第36届全国中学生物理竞赛浙江省初赛试卷(含答案)word版

第36届浙江省物理竞赛初赛卷解析第1页（共16页）第36届全国中学生物理竞赛初赛试卷（浙江省赛区）答案及简评考试形式：闭卷，允许带无存储功能的计算器入场考试时间：2019年8月31日上午10:00~12:00气体摩尔常量R=8.31J/(molK)玻尔兹曼常量k=1.381023J/K基本电荷e=1.61019C电子质量me=9.11031kg电子伏特1eV=1.61019J真空中光速c=3108m/s真空介电常量0=8.851012C2/(Nm2)真空磁导率0=4107N/A2普朗克常数h=6.631034Js质子质量mp=1.671027kg万有引力常量G=6.671011Nm2/kg2【答题要求】所有答案必须涂在答题卡上，在试题卷上答题一律无效！【试题说明】单选题每题2分：选对得2分，选错或不答的得0分．多选题每题4分：有的小题只有一项正确，有的小题有多项正确，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．多选题在各试题首均有标注，未标出的则为单选题．（力学+振动与波+狭义相对论）试题特点解析：【试题一】基本概念题（1~6小题）1.在两个质点组成的系统中，若质点之间只有万有引力作用．但此系统所受外力的矢量和为零，则此系统（B）．A．动量和机械能守恒，但角动量是否守恒不能确定B．动量守恒，但角动量和机械能是否守恒不能确定C．动量和角动量守恒，但机械能是否守恒不能确定D．机械能和角动量守恒，但动量是否守恒不能确定【简评：考核三大守恒定律的适用条件，系统所受外力的矢量和为零，故选B】2.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地球一圈需要24小时）；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，且忽略卫星质量的变化，则每次变轨完成后与变轨前相比，（D）．A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大【简评：卫星与地球系统的机械能守恒，轨道周期与运动半径成正比例关系，故选D】3.上端固定在天花板上的长细线，其下端悬挂一装满水的瓶子（瓶的质量不可忽略），瓶底有一小孔，在摆动过程中，瓶内的水不断向外漏．如忽略空气阻力，则从开始漏水到水漏完为止的整个过程中，其摆动频率（D）．A．越来越小B．保持不变C．先变大后变小D．先变小后变大【简评：漏水过程中，瓶子和水的总质心先下降后上升，故选D】第36届浙江省物理竞赛初赛卷解析第2页（共16页）cos(gx)v2cos6.两个惯性系S和S′，沿x(x′)轴方向作匀速相对运动.设在S′中某点先后发生两个事件，用静止于S′中的钟测出两事件的时间间隔为0，而用静止于S中的钟测出这两个事件的时间间隔为．又在S′中x′轴上放置一静止长度为l0的细杆，在S中测得此杆的长度为l，则有（D）．A．0；ll0B．0；ll0C．0；ll0D．0；ll0【简评：定性考核两惯性系对同一物理过程的时空关系，故选D】【试题二】（7~11小题）如图所示，在坐标原点处以速度v与地面成角发射一飞行器，假设该飞行器在驱动y力、重力和阻力三者的作用下，作速率v不变的二维曲线运动．如果驱动力与飞行器运动方向始终相同，而阻v力与飞行器的运动方向始终相反．设飞行器在任意位置的运动方向与x轴的夹角为，则7.飞行器的法向加速度为（C）．A．gB．gsinC．gcosD．08.飞行器的切向加速度为（D）．xA．gB．gsinC．gcosD．0Ox9.坐标x之间的关系为（B）．A.gxv2B.gxv2C.arctan(tangxv2cos2)D.arctan(tangxv2cos2)10.飞行器的高度y与坐标x之间的关系为（A）．22A.yvlnvcosB.ylnggcos(gx)v2C.yxtangx22v2cos2D.yxtangx22v2cos211.飞行器能够达到的最大高度ymax为（D）．A．vln(sin)gv2sin2B．2gv2cos2C．2gD．vln(cos)g【简评：质点在重力场中运动的综合考核题，因速率大小及受力情况有特殊的条件限制，故部分结果的导出需要用到微积分，具体答案见各小题】【试题三】（12~14小题）如图所示（俯视图），一个半径为R的圆柱体固定在光滑水平面上，开始时，一质量为m的小球通过一根长为L0的轻绳连接到该圆柱v体上，其初速度大小为v0，方向垂直于轻绳．小球运动后，轻绳不断缠绕到圆柱体上，当张力超过Tmax时轻绳将断裂．在断裂瞬间，则12.小球相对于圆柱体轴线的角动量为（B）．m2v3A．mvRB．0Tmax第36届浙江省物理竞赛初赛卷解析第3页（共16页）TR2C．mvLD．max00013.小球的动能为（A）．mv2A.02mv2RB.02L0mv2R2C.02L2mv2L2D．002R214.此时轻绳的未缠绕长度为（D）．mv2A.L0RB.L02RC.L018RD.0Tmax【简评：质点角动量定义及矢量特性的深入考核，具体答案见各小题】【试题四】（15~16小题）如图所示，在光滑的水平面上放置一质量均匀分布的薄壁圆环，其质量为M，半径为R．有一质量为m的甲虫静止在圆环内壁的最低点，突然开始相对圆环以匀速率u沿内壁爬行．假设M=8m，试回答下列问题：15.甲虫在突然爬行瞬间，圆环的角速度为（B）A.u12RB.u10RC.u8RD.uR16.此时，圆环质心的速度大小为（C）A．uB．uC．uD．u81012【简评：质点与刚体的动量与角动量守恒，圆环的角动量可以用转动惯量（复赛要求）来计算,但也可以把圆环视为分布在环上的质点系组合（预赛要求）来处理，具体答案见各小题】【试题五】（本题为多选题，17~21小题）质量m=1.0102kg的小球与劲度系数为k的轻弹簧组成一个振动系统，其振动位移表2达式为x0.1cos(8t)(SI)，其中t为时间．试回答下列问题：317.在下列表示小球运动状态的物理量中（T为振动周期），正确的有（ACD）．A．vmax=2.5m/sB．vt=T=1.26m/sC．amax=63.2m/s2D．at=T=31.6m/s218.下列各F表示小球在不同时刻的受力大小，正确的有（BCD）．A．Ft=0=0B．Fmax=0.63NC．Ft=T=0.32ND．Ft=T/2=0.32N19.在振动过程中，相应物理量与时间的关系曲线中，正确的有（ABCD）．x(m)0.1A．O5/480.050.111/48t(s)6.42B．3.22O6.42a(m/s2)5/4811/48t(s)Ru第36届浙江省物理竞赛初赛卷解析第4页（共16页）K1V1K0V0C．0.8O0.40.8v(m/s)1/241/6D．t(s)3.22.4OEk(102J)1/24t(s)20.在以下表示系统振动能量的表达式中，正确的有（C）．A．平均势能为E3.2102JC．平均动能为E1.6102JB．平均势能为Ep0JD．平均动能为Ek0J21.若将此轻弹簧截成同样长度的三段，以下描述正确的有（BC）．A.将其中的两段弹簧并联在一起，再与原小球组成振动系统，其频率为23B.将其中的两段弹簧并联在一起，再与原小球组成振动系统，其频率为4C.将三段弹簧并联在一起，再与原小球组成振动系统，其频率为12HzD.将三段弹簧并联在一起，再与原小球组成振动系统，其频率为4Hz.36Hz6Hz【简评：质点简谐振动的全面考核，同时弹簧的分割与串并联中劲度系数的变化也是一个考点，答案分布有一定的迷惑性，具体答案见各小题】【试题六】（22~24小题）有一相对于空气以30m/s的速率向右运动的声源，发出固有频率为1000Hz的声波，在其运动方向的正前方有一反射面，相对于空气以60m/s的速率向左运动．设声波在空气中的传播速度为330m/s，试回答下列问题：22.移动反射面接收到的声波频率为（A）．A．1300HzB．1333HzC．1430HzD．1589Hz23.从该反射面反射回来的声波波长是（A）．A．0.21mB．0.23mC．0.25mD．0.33m24.在波源运动方向的正后方，相对于空气静止的观察者接收到的声波拍频为（D）．A．383HzB．513HzC．589HzD．672Hz【简评：声波多普勒效应的全面考核，答案的每个选择项都有不同的计算方法（有对有错）对应，尤其是两次多普勒效应的计算需要概念非常清楚，具体答案见各小题】热学试题特点解析：【试题七】（25~29小题）如图所示，一个容积为V010.0L的容器与V11.0L的气泵通过阀门K0相连通．当容器内气体压强大于气泵压强，K0关闭，反之K0开通．气泵在其活塞盖上也通过另一阀门K1与外界相连通，随着气泵的气压变化（活塞压缩或拉升），K1关闭或通气．外界气压保持在p01.0105Pa标准状态下，活塞最初处在气泵体积最大位置，两个阀门都开通，然后气泵缓慢地向容器充气．假定所有器壁都是好的导热体，充气过程可视为可逆准静态等温过程；气泵完成一次充气过程是指：活塞从气泵体积最大开始压缩，把全部气体压入到容器内后，再恢复到最初位置．试回答下列问题：第36届浙江省物理竞赛初赛卷解析第5页（共16页）NV星云NV介质25.当气泵活塞完成了第一次充气过程时，容器内的气体压强p1为（D）．A．0.9106PaB．1.1106PaC．0.9105PaD．1.1105Pa26.当气泵活塞完成了第一次充气过程时，外界对气体做功W1为（B）．A．1.1102JB．1.0102JC．0.9102JD．0.8102J27.当气泵活塞完成了两次充气过程时，外界对气体做功W2为（A）．A．2.2102JB．2.0102JC．1.8102JD．1.6102J28.当气泵活塞完成了五十次充气过程时，容器内气体压强pf为（B）．A．6.0106PaB．6.0105PaC．6.6106PaD．6.6105Pa29.当气泵活塞完成了五十次充气过程时，外界对气体做功Wf为（C）．A．0.9104JB．1.0104JC．1.1104JD．1.2104J【简评：热力学经典考题，但具体充气过程的细节必须清楚．另外做功的计算需要微积分，总功的计算要用到熵的概念，具体答案见各小题】【试题八】（30~37小题）星系中的弥漫星云是新恒星产生的摇篮，某些弥漫星云中及附近没有强的发光体，称之为暗星云，暗星云的典型线度约为数十光年（光在真空中一年行进的距离，约为9.461015m）．假设可将暗星云简化为一个直径20光年、密度和温度均匀的球体，其密度大约为每立方厘米中有50个氢原子，温度为20K．在该模型框架下，试回答下列问题：30.氢原子的平均自由程为（C）．A．3.0108mB．7.2105mC．4.51011mD．8.91014m31.氢原子的方均根速率为（B）．A．331m/sB．703m/sC．1150m/sD．1509m/s32.氢原子两次碰撞之间的平均时间间隔为（B）．A．1.02103sB．6.94108sC．9.06106sD．5.801011s33.氢原子之间的碰撞，对星云中氢分子（H2）的形成是否有很重要的作用？（B）．A．是B．否C．无法确定34.假设暗星云外部空间为真空，试通过比较氢原子的方均根速率和星云表面的逃逸速度大小，从而判定（B）．A．这个星云是稳定的B．这个星云会慢慢蒸发C．无法确定35.事实上，一般星云外部空间并不是真空，而是充满一种称为“星际介质”的物质，其密度比暗星云更小，用N、T和p分别表示它们各自的原子数、温度和压强，暗星云与星际介质保持平衡的条件是（C）．VVpTTA.星云介质B.星云介质C．