2015物理奥赛试题

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　　适当的试题能让考生很好的掌握考试节奏，下面是中国招生考试网www.chinazhaokao.com 小编为大家带来的　2015物理奥赛试题希望能帮助到大家!

　　2015物理奥赛试题(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.图中a、b和c、d分别是两个平行板电容器的极板，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?[ ]

　　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、两端开中的细长玻璃管，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，让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≥V2B。V1>V0>V2C。V1=V2>V0D。V1>V0，V2>V0

　　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。石墨块与白板间有磨擦，滑动磨擦系数为μ。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，不计石墨与板磨擦划痕过程中损失的质量)。[ ]

　　A.

　　

 

　　B. v0 t

　　

 

　　C。v0 t—

　　

 

　　μgt2 D。

　　

 

　　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，现从其中选取出三种图线用来表示图1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 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级强方位的影响。

　　

 

　　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0时，将在与x轴成θ角(θ很小)方向的远处形成干涉级强，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

　　

 

　　，结果，原来相干极强的方向将从θ变为θ“，则θ—θ“等于______________________。

　　7.(8分)He—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向能量较低的激发态能级(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的能量差为________________eV。

　　

 

　　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=40ms时该简谐波的波形图线(不少于一个波长)。

　　

 

　　

 

　　9.(8分)图于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。

　　(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过潜水员的眼睛的是____________________________。

　　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)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。

　　(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，问这样的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。

　　(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。这时如果没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，部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.(8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)，阻值已知为R的固定电阻一个，阻值未知的待测电阻Rx一个，直流电源一个(电动势

　　

 

　　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

　　

 

　　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：

　　()画出所设计的电路图。

　　()写出测量

　　

 

　　、r和Rx主要的实验步骤。

　　()导出用已知量和实验中测量出的量表示的

　　

 

　　、r和Rx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，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。

　　

 

　　

 

　　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1所示为四端十字形二维电子气半导体，当电流从1端进入时，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、34，在这此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射入磁场内，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，也不受磨擦力作用。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。

　　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位于图中的虚线处，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，使之从静止开始的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部分尚未进入磁场区域)。求在此过程中电阻所消耗的能量。不考虑回路的自感。

　　

 

　　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为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太，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、减小还是未变?要求进行定量论证。

　　2015物理奥赛试题(2)

　　1.试证明：物体的相对论能量E与相对论动量P的量值之间有如下关系：

　　

 

　　2. 在用质子

　　

 

　　轰击固定锂

　　

 

　　靶的核反应中，(1)计算放出α粒子的反应能。(2)如果质子能量为1兆电子伏特，问在垂直质子束的方向观测到α粒子的能量有多大?有关原子核的质量如下：

　　

 

　　，1.007825;

　　

 

　　，4.002603;

　　

 

　　，

　　

 

　　7.015999.

　　3. 一个处于基态的氢原子与另一个静止的基态氢原子碰撞。问可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少?如果速度较大而产生光反射，且在原速度方向和反方向可以观察到光。问这种光的频率与简正频率相差多少?氢原子的质量为1.67×10-27kg，电离能

　　

 

　　。

　　4. 如图11-136所示，光滑无底圆筒重W，内放两个重量均为G的光滑球，圆筒半径为R，球半径为r，且r<R<2r，试求

　　

 

　　圆筒发生倾倒的条件。

　　

 

　　5. 两个完全相同的木板，长均为L，重力均为G，彼此以光滑铰链A相连，并通过光滑铰链与竖直墙相连，如图(甲)所示。为使两木板达水平状态保持平衡，问应在何处施加外力?所施加的最小外力为多大?

　　

 

　　6. 如图11-505所示，屋架由同在竖直面内的多根无重杆绞接而成，各绞接点依次为1、2……9，其中绞接点8、2、5、7、9位于同一水平直线上，且9可以无摩擦地水平滑动。各绞接点间沿水平方向上的间距和沿竖直方向上的间距如图所示，绞接点3承受有竖直向下的压力P/2，点1承受有竖直向下的压力P，求绞接点3和4间杆的内力。

　　7. 一平直的传送带以速度v=2m/s匀速运行，传送带把A点处的零件运送到B点处，A、B两点之间相距L=10m，从A点把零件轻轻地放到传送带上，经过时间t=6s，能送到B点，如果提高传送带的运动速率，零件能较快地传送到B点，要让零件用最短的时间从A点传送到B点处，说明并计算传送带的运动速率至少应多大?如要把求得的速率再提高一倍，则零件传送时间为多少(

　　

 

　　)?

　　

 

　　8. 一物体以某一初速度v0开始做匀减速直线运动直至停止，其总位移为s，当其位移为2/3s时，所用时间为t1;当其速度为1/3v0时，所用时间为t2，则t1、t2有什么样的关系?

　　9.一根长为1m具有小内截面的玻璃管，两端开口，一半埋在水中。在上端被覆盖后，把玻璃管提升起来并取出水面。问玻璃管内留下的水柱高度为多少。

　　10. 静止的原子核衰变成质量为m1,m2,m3的三个裂片，它们的质量损为Δm。若三裂片中每两片之间速度方向的夹角都是120°，求每个裂片能量。

　　

 

　　11.玻璃圆柱形容器的壁有一定的厚度，内装一种在紫外线照射下会发出绿色荧光的液体，即液体中的每一点都可以成为绿色光源。已知玻璃对绿光的折射率为n1，液体对绿光的折射率为n2。当容器壁的内、外半径之比r:R为多少时，在容器侧面能看到容器壁厚为零?

　　2015物理奥赛试题(3)

　　

 

　　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

　　

 

　　和

　　

 

　　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

　　

 

　　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

　　

 

　　随时间均匀变化，变化率

　　

 

　　(

　　

 

　　为一正值常量),圆柱形区外空间没有磁场，沿图中

　　

 

　　弦的方向画一直线，并向外延长，弦

　　

 

　　与半径

　　

 

　　的夹角

　　

 

　　.直线上有一任意点，设该点与

　　

 

　　点的距离为

　　

 

　　，求从

　　

 

　　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

　　

 

　　的等边三角形的三个顶点处。

　　

 

　　为三角形的中心，三个质点的质量皆为

　　

 

　　，带电量皆为

　　

 

　　。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。K为开关，

　　

 

　　为待测线圈的自感系数，

　　

 

　　为线圈的直流电阻，D为理想二极管，

　　

 

　　为用电阻丝做成的电阻器的电阻，A为电流表。将图复19-4-1中

　　

 

　　、

　　

 

　　之间的电阻线装进图复19-4-2所示的试管1内，图复19-4-2中其它装置见图下说明.其中注射器筒5和试管1组成的密闭容器内装有某种气体(可视为理想气体)，通过活塞6的上下移动可调节毛细管8中有色液注的初始位置，调节后将阀门10关闭，使两边气体隔开.毛细管8的内直径为

　　

 

　　.

　　

 

　　已知在压强不变的条件下，试管中的气体温度升高1K时，需要吸收的热量为

　　

 

　　，大气压强为

　　

 

　　。设试管、三通管、注射器和毛细管皆为绝热的，电阻丝的热容不计.当接通电键K后，线圈

　　

 

　　中将产生磁场，已知线圈中储存的磁场能量

　　

 

　　，

　　

 

　　为通过线圈的电流，其值可通过电流表A测量，现利用此装置及合理的步骤测量的自感系数

　　

 

　　.

　　1.简要写出此实验的步骤.

　　2.用题中所给出的各已知量(

　　

 

　　、

　　

 

　　、

　　

 

　　、

　　

 

　　、

　　

 

　　等)及直接测得的量导出

　　

 

　　的表达式，

　　五、(20分)薄凸透镜放在空气中时，两侧焦点与透镜中心的距离相等。如果此薄透镜两侧的介质不同，其折射率分别为

　　

 

　　和

　　

 

　　，则透镜两侧各有一个焦点(设为

　　

 

　　和

　　

 

　　)，但

　　

 

　　、

　　

 

　　和透镜中心的距离不相等，其值分别为

　　

 

　　和

　　

 

　　。现有一个薄凸透镜

　　

 

　　，已知此凸透镜对平行光束起会聚作用，在其左右两侧介质的折射率及焦点的位置如图复19-5所示。

　　1.试求出此时物距

　　

 

　　，像距

　　

 

　　，焦距

　　

 

　　、

　　

 

　　四者之间的关系式。

　　2.若有一傍轴光线射向透镜中心，已知它与透镜主轴的夹角为

　　

 

　　，则与之相应的出射线与主轴的夹角

　　

 

　　多大?

　　3.

　　

 

　　，

　　

 

　　，

　　

 

　　，

　　

 

　　四者之间有何关系?

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