高中物理竞赛复赛模拟训练卷15

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1、高中物理竞赛复赛模拟训练卷151.平底电磁炉的工锅底和锅壁均由耐高温绝缘体材料制成，锅底上同心环绕着半径不同的导电圆环，导电圆环单位长度电阻为R=π/8Ωm-1，同心导电圆环半径rn=（n+1）/4cm，（n=1，2，3，4……），锅底直径d=28cm。若垂直于整个锅底施加大小方向如图所示按正弦规律变化的磁场（若B=sinωt，则dB/dt=ωcosωt。普朗克常量h≈6.6×10-34J·s。计算结果保留两位有效数字）。求：（1）半径为r1的导电圆环中感应电流的最大值是多少？（2）假定导电圆环产生的热量全部以波长为60

2、0nm（6×10-7m）的光子辐射出来，那么半径为r1的导电圆环1分钟辐射出来的光子数是多少？（3）若没有其他损失，求上述半径为ri（i=4，5，6）三个导电圆环所释放的总热功率（4）该三个导电圆环连续工作多少年所释放的能量相当于1g铀235完全裂变释放的能量？（已知1g铀235完全裂变的质量亏损是9.1×10-7kg，一年可取为3.2×107s）。2．某空调器按可逆卡诺循环运转，其中的作功装置连续工作时所提供的功率为P0。（1）夏天室外温度恒为T1，启动空调器连续工作，最后可将室温降至恒定的T2。室外通过热传导在单位时

3、间内向室内传输的热量正比于(T1-T2)（牛顿冷却定律），比例系数A。试用T1，P0和A来表示T2。（2）当室外温度为30ºC时，若这台空调器只有30%的时间处于工作状态，室温可维持在20ºC。试问室外温度最高为多少时，用此空调器仍可使室温维持在20°C。提示：卡诺热机的循环过程是由两个等温过程和两个绝热过程组成，在等温过程中吸收的热量与温度的比值等于放出热量与温度的比值，即有。3．如图所示的纸平面代表一惯性系平面，此平面上有以O点为中心的有心电场，其场强为E(r)=，方向指向O点，k，为常数。场中S点为一带电粒子发射源

4、，每个粒子电量为q＞0，质量为m，粒子间相互作用可忽略。（１）若发射出的粒子具有与图中r0垂直的速度v0，而后粒子恰好能绕力心O作匀速圆周运动，试确定S点与O点的距离r0。（２）若发射出来的粒子束在切向邻域有一个非常小的发散角a，如图所示，且每个粒子速率仍为v0，试问在什么范围内可以让这些粒子重新会聚，且会聚点与O点的距离仍为r0？再求第一次会聚前，粒子束绕O点转过的角度？提示：4.1923年，美国物理学家在研究X射线与物质散射的实验里，证明了X射线的粒子性，它第一次从实验上证明了爱因斯坦提出的光子具有动量的假设。在某康

5、普顿散射中，入射光子（X光子）与静止自由电子碰撞后，在与入射光束成θ角的方向上，可以探测到波长增为的散射光。已知θ=60°，λˊ=0.0254nm，试求反冲电子的动能。已知电子的静止质量为m0=9.1×10-31kg。。5.一个空心半圆形圆管竖立在铅直平面内（如图所示），管口连线在水平面内，管内装满重量为W的一系列小圆球，左、右最高的一个小球恰好和管口平面相切，共有2n个小球，求从左边起第k个和第k+1个小球之间的相互压力（忽略所在摩擦）。6.虹是由于光在球形雨滴内部反射而产生的，这种内部反射的次数决定了虹的“级”。一般

6、可看到1条或至多2条彩虹（即只有第一级和第二级）。若雨水折射率为μ（1）导出在第k级虹内光线偏向角θk的一般方程式（2）导出在第k级虹内光线偏向角θk取最小值时入射角i满足的关系式（3）计算折射率为1.331的红光在第一级和第二级虹内的最小偏向角。观察者看到这二条虹的角度差为多少度？提示：7．如图所示，二极管D1和D2都是理想的，两个直流电源E1和E2的电动势都是0=1.5V，其内阻不计，自感线圈L的直流电阻不计。最初，开关S断开，电容器的电压为UAB=U0（U0>0），闭合S，系统达到平衡后，电容器上的电压变为U’AB

7、=—1V，试求U0=？8.如图所示，在倾角为的固定斜面顶端有一轻质定滑轮，一轻绳跨过滑轮，其两端分别与物体A、B相连，物体A位于斜面上，连接B的轻绳竖直下垂，二者均处于静止状态。已知A、B的质量分别为mA=0.150kg，mB=0.100kg，A与斜面间的动摩擦因数和静摩擦因数均为μ=0.20，θ=30°。现在有一质量为m=0.0010kg的子弹沿与斜面成角的方向射入A，射入前的速度v=20.0m/s，射入后留在A中，射入过程的时间极短。（1）如果是45°到90°之间的任意角，则射入过程结束时A的速度如何？（2）当=45

8、°时，试定量说明子弹射入后系统运动的全过程。滑轮转轴处的摩擦可忽略不计，取g=10m/s2。参考答案1．解:（1），，，，，，解得：（2）每个光子的能量，，光子个数（3）环中产生的热功率为：×1010J2．解：（1）夏天，空调器为制冷机，单位时间从室内吸热，向室外放热，空调器的平均功率P，则。对可逆卡诺循环，则有，。