全国高中物理竞赛---第二十届全国物理竞赛预赛试题.docx

十九届全国物理竞赛预赛一、(15分)今年三月我国北方地区遭遇了近 10年来最严重的沙尘暴天气,现把沙尘上扬后的情况简化为如下情景:v为竖直向上的风速,沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中(不动),这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度 v竖直向下运动时所受的阻力,此阻力可用下式表达式f=AV,其中为一系数,A为沙尘颗粒的截面积, 为空气密度。(1)若沙粒的密度a=-3,沙尘颗粒为球形,半径 r=-4m,地球表面处空气密度。=-3, =,试估算在地面附近,上述v的最小值Vi。(2)假定空气密度随高度h的变化关系为=o(1-Ch),其中o为h=0处的空气密度,C为常数,C=-1m-1,试估算当v=-1时扬沙的最大高度()二、(20分)图示电路中,电池的电动势为 ,两个电容器的电容都为C,K为一单刀双掷开关,开始时两电容器均不带电,( 1)第一种情况,先 ,再将K与a断开而将K与a接通,达到稳定,此过程中电池内阻消耗的电能等于与b接通,此过程中电池供给的电能等于 。(2)第二种情况,先将K与b接通,达到稳定,此过程中电池内阻消耗的电能等于 ,再将K与b断开而与a接通,此过程中电池供给的电能等于 <三、(20分)据新华社报道,为了在本世纪初叶将我国的航天员送上太空, 2002年3月25日22时15分,我国成功地发射了一艘无人试验飞船,在完成预定任务后,飞船于 4月1日16时51分安全着陆,共绕地球飞行 108圈。(1)飞船的名称是什么?(2)飞船在运行期间,按照地面指挥控制中心的指令成功地实施了数百个动作,包括从椭圆轨道变换成圆轨道等,假如把飞船从发射到着陆的整个过程中的运动都当作圆周运动处理,试粗略估计飞船离地面的平均高度,已知地球半62径R=,地球表面处的重力加速度g=。四、(20分)如图所示,三个绝热的、容积相同的球状容器 A、B、C用K1h带有阀门K、K2的绝热细管连通,相邻两球球心的高度差 h=,初始时,阀门是关闭的,A中装有1mol的氦(He)、B中装有1mol的氪(Kr)、C中装有1mol的氙(Xe),三者的温度和压强都相同,气体均可视为理想气体,现打开阀门K、&,三种气体相互混合,最终每一种气体在整个容器中均匀分布,三个容器中气体的温度相同,求气体温度的改变量,已知三种气体的摩尔质量分-3 -3 -3别为He=,心=,xe=,所吸收的热量均为3R/2,R为/mol,在体积不变时,这三种气体任何一种每摩尔温度升高普适气体常数。五、(20分)图中,三棱镜的顶角为60,在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为f=,若在的前焦面上距主光轴下方y=1