2023年第十六届全国中学生物理竞赛预赛试卷

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1、第十六届全国中学生物理竞赛预赛试卷一、（10分） 1、到1998年终为止，获得诺贝尔物理奖的华人共有 人，他们的姓名是： 。 2、1998年6月3日，美国发射的航天飞机“发现者”号搭载了一台磁谱仪，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、中心磁感强度为0.1340T的永久磁体。用这个磁谱仪盼望探测到宇宙窨也许存在的 。 3、到1998年终为止，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M的平顶小车，以速度V0沿水平的光滑轨道作匀速直线运动。现将一质量为m的小物块无初速地放置在车顶前缘。已知物块

2、和车顶之间的滑动摩擦系数为。 、若规定物块不会从车顶后缘掉下，则该车顶最少要多长？ 、若车顶长度符合问中的规定。整个过程中摩擦力共做多少功？三、（分）如图所示，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难受，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抱负气体，平衡是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，直至系统达成平衡，求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。 提醒：一摩尔单原子抱负气体的内能为（），其中为摩尔气体常量，为气体的热力

3、学温度。四、（分）位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd，ab长为l1,是水平的，bc长l2，线框的质量为m，电阻为，其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界pp和QQ均与ab平行，两边界间的距离为，Hl2,磁场的磁感强度为，方向与线框平面垂直，如图所示，令线框的dc边从离磁场区域上边线框的dc边进入磁场以后，ab边到达边界pp之前的某一时刻线框的速度已达成这一阶段的最大什。问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ的过程中，磁场作用于线框的安培力作的总功为多少？五、（分）一平凸透镜焦距为f，其平面上镀了银，现在其凸面一侧距它2f处，垂直于主轴放置一高为的物，其下端透镜的主轴上（如图

4、）。 、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。 、用计算法求出此像的位置和大小。六、（分）如图所示，电阴，电动势，两个相同的二极管串联在电路中，二极管的ID-ID特性曲线如图16-5所示，试求： 1、通过二极管D的电流。 2、电阻R1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x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O，如图16-6所示）的弦上一点施加一个沿垂直于弦线方向（即y轴方向）的扰动，其位移随时间的变化规律如图16-7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2.5cm/s，且波在

5、传播和反射过程中都没有能量损失。 1、试在图16-6中准确地画出自O点沿弦向右传播的波在t=2.5s时的波形图。 2、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，这可当作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16-6中准确地画出t=12.5s时的波形图。 3、在图16-6中准确地画出t=10.5s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大会上，德国Max Planck学会的一个研究组宣布了他们的研究成果：银河系的中心也许存在一个大黑洞，他们的根据是用口径为3.5m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心

6、附近的星体进行近六年的观测所得的数据。他们发现，距离银河系中心约60亿公里的星体正以2023km/s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（见提醒2），通过计算确认假如银河系中心的确存在黑洞的活，其最大半径是多少。（引力常数G=6.67*10-20km3.kg-1.s-2) 提醒：1、黑洞是一种密度极大的天体，其表面的引力是如此之强，以至于涉及光在内的所有物质都逃脱不了其引力作用。 2、计算中可以采用拉普拉斯经典黑洞模型，在这种模型中，在黑洞表面上的所有物质，即使用权初速度等于光速c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容的两种液体，它们密度分别为1和2(12).现让一长为L密度为(1+2)/2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3L/4,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,保证木棍始终都在液体内部运动,既未露出液面,也未与容器底相碰.