复赛模拟卷(一)---成长博客CERSP-BLOG教.doc

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1、芜湖一中高中物理竞赛复赛模拟卷(一)姓名分数1.(20分)设想宇宙中有1个由质量分别为m1、m2……mN的星体1、2……N构成的孤立星团,各星体空间位置间距离均为a,系统总质量为M,由于万有引力的作用,N个星体将同时由静止开始运动。试问经过多长时间各星体将会相遇?2.(25分)(1)在两端开口的竖直放置的U型管中注入水银,水银柱的全长为h。若把管的右端封闭,被封闭的空气柱长L,然后使水银柱作微小的振荡,设空气为理想气体,且认为水银振荡时右管内封闭气体经历的是准静态绝热过程,大气压强相当于h0水银柱产生的

2、压强,空气的绝热指数为。试求水银振动的周期T2。已知对于理想气体的绝热过程有=常数。(2)在大气压下用电流加热1个绝热金属片,使其以恒定的功率P获取电热,发现在一定的温度范围内金属绝对温度T随时间t的增长关系为。其中T0、a、t0均为常量。求该金属片的热容量CP随温度T变化的关系。3.(20分)如图所示,当船舶抛锚时,要把缆绳在系锚桩上绕好几圈(N圈),这样做时,锚桩抓住缆绳必须的力,经船作用于缆绳的力小得多,以避免在船舶遭到突然冲击时拉断缆绳,这两力比F1:F2,与缆绳绕系锚桩的圈数有关,设泊船时将缆

3、绳在系锚桩上绕了5圈,计算比值F1:F2,设缆绳与锚桩间的摩擦因数。4.(25分)速调管用于甚高频信号的放大,速调管主要由两个相距为b的腔组成,每个腔有1对平行板,如图所示,初始速度为v0的一束电子通过板上的小孔横穿整个系统。要放大的高频信号以一定的相位差(1个周期对应于2π相位)分别加在两对电极板上,从而在每个腔中产生交变水平电场。当输入腔中的电场方向向右时,进入腔中的电子被减速;反之,电场方向向左时,电子被加速。这样,从输入腔中射出的电子经过一定的距离后将叠加成短电子束。如果输出腔位于该电子束形成处

4、,那么,只要加于其上的电压相位选择恰当。输出腔中的电场将从电子束中吸收能量。设电压信号为周期T=1.0×10-9s,电压U=0.5V的方波。电子束的初始速度v0=2.0×106m/s,电子荷质比e/m=1.76×1011C/kg。假定间距a很小,电子渡越腔的时间可忽略不计。保留4位有效数字。计算:(1)使电子能叠加成短电子束的距离b。(2)由相移器提供的所需的输出腔也输入腔之间的相位差。5.(25分)如图所示,为一个英国作家提出的一个登天缆绳的设想:用一根足够长的缆绳,竖在赤道上空,这根绳不会飞离地球,

5、因此可以通过这根缆绳向地球卫星运送物品,甚至沿绳爬到太空去游览。科学家认为这个设想是合理的,但这种缆绳的抗拉力长度(即这样长度的绳子将被自身重力所拉断)极大。(1)根据力学原理,给出这根缆绳上任一位置r处绳的张力,并确定张力最大的位置。(2)取地球半径R=6400km,地球同步卫星轨道半径r0=6.6R,估算这种缆绳的抗拉力长度L。(3)估算这条登天缆绳的长度L0。6.(25分)如图所示,电路由下列元器件组成:开始时未充电、电容值为C的电容器,电感为L、电阻为零的线圈,电动势为ε、内阻忽略的电池,以及氖

6、灯N和开关S。氖灯在其接点电压小于燃点电压Uz时保持绝缘体的特性,而超过这个电压时即点燃,并引起电容器迅速放电,至被称为熄灭电压的电压值Ug,以后电流就又停止。假定电容器通过氖灯放电的时间非常短,可以认为放电过程中流过线圈的电流没有变化。在ε=34V,Uz=64V,Ug=22V时,闭合S后氖灯共亮几次?电容器上电压在什么区间变化?提示:利用力与电的相似比拟。

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