第13届全国中学生物理竞赛
预赛试题
一、（15分）如图13-1所示为两个均匀磁场区，分界面与纸面垂直，它们与纸面的交线aa?、bb?、cc?彼此平行。已知磁感应强度B1的方向垂直纸面向外，B2的方向垂直纸面向内，且B2的大小为B1的二倍，其它区域无磁场。有一多边开口折线导体ABCDEF，位于纸面内，其边长AB?BC?2l、CD?DE?EF?l。各边夹角皆为直角，当CD边平行于aa?并匀速地沿垂直于aa?的方向向右运动时，试以CD边进入aa?为原点，CD边与aa?线的距离x为横坐标，AF间的电势差UAF（即UA?UF）为纵坐标，准确地画出UAF随x变化的图线（以刚开始有感应电动势时UAF的值作为1个单位）。本题不要求列出计算式和文字说明。
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二、（15分）在一些重型机械和起重设备上，常用双块式电磁制动器，
它的简化示意图如图13-2所示。O1和O2为固定铰链。在电源接通时，A杆被
往下压，通过铰链C1、C2、C3使弹簧S被拉伸，制动块B1、B2与制动轮D脱
离接触，机械得以正常运转。当电源被切断后，A杆不再有向下的压力（A杆
及图中所有连杆及制动块所受的重力皆忽略不计），于是弹簧回缩，使制动块
产生制动效果。此时O1C1和O2C2处于竖直位置。已知欲使正在匀速转动的D
轮减速从而实现制动，至少需要M?1100牛·米的制动力矩，制动块与制动轮
之间的摩擦系数??0.40，弹簧不发生形变时的长度为L?0.300米，制动轮直
径d?0.400米，图示尺寸a?0.065米、h1?0.245米、h2?0.340米。试求选用
弹簧的倔强系数k最少要多大。
三、（15分）一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为N?1000瓦，出射的光束截面积为A?1.00平方毫米，试问：
（1）当该光束垂直入射到一物体平面上时，可能产生的光压的最大值为多少？ （2）这束光垂直射到温度T为273开，厚度d为2.00厘米的铁板上，如果有80%的光束能量被激光所照射到的那一小部分铁板所吸收，并使其熔化成与光束等截面积的直圆柱孔，这需要多少时间？ 已知，对于波长为λ的光束，某每一个光子的动量为p?h/?，式中h为普朗克恒量。铁的有关参
3数为：热容量C?26.6焦耳/（摩尔·开），密度??7.90?10千克/米3，熔点Tm?1798开，熔解热
4焦耳/摩尔，摩尔质量??56?10?3千克。 Lm?1.49?10
四、（15分）一个密闭的圆柱形气缸竖直放在水平桌面上，缸内有一与底面平行的可上下滑动的活塞将气缸隔为两部分。活塞导热性能良好，与气缸壁之间无摩擦、不漏气。活塞上方盛有1.5摩尔氢气，下方盛有1摩尔氧气，如图13-3所示。它们的温度始终相同。已知在温度为320开时，氢气的体积是氧气的4倍。试求在温度是多少时，氢气的体积是氧气的3倍。
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