第五届全国高中应用物理知识竞赛北京赛区决赛试卷VIP免费

第五届全国高中应用物理知识竞赛北京赛区决赛试卷（北京171中学杯）注意事项：1．请在密封线内填写所在区县、学校、姓名和考号.2．本试卷共有11个题，总分为150分.3．答卷时间：2010年4月25日上午9：30~11：30.题号1234567891011总分分数复核1.（9分）图1是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物（石块、砂砾等）都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到。请说明这是为什么？2.（9分）小蒙为同学演示一个小实验，如图2所示，其中A是一节五号电池，B是一颗铁钉，C是扁圆柱形的钕铁硼强磁铁。C吸住B的钉帽，钉尖吸在电池A的负极。D是一段软导线（多股细铜丝），上端与电池A的正极接触良好，下端像电刷似的接触C的侧壁，则B和C便一起绕中心竖直轴转动起来。如果将C的两个端面对调，B与C就朝相反方向转动。请得分评卷人得分评卷人图2图1解释这个现象。3.（9分）图3为酒泉卫星发射基地发射“神舟七号”飞船点火瞬间的情景。在发射的当天，刘强守在电视机前观看发射实况转播。通过电视解说员的介绍，他了解到火箭连同装载物的总质量约为480吨，发射塔架的高度约为100米。刘强注意到在火箭点火起飞约10秒时火箭尾部刚好越过塔架。假设火箭从点火到越过塔架的过程中喷气对火箭的推力是恒力，请你从刘强收集到的以上信息估算这个推力的大小。（忽略火箭质量的变化及火箭受到的空气阻力，g取9.8m/s2）4.（12分）如图4-a所示为示波器面板，图4-b为示波器的工作示意图，X1X2是示波器的水平偏转板，Y1Y2是示波器的垂直偏转板。在X1X2上加水平扫描锯齿波电压ux，在Y1Y2上加正弦电压uy，如图4-c所示。如果信号电压uy的周期与扫描电压ux的周期相同，则在示波器的屏幕上就可以看到一个周期的正弦电压图象。请简要回答：（1）如果要使屏幕上出现两个正弦波电压波形，应如何调整示波器旋钮？（2）如果将x轴扫描范围旋钮调至“外x”，在“x输入”接线柱端，输入一个频率与y轴信号电压频率相同的正弦电压，则在屏幕上将可能看到什么图形？满足什么条件时可以在屏幕上看到一条直线？得分评卷人得分评卷人图3图4-aX1X2Y2t图4-cOuytOux5.（15分）图5-a为某种检测油箱中油深度的油量计，它是由许多透明等厚的薄塑料片叠合而成。每个薄片的形状如图5-b所示，其底部尖角为直角，且两腰相等。薄片的长度从很短到接近油箱底部不等。把这一油量计固定在油箱盖上，通过油箱盖的矩形窗口可以看到油量计的上端面。把油量计竖直插入油箱，从上端面明暗分界线的位置可以知道油的深度。已知油的折射率为n，问透明塑料的折射率n＇应满足怎样的条件？6.（12分）霍尔传感器是利用半导体霍尔元件的霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，广泛应用于各种非电量测量、自动控制、计算机装置和现代军事技术等各个领域。霍尔效应是美国物理学家霍尔在1879年发现的,其原理简述如下：取图6所示的厚度为d的矩形半导体薄片，沿长度方向加以电场，使其有电流I流过，该电流由带电的载流子（电子和空穴）在沿电场方向漂移（即定向移动）所形成。为讨论问题方便起见，现不妨设载流子主要为电子，当存在垂直于薄片向上方向有磁场B时，载流子（电子）将受到洛伦兹力，结果使其运动产生侧向分量，矩形薄片的两个侧面上产生电荷积累，形成了垂直于电流方向的霍尔电场，从而对外界呈现一个霍尔电动势EH。当系统达到平衡后，霍尔电场对载流子施加的静电力抵消了载流子所受的洛伦兹力，使载流子仍然沿原外加电场方向漂移。霍尔电动势与电流I、磁场B及半导体材料的参数有关。请根据以上模型求出霍尔电动势的表达式。设单位体积内的载流子数目为n，载流子带电荷量q。得分评卷人得分评卷人图5图6Y1图4-b7.（12分）光纤通信以其通信容量大、信号衰减小、抗干扰性强、保密性好等优点已广泛应用于现代通信中。在光纤的众多技术参数中，有一个叫光纤的数值孔径NA，它表示光纤集光能力的大小。NA越大，光纤集光能力也越大。图7为光纤的纵向剖面图。通过光纤中心轴的任何平面都叫做子午面，位于子午面内的光线叫做子午光线。通过对子午光线的分析可以确定数值孔径由哪些因素确定。设n1...