第十六届全国中学生物理竞赛预赛题参考解答
参考解答
1 五杨振宁李政道丁肇中朱棣文崔琦
2 反物质
3 月球月球火星
二参考解答
1 物块放车摩擦力作面参考系时物块静止开始加速运动车做减速运动物块达车顶缘时速度恰等车时速度物块刚脱落令表示时速度程中物块车系统水方未受外力方动量守恒
（1）
量述程中物块动增量等摩擦力物块做功
（2）
中物块移动距离车动增量等摩擦力车做功
（3）
中车移动距离表示车顶长度
（4）
四式解
（5）
车顶长度少应
2．功关系知摩擦力做功等系统动量增量
（6）
（1）（6）式
（7）
三参考解答
设容器截面积封闭容器中气体摩尔阀门开前气体压强理想气体状态方程
（1）
开阀门气体通细进入右边容器活塞缓慢移动气体作活塞压强活塞气体压强设达衡时活塞高度气体温度
（2）
根热力学第定律活塞气体做功等气体增量
（3）
（1）（2）（3）式解
（4）
（5）
四参考解答
设线框边刚达磁场区域边界时速度
（1）
边进入磁场题意线框然受安培力阻力作然加速落．设边落离距离时速度达值表示速度时线框中感应电动势
线框中电流
作线框安培力
（2）
速度达条件安培力
（3）
边运动距离程中重力做功安培力做功动定理
（1）（3）式代入安培力做功
（4）
线框速度达做匀速运动．边匀速运动距离时边达磁场边界整线框进入磁场．线框边移动程中重力做功安培力做功线框速度未变化动定理
（5）
整线框进入磁场直边达磁场区边界作整线框安培力零安培力做功零线框重力作做加速运动
整程中安培力做总功
（6）
〔编注：题命题严密处微分方程
解
知时趋极限速度（线框落穷长距离速度趋）原题说边未进入磁场达速度确切〕
五参考解答
1 作图法求物条光线光路图预解165示
说明：凸薄透镜面镀银构成会聚透镜密接面镜组合图预解165示．图中光心轴两焦点物作图时利列三条特征光线：
（1）射入射光线通方变原方射面镜然反射反射光线轴夹角等入射角均反射线射入透镜时通光心透镜射出时方述反射线相图中．
（2）发出已通左方焦点入射光线折射出射线轴行垂直射面镜然反射反射光线行轴左射入折射出射线通焦点图中．
（3）发出行轴入射光线折射出射线射焦点图中方射面镜然反射反射线指称点方反射线折射出射线法画出：通作行辅助线通光心方保持变焦面相交点入射行光线透镜相交焦面点折射出射线通点图中折射出射光线
列三条出射光线交点组合成点应点．图判明倒立实采取三条光线中意两条正确解答
2 陆续成计算物组合成伙置
物透镜成第取成公式距镜距离处原物相
第作物反射镜成第二第反射镜处说虚物成实前处原物相
第二作物透镜成第三时光线右方入射物（第二）位左方虚物取物透镜公式距
述结果表明第三题求位置透镜左方距离处
求
高物高
六参考解答
解法：
设二极两端压流二极电流
（1）
代入数解关系
（2）
图预解166中横轴截距15轴截距 6斜率－4直线方程（称二极负载线）压流二极电流受二极～特性曲线限制二极工作负载线～特性曲线相交点（图预解166）．二极两端压电流分
（3）
电阻电压
功率
（4）
解法二：
设两二极等效二极代流等效二极电流时等效二极压
（1¢）
代入数解关系
（2¢）
横轴截距3轴截距6斜率－2负载线方程二极特性曲线图预解166横坐标增1倍．作图法求出负载线特性曲线相交点
（3¢）
电阻电压
功率
（4¢）
七参考解答
波形图预解1671示
中105 s 时波形果没固定点应示固定点称作出反射波合成形成（图预解1672）125 s 波形果没固定点应示固定点称作出反射波（图预解1673）．
八参考解答
首先求出定质量引力源成黑洞应满足条件．黑洞定义包括光速运动光子脱离黑洞吸引逃离黑洞表面．拉普拉斯典黑洞模型光做光速运动某种粒子．知道物体引力作势负物体恰逃离引力作表示物体运动限远程中动恰全部克服引力做功．物体限远处时动势等零．意味着该物体处引力源表面处时动势等零．物体逃离引力作表示该物体尚未达限远处动已全部克服引力做功引力势负．意味着引力源表面处时动势零．某引力源质量半径质量粒子引力源表面速度等光速逃离引力作牛顿力学观点应列关系：
（1）
（2）
说质量引力源半径（做黑洞引力半径）时会表面产生足够强引力包括光物质脱离引力作．光言法通光学测量做黑洞原．
现根观测数确定存银河系中心黑洞半径．设位银河系中心引力源质量绕银河系中心旋转星体质量该星体做圆周运动时列关系：
（3）
轨道半径．该引力源黑洞质量分布球半径应满足（2）式
（4）
根观测数数代入（4）式
（5）
说明质量（3）式决定引力源说半径时黑洞数值黑洞．果银河系中心存黑洞话该黑洞半径．
九参考解答
1．表示木棍横截面积静止开始端达两液体交界面止程中木棍受重力浮力牛顿第二定律知落加速度
（1）
表示需时间
（2）
解
（3）
2．木棍端开始进入面液体表示木棍面液体中长度时木棍受重力变浮力变．时浮力重力时浮力重力见合力零衡位置．表示衡位置时木棍面液体中长度时
（4）
（5）
木棍中点处两液体交界处时木棍处衡状态取坐标系原点位交界面竖直方轴正木棍中点坐标时木棍受合力零．中点坐标时受合力
式中 （6）
时木棍运动方程
方加速度
（7）
知简谐振动周期
（8）
求时两种液体中运动时间先求振动振幅．木棍端刚进入面液体时速度
（9）
机械守恒知
（10）
式中时木棍中心距坐标原点距离（1）（3）（9）式求（6）式中代（10）式
（11）
知木棍端开始进入面液体棍中心达坐标原点走距离振幅半参考圆（图预解169）知应30°应时间木棍端开始进入面液体端进入面液体时间棍中心时间
（12）
3．木棍全部浸入面液体开始受力情况分析1中类似浮力重力做匀减速运动加速度数值样程1中情况相反称时间
（13）
4．总时间
（14）
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参考解答
1 五杨振宁李政道丁肇中朱棣文崔琦
2 反物质
3 月球月球火星
二参考解答
1 物块放车摩擦力作面参考系时物块静止开始加速运动车做减速运动物块达车顶缘时速度恰等车时速度物块刚脱落令表示时速度程中物块车系统水方未受外力方动量守恒
（1）
量述程中物块动增量等摩擦力物块做功
（2）
中物块移动距离车动增量等摩擦力车做功
（3）
中车移动距离表示车顶长度
（4）
四式解
（5）
车顶长度少应
2．功关系知摩擦力做功等系统动量增量
（6）
（1）（6）式
（7）
三参考解答
设容器截面积封闭容器中气体摩尔阀门开前气体压强理想气体状态方程
（1）
开阀门气体通细进入右边容器活塞缓慢移动气体作活塞压强活塞气体压强设达衡时活塞高度气体温度
（2）
根热力学第定律活塞气体做功等气体增量
（3）
（1）（2）（3）式解
（4）
（5）
四参考解答
设线框边刚达磁场区域边界时速度
（1）
边进入磁场题意线框然受安培力阻力作然加速落．设边落离距离时速度达值表示速度时线框中感应电动势
线框中电流
作线框安培力
（2）
速度达条件安培力
（3）
边运动距离程中重力做功安培力做功动定理
（1）（3）式代入安培力做功
（4）
线框速度达做匀速运动．边匀速运动距离时边达磁场边界整线框进入磁场．线框边移动程中重力做功安培力做功线框速度未变化动定理
（5）
整线框进入磁场直边达磁场区边界作整线框安培力零安培力做功零线框重力作做加速运动
整程中安培力做总功
（6）
〔编注：题命题严密处微分方程
解
知时趋极限速度（线框落穷长距离速度趋）原题说边未进入磁场达速度确切〕
五参考解答
1 作图法求物条光线光路图预解165示
说明：凸薄透镜面镀银构成会聚透镜密接面镜组合图预解165示．图中光心轴两焦点物作图时利列三条特征光线：
（1）射入射光线通方变原方射面镜然反射反射光线轴夹角等入射角均反射线射入透镜时通光心透镜射出时方述反射线相图中．
（2）发出已通左方焦点入射光线折射出射线轴行垂直射面镜然反射反射光线行轴左射入折射出射线通焦点图中．
（3）发出行轴入射光线折射出射线射焦点图中方射面镜然反射反射线指称点方反射线折射出射线法画出：通作行辅助线通光心方保持变焦面相交点入射行光线透镜相交焦面点折射出射线通点图中折射出射光线
列三条出射光线交点组合成点应点．图判明倒立实采取三条光线中意两条正确解答
2 陆续成计算物组合成伙置
物透镜成第取成公式距镜距离处原物相
第作物反射镜成第二第反射镜处说虚物成实前处原物相
第二作物透镜成第三时光线右方入射物（第二）位左方虚物取物透镜公式距
述结果表明第三题求位置透镜左方距离处
求
高物高
六参考解答
解法：
设二极两端压流二极电流
（1）
代入数解关系
（2）
图预解166中横轴截距15轴截距 6斜率－4直线方程（称二极负载线）压流二极电流受二极～特性曲线限制二极工作负载线～特性曲线相交点（图预解166）．二极两端压电流分
（3）
电阻电压
功率
（4）
解法二：
设两二极等效二极代流等效二极电流时等效二极压
（1¢）
代入数解关系
（2¢）
横轴截距3轴截距6斜率－2负载线方程二极特性曲线图预解166横坐标增1倍．作图法求出负载线特性曲线相交点
（3¢）
电阻电压
功率
（4¢）
七参考解答
波形图预解1671示
中105 s 时波形果没固定点应示固定点称作出反射波合成形成（图预解1672）125 s 波形果没固定点应示固定点称作出反射波（图预解1673）．
八参考解答
首先求出定质量引力源成黑洞应满足条件．黑洞定义包括光速运动光子脱离黑洞吸引逃离黑洞表面．拉普拉斯典黑洞模型光做光速运动某种粒子．知道物体引力作势负物体恰逃离引力作表示物体运动限远程中动恰全部克服引力做功．物体限远处时动势等零．意味着该物体处引力源表面处时动势等零．物体逃离引力作表示该物体尚未达限远处动已全部克服引力做功引力势负．意味着引力源表面处时动势零．某引力源质量半径质量粒子引力源表面速度等光速逃离引力作牛顿力学观点应列关系：
（1）
（2）
说质量引力源半径（做黑洞引力半径）时会表面产生足够强引力包括光物质脱离引力作．光言法通光学测量做黑洞原．
现根观测数确定存银河系中心黑洞半径．设位银河系中心引力源质量绕银河系中心旋转星体质量该星体做圆周运动时列关系：
（3）
轨道半径．该引力源黑洞质量分布球半径应满足（2）式
（4）
根观测数数代入（4）式
（5）
说明质量（3）式决定引力源说半径时黑洞数值黑洞．果银河系中心存黑洞话该黑洞半径．
九参考解答
1．表示木棍横截面积静止开始端达两液体交界面止程中木棍受重力浮力牛顿第二定律知落加速度
（1）
表示需时间
（2）
解
（3）
2．木棍端开始进入面液体表示木棍面液体中长度时木棍受重力变浮力变．时浮力重力时浮力重力见合力零衡位置．表示衡位置时木棍面液体中长度时
（4）
（5）
木棍中点处两液体交界处时木棍处衡状态取坐标系原点位交界面竖直方轴正木棍中点坐标时木棍受合力零．中点坐标时受合力
式中 （6）
时木棍运动方程
方加速度
（7）
知简谐振动周期
（8）
求时两种液体中运动时间先求振动振幅．木棍端刚进入面液体时速度
（9）
机械守恒知
（10）
式中时木棍中心距坐标原点距离（1）（3）（9）式求（6）式中代（10）式
（11）
知木棍端开始进入面液体棍中心达坐标原点走距离振幅半参考圆（图预解169）知应30°应时间木棍端开始进入面液体端进入面液体时间棍中心时间
（12）
3．木棍全部浸入面液体开始受力情况分析1中类似浮力重力做匀减速运动加速度数值样程1中情况相反称时间
（13）
4．总时间
（14）
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