物理竞赛模拟题(4)1

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1、物理竞赛模拟题命题人：常玉茹老师一、填空题1.有人设想了一种静电场：电场的方向都垂直于纸而并指向纸里，电场强度的大小口左向右逐渐增大，如图所示.这种分布的静电场是否可能存在？试述理由.2.某光滑曲面由曲线y=f(x)绕竖直尹轴旋转一周形成.一自然半径质量m.劲度系数幺的弹性圆环置于该曲面之上，能水平静止于任意高度处，则曲线方程为.3.在国际单位制屮，库仑定律写成F=k岭,式中静电力常最厂Zr=8.98xl09N-m2-e2,电荷量。和的的单位都是库仑，距离厂的单位是米，作用力F的单位是牛顿•若把库仑定律写成更简洁的形式F二辱，式屮距离厂的单位是米，作r用力F的单位是牛顿，由此式可定义一种电

2、荷量q的新单位.当用米、千克、秒表示此新单位吋，电荷新单位=:新单位与库仑的关系为1新单位=C.4.在图示的复杂网络中，所冇电源的电动势均为耳，所冇电阻器的阻值均为7?(),所有电容器的电容均为C。，则图示电容器A极板上的电荷量为・二、根据广义相对论，光线在星体的引力场中会发牛弯曲，在包含引力中心的平面内是一条在引力中心附近微弯的曲线.它距离引力中心最近的点，称为光线的近星点.通过近星点少引力中心的直线，是光线的对称轴.若在光线所在平面内选择引力中心为平面极处标亿0）的原点，选取光线的対称轴为处标极轴，则光线方程（光子的轨迹方程）为r=岂仝―;—、G是万冇引力常量,M是星体质量，c是光速,

3、d是绝对值acos0+（1+sin“0）远小于1的参数•现在假设离地球80.0光年处有一星体，在它与地球连线的屮点处有一白矮星.如果经过该白矮星两侧的星光对地球上的观测者所张的视角是1.80X10-7弧度，试问此白矮星的质量是多少kg?已知G=6.673xl0"l,m3/（kgs2）.三、足球射到球门横梁上时，因速度方向不同、射在横梁上的位置有别，其落地点也是不同的.已知球门的横梁为圆柱形，设足球以水平方向的速度沿垂直于横梁的方向射到横梁上，球与横梁间的滑动摩擦系数仟0.70，球与横梁碰撞时的恢复系数£=0.70.试问足球应射在横梁上什么位置才能使球心落在球门线内（含球门线上）？足球射在横

4、梁上的位置用球与横梁的撞击点到横梁轴线的垂线与水平方向（垂直于横梁的轴线）的夹角&（小于90。）來表示.不计空气及重力的影响.四、折射率刃=1.50、半径为R的透明半圆柱体放在空气中，其垂直于柱体轴线的横截面如图所示，图屮O点为横截面与轴线的交点.光仅允许从半圆柱体的平面进入，一束足够宽的平行单色光沿垂直于圆柱轴的方向以入射角/射至AB整个平血上，其中有一部分入射光束能通过半圆柱体从圆柱面射出，这部分光束在入射到力8面上时沿y轴方向的长度用d表示.木题不考虑光线在透明圆柱体内经一次或多次反射后再射出柱体的复杂情形.1.当平行入射光的入射角i从0。到90°变化时，试求d的最小值和最人值d唤•

5、2.在如图所示的平面内，求出射光束与柱面相交的圆弧对O点的张角.与入射角7的关系.并求在掠入射时上述圆弧的位置.五、如图所示，一容器左侧装有活门右侧装有活塞B,—厚度对以忽略的隔板M将容器隔成a、b两室，M上装有活门心。容器、隔板、活塞及活门都是绝热的。隔板和活塞可用销钉固定，拔掉销钉即可在容器内左右平移，移动时不受摩擦作用且不漏气。整个容器置于压强为P。、温度为T。的人气屮。初始时将活塞B用销钉固定在图示的位置，隔板M固定在容器PQ处，使a、b两室体积都等于V（）；K、、心关闭。此吋，b室真空，a室装有一定量的空气（容器内外气体种类相同，且均可视为理想气体），其压强为4P°/5,温度为T

6、oo已知lmol空气温度升高1K时内能的增量为Cv，普适气体常量为R。1.现在打开待容器内外压强相等时迅速关闭K

7、（假定此过程屮处在容器内的气体与处在容器外的气体之间无热量交换），求达到平衡时，a室中气体的温度。2.接着打开K2,待a、b两室中气体达到平衡后，关闭拔掉所有销钉，缓慢推动活塞B直至到过容器的PQ位置。求在推动活塞过程中，隔板对a室气体所作的功。已知在CV+/?推动活塞过程中，气体的压强P与体积V之间的关系为pyF=恒量。六、如图所示，--根质量可以忽略的细杆，长为2/,两端和中心处分别固连着质量为加的小球B、D和C,开始时静止在光滑的水平桌面上。桌面上另有一质量为A/的小球a

8、,以一给定速度v0沿乖直于杆DB的方间与右端小球B作弹性碰撞。求刚碰后小球A,B,C,D的速度,并详细讨论以后町能发生的运动情况。mmmA严七、两惯性系S'IJS初始时刻完全重合，前者相对后者沿x轴止向以速度y高速运动.作为光源的口由质点静止丁心‘系中，以恒定功率卩向四周辐射（各向同性）光子.在S系中观察，辐射偏向于光源前部（即所谓的前灯效应）.1.在S系屮观察，S'系屮向前的那一半辐射将集屮于光源前部以兀轴为轴线的圆锥