2002初试台湾高中物理竞赛

2002年第19届全国中学生物理竞赛预赛试题与解答word

第十九届全国中学生物理竞赛预赛试卷全卷共七题，总分为140分．一、（15分）今年3月我国北方地区遭遇了近10年来最严重的沙尘暴天气．现把沙尘上扬后的情况简化为如下情景：v 为竖直向上的风速，沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中（不动）．这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度v 竖直向下运动时所受的阻力．此阻力可用下式表达2f Av αρ=其中α为一系数，A 为沙尘颗粒的截面积，ρ为空气密度．（1）若沙粒的密度 33S 2.810kg m ρ=⨯⋅－，沙尘颗粒为球形，半径42.510m r =⨯－，地球表面处空气密度30 1.25kg m ρ=⋅－，0.45α=，试估算在地面附近，上述v 的最小值1v ．（2）假定空气密度ρ随高度h 的变化关系为0(1)Ch ρρ=-，其中0ρ为0h =处的空气密度，C 为一常量，411.1810m C -=⨯－，试估算当19.0m s v =⋅－时扬沙的最大高度．（不考虑重力加速度随高度的变化）二、（20分）图预19-2所示电路中，电池的电动势为E ，两个电容器的电容皆为C ，K 为一单刀双掷开关。

开始时两电容器均不带电（1）第一种情况，现将K 与a 接通，达到稳定，此过程中电池内阻消耗的电能等于__________；再将K 与a 断开而与b 接通，此过程中电池供给的电能等于___________。

（2）第二种情况，现将K 与b 接通，达到稳定，此过程中电池内阻消耗的电能等于__________；再将K 与b 断开而与a 接通，此过程中电池供给的电能等于___________。

三、（20分）据新华社报道，为了在本世纪初叶将我国的航天员送上太空，2002年3月25日22时15分，我国成功地发射了一艘无人试验飞船。

在完成预定任务后，飞船于4月1日16时51分安全着陆，共绕地球飞行108圈。

（1）飞船的名称是什么？2002年9（2）飞船在运行期间，按照地面指挥控制中心的指令成功地实施了数百个动作，包括从椭圆轨道变换成圆轨道等．假如把飞船从发射到着陆的整个过程中的运动都当作圆周运动处理，试粗略估计飞船离地面的平均高度．已知地球半径66.3710m R =⨯，地球表面处的重力加速度29.80m s g =⋅－四、（20分）如图预19-4所示，三个绝热的、容积相同的球状容器A 、B 、C ，用带有阀门K1、K2的绝热细管连通，相邻两球球心的高度差 1.00m h =．初始时，阀门是关闭的，A 中装有1mol 的氦（He ）,B 中装有1mol 的氪（Kr ）,C 中装有lmol 的氙（Xe ），三者的温度和压强都相同．气体均可视为理想气体．现打开阀门K1、K2，三种气体相互混合，最终每一种气体在整个容器中均匀分布，三个容器中气体的温度相同．求气体温度的改变量．已知三种气体的摩尔质量分别为31He 4.00310kg mol μ--=⨯⋅31Kr 83.810kg mol μ--=⨯⋅ 31Xe 131.310kg mol μ--=⨯⋅在体积不变时，这三种气体任何一种每摩尔温度升高1K ，所吸收的热量均为 3/2R ，R 为普适气体常量．五、（20分）图预19-5中，三棱镜的顶角α为60︒，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为 30.0cm f =的两个完全相同的凸透镜L1和 L2．若在L1的前焦面上距主光轴下方14.3cm y =处放一单色点光源S ，已知其像S '与S 对该光学系统是左右对称的．试求该三棱镜的折射率．六、（20分）一个长为1L ，宽为2L ，质量为m 的矩形导电线框，由质量均匀分布的刚性杆构成，静止放置在不导电的水平桌面上，可绕与线框的一条边重合的光滑固定轴ab 转动，在此边中串接一能输出可变电流的电流源（图中未画出）。

台湾高中物理竞赛试题解答06

( M 1 + M 2 ) R1 M2
利用 (1) 和 (3) 兩式，可得 GM 2 M ( R + R2 ) = (2π f ) 2 2 1 2 ( R1 + R2 ) (M1 + M 2 ) ⇒ ( R1 + R2 )3 = G(M1 + M 2 ) (2π f ) 2
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G(M1 + M 2 ) ⇒ R1 + R2 = (4) 2 (2π f )
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雙月刊
32 卷 3 期
物理雙月刊32-3_185-268.indb 254
2010/12/21 下午 09:16:01
物奧試題解
一、玉山頂峰上的大氣壓力和水的沸點 (a) 考慮如右圖所示的極短空氣柱，截面積為 A，高度為 dz。由靜力平衡的條件可得 ( P + dP) A + ρ Agdz = PA ⇒ dP = - ρ gdz 利用理想氣體方程式 PV = NkT ，可得 Nm mP = ρ = V kT 將之代入上式，得 dP mg = - dz P kT ⇒ dP mg = ∫ dz ∫ P kT 0 P0
(c) 若中子星的內部溫度約為 107K，估算在此高溫之下，因物質熱擾動所造成 ∆f 的都卜勒展寬的比值為何？ f Thermo (d) 當光子從地球表面（ M E = 5.98 ×10 kg ， R E = 6.37 ×10 m ）射向太空（無窮遠處）時，在地球重力場中會產生能量的變化，稱為重力紅移。估算光子能 ∆E 量的變化比值為何？（ G = 6.67 ×10-11 N ⋅ m 2 kg 2 ） E g (e) 估算此中子星半徑（約等於內層的半徑）。 (f) 估算此中子星的質量，約為太陽質量（ 2.0 ×1030 kg）的多少倍？ (g) 估算此中子星外圍克卜勒層的半徑。

高中物理竞赛讲义-圆周运动

圆周运动一、匀速圆周运动 1、基本物理量半径r 、线速度v 、角速度ω、周期T 、频率f 、转速n 、向心加速度a n 、向心力F n2、物理量之间的关系v r ω=1T f =n f =222r v rf rn T πππ=== 222f n T πωππ=== 22224==n n v F ma m m r m r r T πω==例1、半径为R 的圆柱夹在互相平行的两板之间，两板分别以速度v1，v2反向运动，圆柱与板无相对滑动。

问圆柱上与板接触的A 点的加速度是多少？例2、如图一半径为R 的刚性圆环竖直地在刚性水平地面上作纯滚动，圆环中心以不变的速度v o 在圆环平面内水平向前运动．求圆环圆心等高的P 点的瞬时速度和加速度．例3、缠在线轴上的线绕过滑轮B 后，以恒定速度v0被拉出，如图所示，这时线轴沿水平面无滑动滚动。

求线轴中心点 O 的速度随线与水平方向的夹角 α 的变化关系。

（线轴的内、外半径分别为r 和R ）二、变速圆周运动速率变化的圆周运动，加速度不再沿着半径方向。

可以加速度分解为半径方向的向心加速度a n和切线方向的切向加速度a t。

向心加速度a n改变速度方向，切向加速度a t改变速度大小。

此时，角速度的大小也在变化，角速度变化的快慢叫做角加速度β。

=tdv drdt dta rωβ=例4、如图所示，在离水面高度为h的岸边，有人用绳子拉船靠岸，若人拉绳的速率恒为v 0，试求船在离岸边s距离处时的速度和加速度。

例5、如图所示，直杆AB以匀速v0搁在半径为r的固定圆环上做平动，试求图示位置时，杆与环的交点M的速度和加速度。

例6、一个半径为R 的半圆柱体沿水平方向向右以加速度a 运动。

在半圆柱体上搁置一根竖直杆，此杆只能沿竖直方向运动，如图所示。

当杆与半圆柱体接触点P 与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时，半圆柱体的速度为v ，求此时竖直杆运动的速度和加速度。

例7、图中所示为用三角形刚性细杆AB 、BC 、CD 连成的平面连杆结构图。

高中物理竞赛讲义(超级完整版)

最新高中物理竞赛讲义（完整版）目录最新高中物理竞赛讲义（完整版） (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (5)第一部分力＆物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (16)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (139)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际（International Physics Olympiad 简称Ipoh）① 1967年第一届，（波兰）华沙，只有五国参加。

2002年高考物理试题全集(含答案)

2002年全国高考物理试题全集目录2002年普通高等学校招生全国统一考试全国卷（物理部分） (2)2002年普通高等学校招生全国统一考试全国卷（参考答案） (4)2002年普通高等学校招生全国统一考试天津卷（物理部分） (6)2002年普通高等学校招生全国统一考试天津卷（参考答案） (9)2002年广东、河南两省高考物理试卷含答案 (12)2002年高考物理试题上海卷 (20)2002年高考物理试题上海卷（参考答案） (25)2002年上海市普通高等学校春季招生考试综合能力测试试卷含答案 (27)2002年普通高等学校春季招生全国统一考试（物理部分）含答案.312002年普通高等学校招生全国统一考试全国卷（物理部分）理科综合物理部分【02全国】15．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成。

u 夸克带电量为32e ，d 夸克带电量31-e ，e 为基元电荷。

下列论断可能正确的是A 质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B 质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C 质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D 质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成【02全国】16、在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A 、B ，质量都为m 。

现B 球静止，A 球向B 球运动，发生正碰。

已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为E P ，则碰前A 球的速度等于A m E pB m E p2 C 2m E pD 2mE p2【02全国】17．图中EF 、GH 为平行的金属导轨，其电阻可不计，R 为电阻器，C 为电容器，AB 为可在EF 和CH 上滑动的导体横杆。

有均匀磁场垂直于导轨平面。

若用I 1和I 2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆ABA 匀速滑动时，I 1＝0，I 2＝0B 匀速滑动时，I 1≠0，I 2≠0C 加速滑动时，I 1＝0，I 2＝0D 加速滑动时，I 1≠0，I 2≠0【02全国】18．质点所受的力F 随时间变化的规律如图所示，力的方向始终在一直线上。

第19届全国中学生物理竞赛复赛试题(2002年)含答案

第十九届全国中学生物理竞赛复赛试题（2002年）一、（20分）某甲设计了1个如图复19-1所示的“自动喷泉”装置，其中A 、B 、C 为3个容器，D 、E 、F 为3根细管，管栓K 是关闭的．A 、B 、C 及细管D 、E 中均盛有水，容器水面的高度差分别为1h 和1h 如图所示．A 、B 、C 的截面半径为12cm ，D 的半径为0.2cm ．甲向同伴乙说：“我若拧开管栓K ，会有水从细管口喷出．”乙认为不可能．理由是：“低处的水自动走向高外，能量从哪儿来？”甲当即拧开K ，果然见到有水喷出，乙哑口无言，但不明白自己的错误所在．甲又进一步演示．在拧开管栓K 前，先将喷管D 的上端加长到足够长，然后拧开K ，管中水面即上升，最后水面静止于某个高度处． (1)．论证拧开K 后水柱上升的原因．(2)．当D 管上端足够长时，求拧开K 后D 中静止水面与A 中水面的高度差．(3)．论证水柱上升所需能量的来源．二、 (18 分) 在图复19-2中，半径为R 的圆柱形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面指向纸外，磁感应强度B 随时间均匀变化，变化率/B t K ∆∆=(K 为一正值常量),圆柱形区外空间没有磁场，沿图中AC 弦的方向画一直线，并向外延长，弦AC 与半径OA 的夹角/4απ=．直线上有一任意点，设该点与A 点的距离为x ，求从A 沿直线到该点的电动势的大小．三、（18分）如图复19-3所示，在水平光滑绝缘的桌面上，有三个带正电的质点1、2、3，位于边长为l 的等边三角形的三个顶点处。

C 为三角形的中心，三个质点的质量皆为m ，带电量皆为q 。

质点 1、3之间和2、3之间用绝缘的轻而细的刚性杆相连，在3的连接处为无摩擦的铰链。

已知开始时三个质点的速度为零，在此后运动过程中，当质点3运动到C 处时，其速度大小为多少？四、（18分）有人设计了下述装置用以测量线圈的自感系数．在图复19-4-1中，E 为电压可调的直流电源。

2002年第33届国际奥林匹克物理竞赛试题

2002年第33届国际奥林匹克物理竞赛试题题1、穿地雷达穿地雷达（GPR ）通过向地下发射电磁波并接受地下物体反射回来的电磁波来检测和定位近地表面处的物体。

天线和探测器直接放在地面上，并放在同一位置。

角频率为ω，沿Z 方向传播的线偏振平面电磁波的电场由下式表示：)cos(0z t e E E az βω-=- ①其中0E 为常数，α为衰减常数，β为波数，分别由下式表示2121222112⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωεσμεωα ② 2121222112⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωεσμεωβ 其中μ、ε和σ分别为磁导率、介电常数和电导率。

当到达物体时的雷达信号振幅下降为初始值的%)37(1≈e时，将无法被探测到。

常用频率在（10MHz~1000MHz ）之间的电磁波进行探测，以便调节探测范围和分辨率。

GPR 的性能取决于它的分辨率。

分辨率由两个相邻的被测反射体的最小间距决定，最小间距对应于两个反射波在探测处的最小相位差为180°。

问题：（已知：m F m h /1085.8,/10412070--⨯=⨯=επμ）1．假定大地为非磁性物质)(0μμ=，并满足条件12≤⎪⎭⎫⎝⎛ωεσ，利用方程①和②导出传播速度v 的表达式（用μ和ε表示）。

（1.0分）2．确定地下被探测物体的最大深度，设大地的电导率为 1.0mSm ，介电常数为90ε，并满足条件12≤⎪⎭⎫ ⎝⎛ωεσ。

（1s=1,1-Ω0μμ=）（2.0分）3．考虑两根水平方向平行埋在地下的导电杆，两杆深4m ，已知大地的电导率为1.0mSm ，介电常数为90ε，假设GPR 近似就在其中一根导电杆的所在位置上方进行测量，并假设探测器为点状，试确定使横向分辨率达50㎝所需的最低频率。

（3.5分）4．为确定埋在与上问2中同样条件的地层中的导体杆的深度d ，考虑沿垂直于导体杆方向进行的测量。