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第38届全国中学生物理竞赛复赛(扬州、福建赛区)理论试题及参考答案

第38届全国中学生物理竞赛复赛(扬州、福建赛区)理论试题及参考答案

江苏扬州与福建因疫情原因,物理竞赛复赛推迟举办。据此前官方公布的各省决赛名额分配方案,可能将有15人挺进省队(扬州2人;福建省13人)。自主选拔在线对试题及参考答案进行了汇总,供各位考生参考。

1、理论试题

2、参考答案

物理竞赛试题

1、在水平地面某处,以相同速率v,不同抛射角分别抛射两个小球A和B,他们的射程相同,已知小球A在空中的运行时间为TA[A是下角标,不会打

]求小球B在空中运行的时间TB,重力加为g,不计空气阻力。

==============解:

以抛射点为原点,水平方向为x轴,竖直向上为y轴,抛射角b,则水平方向

x=vtcos(b) <1> 竖直方向 y=vtsin(b)-0.5gt^2 <2>按照题设,当y=0时,小球水平位移x为射程X,从<2>y=0解得t=T=2vsin(b)/g代入<1>:

==>x=X=(v^2/g)*2sin(b)cos(b)=(v^2/g)*sin(2b) <3>

对不同的抛射角b1,b2,射程相等,意味着sin(2*b1)=sin(2*b2)==>2*b1=180°-2*b2==>b1+b2=90°;因为b<90°所以两个抛射角互余一个为b另一个为90°-b

设A的运行时间为Ta,则Ta=2*v*sin(b),Tb=2*v*sin(90°-b)=2*v*cos(b)==>

Tb:Ta=cot(b)==Tb=Ta*cot(b)

例如,若b=30°,则Tb=sqrt(3)*Ta等

2、由波尔理论,当氢原子中的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时,发射还是吸收光子电子动能如何变化原子势能如何变化[此题有答案即可

答:这样取决于原子跃迁的途径。

(1)若核外电子是从较高(主量子数n大)的能级轨道(轨道半径公式r(n)=n^2*r(1))跃迁到能级较低的轨道(轨道半径变小),则会辐射出光子;此过程电子动能增大,原子电势能减小(类似于卫星地球系统)

(2)反之,若电子从较低能级跃迁至较高的能级轨道,则需要吸收光子。此过程电子动能减小,原子电势能增大。

3、质量为m1的小滑块,沿一倾角为θ的光滑斜面滑下,斜面质量为m2,置于光滑的水平桌面上,设重力加为g,斜面在桌上运动的加大小为[此题只要答案即可]

答案:a=m1*g*cos^2(theta)/[m2+m1*sin^2(theta)]