全国中学生物理竞赛预赛题参考解答

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1、第十六届全国中学生物理竞赛预赛题参考解答一、参考解答1.五，杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦2.反物质3.月球，月球、火星二、参考解答1.物块放到小车上以后，由于摩擦力的作用，当以地面为参考系时，物块将从静止开始加速运动，而小车将做减速运动，若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度，则物块就刚好不脱落。令表示此时的速度，在这个过程中，若以物块和小车为系统，因为水平方向未受外力，所以此方向上动量守恒，即（1）从能量来看，在上述过程中，物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功，即（2）其中为物块移动的距离。小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功，即（3）其中为小车

2、移动的距离。用表示车顶的最小长度，则（4）中国物理课程网由以上四式，可解得（5）即车顶的长度至少应为。2．由功能关系可知，摩擦力所做的功等于系统动量的增量，即（6）由（1）、（6）式可得（7）三、参考解答设容器的截面积为，封闭在容器中的气体为摩尔，阀门打开前，气体的压强为。由理想气体状态方程有（1）打开阀门后，气体通过细管进入右边容器，活塞缓慢向下移动，气体作用于活塞的压强仍为。活塞对气体的压强也是。设达到平衡时活塞的高度为，气体的温度为，则有（2）根据热力学第一定律，活塞对气体所做的功等于气体内能的增量，即中国物理课程网（3）由（1）、（2）、（3）式解得（4）（5）四

3、、参考解答设线框的边刚到达磁场区域上边界时的速度为，则有（1）边进入磁场后，按题意线框虽然受安培力阻力作用，但依然加速下落．设边下落到离的距离为时，速度达到最大值，以表示这个最大速度，这时线框中的感应电动势为线框中的电流作用于线框的安培力为（2）速度达到最大的条件是安培力中国物理课程网由此得（3）在边向下运动距离的过程中，重力做功，安培力做功，由动能定理得将（1）、（3）式代入得安培力做的功（4）线框速度达到后，做匀速运动．当边匀速向下运动的距离为时，边到达磁场的边界，整个线框进入磁场．在线框边向下移动的过程中，重力做功，安培力做功，但线框速度未变化，由动能定理（5）整个

4、线框进入磁场后，直至边到达磁场区的下边界，作用于整个线框的安培力为零，安培力做的功也为零，线框只在重力作用下做加速运动。所以，整个过程中安培力做的总功（6）中国物理课程网〔编注：此题命题有不严密之处。由微分方程的解可知，只有当时，才能趋向极限速度（即线框下落无穷长的距离，速度才能趋向）。原题说边未进入磁场即达到最大速度是不确切的。〕五、参考解答1.用作图法求得物，的像及所用各条光线的光路如图预解16-5所示。说明：平凸薄透镜平面上镀银后构成一个由会聚透镜和与它密接的平面镜的组合，如图预解16-5所示．图中为的光心，为主轴，和为的两个焦点，为物，作图时利用了下列三条特征光线

5、：（1）由射向的入射光线，它通过后方向不变，沿原方向射向平面镜，然后被反射，反射光线与主轴的夹角等于入射角，均为。反射线射入透镜时通过光心，故由透镜射出时方向与上述反射线相同，即图中的．中国物理课程网（2）由发出已通过左方焦点的入射光线，它经过折射后的出射线与主轴平行，垂直射向平面镜，然后被反射，反射光线平行于的主轴，并向左射入，经折射后的出射线通过焦点，即为图中的．（3）由发出的平行于主轴的入射光线，它经过折射后的出射线将射向的焦点，即沿图中的方向射向平面镜，然后被反射，反射线指向与对称的点，即沿方向。此反射线经折射后的出射线可用下法画出：通过作平行于的辅助线，通过光心

6、，其方向保持不变，与焦面相交于点，由于入射平行光线经透镜后相交于焦面上的同一点，故经折射后的出射线也通过点，图中的即为经折射后的出射光线。上列三条出射光线的交点即为组合所成的点的像，对应的即的像点．由图可判明，像是倒立实像，只要采取此三条光线中任意两条即可得，即为正确的解答。2.按陆续成像计算物经组合所成像的伙置、大小。物经透镜成的像为第一像，取，由成像公式可得像距，即像在平向镜后距离处，像的大小与原物相同，。第一像作为物经反射镜成的像为第二像。第一像在反射镜后处，对来说是虚物，成实像于前处。像的大小也与原物相同，。第二像作为物，而经透镜而成的像为第三像，这时因为光线由右

7、方入射，且物（第二像）位于左方，故为虚物，取物，由透镜公式可得像距中国物理课程网上述结果表明，第三像，即本题所求的像的位置在透镜左方距离处，像的大小可由求得，即像高为物高的。六、参考解答解法一：设二极管两端的管压为，流过二极管的电流为。则有（1）代入数据解得与的关系为（2）这是一在图预解16-6中横轴上截距为1.5，纵轴上截距为6、斜率为－4的直线方程（称为二极管的负载线）因管压与流过二极管电流还受二极管的～特性曲线的限制，因而二极管就工作在负载线与～特性曲线的相交点上（如图预解16-6）．由此得二极管两端的管压和电流分别为中