32屆中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽試題(含答案)

1、第1頁(yè)共1頁(yè)第32屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽理論考試試題說(shuō)明：所有解答必須寫(xiě)在答題紙上，寫(xiě)在試題紙上無(wú)效。一、（15分）在太陽(yáng)內(nèi)部存在兩個(gè)主要的核聚變反應(yīng)過(guò)程：碳循環(huán)和質(zhì)子質(zhì)子循環(huán)；其中碳循環(huán)是貝蒂在1938年提出的，碳循環(huán)反應(yīng)過(guò)程如圖所示。圖中p、e和e分別表示質(zhì)子、正電子和電子型中微子；粗箭頭表示循環(huán)反應(yīng)進(jìn)行的先后次序。當(dāng)從循環(huán)圖頂端開(kāi)始，質(zhì)子p與12C核發(fā)生反應(yīng)生成13N核，反應(yīng)按粗箭頭所示的次序進(jìn)行，直到完成一個(gè)循環(huán)后，重新開(kāi)始下

2、一個(gè)循環(huán)。已知e、p和He核的質(zhì)量分別為0.511MeVc2、1.0078u和4.0026u（1u≈931.494MeVc2），電子型中微子e的質(zhì)量可以忽略。（1）寫(xiě)出圖中X和Y代表的核素；（2）寫(xiě)出一個(gè)碳循環(huán)所有的核反應(yīng)方程式；（3）計(jì)算完成一個(gè)碳循環(huán)過(guò)程釋放的核能。二、（15分）如圖，在光滑水平桌面上有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿，輕桿兩端各固定一質(zhì)量均為M的小球A和B。開(kāi)始時(shí)細(xì)桿靜止；有一質(zhì)量為m的小球C以垂直于桿的速度0v運(yùn)動(dòng)，與A球碰撞。將

3、小球和細(xì)桿視為一個(gè)系統(tǒng)。（1）求碰后系統(tǒng)的動(dòng)能（用已知條件和球C碰后的速度表出）；（2）若碰后系統(tǒng)動(dòng)能恰好達(dá)到極小值，求此時(shí)球C的速度和系統(tǒng)的動(dòng)能。第3頁(yè)共3頁(yè)五、（20分）如圖，“田”字形導(dǎo)線框置于光滑水平面上，其中每個(gè)小正方格每條邊的長(zhǎng)度l和電阻R分別為0.10m和1.0。導(dǎo)線框處于磁感應(yīng)強(qiáng)度1.0TB的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下，邊界（如圖中虛線所示）與de邊平行。今將導(dǎo)線框從磁場(chǎng)中勻速拉出，拉出速度的大小為2.0msv，方向與

4、de邊垂直，與ae邊平行。試求將導(dǎo)線框整體從磁場(chǎng)中拉出的過(guò)程中外力所做的功。六、（23分）如圖，一固定的豎直長(zhǎng)導(dǎo)線載有恒定電流I，其旁邊有一正方形導(dǎo)線框，導(dǎo)線框可圍繞過(guò)對(duì)邊中心的豎直軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸到長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離為b。已知導(dǎo)線框的邊長(zhǎng)為2a（ab），總電阻為R，自感可忽略?，F(xiàn)使導(dǎo)線框繞軸以勻角速度逆時(shí)針（沿軸線從上往下看）方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以導(dǎo)線框平面與長(zhǎng)直導(dǎo)線和豎直軸所在平面重合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。求在t時(shí)刻（1）導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；（2）