高中物理竞赛模拟试卷带答案(三)Word下载.doc
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B
E
3.单行道上,有一支乐队,沿同一个方向前进,乐队后面有一坐在车上的旅行者向他们靠近。
此时,乐队正在奏出频率为440HZ的音调。
在乐队前的街上有一固定话筒作现场转播。
旅行者从车上的收音机收听演奏,发现从前面乐队直接听到的声音和从广播听到的声音混合后产生拍,并测出三秒钟有四拍,车速为18km/h,求乐队前进速度。
(声速=330m/s)。
4、如图所示电路中,已知
求各支路的电流。
5、某空调器按可逆卡诺循环运转,其中的作功装置连续工作时所提供的功率。
(1)夏天室外温度恒为,启动空调器连续工作,最后可将室温降至恒定的。
室外通过热传导在单位时间内向室内传输的热量正比于()(牛顿冷切定律),比例系数A。
试用,和A来表示
(2)当室外温度为30℃时,若这台空调只有30%的时间处于工作状态,室温可维持在20℃。
试问室外温度最高为多少时,用此空调器仍可使室温维持在20℃。
(3)冬天,可将空调器吸热、放热反向。
试问室外温度最低为多少时,用此空调器可使室温维持在20℃。
6.示波器是一种多功能电学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形。
它的工作原理等效成下列情况:
如图甲所示,真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。
板长L,相距为d,在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压,前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀。
在每个电子通过极板的极短时间内,电场视作恒定的。
在两极板右侧且与极板右侧相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交。
当第一个电子到达坐标原点O时,使屏以速度v沿–x方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内它又跳回初始位置,然后重新做同样的匀速运动。
(已知电子的质量为m,带电量为e,不计电子的重力)求:
(1)电子进入AB板时的初速度;
(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上,图乙中电压的最大值U0需满足什么条件?
(3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?
计算这个波形的峰值和长度。
在图丙所示的x–y坐标系中画出这个波形。
甲
7.在金属圆环内部关于圆心O对称的四个区域内存在与环面垂直的匀强磁场,其中垂直环面向里的磁场磁感应强度为B,垂直环面向外的磁场磁感应强度为2B,环的半径为L,一根长也为L、电阻为r的金属棒一端连在O点,另一端连在环上,绕O点以角速度ω在环面内作逆时针旋转,若将O点和环上一点A接入如图的电路中,图中电阻阻值为R,电压表为理想表,环中电阻不计。
求:
V
O
I(A)
t(π/2ω)
1
2
3
4
5
6
7
8
⑴画出金属棒中的电流(以金属棒中从O流向A为正方向)
⑵电压表的读数是多少?
8、如图所示,一个双凸薄透镜的两个球面的曲率半径均为r,透镜的折射率为n,考察由透镜后表面反射所形成的实像。
试问物放于何处,可使反射像与物位于同一竖直平面内(不考虑多重反射)。
物理竞赛模拟试卷(三)答案
1解:
(1)A、B物理系统水平方向动量守恒mAvA-mBvB=0①
又由能量关系②
解①②得,
再考察A、C物体系统,水平方向动量守恒
(2)自A、B分离到A、C相碰历时
时间t1内B向右的位移
A、C相碰时,B与C右端的距离
设从A、C相碰到B、C相碰的时间为t2,则
故t2内C的位移
2.
(1)开始平衡时有:
当A刚离开档板时:
故C下落的最大距离为:
由以上各式可解得
(2)由能量守恒定律可知:
C下落h过程中,C重力势能的的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量、系统动能的增量之和
当C的质量为M时:
当C的质量为2M时:
由④~⑥式可解得A刚离开P时B的速度为:
3.解:
先考虑车上听到的频率,连续两次应用多普勒效应,有
(为旅行者听到乐队的频率)得
收音机得到频率为
旅行者听到广播频率为
10
又拍频为综上得:
=2.98m/s
4.解:
规定正方向如图所示,则有
两个独立回路,有
联解方程得:
<0,说明实际电流方向与图中所假定电流方向相反。
5.分析:
夏天,空调机为制冷机,作逆向卡诺循环,从室内吸热,向室外放热,对工作物质作功。
为保持室温恒定,空调器从室内吸热等于室外向室内通过热传导传输的热量。
冬天刚好相反,空调器为热机,作顺向卡诺循环,从室外吸热,向室内放热。
为保持室温恒定,空调器向室内的放热应等于室内向室外通过热传导传输的热量。
解:
(1)夏天,空调器为制冷机,单位时间从室内吸热,向室外放热,空调器的平均功率为P,则。
对可逆卡诺循环,则有,。
通过热传导传热,由得
因空调器连续工作,式中,
(2),,,而所求的是时对应的值,记为,则
解得。
(3)冬天,空调器为热机,单位时间从室外吸热,向室内放热,空调器连续工作,功率为,有,,由热平衡方程得:
=
若空调器连续工作,则当冬天室外温度最低为1.74℃,仍可使室内维持在20℃。
6.解析:
(1)电子在加速电场中运动,根据动能定理,有 ∴ ①
(2)因为每个电子在板A、B间运动时,电场均匀、恒定,故电子在板A、B间做类平抛运动,在两板之外做匀速直线运动打在屏上。
在板A、B间沿水平方向运动时,有
竖直方向,有 所以 ②
只要偏转电压最大时的电子能飞出极板打在屏上,则所有电子都能打屏上。
所以
, ③
(3)要保持一个完整波形,荧光屏必须需每隔周期T,回到初始位置。
设某个电子运动轨迹如图所示,有 ④
又知, 联立得 ⑤
由相似三角形的性质,得 ⑥ 则 ⑦峰值为⑧ 波形长度为 ⑨ 波形如下图所示。
7.⑴在向里的磁场中运动时,ε1=Bl2wI1=
在向外的磁场中运动时,ε2=Bl2wI2=
⑵交流电有效值为:
∴u=
∴电压表读数u′=
8.解:
从物点发出的光经透镜前表面(即左表面)反射后形成虚像,不合题意,无须考虑。
从物点发出的光经透镜前表面折射后,再经透镜后表面反射折回,又经前表面折射共三次成像,最后是实像,符合题意。
利用球面折射成像公式和
球面反射成像公式,结合物与像共面的要求。
就可求解。
球面反射的成像公式为:
,其中反射面的焦距为(R为球面半径),对凹面镜,f取正值,对凸面镜,f取负值。
球面折射的成像公式为:
。
当入射光从顶点射向球心时,R取正值,当入射光从球心射向顶点时,R取负值。
图1-4-11乙
如图1-4-11甲所示,当物点Q发出的光经透镜前表面折射后成像于,设物距为u,像距为v,根据球面折射成像公式:
这里空气的折射率,透镜介质的折射率,入射光从顶点射向球心,R=r取正值,所以有
(1) 这是第一次成像。
对凸透镜的后表面来说,物点Q经透镜前表面折射所成的风点是它的图1-4-11丙
物点,其物距(是虚物),经透镜后表面反射后成像于,像距为(如图1-4-11乙所示),由球面反射成像公式
将前面数据代入得这是第二次成像。
由透镜后表面反射成的像点又作为透镜前表面折射成像的物点,其物距(是虚物),
再经过透镜前表面折射成像于,像距为,(见图1-4-11丙所示),再由球面折射成像公式
这时人射光一侧折射率,折射光一侧折射率(是空气),入射光由球心射向顶点,故R值取负值。
所以可写出
代入前面得到的关系可得 这是第三次成像,由
(1)、
(2)两式可解得
再把(4)式和(3)式相加,可得
为使物点Q与像点在同一竖直平面内,这就要求
代入(5)是可解得物距为
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