2017年全国中学生物理竞赛预赛试题及答案解析

3小时,由2017年全国中学生物理竞赛预赛试题及答案解析第u届全国中学生物理竞赛预赛试卷T671-Jq100JL.1UJil_IS16心表族播趣.博什2加抗一.如舞■.*息共5小・.哥小国h分在每小覆堆出的4个毯项招分网柠MH中，，的小目只有一里行合题■，有的小题苜学理衿合身.耙符合腰童的选项制茴的黄文字世富在督小整后面的方荐号内.全部选对的德代分，送时但不全的用孑分，有诰猎或不答的对“分ft1述文■或爬鱼中湖明光鼻有粒子性IMX电讷以舞「涉宴於X电讷以舞「涉宴於G止电效电HTJ+WH口串着皱效应：.系统t和系统之矶我格号.比然容分别为£知G.他聚统接触后地吊I共忖」/r；整个4程中。外界1■曲系施之汴】意鸽之赣两系维利蛇谖.度「可心的夫嘉力3.暇股原干榨时握为均力球体随为A的中•峰f楂的华件R可近假地用公式Jt=%T'点示JPV/--常**1F样子数知同的用子修，卜则说法il剧日出.＜殖*诺嚏格基本相同的I表面凯拈塔聚相同的B电荷宙速展总木梯同的H伴和是♦本相同的4阜,人通池姗通谀】】小同心I!丫可雄耳第北加昨将维1道I；通二「/-「廿刈朱弟M+△#之句的H峻一却堆摩单件*此,/瘁止・赣葡币力加步度氏小”，地域H林唐期方丁心四的仿工「mic’岩）物用克春修养次也班IWf共N出

、心1洞徵K的此饵料此同时鞋出.同时中断，H光强和相同,总的无怪为小卡冲宽M发丸片/时间）为r.此脉冲的尤强，冏时间।的变化如用所示窿光昧冲击人时到的透明或.棒，心与境先住及单棒中的传幢投失和竭面的反射拗失在通过腌,得1花脉冲的七强।地时间，的变化出可能的图示通相部分为人射前的心光强酶-闷亶ft*堆阴）二、埠空H圮答案，在翅中的横城上只要给出慑果.不雷霄出求得增累的过程.h（105Hh（105H知［机一个球柱彬光滑凹修辞度匕工圾解0皿,球半枝为20m,现珞-随址为QL10M1的小球放在凹枯边绛从辟Lt科放■力作建度大小为9Rw上小球和凹槽制高点滑到最低点所用时间力7（10分｝先用激K为心的羊色可她先照射杨氏U继卜沛实总长重；何慵1二谑氏为九（屈｝A,）的单色可更光照用同一个杨氏以级t港实验长置现厘刎液及为人的此的I部翼坟的IJ坡袋校之时除率是航线的位置附跳「流K为心的光的t涉条蚊的I级交气.则曲仲比的葡LK之比A：»i=本（1。分，蒙片体通通反复攫触装块金融板*他电博公・板利蛤电向玷为6丛C.看次金”板，新体税网接触精**加乂被免.黑如。的电储见已知恃体第次、畲修板接触R*号体上带的电荷M为抄过无宵次接触.楮体11所策的电荷“代”为我两比M不拿江也叫2图，t&K贯）

乳11。分）如图.-怵即为时‘寸网LVK的簿透程位f平面上，光心也一—f量斥原点0,北轴V*怕1机台：住一」1**0平曲内的速平行无人射到逐也憧1.\射方向，j汽油的爽酊为.谈光乘通过透微后汇翼点的位1T坐标为10.”0分）•质小为加的小球与•效度系数为A的弹黄连四分1辙•林核*置F尤布火平修囱L.用*的另•编与国定城由《1连.一小球做一推力由振动.祠注的怦箫方向与小球的振动方向一»a-沿就弹族长度方向以速度。做句建在找运功的参%军即猊常*此碑属和小环构成的系域的机械僮（iflJ讦惘一成・冬守恒7,PT的是^.2三.讨鼻黑,计算11的解答应写出必要的文字说明、方程式和■要的演毒步■,只身出■后堵■的不就得分一有看值计算的，答案中心殖照•写出数值和单位.（2。分）*叱幌。目中演示了份分阍蚕M枝-个叫三根火柴桩卵细愧气敏再起（，•瓶或暮精矿泉水的富轮,如图所示.A、队c为二根相同的火耒（ft.火蟹吃KR/.如支线为棉城，棉段的门胫为d（dvi）火蟹福*的-半在水平电面内，另一半住桌面外,火柴楸A万旗山口收面的边沿垂&向厚度为A；O拈火整批*的中点。堂面边沿的偃横点：脚线索贴桌沿烧过A,压在水平火不杞C的的端；火第毓口的一褊值隹火柴榴A的球状去部£耳近似慈峰球状去鄙的尺度）.另一湍II在火脸棍C的中点这忖的牯构可以松定地悬挂起一勒或名瓶丁曜水《I）如里没有火啜桃H和C,九京A整有可能星挂起一根＜泉术”4件幺?8帆t火柴桃H和小心挂上用物时,火至楸A会件过A的经直平面内找。点fJ卜的位巾.通过火柴握H的带动，年在火柴假。网端的棉线将挠♦面F盘曲的边沿H动一个很小的曲度：只要刖度大小会造，M使整个票陆送到烧定甲离求平离时读物度的大小.已知火喳程与戊沿、火条槌,棉线以及火哽制之阿梆足外制播（呻叫白没女潸动L而11它力的顺呼q豳物相比均可量G物理竟春收春试朦1]12.(20如图.一边民为£的正方好铜j]at分|IW叁篁幡竣梃abed可统水平轴小门的气动,一骁龙y\\向上的外力F作用和巾边的中点，整个找・Q./f1—L——1框置于方向整宜向上的均匀磁场中•磁意应Vzr\强度大小微时间变化已覆域方胫城迪利蝶的电导率(即电眼率晌P"倒敕)为行.蚓战的半程为质居密度为〃京力加速度大小为G(I)与州平面号水平面abr「的奥前为一时.求俅方出线窿所受到的事力肆(2)等框平面行长平曲ubrF晌夹的力"时,据平面恰好处于平曲状念匚求此时找电中rd边所受到的障场月的作用力的大小与外力的大小F之间的关系大(3)防若磁感堂皆度大小随时刷的变化，可拓照(2)中的丈系式随时调整外力，的大小以保持帼平面与本平面而F的央的必力也在保持央都日不变的情彩下.已妞在第一时刻外力为零时，时落后强度大小方仆出此时碓惠应强道阅时间的空化率1智却库克塞懵宾试卷第4火(共@贞);――1113.420M而杷为5知榭"阉企“楂门的的IHHEJ匕容器情四明方欢百犍或\4r.依卞网时中等Rf1M,«.西法塞鲫的*/,刖**|制攫.为眼-1”字彬活塞，它把侨个'“工北修成：个气箪，更中】，■率率⑶厚尔勒分别为¥相"的河脖再filY体.两个气室内存在电加热IX；U等的MVI开小小礼.'J大气制SIjl・3HE片3体内能匆口1{E通气体修家坞容*.TEY体的演对讪憧）4个气室中气体的iU网均为T.时.？形沾富在气缸中希打G圈所小的内甯处卜中南状念，返时I军内飞料仪亦为人口窣内空气的阜尔也为〉*12m大飞压4、变.气缸壁制沽索都史维热的.牛让活塞咛气缸之间扪厚足现通强电侦器01.lh四审中的飞体或慢加热.九十I系内气体的温慢R*R制始状厦的2倍沿富左移阳*/己如算热K体常”为凡求（1）■室内气除切名气升的枪度：（2）皿室内'体点击的温诲；此过程中1.■室卷用二体啜收的怠购址拘甲生褰依赛区存第5曲（件8m）14.（工0分）把沿■方向通行电波㈠方向的电场播度为利仆fflfi里巴的长方体影的，导体材畀.放住沿I方向的街锋磁场中.中非—一体材H的，'、个超渐5j■冽，桁应的中除平面干行；悠幡点程也火小为艮.在/在干电场和城城的*?喷-&"向将产‘I个横向电场E”，这个现象静为累尔基啜，由布公效成产，［的电场林*小端电场工总*明雷£电场氏9电施的电源室盹J.和峨感货演穆凡的砸M!皮«1比，即E,比例最（ItK称为布尔果敢T臬半洋体材料样也中有两种我谟F：克穴和电「％空大和电f企胞位电场卜的手均速度（卸载通『的平均速度9电场或正比的比例系数分阚方儿和4•空穴却电子的效甯度分别为P和B,电荷分别为。和-，试确比潦十片鼻的卡米素超物理立物停事状作第6贞f共8点）10r。什］1幺冏七一+内工的忙潸下।/I…>h（n二3t寸MH相11同的市扣《即可以前，4葡网确的阱坤3Mlfi郛的网个潸，E薄）之间有茶可仲氏的W硒珊找相；；F跑k”均打心常扣仃洲TI廿”的阳口大小恒为曲扣时用丫止除大小的。；2随。湃旭1也惬岫八或代介起lMk用“轿限）；个希电I'滑扣「U”Ilfi4VIH始而M"t<Jj）；在淋扣滑打的过程中，而J；洵扣之⑶的蝴工*%；韩门共林的岸道的前清行.CWT（闻部"新）、扣固定在一单边—己如从事］个由川”始的（“7'★青国和”之间称依次抽率，币续滑打用施/F</v/）.II/«强糙我窜过H的则阿间列徽城求।I）神扣I的知潼由白>人小工（2）整）过打中有和与E力所增的I如m整个过代中MM巾j想建”卜曲出的总M悔指人岩Jipq#将靠试“第7S，性HU】卜畀件嘴”贪的I理将小的跳向卜抖徽由小的距离打城看止料我1”♦明小狗仇做同府品动;"'工川$口\ni„n5U((=即，0—♦巾Jj加速"“QNm",事小也功曲周精抹动的周期门"小物猿书我的躯毒与d。］.叫“出就箫攫小物坳用城『卡山位置的偏府能.网变3昉在已皿HY1比J--It.JCri+L*I*Jk2IBA老卡甫/试叁范■真।I!Ai.i.第34届全国中学生物理竞赛预赛试卷参考解答与评分标准本题共5小♦.每小里屯分在将小蚓给出的4个选里中，班的小■只有一项将合&AL皆的小・有多璜将台・■把符合翩童的造项前面的英文字母写在每小・后面的方推号内•全部选时的图6分，造对馁不全的得3分，有选错或不答的得0分.L[B8h2.[DJ；3.（ACD]：4.[C]j1[D]二、墉空题把答案填在■中的横^上只要给出缁果，不需舄出求得结果的过程&U0分）答案:2.27.（10分）答案：1:2比（10分）答案：3M9,（10分）答案：【刘「半田，阴或（20,-翳力KMIO分）答案；不守恒墙壁耐弹簧有作用力（外力）•且在运朗参有系中，读力的作用点有位移.所做的功不为零三.计算题.计算题的第答应写出必要的文字说明、方程式和■要的演算步号，只号出■后培集的不能相分有数值计算的，答案中必疑明确写出数值和族位•I】，门。分）U1若没有火柴棍耳和C,期拄里物时在过A的平面内的情景如图।所示闪棉线宜林d~0.糕线的中心轴战到0点的距禹为敢物相对于£撑点O有力短式中“为不榔的脑1/4为11为加速度的大小，虻力乐会使火柴棍转动力至伸下，物理位赛的赛推歌号解答叮评分标准第I员（箕10底）2017年第34届全国中学生物理竞赛预赛于今天上午9:00至12:00进行，共3小时，由各地市物理学会组织在本地进行。（2）如览图所示的结构可以是定地拈北起出物薇物和火雕呢的碘情门「零（未件」：拘；时，6过火柴是A的经直平面内的情景应如图工社所示士由・设*火柴提与桌沿、火柴棍。梯晚以及火柴榄之何鄙足等粗*If可以没电滑动）.何出成一个稳定的三脚麋结构由r火柴槌A水平.火柴嘏"的卜端亚好在A的中点的正下方，由几何美系知.火柴棍A和H之间的夹痢为（由于d—L此时理略「福级的利埴｝，至同上衣面边沿U点到火柴棍B的卜端彳出I火采根C的中点）的距离为xih于火柴网匚水平，由几何关系知.从。点到火柴棍（两端的即离均为1.ift得指出的是.据题生.前而提及的=脚犀结构力”物质下逐渐增大时是法定的：因为根据时意.火柴槌与棚线之间是足软粗健的.以午尸聘过火柴棍A的棉线与它所连接的火柴桎匚出成的止角彬随得以保持JI火些松c也怵境保井水平，因而火柴桩R与\之间的“角也能耨以保持不风从而在用工力中，火柴根A相扑之间的夹蒯仍然为的”小心地拄上重物中过火耍根A的目仃平而内的情景如图2小所示这时,火柴他I受利网个力的作用:火柴根H对它的头部的科向11的推力、峰过火聚棍A的中部的细樵线拆它的寰*向F的fittlJMW血铅力疝对它的正1功篇“俅t火柒另一小固之时》・擦力在一定而固内”1以保:证火柴业'所受行力为零同时.由于力两£的作用，火柴混,会统口点转勃，通过火柴棍马的带动，绕过A连结火柴棍C两端的机线将饶聚而下表面的边沿将过一小偏度,使・物向左子a当事物向左平移的距离达到料事物处于桌沿口的1E卜方JK力作用线恰好过支点E虬图力，因而"口点的力矩为零，整个系统不会转轨从而达钓稳定平衡设此时过1连结火柴槌C两端的牖族统0面卜衣面的边沿转过的所度£。火第*=仇如示意图3所示:图中D是嶷面下表面边沿.ft（X）-DD*-y,h噩OD=O'DJ=『里火颦榴C的中点.显加物理竞赛情赛卷参考券捽号评分标群第？何（共10页）在直角中.由JL何关系得dxintf=;01&x9.aitMn「*—⑥怦分参考:第（0网5分.①式3分，靖论正神2分：第W间15舂，堂式3分，说明“三脚瞿靖拗是空定的"洽3分，③④式和3分.⑤或⑥式3分-12-（州分）（1）读方影毁版的质母TOC\o"1-5"\h\zffl-Al^vrip①方形线框的重力相对于A8边的力矩力e4LwF：fip；ciwfl^21,'帛痔工口⑥②（2）粒力F的力矩为Lf■③时于战圈如同四茶边来说一山边为转轴.融和山面产牛的安培力相互抵消.力施之利为零.只有川边产生安培力的力知设id边受到的安培力为匕.有£・=F^Lt-inff④诔系统程定，所以柬力「的力融％，安培力心的力如AF4广人翱拉力『的力始。平衡.布两种忸况（受力图分别如图口卜、:J和图h所示.图中苏线整堆枢让边和川边中点的连战3*#，LH0/ZVt屋或、的图b，*a二Lf-L.⑥所以安培力几的力瓶为L■11）⑦或L.--"1W哥fi种泅尊卸尔阳H得物理竞看技案卷参考畔与舞分标准第3期f共10IE}TOC\o"1-5"\h\z匕=<-门EP®或»（>'-}vjcAff⑩（势这时通过峻枢的能通址为巾（&>=⑪感通电动势为设该方形线板的电阻为凡由电阻定律有/?=4⑬由⑫⑬式博.谈方出线框上的感应电波为，吸口纭小/铝I⑪M边所受到的安端力的大小为F*-iHL=I第⑮由⑨!电及F=O式都卜竽|•口%-⑯评分一一二第11）何2分.I黜WI分;第到8分.③④⑤毋；叱刎式存1分：第（3）同10分.坨⑫各2分,6式1分.算的式各2分.⑯式1分,：13一（20分）（D设大气限强为初毒:I室内气体乐强为小；m室内气体能强为p；.气柱的长度为匕末右：1-内气体限强为内气悻压心为P；由初一到末卷：活塞古移距寓为止时初击应用气体状嬴方程.对I军内气体育TOC\o"1-5"\h\zpQ—町①时D室内气体有Po（y»5+yx25）=，即②对HI室内气体有从"25）=£2口）"1③由力学平街条件为P；（2S）亚网S+陶（25-S）④物细算飞酒都隹卷号制答q评分际布第4况（我I。页）由聘端条科和①②34XW(2)对末态应用气体状与方程.时［室内气体有向m53rLi<23时BI室内气体有P;(/+j)(2s)由力学平青条件有P式2S)=pQ+pq［25-S)罪立金^s:&N和底结条件相2WMn+少)d”,(3)大气到密闭气体系筑啦的功力r=pfl(2S-S)(-d)■-pp5rfX-产,RT1已利用父式后统用团气体内傕增加用为AL-…)*⑦)Cf与-7”“(2D由⑨犹式得2H*(y)dr2vi+(**+rc)(/I-dJ-Mj\7"：+>■]"Iv1密闭气体事统吸收的热M为(1)(…/:)-1p-cr4小町部分等考：喟(I)问9分，［2:③⑷式各口分,⑤式】5h第(2)何#分.④：；&曳式在1；〉*第131问7分，各2分.然式1分.⑬式工分I屯(20分》解：为确定起她.取坐标系如图所示.磁场沿工方向，通电电流密度人沿耳方向设半方体材料中的裁流于空穴和电子沿x方响的平均速嚷分别为(耳，和(。)一沿*方向的电5t定度为J,a*P(%).+(-r)式中物理竟焉检辟建参与制答与怦分毋感第5页(氏10页)

如果附'方向的电流中只有一种栽海干，则与作用十裁流f的洛仑效力与褴尔电场的件用力平扁时，雷尔电场这判柱定.叫令属导体在半母体中■存存两尊载流子,两种簸漉子受到的外磁场的济仑戮力方向川同.黄利的重尔电场力方向相反,两种我流子受到的法仑钱力不可能风断巧值尔电场力平厮.所以汴半导体样品内存在弼漉干的横向流动.当任何时却流向样品同一«!面的空穴数呵电子数相等时，依尔电场偎达妁也定设西神载流子的横向产均速率分别为｛0/,和则横向电瓶空龙为4『中(-O)T这时，空穴在横向受到的作用力的大小为。=*11%电子在横向受翎的作用力的大小为+（-e）nI）6'I一口，=+（-e）nI）6'I一口，=』玳电场达到稳定时和g苫tTT/,比］34+（。）昧］rtjID8边及②③曲式得品,户*R

r(叫+限)根据塞尔系数的定义以及①②③⑩式傅I谒・中:

此,-『也.+“评分参考：①式2分，②3)式的I分.④®⑥0式各2分。15.（20分）(1)为洋祖悬她.设两个物体或St分别为EM1e1初速度分别为♦和仇发生完全非押性感描后共同速度为一副时前的动能E=y«w；由于割雁抬紧前后时间间隔槌恸，可以忽略呼擦阻力.故前后动量守恒，41nt,r,b(m,+m;)r物理克标博骁卷卷考*春与泞分标准第6页(其10见)

以后•的功能之和，即系统划东动能）为由①卜②用式得旧|耳*JTJj揭失的幼鹿为△上二EK,-设塘I个楠和以速度即开始运动在第I个滑扣滑动距离k第1与第之个清扣之间的继维刚抱紧前的嶙同，系统剩余动能为月7=卬懦1⑥在第1个滑打勺第2个常利之间的细谶刚拉量后的瞬间.泵统弼余4）腌有r根据44）在第二2个滑扣共同滑动距璃人第2与第3个滑知之间的蠲摊刚拉紫前的■呵.系统购余动能为=彳（E“LfimgL}-3fMgf.=-7#，e-y（I1*2在第2与第3个滑扣之同的蝴M阐检震后的瞬间.桑统剌余动能为［椎据④式）22E*在第1,2、3个滑扣找同滑动距需3与第4个滑扣之间的编*刚拉髭前的H网.系境剥余功能为%="一加EffL^ra-y（I1记,）,川4rL00=；/4：{广”，*3'、/哈（00依次类推，在第1个与训个滑相之间的细绳刚抢索前的喷间.系统剁余动径为物理歹理用卷给转写戟裤与评分标膝第7费（共I0JO心■-，卜/+『+…+必TOC\o"1-5"\h\z中*〕工-？—2■1曷g巧UL,J£«£n-2于是.在第个1i第5-1)个措扣之间的班用则拉第而的殷闻.系统剩余动能为&…#■%⑪拈第年-2)与第《八)个滑扣之间的帽绳刚拉蒙后的附间，系统利余动能为rn-2r1广[n~2)(2n-3)t幅—一6Z⑫由⑪⑫式明知.若(I)(l2)(2…)……Wn(n-D(2n^l),自<£(1<-1,Q3Oo则从第t个擀扣开蛤的(”-】)个潸扣都依次控常，旦可辟续滑行即商J{0<kG后帏止。困而彻£■[..»修=-1"S2fungL=(Ji-Jg舄・■o由⑤®式得%=J2(・i)3it-1).⑮(2)整个过程中克服原獴力所做的功力宙-fimfiL+〃！2m，.A+m(3m1N+…/*：I"2；e]+4：(nT)e_：#1+2+3+'**+In-2)]+/*(n-1)mgl=[("；%*小施T⑯(