2009年浙江省大学生物理创新竞赛题目及答案

2011年浙江省大学生物理竞赛理论竞赛卷考试形式:闭卷,允许带 无存储功能的计算器 入场考试时间： ２01１ 年 １２ 月 １0 日 上午8:3０~１１:3０气体摩尔常量 K mol J 31.8⋅⋅=R ﻩ玻尔兹曼常量 K J 1038.1⋅⨯=k真空介电常数 ε0=８．85⨯１0-12C 2/(N ⋅ｍ2) 真空中光速 c ＝3⨯10８m/s 普朗克常数h =6．63⨯１０-34J ⋅s ﻩ基本电荷ｅ＝1.6⨯10-19C真空介电常数ε 0=８．85⨯10-12C ２/(N ⋅m 2)ﻩ电子质量m e =9．１⨯ １0-３1ｋg 真空磁导率μ0=4π⨯10-7H ／m 真空中光速ｃ=3⨯108ｍ/s 里德伯常数-17m 10097.1⨯=R ﻩ电子伏特 １eV=1．6⨯ 10-1９J 氢原子质量 m =1.６7⨯ 10-27kg ﻩ维恩位移定律常数b =2.898×１0-3ｍ K斯忒恩-波尔兹曼常数σ=5.67×１0－8Ｗ/ｍ2K 4这三项是公式编的,字号偏大。

字号改小后：-11-K mol J 31.8⋅⋅=R ，-123K J 1038.1⋅⨯=-k ,-17m 10097.1⨯=R一、选择题:（单选题,每题3分,共3０分）1．质量为m 的质点在外力作用下,其运动方程为 j t B i t A rωωsin cos +=,式中A 、B 、ω 都是正的常量.由此可知外力在t ＝0到ｔ=π/（2ω)这段时间内所作的功为( )Ａ．)(21222B A m +ω B.)(222B A m +ω C.)(21222B A m -ω D.)(21222A B m -ω2．一座塔高24m,一质量为75kg 的人从塔底走到塔顶. 已知地球的质量为6⨯1０24kg,从日心参考系观察，地球移动的距离为？( )（不考虑地球的转动)A ．12ｍB ．２4m C.4．0⨯-2４m D.3．0⨯-2２m３.边长为l 的正方形薄板,其质量为m .通过薄板中心并与板面垂直的轴的转动惯量为（ ） Ａ．231mlB ．261ml C.2121ml D ．2241ml4．μ子的平均寿命为2.２⨯１0-6s ．由于宇宙射线与大气的作用，在105ｍ的高空产生了相对地面速度为０．９98ｃ（c 为光速）的μ子，则这些μ子的( ） A ．寿命将大于平均寿命十倍以上,能够到达地面B ．寿命将大于平均寿命十倍以上，但仍不能到达地面C ．寿命虽不大于平均寿命十倍以上,但能够到达地面D ．寿命将不大于平均寿命十倍以上,不能到达地面５．乐器二胡上能振动部分的弦长为0．3m ，质量线密度为=ρ4⨯1０-４kg/m,调音时调节弦的张力F ,使弦所发出的声音为Ｃ大调,其基频为262Ｈｚ. 已知波速ρFu =,则弦中的张力为( )Ａ．1.０Ｎ Ｂ.4.2N Ｃ．7.0N Ｄ．9.9N６.一固定的超声波探测器在海水中发出频率为30000H ｚ的超声波,被迎面驶来的潜艇反射回来,测得反射波频率与原来的波频率之差(拍频)为241Hz.已知超声波在海水中的波速为１5０0m/ｓ，则潜艇的速率为( ) m/s Ａ．1 B ．2 C.6 Ｄ．10７．如图所示,两个相同的平板电容器１和2并联，极板平面水平放置.充电后与电源断开,此时在电容器1中一带电微粒P 恰好静止悬浮着。

２０11年浙江省大学生物理竞赛理论竞赛卷考试形式:闭卷，允许带 无存储功能的计算器 入场考试时间： 2011 年 12 月 10 日 上午8:３０~11:30气体摩尔常量 K mol J 31.8⋅⋅=R ﻩ玻尔兹曼常量 K J 1038.1⋅⨯=k真空介电常数 ε０=8．8５⨯10－12C 2/(N ⋅m 2) 真空中光速 c =3⨯10８ｍ/s普朗克常数ｈ=6.６3⨯10-３4J ⋅s ﻩ基本电荷e =１．6⨯10-19C真空介电常数ε ０=８．8５⨯1０-１２C 2/(N ⋅m 2) 电子质量ｍe =９.1⨯ 1０-3１kg真空磁导率μ0=4π⨯10－７H/m 真空中光速c ＝3⨯１０８m/s 里德伯常数-17m 10097.1⨯=R ﻩ电子伏特 1eV=１.6⨯ 10-1９J氢原子质量 m ＝1.67⨯ 10－2７ｋg 维恩位移定律常数b =2.89８×1０-3m K斯忒恩-波尔兹曼常数σ=5．67×１0－8W ／m 2Ｋ4这三项是公式编的,字号偏大。

字号改小后:-11-K mol J 31.8⋅⋅=R ，-123K J 1038.1⋅⨯=-k ,-17m 10097.1⨯=R一、选择题：(单选题,每题3分,共３0分)1.质量为m 的质点在外力作用下,其运动方程为 j t B i t A rωωsin cos +=,式中A 、B 、ω 都是正的常量.由此可知外力在t =0到t ＝π/(２ω)这段时间内所作的功为( ）Ａ.)(21222B A m +ω B ．)(222B A m +ω C ．)(21222B A m -ω D ．)(21222A B m -ω2.一座塔高2４m,一质量为７５kg 的人从塔底走到塔顶. 已知地球的质量为６⨯１02４ｋｇ,从日心参考系观察,地球移动的距离为？（ ）(不考虑地球的转动）A.12mB.24m C ．4.0⨯-2４m D.3.0⨯-2２m3．边长为l 的正方形薄板，其质量为ｍ.通过薄板中心并与板面垂直的轴的转动惯量为( ) Ａ.231ml Ｂ.261ml C.2121ml D.2241ml4．μ子的平均寿命为２．２⨯10-6ｓ.由于宇宙射线与大气的作用，在105ｍ的高空产生了相对地面速度为0.998c （c 为光速）的μ子,则这些μ子的（ ） A ．寿命将大于平均寿命十倍以上,能够到达地面 B.寿命将大于平均寿命十倍以上,但仍不能到达地面 C.寿命虽不大于平均寿命十倍以上，但能够到达地面 D ．寿命将不大于平均寿命十倍以上，不能到达地面５.乐器二胡上能振动部分的弦长为０.3m ，质量线密度为=ρ4⨯1０-4k ｇ／m ，调音时调节弦的张力F ，使弦所发出的声音为C 大调,其基频为26２Ｈｚ. 已知波速ρFu =，则弦中的张力为( )Ａ.１.0Ｎ B.4.2N C ．7.0N Ｄ．9．9N6．一固定的超声波探测器在海水中发出频率为３0０００H ｚ的超声波，被迎面驶来的潜艇反射回来，测得反射波频率与原来的波频率之差(拍频)为241Hz ．已知超声波在海水中的波速为1５０0m/s ，则潜艇的速率为( ） m ／s Ａ．1 B.２ C ．6 D.10７．如图所示，两个相同的平板电容器１和２并联,极板平面水平放置．充电后与电源断开,此时在电容器１中一带电微粒Ｐ恰好静止悬浮着。

第2届大学生物理竞赛试卷（2009年4月25日） 时间150分钟 满分120分一、填空题（共52分） 1、（4分）人造地球卫星绕地球作圆周运动，由于受到空气摩擦阻力，人造卫星速度____________（填减小或增大或不变），轨道半径________________（填减小或增大或不变）。

2、（4分）面积为S 的接地金属板，距板为d 处有一点电荷q +（q 很小），则板上离点电荷最近处的感应电荷面密度为___________________________。

3、（4分）半圆形载流线圈，半径为R ，电流为I 与B 共面，且直径与B 夹角为θ。

则线圈受的磁力矩大小为_____________________；方向___________________。

4、（3分）从单一热源吸取热量并将其完全用来对外作功，则[ ]（请选A 或B 并填空） A 、此过程违反热力学第二定律；B 、此过程不违反热力学第二定律，例如_______________过程就是这种情况。

5、（4分）图中MN 为某理想气体的绝热曲线，ABC 是任意过程，箭头表示过程进行的方向，ABC 过程结束后气体的温度_______________（填增加、减小或不变）；气体所吸收的热量为_______________（填正、负或零）。

6、（6分）标准声源能发出频率为250.0o Hz ν=的声波，一音叉与该标准声源同时发声，产生频率为1.5Hz 的拍音，若在音叉的臂上粘上一小块橡皮泥，则拍频增加，音叉的固有频率ν_________________；将上述音叉置于盛水的玻璃管口，调节管中水面的高度，当管中空气柱高度L 从零连续增加时，发现在0.34L m =和1.03m 时相继产生两次共鸣，由以上数据算得声波在空气中的传播速度_________________________。

7、（5分）一容器内储有1mol 氧气，其压强为1atm ，温度为27℃，则单位体积中的分子数n =__________________，分子的平均速率v =____________________；氧气的内能E =______________________。

2009年普通高等学校招生全国统一考试（浙江卷）理科综合物理部分14．（2009·浙江理综·14·6分）如图所示，质量为m 的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上。

已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为o 30，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为A ．23mg 和21mgB ．21mg 和23mgC ．21mg 和21μmgD ．23mg 和23μmg答案A【解析】受力如图所示，mg 0mg F oN 233cos ==，mg mg f o2130sin ==15．（2009·浙江理综·15·6分）氮原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库伦力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是A ．核力、万有引力、库伦力B ．万有引力、库伦力、核力C ．库伦力、核力、万有引力D ．核力、库伦力、万有引力 答案D【解析】核力是强力，它能将核子束缚在原子核内。

万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略16．（2009·浙江理综·16·6分）如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q ()0>q 的相同小球，小球之间用劲度系数均为0k 的轻质弹簧绝缘连接。

当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为0l 已知静电力常量为k ，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为A ．20225lk kq l +B ．202lk kq l -C ．20245lk kq l -D ．20225lk kq l -答案C【解析】第三个小球受三个力的作用，它们的关系是()220222l qKKx k lq +=，得20245lk Kq x =202045lk Kq l x l l -=-=17．（2009·浙江理综·17·6分）如图所示，在磁感应强度大小为B 、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m 、阻值为R 的闭合矩形金属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在O 点，并可绕O 点摆动。

浙江物理竞赛试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。

A. 2.998×10^8 m/sB. 3.000×10^8 m/sC. 3.002×10^8 m/sD. 3.008×10^8 m/s2. 根据牛顿第三定律，作用力和反作用力的大小（）。

A. 相等B. 不相等C. 相等但方向相反D. 不相等且方向相反3. 一个物体在水平面上受到一个恒定的力作用，若该力的大小为10N，方向向右，则该物体所受的摩擦力大小为（）。

A. 10NB. 5NC. 0ND. 无法确定4. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²，那么在第3秒末的速度是（）。

A. 2m/sB. 4m/sC. 6m/sD. 8m/s5. 一个质量为2kg的物体在水平面上以4m/s的速度做匀速直线运动，若要使其停止，需要施加的力为（）。

A. 2NB. 4NC. 8ND. 16N6. 一个物体从高度为h的平台上自由下落，不考虑空气阻力，其下落时间t与高度h的关系为（）。

A. t = √(2h/g)B. t = √(h/g)C. t = 2h/gD. t = h/g7. 一个电容器的电容为C，当其两端电压为V时，储存的电荷量为（）。

A. C*VB. V/CC. C/VD. V^2/C8. 一个电路中，电阻R1和R2串联，总电阻为R，那么R1和R2的关系是（）。

A. R = R1 + R2B. R = R1 - R2C. R = R1 * R2D. R = R1 / R29. 一个理想变压器的原线圈和副线圈的匝数比为1:2，则原线圈和副线圈的电压比为（）。

A. 1:2B. 2:1C. 1:1D. 2:210. 根据热力学第一定律，一个封闭系统的内能变化等于（）。

A. 系统对外做的功B. 系统吸收的热量C. 系统对外做的功和系统吸收的热量之和D. 系统对外做的功和系统放出的热量之差二、填空题（每题2分，共20分）1. 光年是天文学中用来表示距离的单位，1光年等于______公里。

【练习】如图所示.在一个半径为R 的圆形区域内存在着匀强磁场,磁场方向垂直于圆面向里。

一个带电粒子从此场边界的A 点以指向圆心O 速圆周运动到达此场边界的C 点，但在粒子过D 点时，恰好与一个原来静止在该点的不带电的粒子相碰，之后结合在一起形成新粒子，关于这个新粒子的运动情况，以下判断正确的是CDA 、 新粒子的运动半径将减小，可能到达F 点B 、 新粒子的运动半径将增大，可能到达E 点C 、 新粒子的运动半径将不变，仍然到达C 点D 、 新粒子在磁场中的运动时间将变长【例2】如图10-16所示，带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，入射方向沿半径，已知带电粒子质量m=3×10-20kg ，电量q=10-13C ，速度v 0=105m/s ，磁场区域的半径R=3×10-1m ，磁场的磁感应强度B ＝0.173T 。

不计重力，求粒子射出磁场时偏离入射方向的角度。

解：如图所示 Rr=2t a n θ ①由 rvmBqv 2= 可得Bq mv ＝r ②由①②两式解得qRBmv=2tanθ代入数值可解得θ＝60【练习】10.如图所示，半径为R 的圆内有一磁感强度为B 的向外的匀强磁场，一质量为m 、电荷量为q 的粒子(不计重力)，从A 点对着圆心垂直射人磁场，从C 点飞出，则 A.粒子带正电B.粒子的轨道半径为RC.A 、C 两点相距3RD.粒子在磁场中运动时间为πm ／3qB 答案：ACD【练习】24．（06天津18分）在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。

一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，恰好从磁场边界与y 轴的交点CE FC DO处沿+y 方向飞出。

（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷mq ； （2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小 变为B ‘，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ‘多大？此粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？24．（18分） （1）由粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷。

2009年浙江省大学生物理创新竞赛 理论竞赛卷评分参考答案. 2009.12.26一、选择题：（每题3分，共30分）1.A2.B3.C4.D5.B6.C7.D8.B9. B 10.D二、填空题：（每题4分，共40分）1. 2g -；g3322v2. 1212R R GMmR R - 3. 0，mab ω 4. 科里奥利；逆 5. 角动量守恒 6. 65kHz 7.212122φφππλ---=r r k8. lI 0μ，20R l πμ9. 左：p 型；右：n 型 10. )C (1014.32d d d 1d d 62m-⨯==∆-=-===⎰⎰⎰RB r R Φt t ΦR t R t I q m ii i πε三、计算题：（共8题，共80分） 1.（本题8分）解：设风速为v ，与正东方向的夹角为ϕ，车速v 1=10m/s ，v 2=15m/s ，由矢量图可知，由于∠OA 2B = 45︒，所以A 1B =O A 2-OA 1，即v 风对人1= v 2 - v 1 = 15 -10 =5 m/s 。

（2分）m/s 2.11510222121=+=+=风对人v v v （3分）21105tan 11===v v 风对人ϕ，︒=27ϕ （3分）v 1=10m/s v 风对人1 v 风对地= v O A 1Bϕ 东 v 2=15m/s v 风对人2 v 风对地= v O A 2 B 45︒ 东 A 1 ϕ2.（本题8分）运动员在水中时，xm t m ma f d d d d vv v ===-合 （2分） 设12ρ=b c S ， v v v v v d d 020⎰⎰-=b m x x （2分） m/s 21020==gh v （2分）m/s 2=v ，m 9.4ln==v vb m x （2分） 即运动员在水中达到的深度约4.9m ，所以跳水池的水深应该为5m 左右比较合理。

3（本题12分）（1）由题意电风扇转子的动力矩为ωPM =，阻力矩为ωk M -='由转动定律 tJJ k PM M d d ωβωω==-='+ （2分） 分离变量积分⎰⎰=-t t k P J 002d d ωωωω 解得)e 1(2Jkt kP--=ω （2分）（2）当∞→t 时，电风扇达到稳定转动，转速kPm =ω （4分） （3）断开电源后只受阻力矩作用，由转动定律tJk d d ωω=- （2分） 分离变量积分 ⎰⎰=t t Jkm 0d d ωωωω得 t J kt Jkm kP --==e e ωω 电风扇转过的角度kPkJ t k P dt t J k===⎰⎰∞-∞0d e ωθ （2分）4.（本题10分）m 2301=-=h h l ，m 15)823(2=-=l （1分）201)(21l l k mgh -=（2分）)(02l l k mg -= （2分） m 130=l （1分）)()(2121022022h l mg l l k mv +=-+ （2分） )65km /h(m /s 182max l l v === （1分） g a 4max = （1分）5. （本题10分）（1）)SI (]2)(2cos[πλνπ+-=x t A y]2)431(2cos[πλλνπ+⨯-=t A y P )SI ()2cos(ππν-=t A （4分） （2）ππλλππλπϕ4432222-=-⋅⋅-=-⨯-=∆P x （2分） )SI (]2)(2cos[πλνπ++='x t A y （2分）（3）λλλ127643=-=D x )SI (2sin 3)22cos(67cos 2)22cos()1272cos(2t A t A t A y D πνππνπππνλλπ=+=+⨯= （2分）6. （本题12分）（1）根据对称性可知 E 1 = 0； （3分）（2）以中心平面为对称面，作垂直于中心平面的高度为2a 、底面为S 的闭合圆柱面为高斯面，高斯面内包围的电量为：20d 2kSa x kxS Q a==⎰∑ （1分）根据高斯定理0d ε∑⎰=⋅=QΦSE S E 有：222d εεkSaQ S E ΦSE ===⋅=∑⎰S E（1分）得i E 2022a k ε= ； （1分）（3）以中心平面为对称面，作垂直于中心平面的高度为2x （x > d ）、底面为S 的闭合圆柱面为高斯面，高斯面内包围的电量为：20d 2kSd x kxS Q d=='⎰∑ （1分）根据高斯定理 0232d εεkSdQ S E ΦSE ='==⋅=∑⎰S E（1分）得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-<->=)(2)(220203d x d k d x d k i i Eεε （2分）（4）电场强度E 与x 变化的曲线如图（2分）7. （本题10分）在半径r 处取宽为d r 的细环带，其沿径向方向的电阻为rdrR πρ2d d = （1分） 整个圆环沿径向方向的总电阻为12ln 22d d 21R Rd rd r R R R R πρπρ===⎰⎰ （2分） 沿径向方向的总电流为)/ln(212R R dRI ρπεε==（1分）如图，沿径向取d θ 角对应的电流线元，其电流为θρεθπd )/ln(d 2d 12R R d I I == （2分）电流线元受到的磁力为θρεd d )/ln(d d d 12r R R dB r I B F == （1分）对轴的力矩为θρεd d )/ln(d d 12r r R R dB F r M == （1分）圆环所受到的磁力矩为)/ln()(d d )/ln(d 122122201221R R R R Bd r r R R d B M M R R ρπεθρεπ-===⎰⎰⎰ （2分）8. （本题10分）12()ln(/)C H h R r πε=- （3分）022ln(/)rC h R r πεε= （3分）两个电容器并联 （2分）x Ed -dE 3-E 3 O d θ d I001222()ln(/)ln(/)rC C C H h h R r R r πεπεε=+=-+ （2分）四、附加题：（3题，共 30分）1．（本题8分）设每秒流过m 千克水，功率为：(W)106406⨯==tWP （1分） 效率为：38.01==Q Wη （1分） 热电厂每秒吸收热量：)J (1068.138.0110640961⨯=⨯⨯===ηηPt W Q （2分）热电厂每秒放出热量：)J (1004.11040.61068.198912⨯=⨯-⨯=-=W Q Q （1分）每秒放出的热量被m 千克的水吸收后水温不能超过3︒C ，则：T mc Q ∆=2 （1分）每秒流过水的质量为：)kg (1025.8342001004.1492⨯=⨯⨯=∆=T c Q m （2分）2．（本题10分）（1）在飞船上测量，无线电信号到达地球又反射回来，一去一回光速相等，所用时间都为30s ，所以地球反射信号时，地球离飞船的距离为m 109309⨯=⨯c （2分） （2）在飞船上测量，当宇航员发射信号时，它离地球距离为c c c l 6305430=⨯-⨯=' （2分）在地球上测量，在宇航员发射信号时，它离地球的距离为c c cu l l 10)5/4(16/1222=-=-'=（2分）宇航员从发射到接收无线电信号，他自己的钟经过∆t ' = 60s ，为固有时间，在地球上测量该时间长为s 100)5/4(160/1222=-=-'∆=∆cu t t （2分）这段时间内，在原来离地球10c 基础上，飞船又继续向前飞了l 1距离c c t u l 80100541=⨯=∆= （1分）因此，在地球上测量，宇航员接收反射信号时，飞船离地球的距离为 m 107.2908010101⨯==+=+c c c l l （1分）3．（本题12分）1. 椭圆半长轴a 等于近地点和远地点之间距离的一半，亦即近地点与远地点矢径长度（皆指卫星到地心的距离）n r 与f r 的算术平均值，即有 ()()()()n f n f n f 111222a r r H R H R H H R =+=+++=++⎡⎤⎣⎦ 代入数据得43.194610a =⨯km （1分） 椭圆半短轴b 等于近地点与远地点矢径长度的几何平均值，即有 n f b r r = （1分）代入数据得41.94210km b =⨯ 椭圆的偏心率ab a e 22-=代入数据即得0.7941e = （1分）2. 当卫星在16小时轨道上运行时，以n v 和f v 分别表示它在近地点和远地点的速度，根据能量守恒，卫星在近地点和远地点能量相等，有22n f n f1122GMm GMm m m r r -=-v v （2分） 式中M 是地球质量，G 是万有引力常量.因卫星在近地点和远地点的速度都与卫星到地心的连线垂直，根据角动量守恒，有n n f f m r m r =v v （2分） 注意到g R GM=2由(7)、(8)、(9)式可得f n n f n2r gR r r r =+vn n f n f f f n2r r g R r r r r ==+v v 当卫星沿16小时轨道运行时，根据题给的数据有n n r R H =+ f f r R H =+ 由(11)式并代入有关数据得f 1.198=v km/s （1分）依题意，在远地点星载发动机点火，对卫星作短时间加速，加速度的方向与卫星速度方向相同，加速后长轴方向没有改变，故加速结束时，卫星的速度与新轨道的长轴垂直，卫星所在处将是新轨道的远地点.所以新轨道远地点高度4f f 5.093010H H '==⨯km ，但新轨道近地点高度2n6.0010H '=⨯km .由(11)式，可求得卫星在新轨道远地点处的速度为 f 1.230'=v km/s （1分） 卫星动量的增加量等于卫星所受推力F 的冲量，设发动机点火时间为∆t ，有 ()f f m F t '-=∆v v （2分） 由(12)、(13)、(14)式并代入有关数据得∆t=21.510s ⨯ (约2.5分) （1分） 这比运行周期小得多.。

绝密 ★ 启封前2009年普通高等学校招生全国统一考试（浙江卷）理科综合能力测试物理部分第Ⅰ卷（选择题 共126分）一、选择题（本题共17小题。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

） 14.如图所示，质量为m 的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上。

已知三棱柱与斜面之的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为30︒，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为A.2mg 和12mg B. 12mg和2mg C.12mg 和12μmgD. 2mg和2μmg答案A【解析】受力如图所示，N F cos30omg ==，1sin 302o f F mg mg ==15.氢原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种从大到小的排列顺序是A.核力、万有引力、库仑力B.万有引力、库仑力、核力C.库力有引力D.核力、库仑有引力 答案D【解析】核力是强力，它能将核子束缚在原子核内。

万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略16. 如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k 0的轻质弹簧绝缘连接。

当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l 0 已知静电力常量为k ，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为A. 22052kq l k l + B.220kq l k l -C. 22054kq l k l -D. 22052kq l k l- 答案C【解析】第三个小球受三个力的作用，它们的关系是()220222q q k x k k l l =+，得22054kq x k l =； 202054kq l l x l k l=-=- 17.如图所示，在磁感应强度大小为B 、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m 、阻值为R 的闭合矩形金属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在O 点，并可绕O 点摆动。

金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。

2019 浙江省大学生物理创新竞赛试题和答案2019 浙江省大学生物理创新竞赛试题：一、单选题：1. 以下物质中，性质最接近的是（）A. 葡萄糖和乙烯B. 氯气和水C. 氢气和液氨D. 水和乙醇2. 一台 macroscope 由六种元件组成，其中，确定可视和照明区域的元件是（）A. 玻璃面片；B. 对焦系统；C. 可变粗透镜；D. 光学过滤器。

3. 将铁磁器件放置在外界电磁场中，下列哪种表述是正确的（）A. 电磁场会影响磁性属性；B. 电磁场会影响铁磁器件生产厂家；C. 电磁场可以改变电流；D. 电磁场可以调节铁磁器件的电阻。

4. 量子井的电子状态用（）来表示。

A. 标量；B. 矢量；C. 电场；D. 电场强度。

5. 实现量子力学计算的标准模型为（）A. 金-荷模型；B. 霍尔模型；C. 量子隙模型；D. 电场谱模型。

二、多项选择题：1. 建模和模拟物理系统中常用的工具有（）A. 诺森德算法；B. 数值求解技术；C. 极限分析；D. 随机模拟技术。

2. 无量纲分析的基本步骤是（）A. 求解相关方程；B. 选择恒定系统参数；C. 选择坐标系；D. 确定被考虑的物理量。

3. 在模拟量子力学系统时，常用的技术有（）A. 经典对位法；B. 量子力学迭代；C. 平均场理论；D. 随机模拟技术。

4. 黑体辐射和能量交换机制有（）A. 热对流；B. 热辐射；C. 激光；D. 光照反射。

5. 启动流体力学模拟过程必须首先确定（）A. 流体的参数；B. 建模的参数；C. 计算的准确度；D. 建模软件的版本；答案：1. A2. B3. A4. B5. A1. A、B、C、D2. A、B、C、D3. A、B、C、D4. A、B、C、D5.A、B、C、D。

附件1:第八届全国大学生物理实验竞赛（创新）命题类题目一、可选题目题目1：透明液体浓度测量目的：1)设计制作一种表征并测量透明液体浓度的装置；2)测量透明液体浓度。

要求：1)设计实验方案(含原理）；2)制作一个实验装置；3）给出实验结果讨论测量精度和不确定度。

题目2：声音定位目的：1)探究基于声音探测的定位原理；2)制作一个利用声音探测定位的实际应用装置或实验研究装置。

要求：1)设计实验方案(含原理）；2)制作一个实验装置，实现声源物体的准确定位；3）给出实验结果，信号及噪声处理，讨论测量精度和不确定度。

题目3：冰的导热系数目的：1）搭建实验装置，测量冰的导热系数；2）研究温度、杂质对冰的导热系数的影响。

要求：1）设计实验方案（含原理）；2）制作一个实验装置；3）给出实验结果，分析温度、杂质对结果的影响；4）讨论测量精度和不确定度。

题目4：量子化能级测量实验仪目的：搭建量子化能级测量的实验装置，并对特定物质的量子化能级进行测量。

要求：1)设计实验方案（含原理）；2)制作一个量子化能级测量的实验装置；3）测量特定物质的量子化能级；4）给出实验结果并讨论测量精度和不确定度。

二、考核方式（规范）1、文档含研究报告、PPT和介绍视频等，主要包括以下内容：1）描述对题意的理解，目标定位；2)实验原理和设计方案（理论和实验模型）；3)装置的设计（含系统误差分析）；4）装置的实现；5)实验数据测量与分析；6)性能指标（包括测量范围、精确度、响应时间等)；7)创新点；8）结论与展望；9）参考文献。

2、实物装置1)规格：尺寸、重量；2)成本；3)使用条件及配套要求。

第八届全国大学生物理实验竞赛（创新）工作委员会2022年1月23日附件2：第八届全国大学生物理实验竞赛（创新）自选类题目1.实验仪器制作、改进要求:参赛队伍可以根据自己的兴趣，设计制作一套新仪器/实验，或者改进一套旧仪器，制作或改进应突出对物理实验教学效果或者仪器性能的提升作用，例如，可以使物理图像/规律更直观、拓宽可研究/应用的范围等。

全国大学生物理竞赛历年考试习题(含答案)一、选择题1. 下列哪个物理量是标量？A. 速度B. 加速度C. 力D. 质量答案：D解析：质量是标量，因为它只有大小，没有方向。

而速度、加速度和力都是矢量，它们既有大小，又有方向。

2. 下列哪个物理现象可以用牛顿第一定律解释？A. 摩擦力B. 重力C. 弹力D. 惯性答案：D解析：牛顿第一定律也被称为惯性定律，它指出一个物体如果不受外力作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态。

惯性是物体保持其运动状态的性质。

3. 下列哪个物理量是功的单位？A. 焦耳B. 牛顿C. 瓦特D. 库仑答案：A解析：焦耳是功和能量的单位，1焦耳等于1牛顿的力作用在物体上，使物体在力的方向上移动1米的距离所做的功。

4. 下列哪个物理现象可以用安培环路定理解释？A. 电流B. 电阻C. 磁场D. 电压答案：C解析：安培环路定理是电磁学中的一个重要定理，它描述了磁场与电流之间的关系。

该定理指出，通过一个闭合路径的磁场线积分等于该路径所包围的电流总和。

5. 下列哪个物理现象可以用波尔兹曼分布律解释？A. 热力学B. 统计力学C. 量子力学D. 相对论答案：B解析：波尔兹曼分布律是统计力学中的一个重要定律，它描述了在热力学平衡状态下，不同能量状态的粒子数目的分布。

该定律是统计力学的基础之一。

6. 下列哪个物理现象可以用薛定谔方程解释？A. 光的干涉B. 量子隧穿C. 原子光谱D. 相对论效应答案：B解析：薛定谔方程是量子力学中的一个基本方程，它描述了微观粒子在量子态下的行为。

量子隧穿是量子力学中的一个重要现象，它可以用薛定谔方程来解释。

7. 下列哪个物理现象可以用广义相对论解释？A. 光的折射B. 引力透镜C. 狭义相对论效应D. 光的干涉答案：B解析：广义相对论是爱因斯坦提出的一种引力理论，它描述了引力的本质和作用。

引力透镜是广义相对论的一个重要预言，它可以用广义相对论来解释。

8. 下列哪个物理现象可以用电磁感应定律解释？A. 法拉第电磁感应定律B. 安培环路定理C. 楞次定律D. 电磁感应答案：A解析：法拉第电磁感应定律是电磁学中的一个基本定律，它描述了磁场变化产生的感应电动势。

2009年普通高等学校招生全国统一考试（浙江卷）14．如图所示，质量为m 的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上。

已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为o 30，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为A ．23mg 和21mg B ．21mg 和23mg C ．21mg 和21μmgD ．23mg 和23μmg 15．氮原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库伦力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是A ．核力、万有引力、库伦力B ．万有引力、库伦力、核力C ．库伦力、核力、万有引力D ．核力、库伦力、万有引力16．如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q ()0>q 的相同小球，小球之间用劲度系数均为0k 的轻质弹簧绝缘连接。

当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为0l 已知静电力常量为k ，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为A ．20225l k kq l +B ．202l k kq l -C ．20245l k kq l -D ．20225lk kq l -17．如图所示，在磁感应强度大小为B 、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m 、阻值为R 的闭合矩形金属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在O 点，并可绕O 点摆动。

金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。

则线框中感应电流的方向是A ．a d c b a →→→→B ．d a b c d →→→→C ．先是d a b c d →→→→，后是a d c b a →→→→D ．先是a d c b a →→→→，后是d a b c d →→→→二、选择题（本题共4小题。

在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）18．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点，已知入射方向与边AB 的夹角为o30=θ，E 、F 分别为边AB 、BC 的中点，则A ．该棱镜的折射率为3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行19．在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。