清华大学2016年“领军计划”物理试题

清华大学2016年“领军计划”试题1.友谊的小船说翻就翻，假如你不会游泳，就会随着小船一起沉入水底.从理论上来说，你和小船沉入水底后的水面相比于原来()A．一定上升B．一定下降C．一定相等D．条件不足，无法判断2.在光滑地面上，物块与弹簧相连作简谐运动，小车向右作匀速直线运动，则对于弹簧和物块组成的系统(填守恒或者不守恒)，当以地面为参考系时，动量，机械能；当以小车为参考系时，动量，机械能.3.如图所示，光滑导轨上垂直放置两根质量为m、且有电阻的金属棒，导轨宽处与窄轨间距比为2:1，平面内有垂直纸面向内的磁场.现给左边的杆一个初速度0v，在系统稳定时，左杆仍在宽轨上右杆仍在窄轨上运动.则这个过程产生热量Q.4.空间内有一水平向右的电场E，现有一带电量为q的小球以初速度为0v向右上抛出，已知33mgEq，求小球落地点距抛出点的最远距离.5.现有一轻质绳拉动小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，小球质量为m，速度为v，重力加速度为g，求小球在运动半周时，绳对小球施加的冲量.6.如图所示，有a、b两个物体，a物体沿长L倾角为动摩擦因数=0.5的斜面滑下后，在长为L的光滑水平面BC上运动；b从C点上方高为4.5L处下落.二者同时释放，在C处相遇，则sin=.7.在水平面内，金属棒MN一角速度绕O点顺时针旋转，空间内有竖直向下的磁场，如图所示.已知||||MONO，则下列说法正确的是()A．M点电势高于N点B．M点电势低于N点C．若增大，则MN点电势差增大D．若增大B，则MN点电势差增大8.在如图所示电路中，小灯泡规格为634VWR“，”，，电源内阻为1，电压表、电流表均为理想电表，闭合开关，调节滑动变阻器阻值，使电压表实数为0，此时灯泡正常发光，电表的实数为1A，则电源电动势E=，输出功率P=，2R=.9.弹性绳原长为22LRLR，劲度系数为k，上端拴在半径为R的光滑圆轨的顶端，下端系一重量为G的小球，小球套在圆轨上.平衡时，弹性绳与竖直方向夹角为.用L、R、k、G表示此时弹性绳的弹力.10.在一质量均匀分布的星球(近似为球面)的北极和南极打一条竖直贯通的通道，一小球从北极由静止释放，不与通道发生碰撞，则小球做运动.11.潜水员为测量一湖深度，测得湖面上5271.010tCPPa，，并将一盛有空气的试管从湖面带入潜入湖底，整个过程管口始终向下.潜至湖底后水充满试管的一半，7tC，则湖深约()A.5mB.10mC.15mD.20m12.一用钉鞘锁定的导热活塞将导热气缸分成体积相等的左右两室，:5:3PP右左，拔出钉鞘后活塞移动至稳定状态，外界温度恒定，则()A.稳定后左右两室体积比为5:3B.左室气体对右室气体做功C.左室气体吸热D.右室气体吸热13.有一左端封闭、右端开口的均匀U形管，左管内有一段水银分割出两端长度相等的气柱，如图所示，现向右管缓慢注入水银，设平衡后上段气体为1l，下端气体长2l，则1l与2l的关系为()A.12llB.12llC.12llD.无法确定，视注入水银的量14.在高为h的立柱上放一质量为M的球，质量为m的子弹以一定初速度水平射向球，从球中穿出后二者落至地面，球与子弹的落地点距立柱水平距离为S和s，重力加速度为g，则子弹的初速度为.15.从地面以初速度0v竖直向上抛出一小球，与此同时，在该小球上抛能到达的最高处有另一个小球以初速度0v竖直向下抛出.忽略空气阻力，则两球相遇时速度之比为.16.质量为1212mmmm、的物体具有相同的初动能，现给以其与速度方向相反的阻力12ff、使其减速，经过时间t后两物体同时停止，运动距离为12SS、，则1f2f，1S2S.(填、、=)17.如图所示，水平绳与一弹簧作用于小球使其处于静止，若剪断细绳，则在剪断的一瞬间()A.小球竖直方向的加速度为0B.小球水平方向的加速度为0C.弹簧弹力为cosmgD.弹簧弹力为cosmg18.光滑平行U形导轨相距为L，倾角为，一电阻为R、长为L的导体棒在距导轨底端L处.空间内存在竖直方向向上的变化磁场，满足00BBktk，现在导体棒上加一沿斜面向上的力F，使导体棒保持静止则F=.19.导体球壳内有一点P，外有一正点电荷q位于Q处，现将该电荷的电荷量加倍，则P处电势(升高/降低/不变)；P点场强(升高/降低/不变).20.下列物理学家及其成果，已经获得诺贝尔奖的有()A.伦琴发现了射线B.爱因斯坦发现了相对论C.普朗克提出了量子论D.(激光干涉引力波观测站)LIGO探测到了引力波21.实物在像的上方叫上现折射，反之叫下现折射，则天气炎热时高速公路上看到的“水纹”一样的东西属于；“海市蜃楼”属于.22.波长均为的两束平行光如图所示打在光屏上，发生干涉现象，问干涉条纹的间距()A.sinsinB.coscosC.sinsinD.coscos23.引力波时时空的涟漪.北京时间2016年2月11日，LIGO探测到了引力波，是通过两座3000公里的天文台监测到的，引力波是来自宇宙深处距地球数亿光年的两个大黑洞猛烈撞击并融合所产生的引力波，双黑洞的质量分别是太阳的52倍和14倍，合并后的黑洞质量是太阳的62倍，下列正确的有()A.引力波在宇宙中传递的是能量的传递B.两座天文台探测到的同样的信号相隔不会超过10msC.引力波在真空中以光速传播D.双黑洞合并过程中质量守恒24.两位物理学家在剑桥大学做了这样一个实验，在一个高为22.5米塔的顶端放置一个Co放射源，在塔顶测的伽马射线频率为，在低端测的射线频率与之相差，已知3410632.6h，求的数量级()A.810B.1010C.1510D.191025.已知空气分子的平均动能为kT，则在常温下，质量为kgm23107.4的空气德布罗意波波长的数量级为.26.质量为m小球从高为h的地方释放，如果在光滑轨道上A点飞出，求h的值；如果是从轨道的B(圆弧的最高点)点飞出，求h的值（图中两虚线夹角为60，圆弧的曲率半径为R）清华大学2016年“领军计划”试题解析1.【答案】B【考点】受力分析，阿基米原理.【解析】根据平衡时的排浮gVF，翻船前浮力与重力抵消，翻船后沉入水底，浮力小于重力，吃水量减少，水面下降.2.【答案】不守恒；守恒；不守恒；不守恒【考点】参考系；机械能守恒；动量守恒【解析】以地面为参考系，墙给系统有力，动量不守恒；而机械能守恒.以小车为参考系，动量依然不守恒，而墙壁的力做功，机械能不守恒.3.【答案】2052mv【考点】动量定理；电磁感应；功能关系【解析】设某一时刻，左杆速度1v，右杆速度2v，可判断两者都与0v同向，回路电流i对于左杆121tBlivm，(由于方向问题，负号不能忘)对于右杆22tBlivm，221得0221vv，求和后02201vvv，稳态条件，回路无电流0221BlvBlv，即212vv，解得020152,51vvvv，发热2022212052212121mvmvmvmvQ，4.【答案】gv203【考点】曲线运动；运动的分解【解析】设发射角为，落地点0y，即2002sin1cos02vvtgttg，水平方向2cos1312sin3sin2cossin2321cos202202020gvgvgvtgtvx又3262sin322cos312sin，所以最远射程为gv203.5.【答案】22cot4mv【考点】动量定理【解析】水平方向，运动半周后，速度方向与初速度反向，动量改变mv2；竖直方向，绳子与竖直线夹角满足，Tmvmg2tan，故竖直方向冲量cot2vmTmg；所以拉力的总冲量22cot4mv6.【答案】54【考点】运动学公式；受力分析【解析】在斜面上的加速度gacossin，a物体运动的时间为23222aLLLtaaaL，b物体运动的时间为9bLtg，又有abtt，可解得54sin.7.【答案】ACD【考点】电磁感应，旋转导体棒切割磁感线；电势差【解析】M、N两点电势差为221||||02MNMNMOONMONOUUUBMONOA选项正确，当或B增大时，MNU增大，所以C、D正确.8.【答案】1289；；WV【考点】桥式电路；电路的基本计算【解析】这是一个电桥.流过灯泡的电流为A5.0，3R上电压为V2，电源内阻上分压为V1，故电源总电压为V9；由RIIUP2，输出功率为W8；两个支路电流都是A5.0，2R上电压V6，所以电阻为12.9.【答案】GkLkRG【考点】静态平衡；【解析】在小球处切向受力平衡sin2sinTG又LRkTcos2解得kGRL/2cos则2cosGTGkLkRG注意这时对应1cos的情况，即LRGk22若LRGk22，则LRkT20，10.【答案】简谐振动【考点】简谐运动；万有引力【解析】若星体质量为M，半径为R，当小球运动到距球心为r时，以r为半径作一同心球面，球外部分看作均匀球壳，对小球无引力作用，球面内包围着的部分质量才对小球有引力作用rRGMmrmRrGMF323，即引力是线性回复力，所以小球做简谐运动.11.【答案】B【考点】热力学平衡；理想气体状态方程【解析】试管在湖面时，管内气体的压强为1pp，体积为V，温度为1300TK，试管在湖底时，管内气体的压强为2ppgh，体积为2V，温度为2280TK，根据理想气体状态方程，有21122VppVTT，解得8.7hm.12.【答案】ABC【考点】理想气体状态方程；热力学第一定律【解析】由PV为常数，以及两边的初始值得比例，A正确；左边气体膨胀，对右室气体做功，B正确；两室气体内能不变，吸热等于对外做功，左室气体吸热，右室放热，C正确，D错误.13.【答案】C【考点】热力学平衡；理想气体压强【解析】水银性质不变，两段气体的压强差不会变，等于中间那段水银的附加压强.现在由于两部分气体的压强都增加，故上部分气体压强增长率高于下部；又由于Pl是常量，则气柱长度的减少比例大于下部.14.【答案】hgSmMsv20【考点】平抛运动；动量守恒【解析】根据平抛的规律，有212hgt，得落地时间ght2，水平方向svt，得则水平速度hgStSV2，子弹hgsv2，由水平方向动量守恒，MVmvmv0，得hgSmMsv20。15.【答案】3:5【考点】竖直抛体运动；运动学公式【解析】初始两球相距gvH220取自由落体参考系，则在这个非惯性系中，两球匀速直线运动，相遇时间gvvHt4200，10034vvgtv，20054vvgtv，则5:3:21vv。16.【答案】；【考点】动能和动量；【解析】动量关系21pp，由于动量定理tFp，可得21ff；又由动能定理kEsF，可得21SS17.【答案】AD【考点】刚性物体与弹性物体弹力变化；牛顿第二定律【解析】剪断绳，弹簧力不会立刻改变，竖直方向上弹簧分力依然与重力抵消；绳子剪断前弹簧的力是cosmg.18.【答案】RkLktB30【考点】电磁感应中的动力学问题【解析】根据法拉第电磁感应定律，有2cosBESkLt，回路中的感应电流2cosEkLIRR，导体棒受到的安培力30cosBktkLfBILR，导体棒平衡，有30coscossinsinBktkLFfmgmgR.19.【答案】升高；不变【考点】静电屏蔽；等势体【解析】本题考察静电屏蔽的知识点，外部电荷q及其感应电荷对内部场强电势的和均为0，剩下q的剩余