物理競(jìng)賽模擬訓(xùn)練題一

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1、物理競(jìng)賽模擬訓(xùn)練題一本卷9個(gè)大題總分140分。時(shí)間180分鐘。1．（15分）中子星是恒星演化過(guò)程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中子星，觀測(cè)到它的自轉(zhuǎn)周期為T＝1/30s。向該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星體的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計(jì)等時(shí)星體可視為均勻球體。（引力常數(shù)G＝6.67×10－11m3/kg·s2）2、（15）如圖所示，在盛水的圓柱型容器內(nèi)豎直地浮著一塊圓柱型的木塊，木塊的體積為V，高為h，其密度為水密度ρ的二分之一，橫截面積為容器橫截面積的二分之一，在水面靜止時(shí)，水高為2h，現(xiàn)用力緩慢地將木塊壓到容器底部，若水不會(huì)從容器中

2、溢出，求壓力所做的功。3、（15）光滑水平面上放有如圖所示的用絕緣材料料成的“┙”型滑板，（平面部分足夠長(zhǎng)），質(zhì)量為4m，距滑板的A壁為L(zhǎng)1距離的B處放有一質(zhì)量為m，電量為+q的大小不計(jì)的小物體，物體與板面的摩擦不計(jì)，整個(gè)裝置處于場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，初始時(shí)刻，滑板與物體都靜止，試求：（1）釋放小物體，第一次與滑板A壁碰前物體的速度v1多大？（2）若物體與A壁碰后相對(duì)水平面的速度大小為碰前的3/5，則物體在第二次跟A壁碰撞之前瞬時(shí)，滑板的速度v和物體的速度v2分別為多大？（均指對(duì)地速度）（3）物體從開始運(yùn)動(dòng)到第二次碰撞前，電場(chǎng)力做功為多大？（碰撞

3、時(shí)間可忽略）4、(15分)為了證實(shí)玻爾關(guān)于原子存在分立能態(tài)的假設(shè)，歷史上曾經(jīng)有過(guò)著名的夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)裝置的原理示意圖如圖所示.由電子槍A射出的電子，射進(jìn)一個(gè)容器B中，其中有氦氣.電子在O點(diǎn)與氦原子發(fā)生碰撞后，進(jìn)入速度選擇器C，然后進(jìn)入檢測(cè)裝置D.速度選擇器C由兩個(gè)同心的圓弧形電極P1和P2組成，當(dāng)兩極間加以電壓U時(shí)，只允許具有確定能量的電子通過(guò)，并進(jìn)入檢測(cè)裝置D.由檢測(cè)裝置測(cè)出電子產(chǎn)生的電流I，改變電壓U，同時(shí)測(cè)出I的數(shù)值，即可確定碰撞后進(jìn)入速度選擇器的電子的能量分布.我們合理簡(jiǎn)化問題，設(shè)電子與原子碰撞前原子是靜止的，原子質(zhì)量比電子質(zhì)量

4、大很多，碰撞后，原子雖然稍微被碰動(dòng)，但忽略這一能量損失，設(shè)原子未動(dòng)（即忽略電子與原子碰撞過(guò)程中，原子得到的機(jī)械能）.實(shí)驗(yàn)表明，在一定條件下，有些電子與原子碰撞后沒有動(dòng)能損失,電子只改變運(yùn)動(dòng)方向.有些電子與原子碰撞時(shí)要損失動(dòng)能，所損失的動(dòng)能被原子吸收，使原子自身體系能量增大，(1)設(shè)速度選擇器兩極間的電壓為U（V）時(shí)，允許通過(guò)的電子的動(dòng)能為Ek（eV），導(dǎo)出Ek（eV）與U（V）的函數(shù)關(guān)系（設(shè)通過(guò)選擇器的電子的軌道半徑r=20.0cm，電極P1和P2之間隔d=1.00cm,兩極間場(chǎng)強(qiáng)大小處處相同），要說(shuō)明為什么有些電子不能進(jìn)入到接收器.(2)當(dāng)電子

5、槍射出的電子動(dòng)能Ek=50.0eV時(shí)，改變電壓U（V），測(cè)出電流I（A），得出下圖所示的I—U圖線，圖線表明，當(dāng)電壓U為5.00V、2.88V、2.72V、2.64V時(shí)，電流出現(xiàn)峰值，定性分析論述I—U6圖線的物理意義.(3)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果求出氦原子三個(gè)激發(fā)態(tài)的能級(jí)En（eV），設(shè)其基態(tài)E1=0.5．（15分）曾經(jīng)流行過(guò)一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過(guò)bc邊中點(diǎn)、與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，

6、如圖2所示。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線框由N＝800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S＝20cm2，磁極間的磁場(chǎng)可視作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B＝0.010T，自行車車輪的半徑R1＝35cm，小齒輪的半徑R2＝4.cm，大齒輪的半徑R3＝10.0cm（見圖2）?，F(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U＝3.2V？（假定摩擦小輪與自行車輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)）6．（15分）一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過(guò)AB區(qū)域時(shí)是水平的，經(jīng)過(guò)BC區(qū)域時(shí)變?yōu)閳A弧形（圓弧由光滑模板形成，未畫出），經(jīng)

7、過(guò)CD區(qū)域時(shí)是傾斜的，AB和CD都與BC相切?，F(xiàn)將大量的質(zhì)量均為m的小貨箱一個(gè)一個(gè)在A處放到傳送帶上，放置時(shí)初速為零，經(jīng)傳送帶運(yùn)送到D處，D和A的高度差為h。穩(wěn)定工作時(shí)傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L(zhǎng)。每個(gè)箱子在A處投放后，在到達(dá)B之前已經(jīng)相對(duì)于傳送帶靜止，且以后也不再滑動(dòng)（忽略經(jīng)BC段時(shí)的微小滑動(dòng)）。已知在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間T內(nèi)，共運(yùn)送小貨箱的數(shù)目為N。這裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，傳送帶與輪子間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)輪軸處的摩擦。求電動(dòng)機(jī)的平均抽出功率。US接地－+L7.（15分）為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的

8、透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積A=0.04m2的金屬板，間距L=0.05m，當(dāng)連接到U=2500V的高壓電源正負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間