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时间:2018-11-07
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1、智浪教育---普惠英才文库2010年全国高中物理竞赛模拟试题(全卷10题,共200分,做题时间120分钟)1.(10分)正点电荷q1和负点电荷-q2(q2>0)固定在x轴上,分居于垂直x轴的光滑绝缘薄板的两侧,带正电的小球也处于x轴上且靠着板,如图所示,起初,板处于负电荷不远处,球处于平衡,板开始沿x轴缓慢平移扩大与负电荷的距离,当距离扩大到L/3时,小球从x轴“逃逸”,求比值q1/q2。物体对电场的影响忽略,重力也不计。2.(18分)步行者想要在最短的时间内从田野A处出发到田野B处,A、B两处相距1300m,一条直路穿过田野,A处离
2、道路600m,B处离道路100m,步行者沿田野步行速度为3km/h,沿道路步行速度为6km/h,问步行者应该选择什么样的路径?最短时间为多少?讨论A、B两处位于道路同侧与异侧两种情况。智浪教育---普惠英才文库3.(16分)滑轮、重物和绳组成如图所示系统,重物1和2的质量已知:m1=4kg、m2=6kg,应如何设置第三个重物的质量m3,才能使系统处于平衡。滑轮和绳无重,滑轮摩擦不计,不在滑轮上的绳均处于水平或竖直。4.(20分)一根长金属丝烧成螺距为h、半径为R的螺旋线,螺旋线轴竖直放置,珠子沿螺旋线滑下,求珠子的稳定速度υ0,金属丝
3、与珠子之间的摩擦因数为μ。智浪教育---普惠英才文库5.(20分)用长1m的不可伸长的弹性轻线系上两个同样小球,使它们静止在光滑水平面上,彼此相距50cm,现使其中一个球沿着垂直与两球心连线方向,以速度υ0=0.1m/s抛去,求经过3min后两球速度。6.(30分)质量为M的航天站和对接上的质量为m的卫星一起沿着圆轨道绕地球运行,其轨道半径为地球半径R的n倍(n=1.25)某一时刻,卫星沿运动方向从航天站上射出后,沿椭圆轨道运行,其远地点到地心距离为8nR。当质量之比m/M为何值时,卫星刚好绕地球转一圈后再次回到航天站。(m<M)智浪
4、教育---普惠英才文库7.(20分)在循环1-2-3-1中1-2是等温线,2-3是等容线,3-1是绝热线,在此循环中热机效率为η1;在循环1-3-4-1中,1-3是绝热线,3-4是等温线,4-1是等容线,在此循环中热机效率为η2;求热机沿循环1-2-3-4-1的效率η。工作物质是理想的单原子气体。8.(20分)半径为R的轮子以速度υ0平移,起先轮子不转动,轮子的轴只能沿AB自由地运动,轮子与平面以及轮轴的摩擦很小可不计,轮缘均匀带电。轮子滑向磁感应强度为B的平行于轮轴的匀强磁场区域,如图。为了使轮子在离分界线OO′足够距离处能无滑动地
5、滚动,轮上电荷应如何分布。轮子质量为M,且集中在轮缘,不计辐射。智浪教育---普惠英才文库9.(16分)矩形容器放在焦距均为f的两个会聚透镜之间并垂直于主光轴,如图所示,点光源s放在透镜L1的焦点上,光屏M放在透镜L2的焦平面上。当容器是空的时,观察到屏上光源的像,容器装入透明液体,它的折射率随高度按n(h)=n0(1+αh)规律变化,液层厚度为L,求屏上光源的像沿竖直线移动多少。在光束直径范围内折射率随容器深度的变化小。10.(1)(10分)按照早期的一种氢原子模型(汤姆孙模型),它是均匀带正电的球,电子位于球心,整个原子呈电中性,
6、试求这样原子的半径。如果已知为使电子脱离离子飞向远处,它需要具有的最小能量等于E0,电子电量为e。(2)(20分)惰性气体分子为单原子分子,在自由原子情形下,其电子电荷分布是球对称的。负电荷中心与原子核重合。但如两个原子接近,则彼此能因静电作用产生极化(正负电荷中心不重合),从而导致有相互作用力,这称为范德瓦尔斯相互作用。下面我们采用一种简化模型来研究此问题。当负电中心与原子核不重合时,若以x表示负电中心相对正电荷(原子核)的位移,当x为正时,负电中心在正电荷的右侧,当x为负时,负电中心在正电荷的左侧,如图1所示。这时,原子核的正电荷
7、对荷外负电荷的作用力f相当于一个劲度系数为k的弹簧的弹性力,即f=-kx,力的方向指向原子核,核外负电荷的质量全部集中在负电中心,此原子可用一弹簧振子来模拟。今有两个相同的惰性气体原子,它们的原子核固定,相距为R,原子核正电荷的电荷量为q,核外负电荷的质量为m。因原子间的静电相互作用,负电中心相对各自原子核的位移分别为x1和x2,且
8、x1
9、和
10、x2
11、都远小于R,如图2所示。此时每个原子的负电荷除受到自己核的正电荷作用外,还受到另一原子的正、负电荷的作用。众所周知,孤立谐振子的能量E=mv2/2+kx2/2是守恒的,式中v为质量m的振子
12、运动的速度,x为振子相对平衡位置的位移。量子力学证明,在绝对零度时,谐振子的能量为hω/2,称为零点振动能,,h为普朗克常量,智浪教育---普惠英才文库为振子的固有角频率。试计算在绝对零度时上述两个有范德瓦尔斯相互作用的
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