1999年第16届全国中学生物理竞赛预赛试卷(含答案).doc

第十六届全国中学生物理竞赛预赛试卷1999年全卷共九题,总分为140分。一、(10分),获得诺贝尔物理学奖的华人共有_______人,他们的姓名是_____________________________________________________________________________________。,美国发射的航天飞机“发现者”号搭载了一台a磁谱仪,其中一个关键部件是由中国科学院电工研究所设计制造的直径1200mm、高800mm、。用这个α磁谱仪期望探测到宇宙中可能存在的_____________。,人类到达过的地球以外的星球有_______________,由地球上发射的探测器到达过的地球以外的星球有__________________。二、(15分)一质量为的平顶小车,以速度沿水平的光滑轨道作匀速直线运动。现将一质量为的小物块无初速地放置在车顶前缘。已知物块和车顶之间的动摩擦系数为。若要求物块不会从车顶后缘掉下,则该车顶最少要多长?若车顶长度符合1问中的要求,整个过程中摩擦力共做了多少功?三、(15分)如图预16-3所示,两个截面相同的圆柱形容器,右边容器高为,上端封闭,左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的活塞。两容器由装有阀门的极细管道相连通,容器、活塞和细管都是绝热的。开始时,阀门关闭,左边容器中装有热力学温度为的单原子理想气体,平衡时活塞到容器底的距离为,右边容器内为真空。现将阀门缓慢打开,活塞便缓慢下降,直至系统达到平衡。求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。提示:一摩尔单原子理想气体的内能为,其中为摩尔气体常量,为气体的热力学温度。四、(20分)位于竖直平面内的矩形平面导线框。长为,是水平的,长为,线框的质量为,电阻为.。其下方有一匀强磁场区域,该区域的上、下边界和均与平行,两边界间的距离为,,磁场的磁感应强度为,方向与线框平面垂直,如图预16-4所示。令线框的边从离磁场区域上边界的距离为处自由下落,已知在线框的边进入磁场后,边到达边界之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值。问从线框开始下落到边刚刚到达磁场区域下边界的过程中,磁场作用于线框的安培力做的总功为多少?五、(15分)一平凸透镜焦距为,其平面上镀了银,现在其凸面一侧距它处,垂直于主轴放置一高为的物,其下端在透镜的主轴上(如图预16-5)。用作图法画出物经镀银透镜所成的像,并标明该像是虚、是实。。六、(15分)如图预16-4-1所示,电阻,电动势,两个相同的二极管串联在电路中,二极管的特性曲线如图预16-6-2所示。试求:通过二极管的电流。电阻消耗的功率。七、(15分)将一根长为100多厘米的均匀弦线,沿水平的轴放置,拉紧并使两端固定。现对离固定的右端25cm处(取该处为原点,如图预16-7-1所示)的弦上一点施加一个沿垂直于弦线方向(即轴方向)的扰动,其位移随时间的变化规律如图预16-7-2所示。该扰动将沿弦线传播而形成波(孤立的脉冲波)。已知该波在弦线中的传播速度为,且波在传播和反射过程中都没有能量损失。试在图预16-7-1中准确地画出自点沿弦向右传播的波在时的波形图。该波向右传播到固定点时将发生反射,反射波向左传播,反射点总是固定不动的。这可看成是向右传播的波和向左传播的波相叠加,使反射点的位移始终为零。由此观点出发,试在图预16-7-1中准确地画出时的波形图。在图预16-7-1中准确地画出时的波形图。八、(15分)1997年8月26日在日本举行的国际天文学会上,德国MaxPlanck学会的一个研究组宣了他们的研究成果:银河系的中心可能存在一个在黑洞。,他们发现,距离银河系中心约60亿公里的星体正以的速度围绕银河系中心旋转。根据上面的数据,试在经典力学的范围内(见提示2),通过计算确认,如果银河系中心确实存在黑洞的话,其最大半径是多少。(引力常数)提示:,其表面的引力是如此之强,以至于包括光在内的所有物质都不了其引力作用。,在这种模型中,在黑洞表面上的所有物质,即使初速度等于光速也逃脱不了其引力的作用。九、(20分)一个大容器中装有互不相溶的两种液体,它们的密度分别为和()。现让一长为、密度为的均匀木棍,竖直地放在上面的液体内,其下端离两液体分界面的距离为,由静止开始下落。试计算木棍到达最低处所需的时间。假定由于木棍运动而产生的液体阻力可以忽略不计,且两液体都足够深,保证木棍始终都在