第届全国中学生物理竞赛预赛题参考解答

第十六届全国中学生物理竞赛预赛题参考解答一、参考解答1.五，杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦2.反物质3.月球，月球、火星二、参考解答1.物块放到小车上以后，由于摩擦力的作用，当以地面为参考系时，物块将从静止开始加速运动，而小车将做减速运动，若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度，则物块就刚好不脱落。令表示此时的速度，在这个过程中，若以物块和小车为系统，因为水平方向未受外力，所以此方向上动量守恒，即（1）从能量来看，在上述过程中，物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功，即（2）其中为物块移动的距离。小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功，即（3）其中为小车移动的距离。用表示车顶的最小长度，则（4）由以上四式，可解得御（盘5致）仗即车戏顶的守长度戏至少讲应为枕。受2荣．由攻功能莫关系坐可知湖，摩虾擦力哭所做层的功液等于雹系统丰动量元的增钓量，周即俯（僻6昏）助由（押1档）、腿（蚀6锻）式裁可得盛（躲7境）王三、森参考丽解答逝设容冻器的宜截面获积为花，封聪闭在毒容器邻中的彼气体稼为础摩尔岁，阀忆门打太开前井，气菠体的浮压强丙为荣。由鲁理想胃气体欠状态甲方程各有晨（椅1顺）宴打开录阀门渡后，副气体启通过悼细管仆进入凝右边冒容器赔，活随塞缓垮慢向架下移泛动，住气体俱作用洞于活辛塞的脱压强驻仍为愤。活钞塞对誉气体且的压熟强也腿是精。设绑达到篮平衡行时活侮塞的瓜高度税为检，气钓体的眠温度蒜为踩，则葬有修（构2固）屈根据段热力默学第非一定宽律，禾活塞版对气枪体所透做的林功等亡于气蜂体内牢能的批增量研，即归（板3励）谷由（监1污）、亮（嚷2菜）、梢（柜3供）式划解得猴（哗4助）克（甩5虹）坡四、押参考奥解答虑设线条框的践边刚搅到达菌磁场坦区域肢上边练界询时的猾速度坊为岛，则贪有抛（桂1叼）践边进勾入磁扔场后权，按体题意吴线框府虽然拳受安蹲培力遗阻力泽作用然，但验依然妖加速皂下落蔑．设误边下遭落到黑离飘的距撇离为汉时，预速度淘达到告最大妄值，住以腹表示丛这个妻最大章速度蛮，这呢时线启框中音的感越应电华动势膛为按线框无中的瓦电流巩作用恨于线拦框的虾安培峡力为区（玻2死）视速度局达到葡最大在的条控件是企安培考力追由此吨得染（笋3坝）翅在去边向驻下运昌动距膊离遣的过努程中徐，重绢力做地功蜡，安乡培力重做功挪，由虏动能熄定理怪得踪将（砍1伴）、嘱（猴3绣）式贪代入胁得安觉培力问做的盒功退（艇4崖）占线框拌速度且达到理后，铜做匀嫩速运筹动．势当赵边匀咸速向盒下运轧动的摇距离怜为膝时，怒边到杆达磁拜场的迷边界何，整巨个线团框进轧入磁瓦场．董在线浸框叔边向碗下移录动买的过智程中楚，重贷力做叔功纹，安址培力汁做功介，但跟线框耳速度说未变切化，钟由动宜能定框理篇（产5止）古整个惭线框霉进入冬磁场骡后，油直至懒边到犯达磁绪场区转的下夹边界录，作科用于煤整个串线框诱的安策培力股为零晒，安沉培力士做的卧功也事为零退，线插框只血在重鸣力作仗用下币做加以速运帆动。方所以跨，整急个过创程中画安培耗力做帅的总嚼功多（阻6萝）齐〔编占注：洒此题感命题垃有不矿严密致之处顶。由立微分扛方程的解杏可知俱，只末有当肿时，欺才能悦趋向苍极限僵速度母（即赌线框谣下落版无穷日长的部距离公，速冈度才抚能趋丈向肠）。破原题较说剧边未抗进入醋磁场让即达缩到最层大速喂度是鲁不确隐切的恰。〕腥五、屑参考隶解答顺1.壳状用作驱图法肤求得抹物尊，的逆像莲及所逢用各竖条光主线的提光路栽如图鉴预解恢16盖-5押所示柏。寻说明零：平拒凸薄仓透镜育平面杆上镀膝银后蛾构成验一个衔由会架聚透潜镜锹和与久它密雨接的逮平面干镜柳的组童合袭，如乳图预峡解直16淋-5罢所示耍．图煮中胖为初的光腹心，祝为主径轴，磁和旬为封的两晌个焦傻点，售为物兆，作离图时捆利用蒸了下凉列三鹿条特林征光晨线：话（仔1闹）由帝射向抽的入艘射光零线，触它通绒过都后方淋向不逃变，据沿原迫方向白射向篮平面宋镜砌，然剃后被贺反射击，反觉射光客线与房主轴拒的夹脾角等脾于入樱射角困，均姐为何。反压射线偷射入患透镜税时通愚过光贵心伟，故单由透础镜射鸟出时互方向草与上超述反广射线科相同插，即带图中铃的河．到（吊2把）由断发出惧已通经过傍左方叛焦点塌的入荐射光苍线侨，它考经过茧折射已后的萌出射待线与蓝主轴号平行味，垂零直射教向平服面镜找，然夫后被经反射棒，反俘射光酬线平漫行于允的主突轴，颜并向墙左射声入毙，经弃折射趟后的爹出射涨线通伏过焦堪点特，即甲为图择中的黄．宵（淹3乐）由固发出蛋的平陷行于旺主轴懒的入虚射光钞线袍，它崭经过伟折射摸后的戏出射稠线将浙射向脑的焦面点勇，即拐沿图策中的储方向版射向桑平面辱镜，巷然后亚被肿反射尾，反躺射线孝指向抹与诉对称良的丸点，茎即沿蒙方向热。此盏反射恋线经君折射澡后的蓬出射弓线可脆用下貌法画蛋出：奴通过啄作平死行于此的辅孕助线少，老通过题光心谜，其艰方向抛保持枝不变盯，与穗焦面序相交掀于妻点，捷由于或入射兄平行牺光线武经透破镜后确相交裁于焦莫面上夏的同挡一点超，故哲经帽折射煎后的锻出射菜线也孕通过课点，戴图中驳的滔即为涨经金折射塞后的幸出射舞光线烧。荣上列匪三条富出射科光线年的交灭点冻即为拔组合焰所成联的搁点的炎像，紧对应趴的孩即贼的像至点．挠由图鹅可判甚明，违像撒是倒半立实占像，膨只要杀采取仆此三剖条光橡线中述任意鸡两条藏即可拖得愤，即庆为正煎确的符解答然。筐2.盐状按陆大续成洗像计挣算物云经婶组合堡所成扁像的攻伙置耕、大筛小。粮物殊经透签镜夜成的选像为洽第一两像，咳取弓，由熟成像购公式饿可得逃像距洪，即扰像在榴平向还镜后辅距离奔处，尼像的掏大小投与原腐物相益同，屿。拐第一水像作片为物姿经反庭射镜蚂成的悄像为场第二纵像。义第一大像在益反射逝镜寇后志处，猪对智来说膏是虚贞物，胸成实合像于叉前约处。段像的刻大小末也与巨原物逆相同疏，抵。嗓第二袄像作陡为物雾，而售经透么镜锤而成翅的像否为第御三像盖，这纸时因逃为光娱线由号右方鲁入射鹿，且耐物（钟第二拌像）笛位于哀左方名，故谊为虚傅物，皂取物岩，由势透镜或公式骑可得密像距帮上述流结果蜻表明家，第腊三像据，即沟本题再所求闸的像电的位沾置在耍透镜挖左方铅距离喂处，碌像的怪大小戚可由兆求得南，即获像高鸽为物派高的强。悼六、阁参考遮解答到解法赴一：显设二无极管碗两端丹的管确压为乒，流佣过二症极管脂的电刑流为撑。则窃有谨（片1芬）宇代入那数据改解得礼与该的关涌系为粮（趟2以）掠这是躲一在吼图预率解柿16封-6歉中横酸轴上唤截距貌为潜1.迅5徐，纵妹轴上学截距同为伴6腾、斜荐率为先－请4饭的直秘线方烦程（梅称为挑二极式管的臣负载努线）薯因管阀压捕与流剥过二铲极管卧电流啊还受疯二极扭管三的咬～任特性男曲线挥的限宗制，怨因而蜡二极街管就种工作倾在负篇载线逢与忆～特特性冈曲线剃的相厅交点香上（搜如图箭预解栏16嗽-6册）．舟由此凤得二奔极管骂两端幼的管拾压和需电流止分别记为宴,洒片（凯3集）侧电阻钢上的浪电压芬其功侨率旬（喂4楼）巾解法桐二：泡设两裂个二强极管翅用一彩个等剂效二踢极管鞠代替捧，当寻流过朋等效牧二极轿管的晃电流昨为禾时，摔等效守二极例管的稻管压议为瓦。即有矩（蚊1咐）亚代入头数据毅解得员与文的关僚系为膊（杯2线）纯这是隶一在潮横轴溪上截矛距为集3支、纵迹轴上庆截距桨为岛6皂、斜凤率为熔－鸦2俩的负胞载线慨方程蒙，二佣极管锤的昂特性惜曲线徒只要折将图族预解桂16轧-6轻的横龟坐标昏增大械1证倍即含可．良用作熔图法挎，求像出负猜载线煮与管袭的特蜂性曲葡线相叔交的法点得幕，典（皱3抖）凤电阻座上的检电压虑其功絮率晕（棒4圈）挂七、躁参考该解答祸和诞的波匹形如赤图预国解览16凳-7彼-1遥所示嘉。假其中箩10界.5维s余为时的只波形顽，如墙果没沿有固鹅定点松应如佳所示迎，以共固定庙点镜对称田作出工反射职波哨，再头和滴合成唤，形万成了飘（图醋预解木16亲-7芽-2障）。哥12音.5弹s瓦香的波孩形，胡如果付没有宝固定幕点应等如辨所示侵，以翁固定害点对勿称作幸出反浮射波表（图倍预解款16勿-7增-3瓜）．歪八、妹参考析解答手首先猜求出皱一定办质量尺的引垄力源桃成为狡黑洞速应满娱足的脑条件燕．按瓣照黑怠洞的惨定义尼，包棕括以轻光速论运动紫的光奥子也跳不能寿脱离帆黑洞将的吸晚引，传即不似能逃言离黑蚁洞的纸表面颈．而手拉普起拉斯撤经典缸黑洞五模型关则把盖光看鸣做是它以光劳速听运动驶的某办种粒喷子．饰我们酸知道子，物腿体在爱引力平作用饥下的令势能荒是负霜的，抢物体悦恰能里逃离遇引力啄作用萝，表断示物慌体运写动到菌无限塔远的股过程贵中，趋其动土能恰怖好全宫部用穷于克舅服引免力做楚功．承物体智在无婶限远盾处时榆，动塘能和飞势能表都等衫于零草．这黑意味嘱着该孟物体每处在历引力桌源表辛面处浩时，蹦其动泉能与奶势能摊之和零亦等娇于零数．物森体不鄙能逃璃离引凳力作香用，孩表示满该物沸体尚波未到畏达无掘限远窜处，帅其动鸣能已推全部吴用于蕉克服僻引力骄做功者，但判引力伸势能资仍是境负的畅．这中意味谦着它棚在引掉力源卵表面溪处时贷，其晃动能恶与势块能之觉和小伶于零返．若斧某引丸力源场的质助量为掏，半煌径为察，质霉量为表的粒修子在葛引力关源表肢面的蛋速度钓等于伟光速虹，但口它仍性不能肌逃离扶引力照作用耕，则扎按牛浴顿力匆学的侦观点胸应有最下列享关系鹊：卧（认1锣）或笔（吸2绸）耳这就扰是说赢，对妖于质益量为臂的引袋力源宵，只棉有其庆半径龟（叫主做黑走洞的某引力售半径萝）小纱于暑时才溪会在竿其表座面产晨生足魂够强鹿的引漂力，愧使得界包括奖光在枯内的烧所有鹅物质荷都不款能脱腥离其座引力朴作用扒．对捡光而兔言，旋人们暮将无盲法通犹过光合学测玩量看泥到它版，这却就是墙把它应叫做培黑洞绵的原缘因．犹现在窗再来胶根据瓶观测往数据挨确定疼存在液于银狼河系许中心骨的大景黑洞最的半概径．狼设位纱于银诸河系能中心忙的引油力源依的质返量为致，绕愤银河诞系中骑心旋栽转的抹星体挨的质眨量为洽，该渗星体京做圆脾周运见动时醉，有肝下列编关系兵：理即雪（幸3碎）尤为轨危道半拖径．黎若该州引力恶源为漂黑洞黑，则积其质升量分匀布球先的半君径应源满足攻（蒙2菠）式颂，即码（低4致）水根据耀观测钟数据申，脉，攀，而谋，把巡这些搅数据爸代入燥（绣4曾）式富，得烤（搜5笑）匆这说百明，养对质既量由奋（吗3格）式巷决定盘的引汇力源介来说识，半播径小美于哀时才却是黑问洞，献大于厨这个析数值持则不猫是黑慌洞．务所以姿如果谈银河树系中喊心存效在黑滑洞的有话，逐该黑至洞的范半径侮小于意．男九、欢参考膜解答枕1仿．用恨表示百木棍勉的横皱截面睁积，捡从静薯止开抱始到纷其下坏端到守达两出液体友交界说面为谣止，贫在这蹄过程征中，录木棍逗受向谋下的串重力宽和向月上的肯浮力展。由廉牛顿李第二洲定律玩可知格，其肯下落裙的加戚速度抚（裹1暗）卷用使表示驶所需回的时幻间，沸则夏（滤2锻）闪由此黎解得客（托3谎）左2际．木热棍下载端开昂始进鸡入下娇面液崭体后露，用讲表示净木棍榆在上浴面液耐体中焰的长蛛度，防这时形木棍柔所受甜重力钳不变秋，仍割为斯，但膛浮力独变为鞋．当哄时，凡浮力痒小于沸重力沃；当厨时，着浮力桌大于剂重力棒，可嘴见有琴一个挖合力误为零员的平夏衡位累置．迷用恢表示做在此毅平衡担位置你时，坏木棍才在上版面液价体中凑的长冤度，袭则此典时有叨（侧4镰）虾由此破可得飞（强5吼）晴即木喘棍的视中点偏处于世两液滨体交拖界处料时，完木棍挥处于挖平衡霜状态垦，取您一坐笑标系是，其枕原点秘位于肃交界浑面上阶，竖庙直方年向为凉轴，歌向上即为正痒，则坟当木像棍中蜘点的兄坐标压时，珠木棍燃所受期合力贺为零微．当湿中点剖坐标册为雹时，惯所受捉合力寿为叠式中慢（族6顿）飘这时渐木棍侍的运收动方带程为冲为沿火方向依加速鼻度通（直7娃）恭由此终可知忆为简寨谐振房动，科其周太期留（座8教）皮为了变求同术时在引两种致液体默中运呆动的卵时间像，先晚求振哗动的遗振幅哭．木蚊棍下齿端刚壳进入异下面克液体曾时，源其速呈度花（穗9斥）蒸由机亏械能芹守恒化可知伍（仰10着）拜式中坊为此潮时木宇棍中罢心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