2020年中国科学技术大学创新班考试物理试题（PDF版含答案）

心学科：15155171692
中国科学技术大学创新班考试物理试题（2020 年）
本试卷共七大题，满分 100 分，解答应写出必要的文字说明、方程式和主要演算步骤
一、一木球的密度为水密度的 n倍 n 1 ，在游泳池边高出水面 h处将其水平抛
出，球落入水中后，浮出水面时刚好到达池的另一边。假定泳池长度为 L，试确
定抛出时的速度。（忽略水的黏滞阻力和空气阻力）
二、三个相同的、质量均为m的小滑块（编号分别是1,2,3）排成一行，静止在光滑水平面
上，每个滑块之间有间距。现有以质量为M M m 的大滑块以速度 从左方沿
3 个小滑块 连线的方向射向小滑块，若大滑块与小滑块，小滑块与小滑块之间
的碰撞都是完全弹性的，试 求所有滑块的最终速度。
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三、利用如图所示的装置可以探究机械能守恒定律，在滑块（质量M ）上安装宽
度为 L（较小)的遮光板（遮光板质量忽略不计），把滑块放在水平放置的气垫
导航上，通过跨过定滑轮的绳与钩码（质量m）相连,连接好光电门与数字毫秒
计，两光电门间距用 S表示，如图所示，数字毫秒计能够记录下滑块先后通过两
个光电门的时间 t1, t2 。请分析回答下列问题:
（1）
为准确完成实验和测量，除上面提到的实验器材之外，至少还需要哪几种实验器
材？
（2）数字毫秒计有一个计时方式转换开关，置于右侧时，其计时功能是：光敏
管第一次被遮 光时开始计时，第二次被遮光时停止计时；置于左侧时，其计时
功能是：光敏管被遮光时开始 计时，受到光照时停止计时。在做本实验时，应
将计时方式转换开关置于左侧还是右侧？
（3）滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度 v1,v2分别是多少？
（4）在本实验中，实验数据满足一个怎样的关系式才算是验证了机械能守恒？
四、电阻 R,2R, ,100R依次连成一个环，一个电动势为 的理想电源一端连接到
电阻 R与100R之间。另一端连到环的哪个位置时，通过电池的电流最小？此时
电流多大？
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五、如图所示，一系统由a状态沿 abc到达 c状态，已知有334焦耳热量传入系统
而系统对外做功126焦耳，回答下列问题。
（1）若沿 abc过程时系统对外做功 42.0焦耳，问有多少热量传入系统？
（2）当系统由 c状态沿曲线 cea返回 a状态时，外界对系统做功为84.0焦耳，试
问系统是吸热还是放热？热量传递多少？
（3）若 d a 40.0焦耳，试求沿 ad过程及 dc过程各吸收多少热量。
六、水面上结了一层厚为 20cm的冰，人看到在冰面下方60cm处有一条大鱼。问
鱼实际离 冰面有多深？（水和冰的折射率分别为 nw 1.333,ni 1.308）
七、碳14测年是考古中常用的一种测年法，碳14是放射性核，其半衰期是5730
年，自然界中的碳14是由宇宙线（含质子、中字等高能粒子）与空气中的氮14 发
生核反应生成的，而后 进入碳循环。生物体死亡后，立即停止与生物圈的碳交
换，其碳14含量开始减少。通过测量样品中残留的碳14含量，就可以知道有机
物死亡的时间。
（1）写出氮14与宇宙线粒子反应生成碳14的核反应方程式；
（2）今有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是现代生物中的
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，问此 化石形成距今多少年？
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中国科学技术大学创新班考试物理试题（2020年）答案
第一题：
V g 1 n0 L 2h 1 n
第二题：
V 2M1

u
M m
V 2M M m 2 u
M m M m
2M 2V M m3

u
M m M m
第三题：
（1）托盘天平，刻度尺
（2）左侧
L
（3）V1 ，V
L
t 2

1 t2
2 2

（4）mgs 1 m L 1 L M
2

t
m M
1 2 t 2
第四题：
71R I 连到环的 位置时，电流最小 7.92 10 4
2556R // 2494R R
第五题：
（1）Qadc V Wadc 250J
（2）放热，Qcea 292J
（3）Qad 82J ,Qdc 168J
第六题：
73.82cm
第七题：
（1） 14 146C 7N 0 1e 衰变
（2）22920年