2025年第20届全国中学生物理竞赛预赛题参考答案

第二十届全国中学生物理竞赛初赛题参照答案、评分原则一、参照解答（1） 右 f 实 倒 1 。（2） 左 2 f 实 倒 1 。评分原则：本题 20 分，每空 2 分。二、参照解答波长与频率的关系为 ， （1）光子的能量为 ， （2）由式（1）、（2）可求得产生波长m 谱线的光子的能量 J （3） 氢原子的能级能量为负值并与量子数的平方成反比： ，1，2，3，… （4）式中为正的比例常数。氢原子基态的量子数1，基态能量已知，由式（4）可得出 （5）把式（5）代入式（4），便可求得氢原子的2，3，4，5，… 各能级的能量，它们是 J，J，J，J。比较以上数据，发现J。 （6）因此，这条谱线是电子从的能级跃迁到的能级时发出的。评分原则：本题 20 分。式（3）4 分，式（4）4 分，式（5）4 分，式（6）及结论共 8 分。三、参照解答1. 操作方案：将保温瓶中℃的热水分若干次倒出来。第一次先倒出一部分，与温度为℃的构件充足接触，并达到热平衡，构件温度已升高到，将这部分温度为的水倒掉。再从保温瓶倒出一部分热水，再次与温度为的构件充足接触，并达到热平衡，此时构件温度已升高到，再将这些温度为的水倒掉。然后再从保温瓶中倒出一部分热水来使温度为的构件升温……直到最终一次，将剩余的热水所有倒出来与构件接触，达到热平衡。只要每部分水的质量足够小，最终就可使构件的温度达到所规定的值。2. 验证计算：例如，将 1.200kg 热水分 5 次倒出来，每次倒出＝0.240kg，在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中，水放热为 （1）构件吸热为 （2）由及题给的数据，可得 ＝27.1 ℃（3）同理，第二次倒出 0.240kg 热水后，可使构件升温到 ＝40.6 ℃（4）依次计算出～的数值，分别列在下表中。倒水次数/次12345平衡温度/℃27.140.651.259.566.0可见＝66.0℃时，符合规定。附：若将 1.200kg 热水分 4 次倒，每次倒出 0.300kg，依次算出～的值，如下表中的数据：倒水次数/次1234平衡温度/℃30.345.5056.865.2由于＝65.2℃＜66.0℃，因此假如将热水等分后倒到构件上，则倒出次数不能少于 5 次。评分原则：本题 20 分。设计操作方案 10 分。操作方案应包含两个要点：①将保温瓶中的水分若干次倒到构件上。②倒在构件上的水与构件达到热平衡后，把与构件接触的水倒掉。验证方案 10 分。使用的验证计算方案可以与参照解答不一样，但必需满足两条：①通过计算求出的构件的最终温度不低于 66.0℃。②使用的热...