第十七届全国中学生物理竞赛预赛试题(含答案)

2026/1/19 14:44:09

s1?v0t (6)

由几何关系,物块落地地点与桌面圆心O的水平距离s为

s1?R2?x2??x2 (7) s??????解(5)、(6)、(7)式,得

s?2?2H22?2v?R?x?0??x (8) g??2代人数据得 s?2.5m

三、参考解答

物体S通过平行玻璃板及透镜成三次像才能被观察到。设的主轴与玻璃板下表面和上表面的交点分别为A和B,S作为通过玻璃板H的下表面折射成像于点S1处,由图预解17-3,根射定律,有

n?sini?nsinr

式中n??1.0是空气的折射率,对傍轴光线,i、r很小,sini?tani,sinr?tanr,则

透镜

物,据折

ADAD ?nSAS1A式中SA为物距,S1A为像距,有

S1A?nSA (1)

将S1作为物,再通过玻璃板H的上表面折射成像于点S2处,这时物距为S1B?S1A?AB.同样根据折射定律可得像距 S2B?S1B (2) n将S2作为物,通过透镜L成像,设透镜与H上表面的距离为x,则物距u?x?S2B.根据题意知最后所成像的像距v??(x?SA?AB),代入透镜成像公式,有

111?? (3)

x?S2Bx?SA?ABf由(1)、(2)、(3)式代入数据可求得

x?1.0cm (4) 即L应置于距玻璃板H上表面1.0 cm 处。

四、参考解答

因电容器充电后与电源断开,极板上的电量保持不变,故两板之间压U应与其电容C成反比;而平板电容器的电容C又与极板间的距离d比;故平板电容器的两板之间的电压与距离d成正比,即

U?Ad (1) 式中A为比例系数。

极板2受压强作用而向左移动,并使弹簧变形。设达到平衡时,极板左移动的距离为?d,电容器的电压减少了?U,则有

U??U?A(d??d) (2) 由(1)与(2)式得

的电成反

2 向

?U?d (3) ?Ud极板2移动后,连接极板2的弹簧偏离其原来位置?角,弹簧伸长了?L,如图预解17-4所示,弹簧的

弹力在垂直于极板的方向上的分量与加在极板2上的压力平衡,即有

pS?2k?Lsin? (4) 因为?是小角,由几何关系知 sin???L?d (5) ??dL3解(3)、(4)、(5)式得

2kd3??U? p?2?? (6)

LS?U?

五、参考解答

1. 设回路中的总感应电动势为E,根据楞次定律可知,电路中的电流沿逆时针方向,按欧姆定律有

E?I(R1?R2)?10V (1)

由对称性可知,正方形回路每条边上的感应电动势相等,设为E1,等效电路如图预解17-5-1所示。有

E1?E/4?2.5V (2) 根据含源电路欧姆定律,并代入数值得

U12??E1??2.5V (3) U23?IR2?E1?4.5V (4) U34??E1??2.5V (5)

U41?IR1?E1?0.5V (6)

2. 三种情况下的等效电路分别如图预解17-5-2、17-5-3、17-5-4。对图预解17-5-2中的AV11A4A1回路,因磁通量变化率为零,回路中的总电动势为零,这表明连接A4、A1两端的电压表支路亦为含源电路,电压表的读数等于由正端(+)到负端(一)流过电压表的电流IV乘以电压表的内阻RV,因RV阻值为无限大,IV趋近于零(但IVRV为有限值),故得 IR1?IVRV?IR1?U1?0

解得 U1?IR1?3.0V (7)

同理,如图预解17-5-3所示,回路AV12A4A1的总电动势为E,故有

IR1?IVRV?IR1?U2?E (8) 解得 U2?E?IR1 (9) 代入数据得

U2?7.0V (10)

如图预解17-5-4所示,回路AV13A4A1的总电动势为零,而A3A4边中的电阻又为零,故有 U3?IVRV?0 (11)

六、参考解答

设气体的摩尔质量为?,容器A的体积为V,阀门打开前,其中气体的质量为M。压强为p,温度为T。由

pV?得

M?M?RT

?pVRT (1)

因为容器B很大,所以在题中所述的过程中,容器B中气体的压强和温度皆可视为不变。根据题意,打开阀门又关闭后,A中气体的压强变为2p,若其温度为T?,质量为M?,则有 M??2?pV (2) ?RT进入容器A中的气体的质量为 ?M?M??M??pV?2?R?T??1?? (3) T?设这些气体处在容器B中时所占的体积为?V,则 ?V??MRT (4) 2?p因为B中气体的压强和温度皆可视为不变,为把这些气体压入容器A,容器B中其他气体对这些气体做的功为

W?2p?V (5) 由(3)、(4)、(5)式得

?2T??1? (6) W?pV??T??容器A中气体内能的变化为 ?U?M???2.5R(T??T) (7)

因为与外界没有热交换,根据热力学第一定律有

W??U (8) 由(2)、(6)、(7)和(8)式得

T??2T???1??2?2.5?1?? (9) ??T???T??结果为 T??353.5K

七、参考解答

1. 根据能量守恒定律,质量为m的物质从无限远处被吸引到中子星的表面时所释放的引力势能

?E1应等于对应始末位置的引力势能的改变,故有


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