物理奥赛复赛模拟题(三).doc.docx

物理奥赛复赛模拟题(三)题一：请分析解答下列几个相对论问题：

(1)试导出动量恒定的粒子体系，当所有粒子以相同速度、沿相同一个方向运动时，其相对论性总能量达最小值。

(2)一个高能光子可产生一个正负电子对(e--e)。电子对产生是狄拉克(1928年)预言的，要求利用动量和能量守恒定律证明只有当有另一粒子参与作用时，才有可能产生电子对。

(3)一个静止电子的在库仑场中产生电子对，求有可能产生这过程的光子的最小能量(阈值)。

(4)电子对e-e)的产生作为光子和极端相对论性的电子相互作用的结果，电子沿光子相反方向运动。如果已知光子的阈能Ei=10eV,求：电子的能量。

题2:两滑块A?和A?叠放在水平的桌面上，如图图11-13

11-12所示，已知A?的质量为m,A?的质量为m?,A?

与桌面间的静摩擦系数为μ2,设用μ1表示A?与A?间的静摩擦系数，F表示作用于滑块A?上的水平拉力，则当μ1和F各取各种不同值时，A?与A?可能发生的运动情况有下列四种：

(1)A?相对于桌面滑动，但A?与A?相对静止。

(2)A?相对于桌面滑动，A?与A?间存在着相对运动。图11-13

0图2(a)

(3)A?相对于桌面而静止，A?相对于桌面滑动。

(4)A?和A?相对于桌面均静止。

1.分别写出上述各种运动情况中μ1和F满足的条件(不要求写出运算过程)。2.以横坐标表示μ1,纵坐标表示F,试在F-μ1图上标出与上述各种运动情况相应的μ1和F的取值范围。

题3:关于人体能量消耗问题，下表为各种活动热能产生率：

活动

热能产生率(W)

温度变化(没有能量损失)(℃hr-1)

保持体温不变时水的蒸发(kghr1)

休息

75

1.0

轻度工作

300

适度工作

600

重度工作

1200

1.(1)设人体与水的比热相同，所有产生的热能都能用来提高体温(没有从身体上损

失),当休息时每小时温度升高约1.0℃,列于上表第二栏中。

(2)复制该表，根据第一栏数据，计算其他活动时每小时体温的升高量，列在第二栏。

(3)现设体温保持不变，能量仅用来使汗水蒸发，计算汗水的蒸发率，以kg/hr为单位，完成表中的第三栏。

(4)这些数据表明，能量被用来蒸发汗水率可能存在最大值，提出一个为什么出现该最大值的理由。

(5)现在利用你得到的表，计算所产生每千瓦的热源使体温升高的度数，设没有能量从身体上损失，并计算在保持体温不变时，所产生的每千瓦热能用于蒸发时水的蒸发率。

2.某一跑马拉松的运动员，质量为65kg,他产生的热能为900W,用了两个半小时跑完全程。

(1)假设以最大的蒸发率蒸发汗水，计算该运动员每小时温度升高多少?用所得的结果和所给出的数据解释为什么实际上还有另一些机构从人体内移走能量。

(2)另一个从身体耗散热能的机构是，从肺中蒸发的水被呼出体外，如果这是唯一的其他冷却机构，计算要保证体温不超过危险温度41℃时该运动员蒸发出的水的质量。

(3)计算在整个比赛过程中该运动员共损耗的水量(例如考虑两种机构),并说明脱水的危险。

3.(1)计算这个马拉松运动员的平均速度(m/s)。

(2)假设运动员在空气中运动，使得运动员身体截面前的空气运动，估算每秒有多少质量的空气运动。

(3)假设带动的空气与运动员具有相同的速率，计算：——每秒钟他传递给空气的动能。

——为在空气中跑动，他必须提供的功率。——通过空气中，他所受的力。

4.食物的新陈代谢和热耗散的速率随体温增加，解释为什么这能被描述为正反馈，简单地讨论可能的结果。

公式

数据：

人体平均质量：65kg。马拉松的全程：42km

开始马拉松前平均体温：37℃

从身体表面蒸发而耗散能量最大可能值为650W。身体在41℃以上停止正常功能。

若由蒸发而损失的质量达人体质量的5%以上，出现严重脱水。水的比热容：4200J·kg1k-1。

2.4×10?J·kg-1。

35℃~45℃之间的平均蒸发潜热e为：

空气密度：

题4:一个直立的圆筒形容器，内装有处于热平衡状态的一种分子气体，筒的上盖是一个可以自由上下移动的玻璃板，假设无气体泄漏，并假设玻璃板与筒壁之间的摩擦力恰可消除振动，但其能量损失比起其他能量来又可忽略，起初，气体温度等于环境温度，筒内气体可以认为是理想气体。假设圆筒(包括上盖和筒底)的热导率和热容量均很小，因此，气体和外界的热传递很