第40届全国中学生物理竞赛预赛试题（2023.09.02）（含答案）

第 40 届全国中学生物理竞赛预赛试题 （2023 年 9 月 2 日 9:00-12:00） 考生必读 1 、 考生考试前务必认真阅读本须知。 2 、 本试题共 5 页，总分为 400 分。 3 、 需要阅卷老师评阅的内容一定要写在答题纸相应题号后面的空白处；阅卷老师只评阅答 题纸上的内容；选择题和填空题也必须在答题纸上作答；写在试题纸和草稿纸上的解答 一律无效。 一、选择题（本题 60 分，含 5 小题，每小题 12 分。在每小题给出的 4 个选项中，有的小题只有一项符合 题意，有的小题有多项符合题意。将符合题意的选项前面的英文字母写在答题纸对应小题后面的括号 内。全部选对的得 12 分，选对但不全的得 6 分，有选错或不答的得 0 分。） 1. 氢原子中基态电子的结合能 EH 与氦离子( He+ )中基态电子的结合能EHe+ 的比值最接近于( ) 第 1 页 , 共 5 页 ( 1 3 ) ( 1 B. 2 ) ( A. 1 ) ( C. )1 D. 4 2. 一电路如图 2a 所示，其中三个电池的电动势之比 ε1 : ε2 : ε3 = 1: 2 : 3 ，三个电阻 的阻值之比R1 : R2 : R3 = 1: 2 : 3 。导线电阻均忽略不计。流过 R1 、R2 、R3 的电流大 小之比为( ) A. 1:1: 2 B. 1: 2 :1 C. 2 :1:1 D. 1: 2 : 3 图 2a. ( P ) ( a )3. 如图 3a，一定量的理想气体经历的三个过程分别如P-V 图象中 bca、bda、bea 所示。已知 bca 是绝热过程。下列说法正确的是：( ) e ( c d )A. bda 是系统从外界吸热的过程； ( b )B. bda 是系统对外界做负功的过程； C. bea 是系统从外界吸热的过程； ( O ) ( V )D. bea 是系统对外界做负功的过程。 图 3a 4. 如图 4a，边长为 a 的正方形的四个顶点上固定着两个质子 p 和两个正电子 e+ 。 ( 电 )某时刻由静止释放这四个粒子，仅考虑它们在彼此间电场力的作用下运动，不考虑 磁辐射。已知电子电量为 e ，真空介电常量为ε0 。经过足够长的时间后，单个质子、 单个正电子的动能最接近的结果分别是：( ) A. 、 + B. 、 1+ C. 2 + ) 、 2 + ) D. 、 5. 对于一个导体空腔内部电场的场强和电势，下列说法正确的是：( ) A. 电势的值和场强都不受腔外电荷的影响； B. 电势的值和场强都会受到腔外电荷的影响； C. 场强不受腔外电荷的影响，但电势的值会受到腔外电荷的影响； D. 电势的值不受腔外电荷的影响，但场强会受到腔外电荷的影响。 二、填空题（本题 100 分，每小题 20 分，每空 10 分。请把答案填在答题纸对应题号后面的横线上。只需 给出结果，不需写出求得结果的过程。） 6. 国际标准音 A-la 的频率为 f = 440 Hz 。当发音频率为这个频率的音叉振动时，产生的声波的波长为 第 2 页 , 共 5 页 ( 34 11 ) cm；一个观测者站在两个这样的音叉之间以 m/s 的速度沿着这两音叉的连线跑向其中某个音叉， 同时这两个音叉均振动发声，则该观测者听到的拍频是 Hz 。已知声速为 340 m/s 。 7. 如图 7a ，一质量为 2M 的小球，以 20.0 m/s 的速率从水平地面上坐标原点 O 出射，初速度方向斜向上，与 x 轴（水平）正方向的夹角为 。当小球到 达最高点时，瞬间炸裂为质量均为 M 的两小块 A、B；在小球爆炸后的瞬间， A 的速度与 x 轴正方向的夹角为 π , 此后，它恰好落到坐标原点 O ，整个 运动过程均在xy 平面内。由此可知，A 在爆炸后的瞬间的速率为 m/s， B 落到地面时的 x 坐标为 m 。保留三位有效数字，不计空气阻力，重 力加速度大小为 9.80 m/s2。 8. 如图 8a ，初始时在水平地面上静止的密闭车厢内的空气中悬浮一个充满氦气 的气球 A ，它通过柔软长轻绳固定在车厢底板上，绳长远大于气球半径。若车厢 ( g 2 )沿水平方向从静止开始以大小为 （g 为重力加速度大小）的加速度做匀加速直 线运动，则气球的位置相对于车厢稳定后，拉气球的轻绳将沿车厢运动方向 (填“前倾 ”、“后仰 ” 或“保持竖 ... ...