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2015年第32届全国中学生物理竞赛预赛试题及参考答案

第 32 届全国中学生物理竞赛 预赛试题 本卷共 16 题,满分 200 分。 一、选择题。本题共 5 小题,每小题 6 分。在每小题给出的 4 个选项中,有的小题只有一项符合题 意,有的小题有多项符合题意。把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内。全部选 对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错或不答的得 0 分。 1. 2014 年 3 月 8 日凌晨 2 点 40 分, 马来西亚航空公司一架波音 777-200 飞机与管制中心失去联系。 2014 年 3 月 24 日晚,初步确定失事地点位于南纬 31?52? 、东经 115?52? 的澳大利亚西南城市珀斯附近 的海域。 有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星, 每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照, 则 ( A. 该卫星一定是地球同步卫星 B. 该卫星轨道平面与南纬 31?52? 所确定的平面共面 C. 该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍 D. 地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍 ) 2. 238 92 U (铀核)衰变为 222 88 Rn (氡核)要经过( ) B. 3 次 α 衰变,4 次 β 衰变 D. 4 次 α 衰变,4 次 β 衰变 A. 8 次 α 衰变,16 次 β 衰变 C. 4 次 α 衰变,16 次 β 衰变 3. 如图,一半径为 R 的固定的光滑绝缘圆环,位于竖直平面内;环上有两个相同的带电小球 a 和 b(可视为质点) ,只能在环上移动,静止时两小球之间的距离为 R。现用外力缓慢推左球 a 使其到达圆 环最低点 c,然后撤除外力。下列说法正确的是( ) A. 在左球 a 到达 c 点的过程中,圆环对 b 球的支持力变大 B. 在左球 a 到达 c 点的过程中,外力做正功,电势能增加 C. 在左球 a 到达 c 点的过程中,a、b 两球的重力势能之和不变 D. 撤除外力后,a、b 两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒 4. 如图,O 点是小球平抛运动抛出点;在 O 点有一个频闪点光源,闪光频率为 30Hz;在抛出点的 正前方,竖直放置一块毛玻璃,小球初速度与毛玻璃平面垂直。在小球抛出时 点光源开始闪光。当点光源闪光时,在毛玻璃上有小球的一个投影点。已知图 中 O 点与毛玻璃水平距离 L ? 1.20 m ,测得第一、二个投影点之间的距离为 0.05m。取重力加速度 g ? 10m / s 2 。下列说法正确的是( A. 小球平抛运动的初速度为 4m/s 1 ) B. 小球平抛运动过程中,在相等时间内的动量变化不相等 C. 小球投影点的速度在相等时间内的变化量越来越大 D. 小球第二、三个投影点之间的距离 0.15m 5. 某同学用电荷量计 (能测出一段时间内通过导体横截面的电荷量) 测量地磁场强度,完成了如下实验:如图,将面积为 S,电阻为 R 的矩 形导线框 abcd 沿图示方位水平放置于地面上某处,将其从图示位置绕 东西轴转 180? ,测得通过线框的电荷量为 Q1;将其从图示位置绕东西 轴转 90 ? ,测得通过线框的电荷量为 Q2。该处地磁场的磁感应强度大小 应为( A. ) R Q12 2 ? Q2 S 4 B. R 2 Q12 ? Q2 S C. R Q12 2 ? Q1Q2 ? Q2 S 2 D. R 2 Q12 ? Q1Q2 ? Q2 S 二、填空题。把答案填在题中的横线上。只要给出结果,不需写出求得结果的过程。 6. (10 分)水平力 F 方向确定,大小随时间的变化如图 a 所示;用力 F 拉静止在水平桌面上的小 物块,在 F 从 0 开始逐渐增大的过程中,物块的加速度 a 随时间变化的图象如图 b 所示。重力加速度 大小为 10m / s 2 。由图示可知,物块与水平桌面间的最大静摩擦力为 的动摩擦因数为 ;在 0 ~ 4 s 时间内,合外力做的功为 ; 物块与水平桌面间 。 7. (10 分)如图,物块 A、C 置于光滑水平桌面上,通过轻质滑轮和细绳悬挂物块 B,物块 A、B 的质量均为 2kg,物块 C 的质量为 1kg,重力加速度大小为 10m / s 2 。 (1)若固定物块 C,释放物块 A、B,则物块 A、B 的加速度 之比为 ;细绳的张力为 。 (2)若三个物块同时由静止释放,则物块 A、B 和 C 加速度 之比为 。 8. (10 分)2011 年 8 月中国发射的宇宙飞船“嫦娥二号”在完成探月任务后,首次从绕月轨道飞 2 向日地延长线上的拉格朗日点,在该点, “嫦娥二号”和地球一起同步绕太阳做圆周运动。已知太阳和 地球的质量分别为 MS 和 ME,日地距离为 R。该拉格朗日点离地球的距离 x 满足的方程为 ,由此解得 x ? 。 (已知当 ? ?? l 时, (1 ? ? )n ? 1 ? n? 。 ) 9. (10 分)在“利用电流传感器(相当于理想电流表)测定干电池电动势和内阻”的实验中,某 同学利用两个电流传感器和定值电阻 R0 ? 2000? 以及滑动变阻器,设计了如图 a 所示的电路,进行实 验。该同学测出的实验数据如下表所示 1 I1/mA I2/A 1.35 0.30 2 1.30 0.40 3 1.20 0.60 4 1.10 0.80 5 1.05 0.90 表中 I1 和 I2 分别是通过电流传感器 1 和 2 的电流。该电流的值通过数据采集器输入到计算机,数据采 集器和计算机对原电路的影响可忽略。 (1)在图 b 中绘出 I1 ~ I 2 图线; (2)由 I1 ~ I 2 图线得出,被测电池的电动势为 V,内阻为 ?。 10. (10 分)某金属材料发生光电效应的最大波长为 ? 0 ,将此材料制成一半径为 R 的圆球,并用 绝缘线悬挂于真空室内。若以波长为 ? ( ? ? ?0 )的单色光持续照射此金属球,该金属球发生光电效应 所产生光电子的最大初动能为 ,此金属球可带的电荷量

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