中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 第26届全国中学生物理竞赛预赛试卷. 1-5 6 7 8 总分 9 10 11 12 3 14 15 16 —、 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 得分 阅卷 复核 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，选错或不答的得 0分. 1.图中a、b和c、d分别是两个平行板电容器的极扳，E为电池，彼 此相距较远，用导线将E的正极与a、c相连，将E的负极与b、d 相连，待电容器充电后，去掉导线.这时已知a带的电荷量大于c带 6 的电荷量，称此状态为原始状态.现设想用两根导线分别都从原始状态出发，进行以下两次连接：第一次 用一根导线将a、c相连，用另一根导线将b、d相连：第二次用一根导线将a、d相连，用另一根导线将b、 c相连，每次连接后都随即移去导线.下面哪种说法是正确的？ A.经过第一次连接，a、b间的电压下降，c、d间的电压上升 B.经过第一次连接，a、b间和c、d间的电压都不变 C.经过第二次连接，a、b间的电压和c、d间的电压中有一个上升，一个下降 D.经过第二次连接，a、b间的电压和c、d间的电压都下降 2.两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆，串联后接在某一直流电源两端，如图 所示.已知杆a的质量小于杆b的质量，杆a金属的摩尔质量小于杆b金属的摩尔质量，杆a的电阻大于 杆b的电阻，假设每种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子（载流 子).当电流达到稳恒时，若a、b内存在电场，则该电场可视为均匀电场.下 面结论中正确的是 A.两杆内的电场强度都等于零 B.两杆内的电场强度都不等于零，且a内的场强大于b内的场强 C.两杆内载流子定向运动的速度一定相等 D.a内载流子定向运动的速度一定大于b内载流子定向运动的速度 3.一根内径均匀、两端开口的细长玻璃管，竖直插在水中，管的一部分在水面上.现用手指封住管的上 端，把一定量的空气密封在玻璃管中，以Vo表示其体积：然后把玻璃管沿竖直方向提出水面，设此时封 在玻璃管中的气体体积为V1:最后把玻璃管在竖直平面内转过90°，使玻璃管处于水平位置，设此时封在 玻璃管中的气体体积为V2.则有 A.VI>Vo=V2 B.Vi>Vo>V2 C.VI=V2>Vo D.Vi>Vo,V2>Vo [ 4.一块足够长的白板，位于水平桌面上，处于静止状态.一石墨块（可视为质点）静止在白板上.石墨 块与白板间有摩擦，滑动摩擦系数为4.突然，使白板以恒定的速度%做匀速直线运动，石墨块将在板上 划下黑色痕迹.经过某一时间，令白板突然停下，以后不再运动.在最后石墨块也不再运动时，白板上 黑色痕迹的长度可能是（已知重力加速度为g,不计石墨与板摩擦划痕过程中损失的质量） A. B.Vot D.8 2μg C.Vol-7Hgt Mg 5.如图1所示，一个电容为C的理想电容器与两个阻值皆为R的电阻串联后通过电键K连接在电动势为 E的直流电源的两端，电源的内电阻忽略不计，电键K是断开的，在=0时刻，闭合电键K,接通电路， 在图2中给出了六种电压V随时间t变化的图线a、b、c、d、e、f,现从其中选出三种图线用来表示图I 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 第 26 届全国中学生物理竞赛预赛试卷 http://hfwq.ce rsp.net 1-5 6 7 8 总分 9 10 11 12 13 14 15 16 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，选错或不答的得 0 分． 1．图中 a、b 和 c、d 分别是两个平行板电容器的极扳，E 为电池，彼 此相距较远．用导线将 E 的正极与 a、 c 相连，将 E 的负极与 b、d 相连，待电容器充电后，去掉导线．这时已知 a 带的电荷量大于 c 带 的电荷量，称此状态为原始状态．现设想用两根导线分别都从原始状态出发，进行以下两次连接：第一次 用一根导线将 a、c 相连，用另一根导线将 b、d 相连；第二次用一根导线将 a、d 相连，用另一根导线将 b、 c 相连，每次连接后都随即移去导线．下面哪种说法是正确的？http://hfwq.cersp.ne t A．经过第一次连接，a、b 间的电压下降，c、d 间的电压上升 http://hfwq.cersp.ne t B．经过第一次连接，a、b 间和 c、d 间的电压都不变 http://hfwq.cersp.ne t C．经过第二次连接，a、b 间的电压和 c、d 间的电压中有一个上升，一个下降 http://hfwq.cersp.ne t D．经过第二次连接，a、b 间的电压和 c、d 间的电压都下降 http://hfwq.cersp.ne t [ ] 2．两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆，串联后接在某一直流电源两端，如图 所示．已知杆 a 的质量小于杆 b 的质量，杆 a 金属的摩尔质量小于杆 b 金属的摩尔质量，杆 a 的电阻大于 杆 b 的电阻，假设每种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子（载流 子）．当电流达到稳恒时，若 a、 b 内存在电场，则该电场可视为均匀电场．下 面结论中正确的是 http://hfwq.cersp.ne t A．两杆内的电场强度都等于零 http://hfwq.cersp.ne t B．两杆内的电场强度都不等于零，且 a 内的场强大于 b 内的场强 http://hfwq.cersp.ne t C．两杆内载流子定向运动的速度一定相等 http://hfwq.cersp.ne t D．a 内载流子定向运动的速度一定大于 b 内载流子定向运动的速度 http://hfwq.cersp.ne t [ ] 3．一根内径均匀、两端开口的细长玻璃管，竖直插在水中，管的一部分在水面上．现用手指封住管的上 端，把一定量的空气密封在玻璃管中，以 V0 表示其体积；然后把玻璃管沿竖直方向提出水面，设此时封 在玻璃管中的气体体积为 V1；最后把玻璃管在竖直平面内转过 900 ，使玻璃管处于水平位置，设此时封在 玻璃管中的气体体积为 V2．则有 A．V1>V0=V2 ht tp://h fwq.cersp.ne t B．V1>V0>V2 ht tp://h fwq.cersp.ne t C．V1=V2>V0 http ://hfw q.cers p.net D．V1>V0，V2>V0 ht tp://h fwq.cersp.ne t [ ] 4．一块足够长的白板，位于水平桌面上，处于静止状态．一石墨块（可视为质点）静止在白板上．石墨 块与白板间有摩擦，滑动摩擦系数为 μ．突然，使白板以恒定的速度 v0做匀速直线运动，石墨块将在板上 划下黑色痕迹．经过某一时间 t，令白板突然停下，以后不再运动．在最后石墨块也不再运动时，白板上 黑色痕迹的长度可能是（已知重力加速度为 g，不计石墨与板摩擦划痕过程中损失的质量） A． 2 0 2 v g http://hfwq.cersp.ne t B． 0 v t C． 2 0 1 2 v t gt http://hfwq.ce rsp.net D． 2 0 v g [ ] 5．如图 1 所示，一个电容为 C 的理想电容器与两个阻值皆为 R 的电阻串联后通过电键 K 连接在电动势为 E 的直流电源的两端，电源的内电阻忽略不计，电键 K 是断开的，在 t=0 时刻，闭合电键 K，接通电路， 在图 2 中给出了六种电压 V 随时间 t 变化的图线 a、b、c、d、e、f，现从其中选出三种图线用来表示图 l 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 所示电路上1、2、3、4四点中某两点间的电压随时间t的变化，下面四个选项中正确的是 图2 A.a、b、f B.a、e、f C.b、d、e D.c、d、e 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)传统的雷达天线依靠转动天线来搜索空中各个方向的目标，这严重影响 得分 阅卷 复核 了搜索的速度.现代的“雷达”是“相位控制阵列雷达”，它是由数以万计的只有 几厘米或更小的小天线按一定的顺序排列 成的天线阵，小天线发出相干的电磁波，其 初相位可通过电子计算机调节，从而可改变空间干涉极强的方位， 这就起了快速扫描搜索空中各个方向目标的作用.对下面的简单模 型的研究，有助于了解改变相干波的初相位差对空间干涉极强方位 的影响. 图中a、b为相邻两个小天线，间距为d,发出波长为入的相干电磁波.Ox轴通过a、b的中点且垂直 于a、b的连线.若已知当a、b发出的电磁波在a、b处的初相位相同即相位差为O时，将在与x轴成0 角(0很小)方向的远处形成干涉极强，现设法改变a、b发出的电磁波的初相位，使b的初相位比a的落 后一个小量φ，结果，原来相干极强的方向将从0变为0'，则0一0'等于 7.(8分)He一Ne激光器产生的波长为6.33×10m的谱线是Ne原子从激发态 得分 阅卷 复核 能级（用E1表示）向能量较低的激发态能级（用E2表示）跃迁时发生的：波长为 3.39×10m的谱线是Ne原子从能级E1向能级较低的激发态能级（用E3表示）跃 迁时发生的.已知普朗克常量h与光速c的乘积hc=124×106m·eV.由此可知 Ne的激发态能级E?与E2的能最差为 ev. 8.(8分)一列简谐横波沿x轴负方向传播，传播速度=200m/s.已知位于坐标原 得分阅卷复核 点(x=0)处的质元的振动图线如图1所示.试在图2中画出，=4Os,时该简谐 波的波形图线（不少于一个波长）. 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 所示电路上 1、2、3、4 四点中某两点间的电压随时间 t 的变化，下面四个选项中正确的是 A．a、b、f http://h fwq.cersp.ne t B．a、e、f http: //hfwq.ce rsp.net C．b、d、e http ://hfwq .cers p.net D．c、d、e htt p://hfw q.cers p.net [ ] 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）传统的雷达天线依靠转动天线来搜索空中各个方向的目标，这严重影响 了搜索的速度．现代的“雷达”是“相位控制阵列雷达”，它是由数以万计的只有 几厘米或更小的小天线按一定的顺序排列 成的天线阵，小天线发出相干的电磁波，其 初相位可通过电子计算机调节，从而可改变空间干涉极强的方位， 这就起了快速扫描搜索空中各个方向目标的作用．对下面的简单模 型的研究，有助于了解改变相干波的初相位差对空间干涉极强方位 的影响．http://hfwq.cersp.ne t 图中 a、b 为相邻两个小天线，间距为 d，发出波长为 λ 的相干电磁波．Ox 轴通过 a、b 的中点且垂直 于 a、b 的连线．若已知当 a、b 发出的电磁波在 a、b 处的初相位相同即相位差为 O 时，将在与 x 轴成 θ 角（θ 很小）方向的远处形成干涉极强，现设法改变 a、b 发出的电磁波的初相位，使 b 的初相位比 a 的落 后一个小量 φ，结果，原来相干极强的方向将从 θ 变为 θ＇，则 θ－θ＇等于 http://hfwq.cersp.ne t 7．（8 分）He 一 Ne 激光器产生的波长为 6.33×10-7m 的谱线是 Ne 原子从激发态 能级（用 E1表示）向能量较低的激发态能级（用 E2表示）跃迁时发生的；波长为 3.39×10-6m 的谱线是 Ne 原子从能级 E1向能级较低的激发态能级（用 E3表示）跃 迁时发生的．已知普朗克常量 h 与光速 c 的乘积 hc=1.24×10-6m·eV．由此可知 Ne 的激发态能级 E3与 E2的能最差为 eV．http://hfwq.cersp.ne t 8．（8 分）一列简谐横波沿 x 轴负方向传播，传播速度 v=200m/s．已知位于坐标原 点（x=0）处的质元的振动图线如图 1 所示．试在图 2 中画出，t=4Oms，时该简谐 波的波形图线（不少于一个波长）． 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 ymm ymm 60 60 40 20 20 0 20406080100120140160 8 t/ms 12162024283克 x/m 图1 图2 9.(8分)图示为某一圆形水 得分 阅卷 复核 池的示意图（竖直截面）.AB B 为池中水面的直径，MN为水 池底面的直径，O为圆形池底 的圆心.已知ON为11.4m,AM、BN为斜坡，池中 O a b 水深5.00m,水的折射率为4/3.水的透明度极好，不考虑水的吸收.图中a、b、c、d为四个发光点，天 空是蓝色的，水面是平的.在池底中心处有一凹槽，一潜水员仰卧其中，他的眼晴位于O处，仰视水面的 最大范围的直径为AB. ()潜水员仰视时所看到的蓝天图象对他的眼睛所张的视角为 (ii)四个发光点a、b、c、d中，其发出的光能通过全反射到达潜水员眼睛的是 三、计算题.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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.(19分)试分析下面两个实验操作中的误差（或失误）对实验结果的影响. 得分 阅卷 复核 ()用“插针法”测量玻璃的折射率时，要先将透明面平行的玻璃砖放置在铺平 的白纸上，然后紧贴玻璃砖的两个透明面，分别画出两条直线，在实验中便以这两 条直线间的距离作为透明面之间的距离.如果由于操作中的误差，使所画的两条直 线间的距离大于玻璃砖两透明面间的实际距离，问这样测得的折射率与实际值相比，是偏大，偏小，还是 相同？试给出简要论证 ()在用单摆测量重力加速度g时，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而 是在一个水平面内作圆周运动，如图所示.这时如果测出摆球作这种运动的周期，仍用单摆 的周期公式求出重力加速度，问这样求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比，哪个大？ 试定量比较， 11.(18分)现有以下器材：电流表一只（量程适当.内阻可忽略不计.带有按钮 得分 阅卷 复核 开关K1,按下按钮，电流表与电路接通，有电流通过电流表，电流表显出一定的 读数)，阻值己知为R的固定电阻一个，阻值未知的待测电阻Rx一个，直流电源 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 9．（8 分）图示为某一圆形水 池的示意图（竖直截面）．AB 为池中水面的直径，MN 为水 池底面的直径，O 为圆形池底 的圆心．已知 ON 为 11.4m , AM、ＢＮ为斜坡，池中 水深 5.00m，水的折射率为 4 / 3．水的透明度极好，不考虑水的吸收．图中 a、b、c、d 为四个发光点，天 空是蓝色的，水面是平的．在池底中心处有一凹槽，一潜水员仰卧其中，他的眼睛位于 O 处，仰视水面的 最大范围的直径为 AB．http://hfwq.cersp.ne t （i）潜水员仰视时所看到的蓝天图象对他的眼睛所张的视角为 （ii）四个发光点 a、b、c、d 中，其发出的光能通过全反射到达潜水员眼睛的是 三、计算题．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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．（19 分）试分析下面两个实验操作中的误差（或失误）对实验结果的影响．http://hfwq.cersp.ne t （i）用“插针法”测量玻璃的折射率时，要先将透明面平行的玻璃砖放置在铺平 的白纸上，然后紧贴玻璃砖的两个透明面，分别画出两条直线，在实验中便以这两 条直线间的距离作为透明面之间的距离．如果由于操作中的误差，使所画的两条直 线间的距离大于玻璃砖两透明面间的实际距离，问这样测得的折射率与实际值相比，是偏大，偏小，还是 相同？试给出简要论证 http://hfwq.cersp.ne t （ii）在用单摆测量重力加速度 g 时，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而 是在一个水平面内作圆周运动，如图所示．这时如果测出摆球作这种运动的周期，仍用单摆 的周期公式求出重力加速度，问这样求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比，哪个大？ 试定量比较．http://hfwq.cersp.ne t 11．（18 分）现有以下器材：电流表一只（量程适当．内阻可忽略不计．带有按钮 开关 K1，按下按钮，电流表与电路接通，有电流通过电流表，电流表显出一定的 读数），阻值己知为 R 的固定电阻一个，阻值未知的待测电阻 Rx 一个，直流电源 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 一个（电动势ε和内阻r待测），单刀双掷开关K一个，接线用的导线若干 试设计一个实验电路，用它既能测量直流电源的电动势ε和内阻，又能测量待测电阻的阻值Rx(注 意：此电路接好后，在测量过程中不许再拆开，只许操作开关，读取数据).具体要求： ()画出所设计的电路图， (ii)写出测量&、r和Rx主要的实验步骤， (i)导出用已知量和实验中测量出的量表示的&、r和Rx的表达式. 12.(18分)一静止的原子核A发生α衰变后变成原子核B,己知原子核A、原子 得分阅卷 复核 核B和a粒子的质量分别为mA、mp,和ma,光速为c(不考虑质量与速度有关的 相对论效应)，求衰变后原子核B和α粒子的动能. 13.(18分)近代的材料生长和微加工技术，可制造出一种 得分阅卷 复核 使电子的运动限制在半导体的一个平面内（二维）的微结构 器件，且可做到电子在器件中像子弹一样飞行，不受杂质原 子射散的影响.这种特点可望有新的应用价值.图」所示为 四端十字形.二维电子气半导体，当电流从】端进人时，通过控制磁场的作用，可 使电流从2,3，或4端流出.对下面摸拟结构的研究，有助于理解电流在上述四端 图 十字形导体中的流动.在图2中，a、b、c、d为四根半径都为R的圆柱体 的横截面，彼此靠得很近，形成四个宽度极窄的狭缝1、2、3、4，在这些狭 缝和四个圆柱所包围的空间（设为真空）存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面 指向纸里.以B表示磁感应强度的大小.一个质量为、电荷量为q的带正 ⊙B 电的粒子，在纸面内以速度o沿与α、b都相切的方向由缝1射人磁场内，设 粒子与圆柱表面只发生一次碰撞，碰撞是弹性的，碰撞时间极短，且碰撞不改 变粒子的电荷量，也不受摩擦力作用.试求B为何值时，该粒子能从缝2处 且沿与b、c都相切的方向射出. 图2 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 一个（电动势 ε 和内阻 r 待测），单刀双掷开关 K 一个，接线用的导线若干．http://hfwq.cersp.ne t http://hfw q.cers p.net 试设计一个实验电路，用它既能测量直流电源的电动势 ε 和内阻 r，又能测量待测电阻的阻值 Rx（注 意：此电路接好后，在测量过程中不许再拆开，只许操作开关，读取数据）．具体要求： （i）画出所设计的电路图．http://hfwq.cersp.ne t （ii）写出测量 ε、r 和 Rx 主要的实验步骤．http://hfwq.cersp.ne t （iii）导出用已知量和实验中测量出的量表示的 ε、r 和 Rx 的表达式．http://hfwq.cersp.ne t 12．（18 分）一静止的原子核 A 发生 α 衰变后变成原子核 B，已知原子核 A、原子 核 B 和 α 粒子的质量分别为 mA、mB，和 mα，光速为 c（不考虑质量与速度有关的 相对论效应）, 求衰变后原子核 B 和 α 粒子的动能．http://hfwq.cersp.ne t 13．（18 分）近代的材料生长和微加工技术，可制造出一种 使电子的运动限制在半导体的一个平面内（二维）的微结构 器件，且可做到电子在器件中像子弹一样飞行，不受杂质原 子射散的影响．这种特点可望有新的应用价值．图 l 所示为 四端十字形．二维电子气半导体，当电流从 l 端进人时，通过控制磁场的作用，可 使电流从 2, 3，或 4 端流出．对下面摸拟结构的研究，有助于理解电流在上述四端 十字形导体中的流动．在图 2 中， a、b、c、d 为四根半径都为 R 的圆柱体 的横截面，彼此靠得很近，形成四个宽度极窄的狭缝 1、2、3、4，在这些狭 缝和四个圆柱所包围的空间（设为真空）存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面 指向纸里．以 B 表示磁感应强度的大小．一个质量为 m、电荷量为 q 的带正 电的粒子，在纸面内以速度 v0沿与 a、b 都相切的方向由缝 1 射人磁场内，设 粒子与圆柱表面只发生一次碰撞，碰撞是弹性的，碰撞时间极短，且碰撞不改 变粒子的电荷量，也不受摩擦力作用．试求 B 为何值时，该粒子能从缝 2 处 且沿与 b、c 都相切的方向射出．http://hfwq.cersp.ne t 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 14.(20分)如图所示，MNN2M是位于光滑水平桌面上的刚性U型金属导轨， 得分 阅卷 复核 导轨中接有阻值为R的电阻，它们的质量为 mo.导轨的两条轨道间的距离为1，PQ是质 量为m的金属杆，可在轨道上滑动，滑动 时保持与轨道垂直，杆与轨道的接触是粗糙的，杆与导轨的电阻均 不计.初始时，杆PQ于图中的虚线处，虚线的右侧为一匀强磁场 M 区域，磁场方向垂直于桌面，磁感应强度的大小为B.现有一位于 导轨平面内的与轨道平行的恒力F作用于PQ上，使之从静止开始 在轨道上向右作加速运动.已知经过时间t,PQ离开虚线的距离为x,此时通过电阻的电流为o,导轨向 右移动的距离为xo(导轨的NN2部分尚未进人磁场区域).求在此过程中电阻所消耗的能量.不考虑回路 的自感. 得分 阅卷 复核 15.(20分)图中M1和M2是绝热气缸中的两个活塞，用轻质刚性细杆连结，活 塞与气缸壁的接触是光滑的、不漏 气的，M1是导热的，M2是绝热的， 且M2的横截面积是M1的2倍.M1把一定质量的气体封 闭在气缸的L,部分，M1和M2把一定质量的气体封闭在气 缸的L2部分，M的右侧为大气，大气的压强P是恒定 的.K是加热L2中气体用的电热丝.初始时，两个活塞 和气体都处在平衡状态，分别以V0和V20表示L1和L2中 气体的体积.现通过K对气体缓慢加热一段时间后停止加热，让气体重新达到平衡态，这时，活塞未被气 缸壁挡住.加热后与加热前比，L和L2中气体的压强是增大了、减小了还是未变？要求进行定量论证 16.(20分)一个质量为m,的废弃人造地球卫星在离地面h=800km高空作圆周运 得分 阅卷 复核 动，在某处和一个质量为m2=m/9的太空碎片发生迎头正碰，碰撞时间极短，碰后 二者结合成一个物体并作椭圆运动.碰撞前太空碎片作椭圆运动，椭圆轨道的半长 轴为7500km,其轨道和卫星轨道在同一平面内.已知质量为m的物体绕地球作椭 圆运动时，其总能量即动能与引力势能之和￡=-G物，式中G是引力常量，M是地球的质量。☑为 2a 椭圆轨道的半长轴.设地球是半径R=6371km的质量均匀分布的球体，不计空气阻力 ()试定量论证碰后二者结合成的物体会不会落到地球上. ()如果此事件是发生在北级上空（地心和北极的连线方向上），碰后二者结合成的物体与地球相碰处的 纬度是多少？ 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理
中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 中国科学技术大学物理学院叶邦角整理 14．（20 分）如图所示，M1N1N2M2是位于光滑水平桌面上的刚性 U 型金属导轨， 导轨中接有阻值为 R 的电阻，它们的质量为 m0．导轨的两条轨道间的距离为 l，PQ 是质 量为 m 的金属杆，可在轨道上滑动，滑动 时保持与轨道垂直，杆与轨道的接触是粗糙的，杆与导轨的电阻均 不计．初始时，杆 PQ 于图中的虚线处，虚线的右侧为一匀强磁场 区域，磁场方向垂直于桌面，磁感应强度的大小为 B．现有一位于 导轨平面内的与轨道平行的恒力 F 作用于 PQ 上，使之从静止开始 在轨道上向右作加速运动．已知经过时间 t , PQ 离开虚线的距离为 x，此时通过电阻的电流为 I0，导轨向 右移动的距离为 x0（导轨的 N1N2部分尚未进人磁场区域）．求在此过程中电阻所消耗的能量．不考虑回路 的自感．http://hfwq.cersp.ne t 15．（20 分）图中 M1 和 M2 是绝热气缸中的两个活塞，用轻质刚性细杆连结，活 塞与气缸壁的接触是光滑的、不漏 气的，M1是导热的，M2是绝热的， 且 M2 的横截面积是 M1 的 2 倍．M1 把一定质量的气体封 闭在气缸的 L1部分，M1和 M2把一定质量的气体封闭在气 缸的 L2 部分，M2 的右侧为大气，大气的压强 P0 是恒定 的． K 是加热 L2中气体用的电热丝．初始时，两个活塞 和气体都处在平衡状态，分别以 V10和 V20表示 L1和 L2中 气体的体积．现通过 K 对气体缓慢加热一段时间后停止加热，让气体重新达到平衡态，这时，活塞未被气 缸壁挡住．加热后与加热前比， L1和 L2中气体的压强是增大了、减小了还是未变？要求进行定量论证．http://hfwq.cersp.ne t 16．（20 分）一个质量为 m1 的废弃人造地球卫星在离地面 h=800km 高空作圆周运 动，在某处和一个质量为 m2＝m1/9 的太空碎片发生迎头正碰，碰撞时间极短，碰后 二者结合成一个物体并作椭圆运动．碰撞前太空碎片作椭圆运动，椭圆轨道的半长 轴为 7500km，其轨道和卫星轨道在同一平面内．已知质量为 m 的物体绕地球作椭 圆运动时，其总能量即动能与引力势能之和 2 Mm E G a http://h fwq.cersp.ne t，式中 G 是引力常量，M 是地球的质量，a 为 椭圆轨道的半长轴．设地球是半径 R=6371km 的质量均匀分布的球体，不计空气阻力．http://hfwq.cersp.ne t （i）试定量论证碰后二者结合成的物体会不会落到地球上．http://hfwq.cersp.ne t （ii）如果此事件是发生在北级上空（地心和北极的连线方向上），碰后二者结合成的物体与地球相碰处的 纬度是多少？http://hfwq.cersp.ne t http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net 得分 阅卷 复核 http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net http://hfw q.cers p.net