高08级物理竞赛训练一

高08级物理竞赛训练一练习内容：2005年全国高考试题和热学竞赛试题练习时间：90分钟一、选择题(本题包括8小题。每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确)1．如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则（）A.a变大B.a不变C．a变小D.因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势2．氢原子的能级图如图所示。欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是（）A.13.60eVB.10.20eVC.0.54eVD.27.20Ev3．如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（）A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥4.水平放置的平行板电容器与一电池相连。在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止平衡状态。现将电容器两板间的距离增大，则（）A．电容变大，质点向上运动B．电容变大，质点向下运动C．电容变小，质点保持静止D．电容变小，质点向下运动5．两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为1、2。用1n、2n分别表示水对两单色光的折射率，1v、2v分别表示两单色光在水中的传播速度（）A.1n＜2n、1v＜2vB.1n＜2n、1v＞2vC.1n＞2n、1v＜2vD.1n＞2n、1v＞2v6.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子向的势能可忽略，则在此过程中（）A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少7．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动。由此可知()F1-13.602-3.403-1.514-0.855-0.54-0.386∞0nE/eVSNxabcA．该波沿x轴正方向传播B．c正向上运动C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处8.最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍。假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有（）A．恒星质量与太阳质量之比B．恒星密度与太阳密度之比C．行星质量与地球质量之比D．行星运行速度与地球公转速度之比9.(16分)图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离l．不计重力,求此粒子的电荷q与质量m之比。10．（19分）如图所示，在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B．它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d。重力加速度为g。11.(20分)如图所示，一对杂技演员（都视为质点）乘秋千（秋千绳处于水平位置）从A点由静止出发绕O点下摆，当摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自已刚好能回到高处A。CθABABCs5ROR求男演员落地点C与O点的水平距离s。已知男演员质量m1，和女演员质量m2之比122mm,秋千的质量不计，秋千的摆长为R,C点比O点低5R。12、如图所示，A和B是两个圆筒形绝热容器，中间用细而短的管子连接，管中有导热性能良好的阀门K，而管子和阀门对外界却是绝热的。F是带柄的绝热活塞，与容器A的内表面紧密接触，不漏气，且不计摩擦。开始时，K关闭，F处于A的左端。A中有摩尔、温度为T0的理想气体，B中则为真空。现向右推动F，直到A中气体的体积与B的容积相等。在这个过程中，已知F对气体做功为W，气体温度升为T1，然后将K稍稍打开一点，使A中的气体缓慢向B扩散，同时让活塞F缓慢前进，并保持A中活塞F附近气体的压强近似不变。不计活塞、阀门、容器的热容量，试问：在此过程中，气体最后的温度T2是多少？13、如图所示，在一个横截面积为S的封闭容器中，有一质量M的活塞把容器隔成Ⅰ、Ⅱ两室，Ⅰ室中为饱和水蒸气，Ⅱ室中有质量为m的氮气，活塞可以在容器中无摩擦地滑动。开始时，容器被水平地放置在地面上，活塞处于平衡，Ⅰ、Ⅱ两室的温度均为T0=373K，压强为P0。现将整个容器缓慢地转到竖直位置，两室的温度仍为T0，但Ⅰ室中有少量水蒸气液化成水。已知水的汽化热为L，水蒸气和氮气的摩尔质量分别为μ1和μ2，试求在整个过程中，Ⅰ室内系统与外界交换的热量。答案：1、A2、A3、B4、D5、B6、D7、AC8、AD9、解：粒子初速v垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，设其半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有2vqvBmR因粒子经O点时的速度垂直于OP．故OP是直径，l=2R由此得2qvmBl10、解：令x1表示未加F时弹簧的压缩量，由胡克定律和牛顿定律可知A1sinmgkx①令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量，a表示此时A的加速度，由胡克定律和牛顿定律可知B2sinkxmg②A2AsinFmgkxma③由②③式可得BAA()sinFmmgam④由题意d=x1+x2⑤由①②⑤式可得BA()sinmmgdk⑥11、解：设分离前男女演员在秋千最低点B的速度为v0，由机械能守恒定律2121201()()2mmgRmmv设刚分离时男演员速度的大小为v1,方向与v0相同；女演员速度的大小为v2，方向与v0相反，由动量守恒，1201122()mmvmvmv分离后，男演员做平抛运动，设男演员从被推出到落在C点所需的时间为t，根据题给条件，由运动学规律2142Rgts=v1t根据题给条件，女演员刚好回到A点，由机械能守恒定律,222212mgRmv已知122mm,由以上各式可得s=8R12、解说】为求温度，可以依据能量关系或状态方程。但事实证明，仅用状态方程还不够，而要用能量关系，摩尔热容、做功的寻求是必不可少的。过程一：K打开前，过程绝热，据热力学第一定律，ΔE=W又由E=CVT知ΔE=CV（T1−T0）因此，CV=)TT(W01①而且在末态，P1=11VRT②过程二：K打开后，过程仍然绝热，而且等压。所以，W′=P1（V1−V1′），其中V1′为A容器最终的稳定容积。〖学员思考〗此处求功时ΔV只取A容器中气体体积改变而不取整个气体的体积改变，为什么？——因为B容器中气体为自由膨胀．．．．的缘故…为求V1′，引进盖·吕萨克定律11TV=211TVV从这两式可得W′=P1V1121TTT2③而此过程的ΔE′=CVΔT=CV（T2−T1）④（注意：这里是寻求内能增量而非热量，所以，虽然是等压过程，却仍然用CV而非CP）最后，结合①②③④式对后过程用热力学第一定律即可。【答案】T2=W)TT(RW)TT(R20101T1。13、【解说】容器水平放置时，设水蒸气的体积为V1，氮气的体积为V2；直立时，设有体积为ΔV的水蒸气液化成水。直立后水的饱和气在同温度下压强不变，故氮气的压强P=P0－SMg在直立过程，对氮气用玻-马定律P0V2=P（V2+ΔV）结合以上两式可得ΔV=MgSPMg0V2为解决V2，对初态的氮气用克拉珀龙方程P0V2=2mRT0这样，ΔV=MgSPMg0·200PmRT所以，水蒸汽液化的质量（用克拉珀龙方程）为Δm=001RTPΔV=21·MgSPmMg0这部分水蒸气液化应放出热量Q=Δm·L=21·MgSPmMgL0【答案】向外界放热21·MgSPmMgL0。