全国高中物理竞赛初赛练习题及标准答案

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2016-09-12

9.(12分)如图所示,A为放在水平光滑桌面上的长方形物块,

在它上面放有物块B和C,A、B、C的质量分别为m、5m、m。

B、C与A之间的静摩擦系数和滑动摩擦系数皆为0.10。K为轻

滑轮,绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平放置。现用

沿水平方向的恒定外力F拉滑轮,使A的加速度等于0.20g,

g为重力加速度。在这种情况时,B、A之间沿水平方向的作用

力大小等于____________,C、A之间沿水平方向的作用

力大小等于,外力F的大小等于______________。

10.(14分)

i.在做“把电流表改装成电压表”的实验中,必须

单刀双掷开关 变阻器

测出电流表的内阻和用标准电压表对改装成的电压表进

行校校准。某同学对图示的器材进行了连接,使所连成

单刀开关 电池

的电路只要控制单刀双掷开关的刀位和调节电阻箱及变

3

阻器,不需改动连线,就能:

(1)在与电阻箱断路的条件下测出电流表的内阻;

(2)对改装成的电压表所有的刻度进行校准。

试在图中画出该同学的全部连线。

ii.有一块横截面为矩形的长板,长度在81 cm与82 cm之间,宽度在5 cm与6 cm之间,厚度在1 cm与2 cm之间。现用直尺(最小刻度为mm)、卡尺(游标为50分度)和千分尺(螺旋测微器)去测量此板的长度、宽度和厚度,要求测出的最后一位有效数字是估读的。试设想一组可能的数据填在下面的空格处。板的长度____________cm,板的宽度____________cm,板的厚度 _____________cm。

三、计算题。计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分。

11.(20分)在水平地面某处,以相同的速率v0用不同的抛射角分别抛射两个小球A和B,它们的射程相同。已知小球A在空中运动的时间为TA,求小球B在空中运动的时间TB。重力加速度大小为g,不考虑空气阻力。

12.(20分)从地球上看太阳时,对太阳直径的张角0.53,取地球表面上纬度为1°的长度l110 km,地球表面处的重力加速度g10 m/s2,地球公转的周期T365天。试仅用以上数据计算地球和太阳密度之比。假设太阳和地球都是质量均匀分布的球体。

4

13.(16分)一个用电阻丝绕成的线圈,浸没在量热器所盛的油中,油的温度为0℃,当线圈两端加上一定电压后,油温渐渐上升,0℃时温度升高的速率为5.0 Kmin1,持续一段时间后,油温上升到30℃,此时温度升高的速率为4.5 Kmin1,这是因为线圈的电阻与温度有关。设温度为θ℃时线圈的电阻为Rθ,温度为0℃时线圈的电阻为R0,则有RθR0(1α),α称为电阻的温度系数。试求此线圈电阻的温度系数。假设量热器及其中的油以及线圈所构成的系统温度升高的速率与该系统吸收的热量的速率(即单位时间内吸收的热量)成正比;对油加热过程中加在线圈两端的电压恒定不变;系统损失的热量可忽略不计。

14.(18分)如图所示,一摩尔理想气体,由压强与体积关系的pV图中的状态A出发,经过一缓慢的直线过程到达状态B,已知状态B的压强与状态A的压强之比为

5 1,

若要使整个过程的最终结果2

p

是气体从外界吸收了热量,则状态B与状态A的体积之比应满足什么条件已知此理想气体每摩尔的内能为

15.(23分)如图所示,匝数为N1的原线圈和匝数为N2的副线圈绕在同一闭合铁芯上,副线圈两端与电阻R相连,原线圈两端与平行金属导轨相连。两轨之间的距离为L,其电阻可不计。在虚线的左侧,存在方向与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,pq是一质量为m电阻为r与导轨垂直放置的金属杆,它可在导轨上沿与导轨平行的方向无摩擦地滑动。假设在任何同一时刻通过线圈每一匝的磁通量相同,两个线圈的电阻、铁芯中包括涡流在内的各种损耗都忽略不计,且变压器中的电磁场完全限制在变压器铁芯中。现于t0时刻开始施一外力,使杆从静止出发以恒定的加速度a向左运动。不考虑连接导线的自感。若已知在某时刻t时原线圈电流的大小为I1,

i.求此时刻外力的功率;

ii.此功率转化为哪些其他形式的功率或能量变化率试分别求出它们的大小。

R 3RT,R为普适气体常量,T为热力学温度。

16.(23分)如图所示,以质量为m半径为R的由绝缘材料制成的薄球壳,均匀带正电,电荷量为Q,球壳下面有与球壳固连的底座,底座静止在光滑的水平面上。球壳内部有一劲度系数为η的轻弹簧(质量不计),弹簧始终处于水平位置,其一端与球壳内壁固连,另一端恰好位于球心处,球壳上开有一个小孔C,小孔位于过球心的水平线上。在此水平线上离球壳很远的O处有一质量也为m电荷量也为Q的带正电的点电荷P,它以足够大的初速度v0沿水平的OC方向开始运动。并知P能通过小孔C进入球壳内,不考虑重力和底座的影响,已知静电力常量为k,求P刚进入C孔出来所经历的时间。

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