第19届全国中学生物理竞赛预赛试卷(2002年)

第19届全国中学生物理竞赛预赛试卷(2002年)

第十九届全国中学生物理竞赛预赛试卷（2002年）

全卷共七题，总分为140分．

一、（15分）今年3月我国北方地区遭遇了近10年来最严重的沙尘暴天气．现把沙尘上扬后的情况简化为如下情景：v为竖直向上的风速，沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中（不动）．这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度v竖直向下运动时所受的阻力．此阻力可用下式表达

f Av2

其中 为一系数，A为沙尘颗粒的截面积， 为空气密度．

（1）若沙粒的密度 S 2.8 103kg m－3，沙尘颗粒为球形，半径r 2.5 10－4m，地球表面处空气密度 0 1.25kg m－3， 0.45，试估算在地面附近，上述v的最小值v1． （2）假定空气密度 随高度h的变化关系为 0(1 Ch)，其中 0为h 0处的空气密度，

C为一常量，C 1.18 10 4m－1，试估算当v 9.0m s－1时扬沙的最大高度．

（不考虑重力加速度随高度的变化） 二、（20分）图预19-2所示电路中，电池的电动势为E，两个电容器的电容皆为C，K为一单刀双掷开关。开始时两电容器均不带电 （1）第一种情况，现将K与a接通，达到稳定，此过程中电池内阻消耗的电能等于__________；再将K与a断开而与b接通，此过程中电池供给的电能等于___________。

（2）第二种情况，现将K与b接通，达到稳定，此过程中电池内阻消耗的电能等于__________；再将K与b断开而与a接通，此过程中电池供给的电能等于___________。 三、（20分）据新华社报道，为了在本世纪初叶将我国的航天员送上太空，2002年3月25日22时15分，我国成功地发射了一艘无人试验飞船。在完成预定任务后，飞船于4月1日16时51分安全着陆，共绕地球飞行108圈。 （1）飞船的名称是什么？

（2）飞船在运行期间，按照地面指挥控制中心的指令成功地实施了数百个动作，包括从椭圆轨道变换成圆轨道等．假如把飞船从发射到着陆的整个过程中的运动都当作圆周运动处理，试粗略估计飞船离地面的平均高度．已知地球半径R 6.37 106m，地球表面处的重力加速