第32届全国中学生物理竞赛预赛试卷
总分l—5 6 7>
8
91011| 12
1314~ 1516
本卷共l6题，满分200分。
,
一、选择题．本题共5小题，每小题6分．在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意。把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．
1. 2014年3月8日凌晨2点40分，马来西亚航空公司一架波音777-200飞机与管制中心失去联系．2014年3月24日晚，初步确定失事地点位于南纬31o52′、东经115 o 52′的澳大利亚西南城市珀斯附近的海域．有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照，则
A. 该卫星一定是地球同步卫星
B. 该卫星轨道平面与南纬31 o 52′所确定的平面共面
C. 该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍
D. 地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍
2. 23892U（铀核）衰变为22288Rn（氡核）要经过
,
A. 8次α衰变，16次β衰变
B. 3次α衰变，4次β衰变
C. 4次α衰变，16次β衰变
D. 4次α衰变，4次β衰变
3．如图，一半径为R的固定的光滑绝缘圆环，位于竖直平面内；环上有两个相
同的带电小球a和b(可视为质点)，只能在环上移动，静止时两小球之间的距离
为R。现用外力缓慢推左球a使其到达圆环最低点c，然后撤除外力．下列说法
正确的是
A. 在左球a到达c点的过程中，圆环对b球的支持力变大
B．在左球a到达c点的过程中，外力做正功，电势能增加。
C. 在左球a到达c点的过程中，a、b两球的重力势能之和不变
D. 撤除外力后，a、b两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒
；
4．如图，O点是小球平抛运动抛出点；在O点有一个频闪点光源，闪光频率
为30Hz；在抛出点的正前方，竖直放置一块毛玻璃，小球初速度与毛玻璃平
面垂直．在小球抛出时点光源开始闪光．当点光源闪光时，在毛玻璃上有小球
的一个投影点．已知图中O点与毛玻璃水平距离L=1．20 m，测得第一、二个
投影点之间的距离为0.05 m ．取重力加速度g =10m/s 2．下列说法正确的是 A. 小球平抛运动的初速度为4m/s
B ．小球平抛运动过程中，在相等时间内的动量变化不相等
C ．小球投影点的速度在相等时间内的变化量越来越大 D. 小球第二、三个投影点之间的距离0．15m #
5．某同学用电荷量计(能测出一段时间内通过导体横截面的电荷量)测量地磁场强度，完成了如下实验：如图，将面积为S ，电阻为"的矩形导线框abcd 沿图示方位水平放置于地面上某处，将其从图示位置绕东西轴转180o，测得通过线框的电荷量为Q 1；将其从图示位置绕东西轴转90 o ，测得通过线框的电荷量为Q 2。该处地磁场的磁感应强度大小应为
A. 2
2
214Q Q S R + B. 2221Q Q S R + C. 2
2
21212
Q Q Q Q S R ++ D. 222121Q Q Q Q S R ++
二、填空题．把答案填在题中的横线上．只要给出结果，不需写出求得结果的过程．
6．(10分)水平力F 方向确定，大小随时间的变化如图a 所示；用力F 拉静止在水平桌面上的小物块，在F 从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a 随时间变化的图象如图b 所示．重力加速度大小为10m/s 2。由图示可知，物块与水平桌面间的最大静摩擦力为 ；物块与水平桌面间的动摩擦因数为 ；在0~4s 时间内，合外力做的功为 。
~
7．(10分)如图，物块A 、C 置于光滑水平桌面上，通过轻质滑轮和细绳悬挂物块B ，物块A 、B 的质量均为2kg ，物块C 的质量为1 kg ，重力加速度大小为10m/s 2 。
(1)若固定物块C ，释放物块A 、B ，则物块A 、B 的加速度之比为 ；细绳的张力为 。
(2)若三个物块同时由静止释放，则物块A 、B 和C 加速度之比为 。
￥
8．(10分)2011年8月中国发射的宇宙飞船“嫦娥二号”在完成探月任务后，首次从绕月轨道飞向日地延长线上的拉格朗日点，在该点，“嫦娥二号”和地球一起同步绕太阳做圆固运动．已知太阳和地球的质量分别为M S和M E，日地距离为R．该拉格朗日点离地球的距离x满足的方程为，由此解得x≈·(已知当λ< 9．(10分)在“利用电流传感器(相当于理想电流表)测定干电池电动势和内阻”的实验中，某同学利用两个电流传感器和定值电阻R0=2000Ω以及滑动变阻器，设计了如图a所示的电路，进行实验．该同学测出的 123# 4 5 I1/mA1．351．301．201．10· 1．05 I2/A0．300．400．600．800．90 表中I1和I2分别是通过电流传感器1和2的电流．该电流的值通过数据采集器输入到计算机，数据采集器和计算机对原电路的影响可忽略． ] (1)在图b中绘出I1~I2图线； (2)由I1~I2图线得出，被测电池的电动势为V，内阻为Ω 10．(10分)某金属材料发生光电效应的最大波长为λ0，将此材料制成一半径为R的圆球，并用绝缘线悬挂于真空室内．若以波长为λ(λ<λ0)的单色光持续照射此金属球，该金属球发生光电效应所产生光电子的最大初动能为，此金属球可带的电荷量最多为，(设无穷远处电势为零，真空中 半径为r带电量为q的导体球的电势为U=k r q ．) 三、计算题。计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分.有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位． . 11．(20分)某机场候机楼外景如图a所示。该候机楼结构简化图如图b所示：候机楼侧壁是倾斜的，用钢索将两边斜壁系住，在钢索上有许多竖直短钢棒将屋面支撑在钢索上．假设海边斜壁的质量为m，质量分 布均匀；钢索与屋面(包括短钢棒)的总质量为 2 m ，在地面处用铰链与水平地面连接，钢索固定于斜壁上端以支撑整个屋面，钢索上端与斜壁的夹角为30o；整个系统左右对称．求 (1)斜壁对钢索的拉力的大小； (2)斜壁与地面的夹角． 12. . (20分)从左至右在同—水平地面上依次有3个质点a 、b 、c ，且三者共线，a 与b 相距l 1，b 与c 相距l 2．现同时将它们从其初始位置抛出．已知质点b 以初速度v 0竖直上抛，质点c 以某一初速度竖直上抛．设在这3个质点的运动过程中，a 能碰到质点b 和c ；并假设质点a 的质量远大于质点b 的质量，且a 与b 碰撞时间极短．求质点c 的初速度v c 和质点a 的初速度所满足的条件。所求的结果均用题中的已知量表示出来。 ^ 13． (20分)有—块长条形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5cm 2，通有电流2mA 时，其内自由电子定向移动的平均速率为×10-5m/s ，空穴定向移动的平均速率为 ×10-5m/s 。已知硅的密度为×103kg/m 3，原子量是28。电子的电荷量大小为e =×10-19C ．若一个硅原子至多只释放一个自由电子，试估算此半导体材料中平均多少个硅原子中才有一个硅原子释放出自由电子阿伏伽德罗常数为N 0=×1023mol -1。 ' 14． (20分)电子感应加速器利用变化的磁场来加速电子．电子绕平均半径为R 的环形轨道(轨道位于真空管道内)运动，磁感应强度方向与环形轨道平面垂直。 电子被感应电场加速，感应电场的方向与环形轨道相切．电子电荷量为e 。 (1)设电子做圆周运动的环形轨道上的磁感应强度大小的增加率为t B ??，求在环形轨道切线方向感应电场作用在电子上的力； 、 (2)设环形轨道平面上的平均磁感应强度大小的增加率为t B ??，试导出在环形轨道切线方向感应电场作用在电子上的力与 t B ??的关系； (3)为了使电子在不断增强的磁场中沿着半径不变的圆轨道加速运，求t B ??和t B ??之间必须满足的定量关系． , 15. (20分)如图，导热性能良好的气缸A 和B 高度均为h (已除开活塞的厚度)，横截面积不同，竖直浸没在温度为T 0的恒温槽内。它们的底部由—细管连通(细管容积可忽略)．两气缸内各有一个活塞，质量分别为m A =2m 和m B =m ，活塞与气缸之间无摩擦，两活塞的下方为理想气体，上方为真空。当两活塞下方气体处于平衡状态时，两活塞底面相对于气缸底的高度均为 2 h 。现保持恒温槽温度不变，在两活塞土上面同时各缓慢加上同样大小的压力，让压力从零缓慢增加，直至其大小等于2mg (g 为重力加速度)为止。并一直保持两活塞上的压力不变；系统再次达到平衡后，缓慢升高恒温槽的温度，对气体加热，直至气缸B 中活塞底面恰好回到高度为 2 h 处．求 (1)两个活塞的横截面积之比S A ：S B ； (2)气缸内气体的最后的温度； (3)在加热气体的过程中．气体对活塞所做的总功。 ； 16．(20分)如示意图所示，一垂直放置的高为15.0cm 的圆柱形中空玻璃容器，其底部玻璃较厚，底部顶点A 点到容器底平面中心B 点的距离为8.0cm ，底部上沿为一凸起的球冠，球心C 点在A 点正下方，球的半径为1.75cm ．已知空气和容器玻璃的折射率分别是n 0=和n 1=．只考虑近轴光线成像。 已知：当λ《1时，sin λ＝λ． (1)当容器内未装任何液体时，求从B 点发出的光线通过平凸玻璃柱，在玻璃柱对称轴上所成的像的位置，并判断像的虚实； (2)当容器内装满折射率为的液体时，求从B 点发出的光线通过平凸玻璃柱的上表面折射后所成像点的位置，并判断这个像的虚实。 】 ~ — 第32届全国中学生物理竞赛预赛试卷 参考解答与评分标准 一、选择题．本题共5小题，每小题6分．在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意．把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分． 1．D 2．D 3．BD 4．A 5．C | 1、【解析】：该卫星轨道经过南纬31o52′、东经115 o 52′的澳大利亚西南城市珀斯附近的海域上空，而地球同步卫星一定在赤道上空，所以该卫星一定不是地球同步卫星，选项A错误。 卫星运行万有引力提供向心力，轨道中心一定在地心，故该卫星轨道平面不能与南纬31o52′所确定的平面共面，选项B错误。 地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍，选项D正确C错误。 2、【解析】：由（238-222）÷4=4可知，238 92U（铀核）衰变为222 88 Rn（氡核）要经过4次α衰变。经过4 次α衰变，电荷数减少8，而实际上电荷数减少了92-88=4，所以经过了4次β衰变，电荷数增加了4，选项D正确。 3、【解析】：在左球a到达c点的过程中，b球向上移动，重力与库仑力的夹角增大，其合力减小，由平衡条件可知，圆环对b球的支持力变小，选项A错误。 在左球a到达c点的过程中，两球之间的距离减小，外力做正功，电势能增加，选项B正确。 在左球a 到达c 点的过程中，a 、b 两球的重力势能之和变化，选项C 错误。 ~ 撤除外力后，a 、b 两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒，选项D 正确。 4、【解析】：闪光周期T=1/30s ，由 2 12 vT gT = 0.05 L ， 解得小球平抛运动的初速度为v=4m/s ，选项A 正确。 小球平抛运动过程中，只受重力，由 mg=ma=m v t ?? =()mv t ??， 解得△（mv ）=mg △t ，所以小球平抛运动过程中，在相等时间内的动量变化相等，选项B 错误。 设投影点的位移为Y ，由 ！ 2 12 vt gt = L Y ， 解得Y= 2gL v t ，即投影点以速度2gL v 做匀速运动，小球投影点的速度不变，选项C 错误。 小球第二、三个投影点之间的距离为，选项D 错误。 5、【解析】：设该处地磁场的磁感应强度与竖直方向的夹角为θ，将其从图示位置绕东西轴转180°，磁通量变化△Φ=2BS sin θ,产生的感应电动势 E= t ?Φ ? ，I=E/R, Q 1=I △t ，联立解得： Q 1=2sin BS R θ . 将其从图示位置绕东西轴转180°，磁通量变化 △Φ=BS sin θ-BS cos θ,同理可得 【 Q 2= 2cos BS R θ-2sin BS R θ .联立解得： B = R S ,选项C 正确。 二、填空题．把答案填在题中的横线上．只要给出结果，不需写出求得结果的过程． 6．(10分) 答案： 6N 3分 3分 24J 4分 ， 【解析】：由图示图象可知，在t=2s 时物块开始运动其加速度a 1=1m/s 2，对应的拉力为6N ，所以物块 与水平桌面间的最大静摩擦力为6N.根据t=2s 和4s 对应的力和加速度，由 F 1-μmg=ma 1，F 2-μmg=ma 2， 解得m=3kg ，μ=. 根据加速度图像与横轴所围面积表示速度变化可知，在0~4s 时间内，物块速度变化4m/s ，即物块末速度为v=4m/s 。根据动能定理，合外力对物块所做的功为 W= 12 mv 2 =24J 。 7. (10分) 答案：（1）2：1 3分 ; 8N 3分 | （2）2：3：4 4分 【解析】 （1）若固定物块C ，释放物块A 、B ，根据动滑轮的特征，在相同时间内，A 运动位移是B 下落高度的2倍，所以物块A 、B 的加速度之比为2∶1 ；对设细绳的张力为F ，对A ，由牛顿运动定律，F=ma 1，对B ，由牛顿第二定律，mg-2F=ma 2。联立解得F=8N.。 （2）若三个物块同时由静止释放，由于滑轮两侧细绳中拉力相等，所以物块A 和C 的加速度之比为1∶2..。若三个物块同时由静止释放，在相同时间内，C 运动位移是A 运动位移的2倍，B 下落高度是A 位移的倍，所以物块A 、B 和C 的加速度之比为2∶3∶4。 8．(10分) 答案： 22)(x M x R M E s ++=3R M s (R +x ) 6分 3 1)3( S E M M R 4分 - 【解析】设“嫦娥二号”质量为m ，绕太阳运动的角速度为ω，根据题述，在拉格朗日点，对“嫦娥二号”绕太阳运动，由万有引力定律和牛顿运动定律， G () 2 S M m R x + + G 2E M m x =m ω2 (R+x )， 对地球绕太阳运动，由万有引力定律和牛顿运动定律， G 2 E S M M R =M E ω2 R ， 联立解得：该拉格朗日点离地球的距离x 满足的方程为 () 2 S M R x + + 2E M x =3S M R (R+x )。 由于x< () 2 S M R x += 2 21S M x R R ??+ ??? = 2S M R (1-2x R ), | 即 2S M R (1-2x R )+2E M x =3S M R (R+x )。 解得： x ≈1 33E S M M ?? ?? ? R 9．(10分) 答案 :(1)I 1~I 2图线为： 4分 (2)(± 3分 ; (± 3分 — 【解析】 利用描点法绘出I 1—I 2图线。对电路，由闭合电路欧姆定律，E=I 1R 0+（I 1+I 2）r ，变化成： I 1= 0E R r + -0r R r +I 2， 对比绘出的I 1—I 2图线可知 0E R r +=，0r R r +=×10-3， 联立解得：r=Ω，E=。 10. (10分 ) ` 答案： 0) (λλλλ-hc 5分 ; 0) (λλλλke Rhc - 5分 【解析】：根据爱因斯坦光电效应方程，该金属发生光电效应所产生光电子的最大初动能为 00 ) (λλλλλλ -= -=hc c h c h E k 光电子在导体球表面的电势能为 R q ek eU -=- 由0=-eU E k ，解得此金属球可带的电荷量最多为 0) (λλλλke Rhc q -= 、 三、计算题. 计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分。有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位. 11. (20分)设斜壁长度为l ,斜壁对钢索的拉力大小为F ,斜壁与水平地面所夹锐角为α,由力矩平衡条件得F 2l =mg 2 l cos α ① 钢索与屋面作为一个整体受到三个力:两端的拉力大小均为 F (与 水平方向的夹角为α-30o)，竖直向下的重力mg ，由力的平衡条件 得2Fsin(α-30°)= 2 1 mg ② 由①②式得cos αsin(α-30°)=41 ③ 由三角中的积化和差公式有21[sin(α-30 o -α)+ sin(α-30 o +α)]= 4 1 即sin(2α-30 o) =1 ④ 解得α=60 o ⑤ 由①⑤式得F = 2 1 mg 【 评分参考 :①②式各 4分 ,③④⑤⑥式各 3分. 12. (20分)以质点 a 的初始位置为原点,向右为x 轴正向,向上为y 轴正向.设a 的初速度x 和y 分量分别为 v x 和 v y .按抛体运动公式,在时刻t 质点a 、b 、c 的坐标分别为 (x a ，y a )=(v x t ,v y t - 21gt 2 ) ① (x b ，y b )=(l 1,v 0t -2 1 gt 2) ② (x c ，y c )=( l 1+l 2,v c t - 2 1gt 2 ) ③ a 与 b 相碰的条件是,存在时刻t 1, 使满足 v x t 1=l 1 ④ v y t 1- 21gt 12= v 0t 1-21gt 12 ⑤ v 0t 1-2 1 gt 12≥0 ⑥ ⑥式来自于水平地面对质点y 坐标的限制。由④⑤⑥式得v y = v 0 ⑦ v x ≥g 1 2v l ⑧ 》 由于 a 与 b 碰撞时间极短,可忽略重力的影响。在a 与b 碰撞前后,系统的动量和能量守恒 m a v x = m a v'x + m b v'bx ⑨ m a + m b v by (t 1)=m a v'y (t 1)+m b v'by (t 1)⑩ 21m a [v x 2+ v y 2 (t 1)]+ 21m b v by 2(t 1)=21m a [v'x 2+ v'y 2 (t 1)]+ 2 1 m b [v'bx 2+ v'by 2 (t 1)] ○ 式中,碰后的有关速度用打撇的字母表示.由题意,可认为m b =0.将m b =0代入⑨⑩○式得 v x =v'x ，v y (t 1)＝v'y (t 1) ○ 可见,质点b 的运动对质点a 的运动的影响可忽略。 同理,a 与c 相碰的条件是,存在时刻t 2,使满足v x t 2=l 1+ l 2 ○ ] v y t 2- 21gt 22= v c t 2-21gt 22 ○ v c t 2-2 1 gt 22≥0 ○ 由○○○式得v c =v y ○ v x ≥g c l l v 22 1+ ○ 由⑦⑧○○式得,质点c 的初速度v c 为v c =v 0 ○ 质点 a 的初速度应满足的条件为v x ≥g 2 12v l l + ○ v y =v c =v 0 ○ 评分参考:①②③式各 2分 ,④⑤⑥⑦⑧○○○○○○○○○各1分. 13. (20分)设此半导体单位体积内有n 个自由电子(因此也有n 个空穴),以S 表示此半导体的横截面积,v l 和v 2分别表示半导体中空穴和自由电子的定向移动速率,I l 和I 2分别表示半导体中空穴和自由电子定向移动形成的电流,则I l =nev l S ① I 2=nev 2S ② 半导体中的总电流为I =I l +I 2 ③ 由此得n = S e S e I 21v v +④ ? 由题意知 ,此半导体单位体积内有 瓦个硅原子释放出自由电子. 单位体积半导体硅内的原子个数为N = M ρ N 0 ⑤ 式中ρ和M 分别为硅的密度和摩尔质量,N 0=×1023mo1-1是阿伏伽德罗常数.由④⑤式得 ) (210v v +=S eN IM N n ρ= ⑥ 代入有关数据得 N n =1×105 ⑦即此半导体材料中,平均约1×105个硅原子释放出一个自由电子. 评分参考:①②式各 4分 ,③式 3分,④式 2分 ,⑤式 3分 ,⑥⑦式各2分. 14. (20分) (1)设电子做圆周运动的圆轨道上的磁感应强度大小为 B,方向与环面垂直。由牛顿第二定律和洛 伦兹力公式得evB =m R 2 v ① 设在圆轨道切线方向作用在电子上作用力为F ,按照动量定理有F ?t = ?(mv ) ② ) 由①②式得F =eR t B ?? ③ (2)按照法拉第电磁感应定律 ,在电子运动的圆轨道上的感应电动势为ξ=t ??Φ ④ 式中圆轨道所张的面上的磁通量 Ф为Ф=πR 2B ⑤ 这里, B 为圆轨道所张的面上的平均磁感应强度。由④⑤式得ξ=πR 2t B ?? ⑥ 考虑电子运行一圈感应电场所做的功,由电动势的定义可得ξ=2πRE ⑦ 电子在圆轨道切向所受到的力为F =qE ⑧ 由⑥⑦⑧式得,F = 2 1eR t B ?? ⑨ (3)③和⑨式所表示的是同样的力的大小.联立③⑨式得 t B ??=21t B ?? ⑩ … 这就是为了使电子在不断增强的磁场中沿着半径不变的圆轨道加速运动, t B ??和t B ??之间必须满足的定量关系. 评分参考:第 (1)问 6分 ,①②③式各 2分 ;第 (2)问10分 ,④⑤⑦⑧⑨式各2分 ;第 (3)问 4分 ,⑩式4分. 15. (20分) (1)平衡时气缸A 、B 内气体的压强相等,故 B B A A S g m S g m = ① 由①式和题给条件得S A :S B =2:1 ② (2)两活塞上各放一质量为2m 的质点前,气体的压强p l 和体积V 1分别为 p 1= B A S mg S mg =2 ③ V 1=2 3 S B h ④ 两活塞上各放一质量为 2m 的质点后,B 中活塞所受到的气体压力小于它和质点所受重力之和,B 中活塞将一 直下降至气缸底部为止,B 中气体全部进入气缸A.假设此时气缸A 中活塞并未上升到气缸顶部,气体的压强p 2为p 2= B A S mg S mg 24= ⑤ 设平衡时气体体积为V 2.由于初态末态都是平衡态,由理想气体状态方程有 2 2011T V p T V p = ⑥ ? 由③④⑤⑥式得V 2= 43S B h =8 3 S A h ⑦ 这时气体的体积小于气缸A 的体积,与活塞未上升到气缸顶部的假设一致. 缓慢加热时,气体先等压膨胀,B 中活塞不动,A 中活塞上升;A 中活塞上升至顶部后,气体等容升压;压强升至 B S mg 3时,B 中活塞开始上升,气体等压膨胀。设当温度升至T 时,该活塞恰位于2 h 处.此时气体的体积变为 V 3= 2 5 S B h ⑧ 气体压强p 3= B S mg 3 ⑨ 设此时气缸内气体的温度为T ,由 状态方程有T V p T V p 33022= ⑩ 由⑤⑦⑧⑨⑩式得T =5T 0 ○ 11 (3)升高恒温槽的温度后,加热过程中,A 活塞上升量为h -83h =8 5 h ○ 12 . 气体对活塞所做的总功为W =4mg ·85h +3mg ·2 1h =4mgh ○ 13 评分参考:第 (1)问 3分 ,①式2分 ,②式1分 ;第(2)问 13分, ③④⑤⑥式各2分,⑦⑧⑨⑩○ 11式各1分 ;第 (3)问 4分 , ○12○ 13式各2分. 16. (20分) (1)容器底部凸面两侧介质的折射率分别是n 1=和n 0=。如图,由 B 点发出的经过球心C 的光线BA 经过顶点A 后,方向不变,进入空气中;由B 点发出的与BA 成α角的另一条光线BD 在D 点折射,设折射角为φ,并与前一条出射光线交于 E 点,E 点即B 点的像点的位置。 由折射定律和几何关系得 n l sin θ=n 0sin φ ① γ=α +θ ② φ=γ +β ③ 在三角形 BCD 和三角形 CDE 中 ,由正弦定理可得 θ αsin sin BC CD = ④ ? βsin sin CE CD = ⑤ 由于只考虑近轴光线成像,所以α、β、θ、φ都是小角度,①④⑤式可写为 n 1θ= n 0φ ⑥ θCD =α BC ⑦ φCD =βCE ⑧ 由⑥⑦式可得 α+θ=φ (1+ BC CD )1 n n ＝φ＜φ ⑨ 所考虑的光线是会聚的,故所成的像为实像.由 ②③⑥⑦⑧式可得 CD n n BC CD n n CD CE 1 1011- - == β ? 将题给数据代入上式得 56 .1175.10.875.156.1111 -- -= CE 1.75cm=9.75cm ⑩ 由⑨式和题给数据得 CE AC BA BE +-== 16.0cm ⑩ B 点发出的光线通过平凸玻璃柱,在玻璃柱对称轴上所成的像点的位置在 C 点正上方9.75cm 处或在B 点正上方16.0cm 处. (2)容器底部凸面两侧介质的折射率分别是n l =和n 2=.如图,由B 点发出的经过球心C 的光线BA 经过顶点A 后,方向不变,进入液体中;由B 点发出的与BA 成α角的另一条光线BD 在D 点折射,设折射角为φ,并与前一条出射光线交E 点,E 点即B 点发出的光线第一次折射后所成像点的位置. 由折射定律和几何关系可得 n l sin θ=n 2sin φ （11） γ=α +θ （12） γ=φ +β （13） 在三角形 BCD 和三角形 CDE 中 ,由 正弦定理可得 θ αsin sin BC CD = （14） ? βsin sin CE CD = （15） 由于只考虑近轴光线成像,所以α、β、θ、φ都是小角度, （11）（14）（15）式可写为 n 1θ= n 2φ （16） θCD =α BC （17） φCD =βCE （18） 由（16）（17）式可得 α+θ=φ (1+ BC CD )1 2 n n ＝φ>φ （19） 所考虑的光线是发散的,故所成的像为虚像.由（12）（13）（16）（17）（18）式得 CD n n BC CD n n CD CE 11 1 212 -+== β? 将有关数据代入上式可得 : 156 .130 .175.10.875.156.130.11 --+= CE 1.75cm=26.25cm （20） 由（19）式和题给数据得 AB CE AC BE -+== +20.0cm （20） B 点发出的光线通过平凸玻璃柱,第一次折射后所成的像点的位置在 C 点正下方26.25cm 处或在 B 点正下方20.0cm 处. 评分参考：第 (1)问 10分 ,①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式各 1分 ; 第 (2)问 10分 , （11）----（20）式各1分 第28届全国中学生物理竞赛复赛试题 一、（20分）如图所示，哈雷彗星 绕太阳S沿椭圆轨道逆时针方 向运动，其周期T为年，1986 年它过近日点P0时与太阳S的 距离r0=，AU是天文单位，它等 于地球与太阳的平均距离，经过一段时间，彗星到达轨道上的P 点，SP与SP0的夹角θP=°。已知：1AU=×1011m，引力常量G=×10－11Nm2/kg2，太阳质量m S=×1030kg，试求P到太阳S的距离r P及彗星过P点时速度的大小及方向（用速度方向与SP0的夹角表示）。 二、（20分）质量均匀分布的刚性杆AB、 CD如图放置，A点与水平地面接触，与 地面间的静摩擦系数为μA，B、D两点与 光滑竖直墙面接触，杆AB和CD接触处 的静摩擦系数为μC，两杆的质量均为m， 长度均为l。 1、已知系统平衡时AB杆与墙面夹角为θ，求CD杆与墙面夹角α应该满足的条件（用α及已知量满足的方程式表示）。 2、若μA=，μC=，θ=°。求系统平衡时α的取值范围（用数值计算 求出）。 三、（25分）在人造卫星绕星球运行的过程中，为了保持其对称转轴稳定在规定指向，一种最简单的办法就是让卫星在其运行过程中同时绕自身的对称轴转，但有时为了改变卫星的指向，又要求减慢或者消除卫星的旋转，减慢或者消除卫星旋转的一种方法就是所谓消旋法，其原理如图所示。 一半径为R，质量为M的薄壁圆筒，， 其横截面如图所示，图中O是圆筒的对 称轴，两条足够长的不可伸长的结实的 长度相等的轻绳的一端分别固定在圆筒 表面上的Q、Q′（位于圆筒直径两端） m的小球， 处，另一端各拴有一个质量为 2 正常情况下，绳绕在圆筒外表面上，两小球用插销分别锁定在圆筒表面上的P0、P0′处，与卫星形成一体，绕卫星的对称轴旋转，卫星自转的角速度为ω0。若要使卫星减慢或者停止旋转（消旋），可瞬间撤去插销释放小球，让小球从圆筒表面甩开，在甩开的整个过程中，从绳与圆筒表面相切点到小球的那段绳都是拉直的。当卫星转速逐渐减小到零时，立即使绳与卫星脱离，解除小球与卫星的联系，于是卫星转动停止。已知此时绳与圆筒的相切点刚好在Q、Q′处。 最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题13--热和能 一、选择题 典例3（2011上海第25界初中物理竞赛）当物体中存在温度 差时，热量会从温度高的地方向温度低的地方传递。对于一 长度为L 、横截面积为S 的均匀金属棒，当两端的温度差稳 定为△T 时，△t 时间内从高温端向低温端传递的热量△Q 满足关系式： t L T kS Q ??=?.；其中k 为棒的导热系数。如图所示，长度分别为L 1、L 2，导热系数分别为k 1、k 2，的两个横截面积相等的细棒在D 处紧密对接，两金属棒各自另一端分别与温度为400开、300开的恒定热源良好接触。若L 1∶L 2=1∶2，k 1∶k 2=3∶2，则在稳定状态下，D 处的温度为 （ ） A ．375开 B ．360开 C ．350开 D ．325开 解析：设在稳定状态下，D 处的温度为T ，则对于长度为L 1的细棒，()11 400-k S T Q t L ?=?，对于长度为L 2的细棒，()22 300k S T Q t L -?=?，联立解得T=375K ，选项A 正确。 .答案：A 【点评】此题考查热传递及其相关知识。 典例4．（2011上海第25界初中物理竞赛复赛）将一功率为P=500瓦的加热器置于装有水的碗中，经过分钟后，碗中水温从T 1=85℃上升到T 2=90℃，之后将加热器关掉分钟，发现水温下降℃。试估算碗中所装水的质量。 解答：加热器在2分钟内所供应的总热量，等于水温升高所吸收的热量，加上散失到周围环境的热量，即Pt=cm (T 2-T 1)+Q 若水温变化不大，则散失到周围环境的热量与时间成正比。因此加热器关掉1分钟，从热水散失的热量等于Q/2，此热量等于热水温度下降℃所放出的热量，即Q/2=cm△T 从以上两式可以解得Pt=cm (T 2-T 1+2△T) m= ()212Pt c T T T -+?=()35001204.210 5.0+2 1.0????kg=。 【点评】此题考查热量、能量守恒定律及其相关知识。 【竞赛实战训练】 1．(2009全国初中应用物理知识竞赛题)炎热无风的夏天，小宇走在被晒得发烫的柏油路上，看见前面的路面已被一辆洒水车洒水淋湿了。他认为走在淋湿了的路面上一定比走在干燥的路面上感到凉爽，于是赶快走过去，结果在洒过水的路面上，他却感到更加闷热了。你认为产生这种感觉的主要原因是( ) A ．洒水车中的水经过曝晒后，内能增大，温度很高 《全国中学生物理竞赛大纲2020版》 (2020年4月修订，2020年开始实行) 2011年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，修订稿经全国中学生物理竞赛委员会第30次全体会议通过，并决定从2020年开始实行。修订后的“内容提要”中，凡用※号标出的内容，仅限于复赛和决赛。 力学 1.运动学 参考系 坐标系直角坐标系 ※平面极坐标※自然坐标系 矢量和标量 质点运动的位移和路程速度加速度 匀速及匀变速直线运动及其图像 运动的合成与分解抛体运动圆周运动 圆周运动中的切向加速度和法向加速度 曲率半径角速度和※角加速度 相对运动伽里略速度变换 2．动力学 重力弹性力摩擦力惯性参考系 牛顿第一、二、三运动定律胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不要求导出) ※非惯性参考系※平动加速参考系中的惯性力 ※匀速转动参考系惯性离心力、视重 ☆科里奥利力 3．物体的平衡 共点力作用下物体的平衡 力矩刚体的平衡条件 ☆虚功原理 4．动量 冲量动量质点与质点组的动量定理动量守恒定律※质心 ※质心运动定理 ※质心参考系 反冲运动 ※变质量体系的运动 5．机械能 功和功率 动能和动能定理※质心动能定理 重力势能引力势能 质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求导出)弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律 碰撞 弹性碰撞与非弹性碰撞恢复系数 6．※角动量 冲量矩角动量 质点和质点组的角动量定理和转动定理 角动量守恒定律 7．有心运动 在万有引力和库仑力作用下物体的运动 开普勒定律 行星和人造天体的圆轨道和椭圆轨道运动 8．※刚体 刚体的平动刚体的定轴转动 绕轴的转动惯量 平行轴定理正交轴定理 刚体定轴转动的角动量定理刚体的平面平行运动9．流体力学 静止流体中的压强 浮力 ☆连续性方程☆伯努利方程 10．振动 简谐振动振幅频率和周期相位 振动的图像 参考圆简谐振动的速度 （线性）恢复力由动力学方程确定简谐振动的频率简谐振动的能量同方向同频率简谐振动的合成 阻尼振动受迫振动和共振(定性了解) 11．波动 横波和纵波 波长频率和波速的关系 波的图像 ※平面简谐波的表示式 波的干涉※驻波波的衍射(定性) 声波 声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声 2017年度全国初中应用物理竞赛试题 一、单选题：（每题2分，共20分） 1. 录音棚的墙壁通常装有皮质材料的软包，如图所示，这样做的目的是（） A. 减弱声音的反射 B. 增强声音的反射 C. 增大声音的响度 D. 提高装饰的效果 2. 如图所示的两个完全一样的陶瓷杯中分别装有半杯刚冲 好的热茶和半杯冷牛奶，如果将他们混合在一起，想尽快做一杯 温度可能低一些的奶茶，以下方法中效果最好的是（） A. 将热茶冷却2min ，之后再把冷牛奶倒入热茶杯中 B.把冷牛奶倒入热茶杯中，再冷却2min C. 将热茶冷却2min ，之后再把热茶倒入冷牛奶杯中 D.把热茶倒入冷牛奶杯中，再冷却2min 3. 炎热的夏天，在玻璃杯中装有水和冰块，如图所示，左边杯子里的冰块压着杯底，右边杯子里的冰块漂浮在水面。若不考虑水的蒸发，当两 个杯中的冰块全部熔化时，杯中水面和初始时刻杯中水面 相比（） A. 都高于初始时刻杯中的水面 B. 都和初始时刻杯中的水面相平 C. 左侧杯中水面和初始时刻的水面相平，右侧杯中水面高于初始时刻杯中水面 D. 左侧杯中水面高于初始时刻杯中水面，右侧杯中水面和初始时刻的水面相平 4. 小明用塑料吸管喝汽水时发现，松手后原来插入瓶底的吸管会自己上浮，但放在凉开水中却不会，如图所示。对此现象的分析，下列说话中正 确的是（） A. 吸管密度小于汽水密度，因此会上浮 B.吸管很细， 由于内部液体表面张丽的作用导致上浮 C. 从汽水中析出的二氧化碳以气泡形式附着在吸管 上，使他们整体所受浮力大于所受重力而上浮 D. 由于吸管内外大气压强的作用，使吸管上浮 5. 小明是一个爱动手并且善于思考的同学。一 天他把自己的手机拆开，看到一块如图所示的锂电 池。以下是他做出的判断，其中不正确的是（） A. 这块电池能提供的电能大约为2.3×104J B. 第28届全国中学生物理竞赛决赛 实验试题一试卷及答卷 直流电源特性的研究 一、 题目： 一直流待测电源x E ，开路电压小于2V 。 （1） 利用所给仪器，自组电压表、并测量待测电源x E 的开路电压； （2） 利用所给仪器，测量待测电源x E 的短路电流。 二、 仪器： 直流待测电源x E ，六位电阻箱二台，标称值350欧姆的滑线变阻器一台，标称值3V 直流电压源E 一台，准确度等级0.5级指针式100微安直流电流表1A 一台，准确度等级0.5级指针式多量程直流电流表 2A 一台，准确度等级1.5级指针式检流计G 一台，开关、导线若干。 三、 说明： 1、 待测电源x E 具有非线性内阻，不适合用U I -曲线外推法测量； 2、 测量中需要的电压表用100微安指针式直流电流表1A 和电阻箱自组； 3、 标称值3V 直流电压源E 由两节1号干电池、15欧姆保护电阻串联构成； 4、 所画测量电路中的待测电源x E 、3V 直流电压源E 、电流表1A 、电流表2A 需用“+”和“-”标明其正负极性； 5、 检流计G 两接线端子上并联两个保护二级管，作为平衡指示器使用时，可以不使用串联保护电阻。 如果测试中需要用检流计G 判断电流是否为0时，应说明检流计G 指示为0的判断方法或者判断过程。 四、 要求： 1、 （7分）利用所给器材，测量100微安电流表内阻，并将100微安电流表改装成2.00V 量程的电压表。 要求画出测量内阻的电路图，简述测量原理，给出测量结果；画出自组电压表的示意图，并标明元件的数值。 2.1（5分）画出测量待测电源x E 的开路电压的电路图，简述测量待测电源x E 开路电压的原理和步骤。 2.2（6分）连接电路、测量并记录必要的数据，标明待测电源x E 开路电压的测量值。 3.1（5分）画出测量待测电源x E 短路电流的电路图，并简述测量待测电源x E 短路电流的原理和步聚。 3.2（7分）连接电路、测量并记录必要的数据，写出待测电源x E 短路电流的测量值。 实验试题一答题纸： 1（7分）利用所给器材，测量100微安电流表内阻，并将100微安电流表改装成2.00V 量程的电压表。要 求画出测量内阻的电路图，简述测量原理，给出测量结果；画出自组电压表的示意图，并标明元件的 2014第31届全国中学生物理竞赛预赛试题及参考答案与评分标准 一、选择题．本题共5小题，每小题6分，在每小题给出的4个选 项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意．把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分． 1．一线膨胀系数为α的正立方体物块，当膨胀量较小时，其体膨胀系数等于 A．αB．α1/3 C．α3D．3α 2．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着一体积为lcm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度．当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示，当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度．下列说法中错误的是 A．密度秤的零点刻度在Q点 B．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边 C．密度秤的刻度都在Q点的右侧 D．密度秤的刻度都在Q点的左侧 3．一列简谐横波在均匀的介质中沿z轴正向传播，两质点P1和P2的平衡位置在x轴上，它们相距60cm，当P1质点在平衡位置处向上运动时，P2质点处在波谷位置，若波的传播速度为24 m/s，则该波的频率可能为 A．50Hz B．60Hz C．400Hz D．410Hz 4．电磁驱动是与炮弹发射、航空母舰上飞机弹射起飞有关的一种新型驱动方式，电磁驱动的原理如图所示，当直流电流突然加到一固定线圈上，可以将置于线圈上的环弹射出去．现在同一个固定线圈上，先后置有分别用钢、铝和硅制成的形状、大小和横截面积均相同的三种环；当电流突然接通时，它们所受到的推力分别为F1、F2和F3．若环的重力可忽略，下列说法正确的是 A．F1>F2>F3B．F2>F3 >F1 C．F3 >F2> F1D．F1=F2=F3 5．质量为m A的A球，以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动，并与B球发生弹性正碰．假设B球的质量m B可选取为不同的值，则 A．当m B=m A时，碰后B球的速度最大 B．当m B=m A时，碰后B球的动能最大 C．在保持m B>m A的条件下，m B越小，碰后B球的速度越大 2014年第二十四届初中应用物理竞赛（巨人杯）试题 一、本题共10小题，每小题2分，共20分。以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。 1.汽车的观后镜是用来观察车后路面情况的装置，一般 为凸面镜。正常情况下，坐在驾驶员位置的人通过左侧 观后镜应该看见如图1甲所示的效果。在某次准备驾车 外出前，坐在驾驶员位置的王师傅发现，从左侧观后镜 中看到的是如图1乙所示的情景。为确保行驶安全，左 侧观后镜的镜面应适当完成图2中的哪种操作（） 2.“元旦文艺会演”时，物理老师和电工师傅合作给同学们表 演了一个“不怕电”的节目(注意：因该节目有危险，同学们 切勿模仿)。首先电工师傅将两根导线的接头A、B分别连接到 一标有“PZ220 100”的灯泡（如图3甲所示）的接线柱C、 D上，闭合开关，灯泡正常发光。随后，电工师傅断开开关取 下灯泡，物理老师站到干燥的木凳上，左、手两手分别抓住两 导线接头A、B（如图3乙所示），此时电工师傅闭合开关，用 测电笔分别测试导线接头A、B及物理老师的皮肤，发现测电 笔的氖管均发光，而在这一过程中，物理老师依然谈笑自如。 对以上现象的解释，你认为下列说法中正确的是（） A．物理老师有“特异功能”，确实不怕电 B．物理老师的双手戴着绝缘手套 C．在人、灯替换的过程中，电源的零线被断开了 D．在人、灯替换的过程中，电源的火线被断开了 3.图4甲为一把手工的锯条，图4乙为正对着锯齿看的效 果，发现它的锯齿都“东倒西歪”的侧向两侧，而不在一 个平面上。其原因是（） A．将锯齿做成这样的形状后，容易将锯齿打磨得更锋利 B．将锯齿做成这样的形状后，锯条承受撞击能力更强 C．锯条用得太久，锯齿被撞歪了 D．将锯齿做成这样的形状后，可以使锯口加宽，减小被锯物体对锯条的摩擦力 4．“嫦娥三号”探测器在月球表面降落时，没有使用降落伞，是因为（） A．月球表面非常松软，不需要使用降落伞减速 B．距离月球表面太近，用降落伞来不及减速 C．月球表面附近没有大气，降落伞无法起到减速的作用 D．“嫦娥三号”质量太大，不易制作足够大的降落伞 第28届全国中学生物理竞赛复赛试题（2011） 一、（20分）如图所示，哈雷彗星绕太阳S沿椭圆轨道逆时针方向运动，其周期T为76.1年，1986年它过近日点P0时与太阳S的距离r0=0.590AU，AU是天文单位，它等于地球与太阳的平均距离，经过一段时间，彗星到达轨道上的P点，SP与SP0的夹角θP=72.0°。已知：1AU=1.50×1011m，引力常量G=6.67×10－11Nm2/kg2，太阳质量mS=1.99×1030kg，试求P到太阳S的距离rP及彗星过P点时速度的大小及方向（用速度方向与SP0的夹角表示）。 二、（20分）质量均匀分布的刚性杆AB、CD如图放置，A点与水平地面接触，与地面间的静摩擦系数为μA，B、D两点与光滑竖直墙面接触，杆 AB和CD接触处的静摩擦系数为μC，两杆的质量均为 m，长度均为l。 1、已知系统平衡时AB杆与墙面夹角为θ，求CD杆与 墙面夹角α应该满足的条件（用α及已知量满足的方 程式表示）。 2、若μA=1.00，μC=0.866，θ=60.0°。求系统平衡 时α的取值围（用数值计算求出）。 三、（25分）在人造卫星绕星球运行的过程中，为了保持其对称转轴稳定在规定指向，一种最简单的办法就是让卫星在其运行过程中同时绕自身的对称轴转，但有时为了改变卫星的指向，又要求减慢或者消除卫星的旋转，减慢或者消除卫星旋转的一种方法就是所谓消旋法， 其原理如图所示。 一半径为R ，质量为M 的薄壁圆筒，，其横截面如图所示，图中O 是圆筒的对称轴，两条足够长的不可伸长的结实的长度相等的轻绳的一端分别固定在圆筒表面上的Q 、Q ′（位于圆筒直径两端）处，另一端各拴有一个质量为 2 m 的小球，正常情况下，绳绕在圆筒外表面上，两小球用插销分别锁定在圆筒表面上的P 0、P 0′处，与卫星形成一体，绕卫星的对称轴旋转，卫星自转的角速度为ω0。若要使卫星减慢或者停止旋转（消旋），可瞬间撤去插销释放小球，让小球从圆筒表面甩开，在甩开的整个过程中，从绳与圆筒表面相切点到小球的那段绳都是拉直的。当卫星转速逐渐减小到零时，立即使绳与卫星脱离，解除小球与卫星的联系，于是卫星转动停止。已知此时绳与圆筒的相切点刚好在Q 、Q ′处。 1、 求当卫星角速度减至ω时绳拉直部分的长度l ； 2、 求绳的总长度L ； 3、 求卫星从ω0到停转所经历的时间t 。 四、（20分）空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，在此区域建立直角坐标系O-xyz ，如图所示，匀强电场沿x 方向，电场强度i E E 01=，匀强磁场沿z 方向，磁感应强度k B B 0=， E 0、B 0分别为已知常量，k i 、 分别为x 方向和z 方向的单位矢量。 1、有一束带电量都为+q 、质量都为m 的粒子，同时从Oyz 平面的某点射出，它们的初速度均在Oyz 平面，速度的大小和方向各不相同，问经过多少时间这些粒子又能同时回到Oyz 平面。 2、现在该区域再增加一个沿x 方向随时间变化的匀强电场，电场强度k t E E z )cos (0ω=，式中m qB 0 = ω，若有一电荷量为正q 、质量为m 的粒子，在t=0时刻从坐标原点O 射出，初速度v 0在Oyz 平面，试求以后此粒子的坐标随时间变化的规律。 不计粒子所受重力以及各带电粒子之间的相互作用，也不考虑变化的电场产生的磁场。 五、（15分）半导体pn 结太阳能电池是根据光生伏打效应工作的。当有光照射pn 结时，pn 结两端会产生电势差，这就是光生伏打效应。当pn 结两端接有负载时，光照使pn 结部产生由负极指向正极的电流即光电流，照射光的强度恒定时，光电流是恒定的，已知该光电流为I L ；同时，pn 结又是一个二极管，当有电流流过负载时，负载两端的电压V 使二极管正向导通，其电流为)1(0-=Vr V D e I I ，式中Vr 和I 0在一定条件下均为已知常数。 最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题12--简单机械 一、选择题 1. （2013全国初中应用物理知识竞赛预赛题）某次刮大风时把一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起，工人们想到了如图l2所示的四种方案，每个人所需拉力最小的方案是 ( ) 1.答案：B 解析：根据滑轮知识，AB图绳中拉力为二人拉力之和，且拉树的力为两根绳中的拉力。根据杠杆知识，B图在动力臂大，所以每个人所需拉力最小的方案是B。 2.(2010全国初中应用物理知识竞赛题).图5是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时， 夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手 把和夹爪分别是 ( ) A.省力杠杆，费力杠杆 B.费力杠杆，省力杠杆 C省力杠杆，省力杠杆 D.费力杠杆，费力杠杆 . 答案：A解析：手把动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，夹爪动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。 3.(2010全国初中应用物理知识竞赛题).体操、投掷、攀岩等体育运动都不能缺少的“镁粉”，它的学名是碳酸镁。体操运动员在上杠前都要在手上涂擦“镁粉”，其目的是 ( ) A.仅仅是为了利用“镁粉”，吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑 B.仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”，能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦” C仅仅是为了利用“镁粉”，填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀 D.上述各种功能都具有 .答案：D解析：体操运动员在上杠前在手上涂擦“镁粉”的目的是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑；利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”；利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀，所以选项D正确。 4. (2011上海初中物理知识竞赛题)某人在车后用80牛的水平力推车，使车在平直公路上匀速前进，突然发现车辆前方出现情况，他马上改用120的水平拉力使车减速，在减速的过程中，车受到的合力大小为( ) A．40牛 B．80牛 C．120牛 D．200牛 3. 答案：D解析：用80牛的水平力推车，使车在平直公路上匀速前进，说明车运动受到的阻力为80N。改用120的水平拉力使车减速，在减速的过程中，车受到人向后拉力120N，阻力80N，所以车受到的合力大小为120N+80N=200N. ，选项D正确。 5. （2011上海初中物理知识竞赛题）分别用铁和铝做成两个外部直径和高度 相等，但内径不等的圆柱形容器，铁杯装满质量为m1的水后总重为G1；铝杯装 满质量为m2的水后总重为G2。下列关系不可能正确的是（） A．G1 说明： 1、2016版和2013版相比较，新增了一些内容，比如☆科里奥利力，※质心参考系☆虚功原理，☆连续性方程☆伯努利方程☆熵、熵增。另一方面，也略有删减，比如※矢量的标积和矢积，※平行力的合成重心，物体平衡的种类。有的说法更严谨，比如反冲运动及火箭改为反冲运动※变质量体系的运动，※质点和质点组的角动量定理(不引入转动惯量) 改为质点和质点组的角动量定理和转动定理，并且删去了对不引入转动惯量的限制，声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声增加限制（前3项均不要求定量计算）。 2、知识点顺序有调整。比如刚体的平动和绕定轴的转动2013版在一、运动学的最后，2016版独立为一个新单元，---很早以前的版本也如此。 3、2013年开始实行的“内容提要”中，凡用※号标出的内容，仅限于复赛和决赛。2016年开始实行的进一步细化，其中标☆仅为决赛内容，※为复赛和决赛内容，如不说明，一般要求考查定量分析能力。 全国中学生物理竞赛内容提要 (2015年4月修订，2016年开始实行) 说明：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第9次全体会议(1990年)的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛、复赛和决赛命题的依据。它包括理论基础、实验、其他方面等部分。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在南宁经全国中学生物理竞赛委员会第10次全体会议通过，开始实施。 经2000年全国中学生物理竞赛委员会第19次全体会议原则同意，对《全国中学生物理竞赛内容提要》做适当的调整和补充。考虑到适当控制预赛试题难度的精神，《内容提要》中新补充的内容用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容，预赛试题仍沿用原规定的《内容提要》，不增加修改补充后的内容。 2005年，中国物理学会常务理事会对《全国中学生物理竞赛章程》进行了修订。依据修订后的章程，决定由全国中学生物理竞赛委员会常务委员会组织编写《全国中学生物理竞赛实验指导书》，作为复赛实验考试题目的命题范围。 2011年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，修订稿经全国中学生物理竞赛委员会第30次全体会议通过，并决定从2013年开始实行。修订后的“内容提要”中，凡用※号标出的内容，仅限于复赛和决赛。 2015年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，其中标☆仅为决赛内容，※为复赛和决赛内容，如不说明，一般要求考查定量分析能力。 力学 1. 运动学 参考系 坐标系直角坐标系 ※平面极坐标※自然坐标系 矢量和标量 质点运动的位移和路程速度加速度 匀速及匀变速直线运动及其图像 运动的合成与分解抛体运动圆周运动 圆周运动中的切向加速度和法向加速度 2014年全国初中物理竞赛试题及答案 2014年第二十四届初中应用物理竞赛试题 试卷总分：120分时间：120分钟 启用前----绝密 一、本题共10小题，每小题2分，共20分。以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。 1.汽车的观后镜是用来观察车后 路面情况的装置，一般为凸面 镜。正常情况下，坐在驾驶 员位置的人通过左侧观后镜应该看见如图1甲 所示的效果。在某次准备驾车外出前，坐在驾驶员位置的王师傅发现，从左侧观后镜中看到的是如图1乙所示的情景。为确保行驶安全，左侧观后镜的镜面应适当完成图2中的哪种操作 0 0 &鬥 比佝外卑转m 向内庭转 c.向拆庭转m 向F庭转 阻2 2.“元旦文艺会演”时，物理老师和电工师傅合 作给同学们表演了一个“不怕电” 的节目（注意：因该节目有危险，同学们切勿模 仿）。首先电工师傅将两根导线的接头A、B分别连接到一标有“ PZ220 100”的灯泡（如图3 甲所示）的接线柱C、D上，闭合开关，灯泡正常发光。随后，电工师傅断开开关取下灯泡，物理老师站到干燥的木凳上，左、手两手分别抓住两导线接头A、B （如图3乙所示），此时电工师傅闭合开关，用测电笔分别测试导线接头A、B 及物理老师的皮肤，发现测电笔的氖管均发光，而在这一过程中，物理老师依然谈笑自如。对以上现象的解释，你认为下列说法中正确的是（） A ?物理老师有“特异功能”，确实不怕电 B.物理老师的双手戴着绝缘手套 C .在人、灯替换的过程中，电源的零线被断开了 D .在人、灯替换的过程中，电源的火线被断开了单空 3?图4甲为一把手工的锯条，图4乙紬 为正对着锯齿看的效果，发现它的锯齿都“东倒西歪”的侧向两侧，而不在一个平面上。其原因是（） 第28届全国中学生物理竞赛预赛试卷 本卷共16题，满分200 分． 一、选择题．本题共5小题，每小题6分．在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意．把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分． 1.常用示波器中的扫描电压u随时间t变化的图线是 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】略 2.下面列出的一些说法中正确的是 A. 在温度为20℃和压强为1个大气压时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，在此过程中，它所吸收的热量等于其内能的增量． B. 有人用水银和酒精制成两种温度计，他都把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，并都把0刻度与100刻度之间均匀等分成同数量的刻度，若用这两种温度计去测量同一环境的温度（大于0度小于100度）时，两者测得的温度数值必定相同． C. 一定量的理想气体分别经过不同的过程后，压强都减小了，体积都增大了，则从每个过程中气体与外界交换的总热量看，在有的过程中气体可能是吸收了热量，在有的过程中气体可能是放出了热量，在有的过程中气体与外界交换的热量为0 . D. 地球表面一平方米所受的大气的压力，其大小等于这一平方米表面单位时间内受上方作热运动的空气分子对它碰撞的冲量，加上这一平方米以上的大气的重量． 【答案】C 【详解】略 3.把以空气为介质的两个平行板电容器a和b串联，再与电阻R和电动势为E的直流电源如图连接．平衡后，若把一块玻璃板插入电容器a中，则再达到平衡时， A. 与玻璃板插入前比，电容器a两极间的电压增大了 B. 与玻璃板插入前比，电容器a两极间的电压减小了 C. 与玻璃板插入前比，电容器b贮存的电能增大了 D. 玻璃板插入过程中电源所做的功等于两电容器贮存总电能的增加量 【答案】BC 【解析】 【详解】略 4.多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K壳层离核最近，L壳层次之，M壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的电子将分布到次外的壳层．当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X光）的形式释放出多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁中放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger）效应，这样电离出来的电子叫俄歇电子．现用一能量为40.00keV的光子照射Cd（镐）原子，击出Cd原子中K层一个电子，使该壳层出现空穴，己知该K层电子的电离能为26.8keV．随后，Cd原子的L层中一个电子跃迁到K层，而由于俄歇效应，L层中的另一个的电子从Cd原子射出，已知这两个电子的电离能皆为4.02keV，则射出的俄歇电子的动能等于 A. ( 26.8－4.02－4.02) keV B. (40.00－26.8－4.02) keV C. (26.8－4.02 ) keV D. ( 40.00－26.8 + 4.02 ) keV 【答案】A 最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题3--物态变化 一．选择题 1. （2013全国初中应用物理知识竞赛）在严寒的冬季，小明到滑 雪场滑雪，恰逢有一块空地正在进行人工造雪。他发现造雪机在工作 过程中，不断地将水吸入，并持续地从造雪机的前方喷出“白雾”， 而在“白雾”下方，已经沉积了厚厚的一层“白雪”，如图1所示。 对于造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化，下 图1 列说法中正确的是( ) A.凝华 B.凝固 C.升华 D.液化 答案：B 解析：造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化是凝固，选项B正确。2．(2012全国初中应用物理知识竞赛预赛)随着人民生活水平的提高，饭桌上的菜肴日益丰富，吃饭时发现多油的菜汤与少油的菜汤相比不易冷却。这主要是因为【】 A、油的导热能力比较差 B、油层阻碍了热的辐射 C、油层和汤里的水易发生热交换 D、油层覆盖在汤面，阻碍了水的蒸发 答案：D 解析：多油的菜汤不易冷却的原因是油层覆盖在汤面，阻碍了水的蒸发，选项D正确。 3．(2012全国初中应用物理知识竞赛)我国不少地区把阴霾天气现象并入雾，一起作为灾害性天气，统称为“雾霾天气”。关于雾和霾的认识，下列说法中正确的是（） A．霾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的 B．雾和霾是两种不同的天气现象 C．雾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的 D．雾和霾是同一个概念的两种不同说法 解析：雾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的，霾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的，雾和霾是两种不同的天气现象，选项B正确。 答案：．B 4（2011全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）如图所示的4种物态变化中，属于放热过程的是，( ) 2011第28届全国中学生物理竞赛预赛试卷及答案(完全WORD 版) 第2页 第28届全国中学生物理竞赛预赛试卷 1-5 6 7 8 总分 9 10 11 12 13 14 15 16 本卷共16题，满分200 分． 一、选择题．本题共5小题，每小题6分．在每小题给出的有的的英文字母写在每小题后面的方括号内．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分． 1．常用示波器中的扫描电压u 随时间t 变化的图线是（ ） 得分 阅卷 复核 第3页 受上方作热运动的空气分子对它碰撞的冲 量，加上这一平方米以上的大气的重量．3．把以空气为介质的两个平行 板电容器a和b串联，再与电 阻R和电动势为E的直流电源 如图连接．平衡后，若把一块玻璃板插人电容器a中，则再达到平衡时，（） A．与玻璃板插人前比，电容器a两极间的电压增大了 B．与玻璃板插人前比，电容器a两极间的电压减小了 C．与玻璃板插入前比，电容器b贮存的电能增大了 D．玻璃板插人过程中电源所做的功等于两电容器贮存总电能的增加量 4．多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K壳层离核最近，L壳层次之，M壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的 第4页 电子将分布到次外的壳层．当原子的内壳层 中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至 空穴，并以发射光子（X光）的形式释放出 多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁中放 出的能量传给另一个电子，使此电子电离， 这称为俄歇（Auger）效应，这样电离出来的 电子叫俄歇电子．现用一能量为40.00keV 的光子照射Cd（镐）原子，击出Cd原子中K 层一个电子，使该壳层出现空穴，己知该K 层电子的电离能为26.8keV．随后，Cd原子 的L 层中一个电子跃迁到K层，而由于俄歇 效应，L层中的另一个的电子从Cd原子射出， 已知这两个电子的电离能皆为 4.02keV，则 射出的俄歇电子的动能等于（） A．( 26.8－ 4.02－ 4.02 ) keV B．(40.00－26.8－ 4.02 ) keV C．( 26.8－ 4.02 ) keV D．( 40.00－ 26.8 + 4.02 ) keV 第5页 全国初中物理竞赛精选题及答案 初中物理知识要点一览与初中物理基本概念概要 （一）初中物理知识要点一览 速度：V（m/S）?v=?S：路程/t：时间? 重力G?（N）?G=mg（?m：质量；?g：9.8N或者10N?） 密度：ρ?（kg/m3）?ρ=?m?（m：质量；?V：体积?） 合力：F合?（N）?方向相同：F合=F1+F2?；?方向相反：F合=F1—F2?方向相反时,F1>F2? 浮力：F浮?(N)?F浮=G物—G视?（G视：物体在液体的重力?） 浮力：F浮?(N)?F浮=G物?（此公式只适用?物体漂浮或悬浮?） 浮力：F浮?(N)?F浮=G排=m排g=ρ液gV排?（G排：排开液体的重力?；m排：排开液体的质量?；ρ液：液体的密度?；?V排：排开液体的体积?(即浸入液体中的体积)?） 杠杆的平衡条件：?F1L1=?F2L2?（?F1：动力?；L1：动力臂；F2：阻力；?L2：阻力臂?） 定滑轮：?F=G物?S=h?（F：绳子自由端受到的拉力；?G物：物体的重力；?S：绳子自由端移动的距离；?h：物体升高的距离） 动滑轮：?F=?（G物+G轮)/2?S=2?h?（G物：物体的重力；?G轮：动滑轮的重力） 滑轮组：?F=?（G物+G轮）?S=n?h?（n：通过动滑轮绳子的段数）机械功：W?（J）?W=Fs?（F：力；?s：在力的方向上移动的距离?）有用功：W有?=G物h? 总功：W总?W总=Fs?适用滑轮组竖直放置时? 机械效率:?η=W有/W总?×100%? 功率:P?（w）?P=?w/t?(W：功;?t：时间) 压强p?（Pa）?P=?F/s?(F：压力;?S：受力面积） 液体压强：p?（Pa）?P=ρgh?（ρ：液体的密度；?h：深度【从液面到所求点的竖直距离】?） 热量：Q?（J）?Q=cm△t?（c：物质的比热容；?m：质量?；△t：温度的变化值?） 燃料燃烧放出的热量：Q（J）?Q=mq?（m：质量；?q：热值）? 串联电路?电流I（A）?I=I1=I2=……?电流处处相等? 串联电路?电压U（V）?U=U1+U2+……?串联电路起分压作用? 串联电路?电阻R（Ω）?R=R1+R2+……? 并联电路?电流I（A）?I=I1+I2+……?干路电流等于各支路电流之和（分流）? 并联电路?电压U（V）?U=U1=U2=……? 并联电路?电阻R（Ω）1/R?=1/R1?+1/R2?+……? 欧姆定律：?I=?U/I? 电路中的电流与电压成正比,与电阻成反比? 电流定义式?I=?Q/t?（Q：电荷量（库仑）；t：时间（S）?） 电功：W?（J）?W=UIt=Pt?（U：电压；?I：电流；?t：时间；?P：电功率?） 电功率：?P=UI=I2R=U2/R?（U:电压；?I：电流；?R：电阻?） 电磁波波速与波?长、频率的关系：?C=λν?（C：波速（电磁波的波速是不变的,等于3×108m/s）；?λ：波长；?ν：频率?） （二）初中物理基本概念概要 一、测量 全国初中物理竞赛年试 题及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】 2014年第二十四届初中应用物理竞赛（巨人杯）试题一、本题共10小题，每小题2分，共20分。以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。 1.汽车的观后镜是用来观察车后路面情况的装 置，一般为凸面镜。正常情况下，坐在驾驶员位置的人通过左侧观后镜应该看见如图1甲所示的效 果。在某次准备驾车外出前，坐在驾驶员位置的王师傅发现，从左侧观后镜中看到的是如图1乙所示的情景。为确保行驶安全，左侧观后镜的镜面应适当完成图2中的哪种操作（） 2.“元旦文艺会演”时，物理老师和电工师傅合作给同学们表演了一个“不怕电”的节目(注意：因该节目有危 险，同学们切勿模仿)。首先电工师傅将两根导线的接头A、B分别连接到一标有“PZ220 100”的灯泡（如图3甲所示）的接线柱C、D上，闭合开关，灯泡正常发光。随后，电工师傅断开开关取下灯泡，物理老师站到干燥的木凳上，左、手两手分别抓住两导线接头A、B（如图3乙所示），此时电工师傅闭合开关，用测电笔分别测试导线接头A、B及物理老师的皮肤，发现测电笔的氖管均发光，而在这一过程中，物理老师依然谈笑自如。对以上现象的解释，你认为下列说法中正确的是（） A．物理老师有“特异功能”，确实不怕电 B．物理老师的双手戴着绝缘手套 C．在人、灯替换的过程中，电源的零线被断开了 D．在人、灯替换的过程中，电源的火线被断开了 3.图4甲为一把手工的锯条，图4乙为正对着锯齿看的效果，发现它的锯齿都“东倒西歪”的侧向两侧，而不在一个平面上。其原因是（） A．将锯齿做成这样的形状后，容易将锯齿打磨得更锋利 B．将锯齿做成这样的形状后，锯条承受撞击能力更强 C．锯条用得太久，锯齿被撞歪了 D．将锯齿做成这样的形状后，可以使锯口加宽，减小被锯物体对锯条的摩擦力4．“嫦娥三号”探测器在月球表面降落时，没有使用降落伞，是因为（） A．月球表面非常松软，不需要使用降落伞减速 B．距离月球表面太近，用降落伞来不及减速 C．月球表面附近没有大气，降落伞无法起到减速的作用 D．“嫦娥三号”质量太大，不易制作足够大的降落伞 5．汽车发动机在工作过程中需要冷却。图5为汽车发动机的水冷系统工作原理示意 图。在 汽车发 动机正 常工作的过程中，图5所示有关汽车发动机水冷系统中水流方向以及水泵叶轮转向的示意图中，正确的是（） 6．2013年6月20日我国宇航员王亚平首次进行了太空授课。图6为王亚平所做实验的一个画面，图中的水呈球状而不破裂，除了失重的原因外，还主要是因为 2008年第25届全国中学生物理竞赛复赛试卷 本卷共八题，满分160分 一、（15分） 1、（5分）蟹状星云脉冲星的辐射脉冲周期是0.033s 。假设它是由均匀分布的物质构成的球体，脉冲周期是它的旋转周期，万有引力是唯一能阻止它离心分解的力，已知万有引力常量 113126.6710G m kg s ---=???，由于脉冲星表面的物质未分离，故可估算出此脉冲星密度的下限是3kg m -?。 2、（522C -?，电荷量q 1洁的形式F q =C 。 3、（5强度B 当B 。 二、（21圆轨道，高 5 31 f H =1所示）使卫星以后的近地点点火，使卫星加速和变轨，抬高远地点，相继进入24小时轨道、转移轨道（分别如图中曲线3、4、5所示）。已知卫星质量32.35010m k g =?，地球半径 36.37810R km =?，地面重力加速度29.81/g m s =，月球半径31.73810r km =?。 1、试计算16小时轨道的半长轴a 和半短轴b 的长度，以及椭圆偏心率e 。 2、在16小时轨道的远地点点火时，假设卫星所受推力的方向与卫星速度方向相同，而且点火时间很短，可以认为椭圆轨道长轴方向不变。设推力大小F=490N ，要把近地点抬高到600km ，问点火时间应持续多长？ 3、试根据题给数据计算卫星在16小时轨道的实际运行周期。 4、卫星最后进入绕月圆形轨道，距月面高度H m 约为200km ，周期T m =127分钟，试据此估算月球质量与地球质量之比值。 三、（22分）足球射到球门横梁上时，因速度方向不同、射在横梁上的位置有别，其落地点也是不同的。已知球门的横梁为圆柱形，设足球以水平方向的速度沿垂直于横梁的方向射到横梁上，球与横梁间的滑动摩擦系数0.70μ=，球与横梁碰撞时的恢复系数e=0.70。试问足球应射在横梁上什么位置才能使球心落在球门线内（含球门上）？足球射在横梁上的位置用球与横梁的撞击点到横梁轴线的垂线与水平方向（垂直于横梁的轴线）的夹角θ（小于90）来表示。不计空气及重力的影响。 四、（20分）图示为低温工程中常用的一种气体、蒸气压联合温度计的原理示意图，M 为指针压力表，以V M 表示其中可以容纳气体的容积；B 为测温饱，处在待测温度的环境中，以V B 表示其体积；E 为贮气容器，以V E 表示其体积；F 为阀门。M 、E 、B 由体积可忽略的毛细血管连接。在M 、E 、B 均处在室温T 0=300K 时充以压强50 5.210p Pa =?的氢气。假设氢的饱和蒸气仍遵从理想气体状态方125K 示的压强p 2时压力表M 在设25V T K =25K 时，3、的800五、（20个电子，时刻刚好到达电容器的左极板。电容器的两个极板上各开一个小孔，使电子束可以不受阻碍地穿过电容器。两极板图所示的周期性变化的电压AB V （AB A B V V V =-，图中只画出了一个周期的图线），电压的最大值和最小值分别为V 0和－V 0，周期为T 。若以τ表示每个周期中电压处于最大值的时间间隔，则电压处于最小值的时间间隔为T －τ。已知τ的值恰好使在V AB 变化的第一个周期内通过电容器到达电容器右边的所有的电子，能在某一时刻t b 形成均匀分布的一段电子束。设电容器两极板间的距离很小，电子穿过电容器所需要的时间可以忽略，且206mv eV =，不计电子之间的相互作用及重力作用。 1、满足题给条件的τ和t b 的值分别为τ=T ，t b =T 。 2、试在下图中画出t=2T 那一时刻，在0－2T 时间内通过电容器的电子在电容器右侧空间形成的电流I ，随离开右极板距离x 的变化图线，并在图上标出图线特征点的纵、横坐标（坐标的数字保留到小数点后第二位）。取x 正向为电流正方向。图中x=0处为电容器的右极板B 的小孔所在的位置，第28届全国中学生物理竞赛复赛试题及参考答案(WORD精校版)
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