）飛船的名稱是什么？ （2）飛船在運行期間，按照地面指揮控制中心的指令成功地實施了數(shù)百個動作，包括從橢圓軌道變換成圓軌道等．假如把飛船從發(fā)射到著陸的整個過程中的運動都當作圓周運動處理，試粗略估計飛船離地面的平均高度．已知地球半徑，地球表面處的重力加速度 四、（20分）如圖預19-4所示，三個絕熱的、容積相同的球狀

4、容器A、B、C，用帶有閥門K1、K2的絕熱細管連通，相鄰兩球球心的高度差．初始時，閥門是關(guān)閉的，A中裝有1mol的氦（He）,B中裝有1mol的氪（Kr）,C中裝有l(wèi)mol的氙（Xe），三者的溫度和壓強都相同．氣體均可視為理想氣體．現(xiàn)打開閥門K1、K2，三種氣體相互混合，最終每一種氣體在整個容器中均勻分布，三個容器中氣體的溫度相同．求氣體溫度的改變量．已知三種氣體的摩爾質(zhì)量分別為 在體積不變時，這三種氣體任何一種每摩爾溫度升高1K，所吸收的熱量均為 ，為普適氣體常量． 五、（20分）圖預19-5中，三棱鏡的頂角為60，在三棱鏡兩側(cè)對稱位置上放置焦距均為 的兩個完全相同的

5、凸透鏡L1和 L2．若在L1的前焦面上距主光軸下方處放一單色點光源，已知其像與對該光學系統(tǒng)是左右對稱的．試求該三棱鏡的折射率． 六、（20分）一個長為，寬為，質(zhì)量為的矩形導電線框，由質(zhì)量均勻分布的剛性桿構(gòu)成，靜止放置在不導電的水平桌面上，可繞與線框的一條邊重合的光滑固定軸ab轉(zhuǎn)動，在此邊中串接一能輸出可變電流的電流源（圖中未畫出）。線框處在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度沿水平方向且與轉(zhuǎn)軸垂直，俯視圖如圖預19-6所示?，F(xiàn)讓電流從零逐漸增大，當電流大于某一最小值時，線框?qū)⒏淖冹o止狀態(tài)。 （1）求電流值。 （2）當線框改變靜止狀態(tài)后，設(shè)該電流源具有始終保持恒定電流值不變（）的功能。已知在線框運動過程中存在空氣阻力。試分析線框的運動狀況。 七、（25分）如圖預19-7所示，在長為m、質(zhì)量為的車廂B內(nèi)的右壁處，放一質(zhì)量的小物塊A（可視為質(zhì)點），向右的水平拉力作用于車廂，使之從靜止開始運動，測得車廂B在最初2.0 s內(nèi)移動的距離，且在這段時間內(nèi)小物塊未與車廂壁發(fā)生過碰撞．假定車廂與地面間的摩擦忽略不計，小物塊與車廂壁之間的碰撞是彈性的．求車廂開始運動后4.0 s時，車廂與小物塊的速度． 第十九屆全國中學生物理競賽預賽題 第3頁