高二物理竞赛课件：物理竞赛习题

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物理竞赛习题课件

1一、选择题（单选题，每小题3分，共30分）1.半径为R的“无限长”均匀带电圆柱面的静电场中各点的电场强度的大小E与距轴线的距离r的关系曲线为：(B)2.图示为一均匀极化的各向同性电介质圆柱体，已知电极化强度为,圆柱体表面上束缚电荷面密度s＝0的地点是图中的(A)a点．(B)b点．(C)c点．(D)d点．(D)

23.如图所示，在磁感强度为的均匀磁场中，有一圆形载流导线，a、b、c是其上三个长度相等的电流元，则它们所受安培力大小的关系为(A)Fa>Fb>Fc．(B)FaFc>Fb．(D)Fb>Fc>Fa．(D)4.磁介质有三种，用相对磁导率µr表征它们各自的特性时，(A)顺磁质µr>0，抗磁质µr<0，铁磁质µr>>1．(B)顺磁质µr>1，抗磁质µr=1，铁磁质µr>>1．(C)顺磁质µr<0，抗磁质µr<1，铁磁质µr>0．(D)顺磁质µr>1，抗磁质µr<1，铁磁质µr>>1．(D)

35.如图所示，两个线圈P和Q并联地接到一电动势恒定的电源上．线圈P的自感和电阻分别是线圈Q的两倍，线圈P和Q之间的互感可忽略不计．当达到稳定状态后，线圈P的磁场能量与Q的磁场能量的比值是(A)．(B)2．(C)1．(D)4．(A)6.在圆柱形空间内有一磁感强度为的均匀磁场，如图所示，的大小以速率dB/dt变化．有一长度为l0的金属棒先后放在磁场的两个不同位置1(ab)和2(a’b＇)，则金属棒在这两个位置时棒内的感应电动势的大小关系为(A)E2＝E1≠0．(B)E2E1．(D)E2＝E1＝0．(C)ɛ

47.在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4s，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5s，则乙相对于甲的运动速度是(c表示真空中光速)(A)(4/5)c．(B)(3/5)c．(C)(2/5)c．(D)(1/5)c．(B)8.用频率为n的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为EK；若改用频率为2n的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为：(A)2EK．.(B)2hn-EK．(C)hn-EK．(D)hn+EK．(D)

59.如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的(A)动量相同．(B)能量相同．(C)速度相同．(D)动能相同．10.波长λ=5000Å的光沿x轴正向传播，若光的波长的不确定量Δλ=10-3Å，则利用不确定关系式可得光子的x坐标的不确定量至少为(A)25cm．(B)50cm．(C)250cm．(D)500cm．(A)(C)

6二、填空题（每小题3分，共30分）1.点电荷q1、q2、q3和q4在真空中的分布如图所示．图中S为闭合曲面，则通过该闭合曲面的电场强度通量=_________,式中的是点电荷________在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和．2.一半径为R的均匀带电球面，带有电荷Q．若规定该球面上电势为零，则球面外距球心r处的P点的电势UP＝____________.3.一平行板电容器，充电后切断电源，然后使两极板间充满相对介电常量为er的各向同性均匀电介质．此时两极板间的电场强度是原来的____________倍；电场能量是原来的______倍．;q1、q2、q3、q41/ɛr1/ɛr

74.已知载流圆线圈1与载流正方形线圈2在其中心O处产生的磁感强度大小之比为B1∶B2=1∶2，若两线圈所围面积相等，两线圈彼此平行地放置在均匀外磁场中，则它们所受力矩之比M1∶M2=___________．5.长直电缆由一个圆柱导体和一共轴圆筒状导体组成，两导体中有等值反向均匀电流I通过，其间充满磁导率为m的均匀磁介质．介质中离中心轴距离为r的某点处的磁场强度的大小H=________________，磁感强度的大小B=__________．6.有两个线圈，自感系数分别为L1和L2．已知L1=3mH，L2=5mH，串联成一个线圈后测得自感系数L=11mH，则两线圈的互感系数M=________．mI/(2πr)1.5mHI/(2πr)

87.无限长直通电螺线管的半径为R，设其内部的磁场以dB/dt的变化率增加，则在螺线管内部离开轴线距离为r（r

99.匀质细棒静止时的质量为m0，长度为l0，当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时，测得它的长为l，那么，该棒的运动速度v=____________，该棒所具有的动能EK=___________．10.某一波长的X光经物质散射后，其散射光中包含波长________和波长__________的两种成分，其中___________的散射成分称为康普顿散射．不变;变长;波长变长

10三、计算题（每题10分，共40分）1.带电细线弯成半径为R的半圆形，电荷线密度为λ=λ0sinФ，式中λ0为一常数，Ф为半径R与x轴所成的夹角，如图所示．试求环心O处的电场强度．1.解：在f处取电荷元，其电荷为dq=ldl=l0Rsinfdf3分在x、y轴上的二个分量dEx=－dEcosf1分dEy=－dEsinf1分它在O点产生的场强为对各分量分别求和2分2分1分

112.如图所示，一球形电容器，内球壳半径为R1，外球壳半径为R2(R2＜R1)，其间充有相对介电常数分别为er1和er2的两层各向同性均匀电介质(er2＝er1/2)，其界面半径为R．若两种电介质的击穿电场强度相同，问：(1)当电压升高时，哪层介质先击穿？(2)该电容器能承受多高的电压？解：(1)设两球壳上分别带电荷＋Q和－Q，则其间电位移的大小为D＝Q/(4πr2)两层介质中的场强大小分别为E1=Q/(4πe0er1r2)2分E2=Q/(4πe0er2r2)2分在两层介质中场强最大处在各自内表面处，即E1M=Q/(4πe0er1)E2M=Q/(4πe0er2R2)两者比较可得已知R2＜R1，可得E1M＜E2M，可见外层介质先击穿．3分

12(2)当外层介质中最大场强达击穿电场强度EM时，球壳上有最大电荷．QM=4πe0er2R2EM1分此时，两球壳间电压(即最高电压)为2分

133.半径为R的半圆线圈ACD通有电流I2，置于电流为I1的无限长直线电流的磁场中，直线电流I1恰过半圆的直径，两导线相互绝缘．求半圆线圈受到长直线电流I1的磁力．解：长直导线在周围空间产生的磁场分布为:取xOy坐标系如图，则在半圆线圈所在处各点产生的磁感强度大小为:方向垂直纸面向里，3分q为场点至圆心的联线与y轴的夹角．3分O半圆线圈上dl段线电流所受的力为：

14根据对称性知：Fy=∴半圆线圈受I1的磁力的大小为：方向：垂直I1向右．4分O

154.两个半径分别为R和r的同轴圆形线圈相距x，且R>>r，x>>R．若大线圈通有电流I而小线圈沿x轴方向以速率v运动，试求x=NR时(N为正数)小线圈回路中产生的感应电动势的大小．解：由题意，大线圈中的电流Ｉ在小线圈回路处产生的磁场可视为均匀的．4分故穿过小回路的磁通量为3分由于小线圈的运动，小线圈中的感应电动势为:2分当x=NR时，小线圈回路中的感应电动势为:1分