中学生物理竞赛预赛模拟试卷a

2010年中学生物理竞赛预赛模拟试卷1

一、选择题。本题共5小题，每小题7分。在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项是正确的，有的小题有多项是正确的。把正确选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内。全部选对的得7分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。

1．10年（江苏卷）3、如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量

为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30?角，则每根

支架中承受的压力大小为( )

（A）1

3

mg（B）

2

3

mg（C）

3

6

mg（D）

3

9

mg

2．10年（天津卷）8.用同一光管研究a、b两种单色光产生的光电效应，

得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光( )

A照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大

B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大

C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大

D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大

3．（江苏卷）5.空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随X变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )

（A）O点的电势最低

（B）X2点的电势最高

（C）X1和- X1两点的电势相等

（D）X1和X3两点的电势相等

4．10年（江苏卷）9.如图所示，在匀强磁场中附加另一

匀强磁场，附加磁场位于图中阴影区域，附加磁场区域的对称轴OO’与SS’垂直。a、b、c 三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向摄入磁场，它

们的速度大小相等，b的速度方向与SS’垂直，a、c的

速度方向与b的速度方向间的夹角分别为αβ

、，且

αβ

>。三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点

S’，则下列说法中正确的有( )

A．三个质子从S运动到S’的时间相等

B．三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在OO’轴上

C．若撤去附加磁场，a到达SS’连线上的位置距S点最近

D．附加磁场方向与原磁场方向相同

5．10年（上海物理）20. 如图，一列沿x轴正方向传播的简谐

横波，振幅为2cm，波速为2m s，在波的传播方向上两质点,a b的

平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点a在波峰位置时，质

点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置，则( )

（A ）此波的周期可能为0.6s

（B ）此波的周期可能为1.2s

（C ）从此时刻起经过0.5s ，b 点可能在波谷位置

（D ）从此时刻起经过0.5s ，b 点可能在波峰位置

二、填空题和作图题。把答案填在题中的横线上或把图画在题中指定的地方。只要给出结果，不需写出求得结果的过程。

6．（8分）10年(重庆卷）19.氢原子部分能级的示意图如题19图所示，不同色光的光子能量如下所示： 色光光子能量

范围（eV ） 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫 1.61---2.0

2.00—2.07 2.07—2.14 2.14—2.53 2.53—2.76 2.76—

3.10

处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，

其颜色分别为 ,

7．（8分）10年（上海物理）30.（10分）如图，ABC 和ABD

为两个光滑固定轨道，A 、B 、E 在同一水平面，C 、D 、E 在同一竖直

线上，D 点距水平面的高度h ，C 点高度为2h ，一滑块从A 点以初速度0v 分别沿两轨道滑行到C 或D 处后水平抛出。

滑块落到水平面时，落点与E 点间的距离

C S = 和

D S .

8．（8分）10年（上海理综）44．在世博园

区，运行着许多氢燃料汽车，其动力来源是氢燃

料电池（结构如图）。

（1）以下是估测氢燃料电池输出功率的实验步骤：

①把多用表的选择开关调至电流档，并选择恰当量程，串联在

电路中。读出电流I ；

②把多用表的选择开关调至电压档，把红、黑表笔并联在电动

机两端，其中红表笔应该接在图中 （填“A ”或“B ”）端。读出电压U ； ③重复步骤①和②，多次测量，取平均值；

④根据公式P = 计算氢燃料电池输出功率。

（2）在上述第②步中遗漏的操作是 ；

（3）如果该电动机的效率为η，汽车运动的速度为v ，则汽车的牵引力为 。

9．（8分）10年（江苏卷）12.【选做题】A.（选修模块3-3）（12分）

已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/3m 和2.1kg/3

m ，空气的摩尔质量为0.029kg/mol ，阿伏伽德罗常数A N =6.0223110mol -?。若潜水员呼吸一次吸入2L 空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数 。（结果保留一位有效数字）

三、计算题。解答应写出必要的文字说明、方程式的重要的演算步骤。只写出最后结果的不能得分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。

10．（9分）10年（全国卷1）22．（18分）图1是利用激光测转的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图2所示）。

（1）若图2中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为5.00×10-2 s ，则圆盘的转速为__________________转/s 。（保留3位有效数字）

（2）若测得圆盘直径为10.20 cm ，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 ________ cm 。（保留3位有效数字）

11．（8分）10年（全国卷2）23.(13分）如图，一热敏电阻R T 放在控温容器M 内： ○A 为毫安表，量程6mA ，内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为3V ，内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为999.9Ω；S 为开关。已知R T 在95℃时阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω。现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下R T 的阻值。

（1） 在图中画出连线，完成实验原理电路图

（2） 完成下列实验步骤中的填空

① 依照实验原理电路图连线

② 调节控温容器M 内的温度，使得R T 温度为95℃

③ 将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全

④ 闭合开关。调节电阻箱，记录电流表的示数I 0 ，并记录 。 ⑤ 将R T 的温度降为T 1 （20℃＜T 1＜95℃）；调节电阻箱，使得电流表的读数 ,记录 。

⑥ 温度为T 1 时热敏电阻的电阻值R T1 = 。

⑦ 逐步降低T 1 的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥

12（18分）10年（江苏卷）14. (16分)在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示，他们将选手简化为质量m=60kg 的质点， 选手抓住绳由静止开始摆动，此事绳与竖直方向夹角α=30o

，绳的悬挂点O 距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足

够深。取中立加速度210/g m s =， sin 530.8=o ，cos530.6=o o （1） 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F ；

（2） 若绳长l=2m, 选手摆到最高点时松手落入水中。设水对选手

的平均浮力1800f N =，平均阻力2700f N =，求选手落

入水中的深度d ；

（3） 若选手摆到最低点时松手， 小明认为绳越长，在浮台上的

落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。

13．（18分）10年（北京卷）（全国卷1）25．（18分）如右图，质量分

别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动，星球

A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和

B分别在O的两侧。引力常数为G。

⑴求两星球做圆周运动的周期。

⑵在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上

述星球A和B，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和7.35 ×1022kg 。求T2与T1两者平方之比。（结果保留3位小数）

14．（20分）10年（上海物理）33．（14分）如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将圆筒分为上下两室，两室中分别封闭有理想气体，筒的侧壁为绝缘体，上底N ，下底M 及活塞D 均为导体并按图连接，活塞面积2

2S cm =。在电键K 断开时，两室中气体压强均为0240p pa =，ND 间距11l m μ=，DM 间距23l m μ=，将变阻器的滑片P 滑到左端B ，闭合电键后，活塞D 与下底M 分别带有等量异种电荷，并各自产生匀强电场，在电场力作

用下活塞D 发生移动。稳定后，ND 间距'13l m μ=，DM 间距'21l m μ=，活塞D 所带电流的绝对值q SE θε=(式中E 为D 与M 所带电荷产生的合场强，常量12228.85*10/c N m θε-=?)求：

（1）两室中气体的压强（设活塞移

动前后气体温度保持不变）；

（2）活塞受到的电场力大小F ；

（3）M 所带电荷产生的场强大小M

E 和电源电压U;

（4）使滑片P 缓慢地由B 向A 滑动，

活塞如何运动，并说明理由。

15．（20分）10年（重庆卷）25.（19分）某兴趣小组用如题25所示的装置进行实验

研究。他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯，杯口上放置一直径为2

3

d,质量

为m的匀质薄原板，板上放一质量为2m的小物体。板中心、物块均在杯的轴线上，物块与板间动摩擦因数为 ，不计板与杯口之间的摩擦力，重力加速度为g，不考虑板翻转。

（1）对板施加指向圆心的水平外力F，设物块与板间最大静摩擦力为max

f，若物

块能在板上滑动，求F应满足的条件。

（2）如果对板施加的指向圆心的水平外力是作用时间极短的较大冲击力，冲量为I，

①I应满足什么条件才能使物块从板上掉下？

②物块从开始运动到掉下时的位移s为多少？

③根据s与I的关系式说明要使s更小，冲量应如何改变。

16．（20）10年（北京卷）23.（18分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。

如图1，将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场ＥＨ，同时产生霍尔电势差ＵＨ。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，ＥＨ和ＵＨ达到稳定值，ＵＨ的大小与I和

B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式

H H IB

U R

d

=，其中比例系数ＲＨ称为霍尔系数，仅与材料性质有关。

（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出ＵＨ和ＥＨ的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图１中c、f哪端的电势高；

（2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为ｎ，电子的电荷量为ｅ，请导出霍尔系数ＲＨ的表达式。（通过横截面积Ｓ的电流I nevS

=，其中v是导电电子定向移动的平均速率）；

（3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着ｍ个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图３所示。

若在时间ｔ内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。