河南省郑州高新区五校2022-2023学年高中物理竞赛期中联考物理试卷

2022-2023郑州高新区五校联考高中物理竞赛期中考试试卷 考试课程与试卷类型：物理 （期中） 学年学期：2022-2023-2考试日期：2023/04/03 填空题 选择题 计算1 计算2 计算3 计算4 计算5 总 分 物理常数： 真空介电常量0 = 8.85×10-12 C2·N-1·m-2，真空磁导率0 =4×10-7 N·A-2， 普朗克常量h =6.63×10-34 J·s，基本电荷e =1.60×10-19 C， 电子质量 me =9.11×10-31 kg，质子质量 mp =1.67×10-27 kg。 一、填空题（共40分，请将答案写在卷面指定的横线上。） 1. （3分）两个点电荷在真空中相距为r1时的相互作用力等于它们在某一“无限大”向同性均匀电介质中相距为r2时的相互作用力，则该电介质的相对介电常量εr= 。 2. （3分）电容为C0的平板电容器，接在电路中，如图所示。若将相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质插入电容器中(填满空间)，此时电场能量是原来的 倍。 3. （3分）带电粒子穿过过饱和蒸汽时，在它走过的路径上，过饱和蒸汽便凝结成小液滴，从而显示出粒子的运动轨迹，这就是云室的原理。今在云室中有磁感强度大小为1T的均匀磁场，观测到一个质子的径迹是半径20cm的圆弧，该质子的动能为 J。 4. （3分）真空中两只长直螺线管1和2，长度相等，单层密绕匝数相同，直径之比d1/d2=1/4。当它们通以相同电流时，两螺线管贮存的磁能之比W1/W2= 。 5. （3分）一圆线圈的半径为R，载有电流I，置于均匀外磁场B中，如图所示。在不考虑载流圆线圈本身所激发的磁场的情况下，则线圈导线上的张力为 。 (载流线圈的法线方向规定与磁场B的方向相同。) 6. （3分） 螺绕环中心周长l=10cm，环上均匀密绕线圈N=200匝，线圈中通有电流I=0.1A，管内充满相对磁导率μr=4200的磁介质。则管内磁感应强度的大小为 T。 7. （3分）同时测量能量为1keV作一维运动的电子的位置与动量时，若位置的不确定值在0.1nm内，则动量的不确定值的百分比Δp/p至少为 。(不确定关系式采用∆px ∆x≥ ħ/2) 8. （3分）在康普顿散射实验中，设入射的X射线波长为0.0708nm，散射后波长变为0.0732nm， 则反冲电子的动能为 eV。 9. （4分）图示为一圆柱体的横截面，圆柱体内有一均匀电场，其方向垂直纸面向内，的大小随时间t线性增加，P为柱体内与轴线相距为r的一点，则P点的位移电流密度的方向为 ；P点感生磁场的方向为 。 10. （4分）半人马星座α星是距离太阳系最近的恒星，它距离地球S=4.3×1016 m。设有一宇宙飞船自地球飞到半人马星座α星，若宇宙飞船相对于地球的速度为v=0.999c，按地球上的时钟计算要用 年时间；以飞船上的时钟计算，所需时间为 年。 11. （4分） 已知μ子的静止能量为 105.7MeV，平均寿命为2.2×10-8s。则动能为150MeV的μ子的速度大小为 ；平均寿命为 s。 12. （4分）锂(Z=3)原子中含有3个电子，电子的量子态可用(n, l, ml, ms)四个量子数来描述，若已知基态锂原子中一个电子的量子态为(1, 0, 0, )，则其余两个电子的量子态分别为( )和( )。 二、选择题（每题3分，共15分，请将答案写在卷面指定的方括号内。） 1. 有一边长为a的正方形平面，在其中垂线上距中心O点a/2处，有一电量为q的正点电荷，如图所示，则通过该平面的电场强度通量为［ ］ (A) ； (B) ； (C) ； (D) 。 2. 一个大平行板电容器水平放置，两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质，另一半为空气，如图。当两极板带上恒定的等量异号电荷时，有一个质量为m、带电荷为+q的质点，在极板间的空气区域中处于平衡。若把电介质抽去，则该质点［ ］ (A) 保持不动； (B) 向上运动； (C) 向下运动； (D) 是否运动不能确定。 3. 两个同心圆线圈，大圆半径为R，通有电流I1；小圆半径为r，通有电流I2，如图。若r << R (大