第22届全国中学生物理竞赛预赛题试卷及参考解答

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1、第22届全国中学生物理竞赛预赛题试卷及参考解答本卷共九题，满分200分一、（10分）在横线上填上恰当的内容1．在2004年6月10日联合国大会第58次会议上，鼓掌通过一项决议．决议摘录如下：联合国大会，承认物理学为了解自然界提供了重要基础，注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石。确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具，意识到2005年是爱因斯坦科学发现一百周年，这些发现为现代物理学奠定了基础，Ⅰ.……；Ⅱ.……；Ⅲ.宣告2005年为______________________年。2．爱国斯坦在现代物理学领域作

2、出了很多重要贡献，试举出其中两项：____________________________；____________________________________。二、（l7分）现有一个弹簧测力计（可随便找地方悬挂），一把匀质的长为l的有刻度、零点位于端点的直尺，一个木块及质量不计的细线。试用这些器件设计一实验装置（要求画出示意用），通过一次测量（弹簧测力计只准读一次数），求出木块的质量和尺的质量。（已知重力加速度为g）三、（18分）内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径一为R的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心O和光源S皆在

3、圆筒轴线上，如图所示。若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少？四、处在激发状态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱。氢光谱线的波长可以用下面的巴尔末－里德伯公式来表示n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。k＝l，2，3，…，对于每一个k，有n＝k＋l，k＋2，k＋3，…，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于k＝1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k＝2的一系列谱钱其波长处在可见光区，称为巴耳末系。用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长

4、最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2。已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，试求：普朝克常量和该种金属的选出功。五、（25分）一质量为m的小滑块A沿斜坡由静止开始下滑，与一质量为km的静止在水平地面上的小滑块B发生正碰撞，如图所示．设碰撞是弹性的，且一切摩擦均不计。为使二者能且只能发生两次碰撞，则k的值应满足什么条件？六、（25分）如图所示，两根位于同一水平面内的平行的直长金属导轨，处于恒定磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，一质量为m的均匀导体细杆，放在导轨上，并与导轨垂

5、直，可沿导轨无摩擦地滑动，细杆与导轨的电阻均可忽略不计。导轨的左端与一根阻值为R0的电阻丝相连，电阻丝置于一绝热容器中，电阻丝的热容量不计。容器与一水平放置的开口细管相通，细管内有一截面为S的小液柱（质量不计），液柱将1mol气体（可视为理想气体）封闭在容器中。已知温度升高1K时，该气体的内能的增加量为5R／2（R为普适气体常量），大气压强为p0，现令细杆沿导轨方向以初速v0向右运动，试求达到平衡时细管中液柱的位移。七、（25分）三个电容器分别有不同的电容值C1、C2、C3。现把这三个电容器组成图示的（a）、（b）、（c）、（d）四

6、种混联电路，试论证：是否可以通过适当选择C1。C2、C3的数值，使其中某两种混联电路A、B间的等效电容相等。八.(30分)如图所示，一根长为l的细刚性轻杆的两端分别连结小球a和b，它们的质量分别为和第6页共7页。杆可绕距a球为处的水平定轴O在竖直平面内转动。初始时杆处于竖直位置。小球b几乎接触桌面。在杆的右边水平桌面上，紧挨着细杆放着一个质量为m的立方体匀质物块，图中ABCD为过立方体中心且与细杆共面的截面。现用一水平恒力F作用于a球上，使之绕O轴逆时针转动，求当a转过角时小球b速度的大小。设在此过程中立方体物块没有发生转动，且小球

7、b与立方体物块始终接触没有分离。不计一切摩擦。九、（30分）如图所示，水平放置的金属细圆环半径为a，坚直放置的金属细圆柱（其半径比a小得多）的端面与金属圆环的上表面在同一平面内，圆柱的细轴通过圆环的中心O。一质量为m，电阻力R的均匀导体细棒被圆环和细圆柱端面支撑，棒的一端有一小孔套在细轴O上，另一端A可绕轴线沿圆环作圆周运动，棒与圆环的摩擦系数为m。圆环处于磁感应强度大小为B＝Kr、方向竖直向上的恒定磁场中，式中K为大于零的常量，r为场点到轴线的距离，金属细圆柱与圆环用导线ed连接。不计棒与轴及与细圆柱端面的摩擦，也不计细圆柱、圆环

8、及导线的电阻和感应电流产生的磁场，问沿垂直于棒的方向以多大的水平外力作用于棒的A端才能使棒以角速度w匀速转动。注：第22届全国中学生物理竞赛预赛参考解答一、国际物理（或世界物理）相对论；光的量子性评分标准：本题10分。第1小问4分。第