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目录第二十届全国中学生物理竞赛预赛试卷2003年9月 (1)第二十届全国中学生物理竞赛预赛题参考答案、评分标准 (6)第21届全国中学生物理竞赛复赛题试卷 (14)第22届全国中学生物理竞赛复赛题 (25)第24届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (45)第24届全国中学生物理竞赛复赛试题参考解答 (70)第24届全国中学生物理竞赛预赛试卷2007.9.2 (90)第25届全国中学生物理竞赛预赛题试卷 (104)第26届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (113)第27 届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (123)第二十届全国中学生物理竞赛预赛试卷2003年9月一、（20分）两个薄透镜L1和L2共轴放置，如图所示．已知L1的焦距f1=f , L2的焦距f2=—f，两透镜间距离也是f．小物体位于物面P上，物距u1＝3f．（1）小物体经这两个透镜所成的像在L2的__________边，到L2的距离为_________，是__________倍（虚或实）、____________像（正或倒），放大率为_________________。
（2）现在把两透镜位置调换，若还要给定的原物体在原像处成像，两透镜作为整体应沿光轴向____________边移动距离_______________．这个新的像是____________像（虚或实）、______________像（正或倒）放大率为________________。
二、(20分)一个氢放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为4.86×10-7m．试计算这是氢原子中电子从哪一个能级向哪一个能级（用量子数n表示）跃迁时发出的？已知氢原子基态（n＝1）的能量为E l=一13.6eV＝－2.18×10-18J，普朗克常量为h=6.63×10－34J·s。
三、(20分)在野外施工中，需要使质量m＝4.20 kg的铝合金构件升温。
除了保温瓶中尚存有温度t ＝90.0℃的1.200 kg的热水外，无其他热源．试提出一个操作方案，能利用这些热水使构件从温度t0=10℃升温到66.0℃以上（含66.0℃），并通过计算验证你的方案．已知铝合金的比热容c＝0.880×l03J·(Kg·℃)-1，水的比热容c0 =4.20×103J·(Kg·℃)-1，不计向周围环境散失的热量。
第十八届全国中学生物理竞赛复赛试题全卷共六题，总分为140分一、（22分）有一放在空气中的玻璃棒，折射率 1.5n =，中心轴线长45cm L =，一端是半径为110cm R =的凸球面．1．要使玻璃棒的作用相当于一架理想的天文望远镜（使主光轴上无限远处物成像于主光轴上无限远处的望远系统），取中心轴线为主光轴，玻璃棒另一端应磨成什么样的球面？2．对于这个玻璃棒，由无限远物点射来的平行入射光柬与玻璃棒的主光轴成小角度1φ时，从棒射出的平行光束与主光轴成小角度，求21/φφ（此比值等于此玻璃棒望远系统的视角放大率）．二、(22分)正确使用压力锅的方法是：将己盖好密封锅盖的压力锅(如图复18-2-1)加热，当锅内水沸腾时再加盖压力阀S ，此时可以认为锅内只有水的饱和蒸气，空气己全部排除．然后继续加热，直到压力阀被锅内的水蒸气顶起时，锅内即已达到预期温度(即设计时希望达到的温度)，现有一压力锅，在海平面处加热能达到的预期温度为120℃．某人在海拔5000m 的高山上使用此压力锅，锅内有足量的水．1．若不加盖压力阀，锅内水的温度最高可达多少？2．若按正确方法使用压力锅，锅内水的温度最高可达多少？ 3．若未按正确方法使用压力锅，即盖好密封锅盖一段时间后，在点火前就加上压力阀。
此时水温为27℃，那么加热到压力阀刚被顶起时，锅内水的温度是多少？若继续加热，锅内水的温度最高可达多少？假设空气不溶于水． 已知：水的饱和蒸气压w ()p t 与温度t 的关系图线如图复18-2-2所示．大气压强()p z 与高度z 的关系的简化图线如图复18-2-3所示．27t =℃时27t =3w (27) 3.610Pa p ︒=⨯；27t =0z =处5(0) 1.01310Pa p =⨯2001年三、（22分）有两个处于基态的氢原子A 、B ，A 静止，B 以速度0v 与之发生碰撞．己知：碰撞后二者的速度A v 和B v 在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。
第十八届全国中学生物理竞赛复赛试题全卷共六题，总分为140分一、（22分）有一放在空气中的玻璃棒，折射率 1.5n =，中心轴线长45cm L =，一端是半径为110cm R =的凸球面．1．要使玻璃棒的作用相当于一架理想的天文望远镜（使主光轴上无限远处物成像于主光轴上无限远处的望远系统），取中心轴线为主光轴，玻璃棒另一端应磨成什么样的球面？2．对于这个玻璃棒，由无限远物点射来的平行入射光柬与玻璃棒的主光轴成小角度1φ时，从棒射出的平行光束与主光轴成小角度，求21/φφ（此比值等于此玻璃棒望远系统的视角放大率）．二、(22分)正确使用压力锅的方法是：将己盖好密封锅盖的压力锅(如图复18-2-1)加热，当锅内水沸腾时再加盖压力阀S ，此时可以认为锅内只有水的饱和蒸气，空气己全部排除．然后继续加热，直到压力阀被锅内的水蒸气顶起时，锅内即已达到预期温度(即设计时希望达到的温度)，现有一压力锅，在海平面处加热能达到的预期温度为120℃．某人在海拔5000m 的高山上使用此压力锅，锅内有足量的水．1．若不加盖压力阀，锅内水的温度最高可达多少？2．若按正确方法使用压力锅，锅内水的温度最高可达多少？ 3．若未按正确方法使用压力锅，即盖好密封锅盖一段时间后，在点火前就加上压力阀。
此时水温为27℃，那么加热到压力阀刚被顶起时，锅内水的温度是多少？若继续加热，锅内水的温度最高可达多少？假设空气不溶于水． 已知：水的饱和蒸气压w ()p t 与温度t 的关系图线如图复18-2-2所示．大气压强()p z 与高度z 的关系的简化图线如图复18-2-3所示．27t =℃时27t =3w (27) 3.610Pa p ︒=⨯；27t =0z =处5(0) 1.01310Pa p =⨯2001年三、（22分）有两个处于基态的氢原子A 、B ，A 静止，B 以速度0v 与之发生碰撞．己知：碰撞后二者的速度A v 和B v 在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。
第十八届全国中学生物理竞赛复赛试卷、参考答案全卷共六题，总分140分。
一、〔22分〕有一放在空气中的玻璃棒，折射率ｎ＝1.5，中心轴线长Ｌ＝45cm，一端是半径为Ｒ1＝10ｃｍ的凸球面．1．要使玻璃棒的作用相当于一架理想的天文望远镜〔使主光轴上无限远处物成像于主光轴上无限远处的望远系统〕，取中心轴线为主光轴，玻璃棒另一端应磨成什么样的球面？2．对于这个玻璃棒，由无限远物点射来的平行入射光束与玻璃棒的主光轴成小角度φ１时，从棒射出的平行光束与主光轴成小角度φ２，求φ２／φ１〔此比值等于此玻璃棒望远系统的视角放大率〕．解：1．对于一个望远系统来说，从主光轴上无限远处的物点发出的入射光为平行于光轴的光线，它经过系统后的出射光线也应与主光轴平行，即像点也在主光轴上无限远处，如图18－2－6所示，图中Ｃ1为左端球面的球心．图18－2－6由正弦定理、折射定律和小角度近似得〔－Ｒ１〕／Ｒ１＝ｓｉｎｒ１／ｓｉｎ〔ｉ１－ｒ１〕≈ｒ１／〔ｉ１－ｒ１〕＝1／〔〔ｉ１／ｒ１〕－1〕≈1／〔ｎ－1〕，①即〔／Ｒ１〕－1＝1／〔ｎ－1〕．②光线ＰＦ１射到另一端面时，其折射光线为平行于主光轴的光线，由此可知该端面的球心Ｃ２一定在端面顶点Ｂ的左方，Ｃ２Ｂ等于球面的半径Ｒ２，如图18－2－6所示．仿照上面对左端球面上折射的关系可得〔／Ｒ２〕－1＝1／〔ｎ－1〕，③又有＝Ｌ－，④由②、③、④式并代入数值可得Ｒ２＝5ｃｍ．那么右端为半径等于5ｃｍ的向外凸的球面．图18－2－72．设从无限远处物点射入的平行光线用①、②表示，令①过Ｃ１，②过Ａ，如图18－2－7所示，那么这两条光线经左端球面折射后的相交点Ｍ，即为左端球面对此无限远物点成的像点．现在求Ｍ点的位置，在△ＡＣ１Ｍ中，有／ｓｉｎ〔π－φ１〕＝／ｓｉｎφ１＝Ｒ１／ｓｉｎ〔φ１－φ１′〕，又ｎｓｉｎφ１′＝ｓｉｎφ１，φ１、φ１′均为小角度，那么有／φ１＝Ｒ１／φ１〔1－〔1／ｎ〕〕．与②式比拟可知，≈，即Ｍ位于过Ｆ１垂直于主光轴的平面上．上面，玻璃棒为天文望远系统，那么但凡过Ｍ点的傍轴光线从棒的右端面射出时都将是相互平行的光线．容易看出，从Ｍ射出Ｃ２的光线将沿原方向射出，这也就是过Ｍ点的任意光线〔包括光线①、②〕从玻璃棒射出的平行光线的方向，此方向与主光轴的夹角即为φ２，由图18－2－7可得2／φ１＝／＝〔－Ｒ１〕／〔－Ｒ２〕，由②、③式可得〔－Ｒ１〕／〔－Ｒ２〕＝Ｒ１／Ｒ２，那么φ２／φ１＝Ｒ１／Ｒ２＝2．二、〔22分〕正确使用压力锅的方法是：将已盖好密封锅盖的压力锅〔如图复18-2-1〕加热，当锅水沸腾时再加盖压力阀Ｓ，此时可以认为锅只有水的饱和蒸气，空气已全部排除．然后继续加热，直到压力阀被锅的水蒸气顶起时，锅即已到达预期温度〔即设计时希望到达的温度〕．现有一压力锅，在海平面处加热能到达的预期温度为120℃，某人在海拔5000ｍ的高山上使用此压力锅，锅有足量的水．1．假设不加盖压力阀，锅水的温度最高可达多少？2．假设按正确方法使用压力锅，锅水的温度最高可达多少？3．假设未按正确方法使用压力锅，即盖好密封锅盖一段时间后，在点火前就加上压力阀，此时水温为27℃，那么加热到压力阀刚被顶起时，锅水的温度是多少？假设继续加热，锅水的温度最高可达多少？假设空气不溶于水．：水的饱和蒸气压ｐＷ〔ｔ〕与温度ｔ的关系图线如图18-2-2所示．大气压强ｐ〔ｚ〕与高度ｚ的关系的简化图线如图18-2-3所示．当ｔ＝27℃时，ｐＷ〔27°〕＝3.6×10３Ｐａ；ｚ＝0处，ｐ〔0〕＝1.013×10５Ｐａ．解：1．由图18－2－8知在海平面处，大气压强ｐ〔0〕＝101．3×10３Ｐａ．在ｚ＝5000ｍ时，大气压强为ｐ〔5000〕＝53×10３Ｐａ．图18－2－8图18－2－9此处水沸腾时的饱和蒸气压ｐＷ应等于此值．由图18－2－9可知，对应的温度即沸点为ｔ２＝82℃．到达此温度时，锅水开场沸腾，温度不再升高，故在5000ｍ高山上，假设不加盖压力锅，锅温度最高可达82℃．2．由图18－2－9可知，在ｔ＝120℃时，水的饱和蒸气压ｐＷ〔120°〕＝198×10３Ｐａ，而在海平面处，大气压强ｐ〔0〕＝101×10３Ｐａ．可见压力阀的附加压强为ｐＳ＝ｐＷ〔120°〕－ｐ〔0〕＝〔198×10３－101．3×10３〕Ｐａ＝96．7×10３Ｐａ．在5000ｍ高山上，大气压强与压力阀的附加压强之和为ｐ′＝ｐＳ＋ｐ〔5000〕＝〔96．7×10３＋53×10３〕Ｐａ＝149．7×103Ｐａ．假设在ｔ＝ｔ２时阀被顶起，那么此时的ｐＷ应等于ｐ′，即ｐＷ＝ｐ′，由图18－2－9可知ｔ２＝112℃．此时锅水开场沸腾，温度不再升高，故按正确方法使用此压力锅，在5000ｍ高山上锅水的温度最高可达112℃．3．在未按正确方法使用压力锅时，锅有空气，设加压力阀时，部水蒸汽已饱和．由图18－2－9可知，在ｔ＝27℃时，题中已给出水的饱和蒸气压ｐＷ〔27°〕＝3．6×10３Ｐａ，这时锅空气的压强〔用ｐａ表示〕为ｐａ〔27°〕＝ｐ〔5000〕－ｐＷ〔27°〕＝〔53×10３－3．6×10３〕Ｐａ＝49．4×10３Ｐａ．当温度升高时，锅空气的压强也随之升高，设在温度为ｔ〔℃〕时，锅空气压强为ｐａ〔ｔ〕，那么有ｐａ〔ｔ〕／〔273＋ｔ〕＝ｐａ〔27℃〕／〔273＋27〕，ｐａ〔ｔ〕＝〔164．7ｔ＋45．0×10３〕Ｐａ．假设在ｔ＝ｔ′时压力阀刚好开场被顶起，那么有ｐＷ〔ｔ′〕＋ｐａ〔ｔ′〕＝ｐ′，由此得ｐＷ〔ｔ′〕＝ｐ′－ｐａ〔ｔ′〕＝〔105×10３－164．7ｔ′〕Ｐａ，画出函数ｐ′－ｐａ〔ｔ′〕的图线，取ｔ＝0℃，有ｐ′－ｐａ〔0℃〕＝105×10３Ｐａ，取ｔ＝100℃，有ｐ′－ｐａ〔100℃〕＝88．6×10３Ｐａ．由此二点便可在图18－2－9上画出此直线，此直线与图18－2－9中的ｐＷ〔ｔ〕－ｔ曲线的交点为Ａ，Ａ即为所求的满足上式的点，由图可看出与Ａ点对应的温度为ｔ′＝97℃．即在压力阀刚开场被顶起时，锅水的温度是97℃，假设继续加热，压力阀被顶起后，锅空气随水蒸汽一起被排出，最终空气排净，锅水温仍可达112℃．碰撞后二者的速度ｖＡ和ｖＢ在一条直线上，碰撞过程中局部动能有可能被某一氢原子吸收，从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，试论证：速度ｖ０至少需要多大〔以ｍ／ｓ表示〕？电子电量ｅ＝1．602×10－19Ｃ，质子质量为ｍｐ＝1．673×10－27ｋｇ，电子质量为ｍｅ＝0．911×10－31ｋｇ，氢原子的基态能量为Ｅ１＝－13．58ｅＶ．解：为使氢原子从基态跃迁到激发态，需要能量最小的激发态是ｎ＝2的第一激发态．氢原子的能量与其主量子数的平方成反比．即Ｅｎ＝ｋ１／ｎ２，①又知基态〔ｎ＝1〕的能量为－13．58ｅＶ，即Ｅ１＝ｋ１／1２＝－13．58ｅＶ，所以ｋ＝－13．58ｅＶ．ｎ＝2的第一激发态的能量为Ｅ２＝ｋ１／2２＝－13．58×〔1／4〕＝－3．39ｅＶ．②为使基态的氢原子激发到第一激发态所需能量为Ｅ＝Ｅ２－Ｅ１＝〔－3．39＋13．58〕ｅＶ＝10．19ｅＶ．③这就是氢原子从第一激发态跃迁到基态时发出的光子的能量，即ｈν＝Ｅ＝10．19ｅＶ＝10．19×1．602×10－19Ｊ＝1．632×10－18Ｊ．④式中ν为光子的频率，从开场碰到发射出光子，根据动量和能量守恒定律有ｍｖ０＝ｍｖＡ＋ｍｖＢ＋光子的动量，⑤〔1／2〕ｍｖ０２＝〔1／2〕ｍ〔ｖＡ２＋ｖＢ２〕＋ｈν，⑥光子的动量ｐν＝ｈν／ｃ．由⑥式可推得ｍｖ０＞2ｈν／ｖ０，因为ｖ０<<ｃ，所以ｍｖ０>>ｈν／ｃ，故⑤式中光子的动量与ｍｖ０相比拟可忽略不计．⑤式变为ｍｖ０＝ｍｖＡ＋ｍｖＢ＝ｍ〔ｖＡ＋ｖＢ〕，⑦符合⑥、⑦两式的ｖ0的最小值可推求如下：由⑥式与⑦式可推得〔1／2〕ｍｖ０２＝〔1／2〕ｍ〔ｖＡ＋ｖＢ〕２－ｍｖＡｖＢ＋ｈν＝〔1／2〕ｍｖ０２－ｍｖＡ〔ｖ０－ｖＡ〕＋ｈν，ｍｖＡ２－ｍｖＡｖ０＋ｈν＝0，经配方得ｍ〔ｖＡ－〔1／2〕ｖ０〕２－〔1／4〕ｍｖ０２＋ｈν＝0，〔1／4〕ｍｖ０２＝ｈν＋ｍ〔ｖＡ－〔1／2〕ｖ０〕２，⑧由⑧式可看出，当ｖＡ＝〔1／2〕ｖ０时，ｖ０到达最小值ｖ０ｍｉｎ，此时ｖＡ＝ｖＢ，ｖ０ｍｉｎ＝2，代入有关数值，得ｖ０ｍｉｎ＝6．25×10４ｍ／ｓ．答：Ｂ原子的速度至少应为6．25×10４ｍ／ｓ．四、〔22分〕如图18-4所示，均匀磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度Ｂ随时间ｔ变化，Ｂ＝Ｂ０－ｋｔ〔ｋ为大于零的常数〕．现有两个完全一样的均匀金属圆环相互交叠并固定在图中所示位置，环面处于图中纸面．圆环的半径为Ｒ，电阻为ｒ，相交点的电接触良好，两个环的接触点Ａ与Ｃ间的劣弧对圆心Ｏ的角为60°，求ｔ＝ｔ０时，每个环所受的均匀磁场的作用力，不考虑感应电流之间的作用．解：1．求网络各支路的电流．因磁感应强度大小随时间减少，考虑到电路的对称性，可设两环各支路的感应电流Ｉ１、Ｉ２的方向如图18－2－10所示，对左环电路ＡＤＣＦＡ，有图18－2－10Ｅ＝Ｉ１ｒＣＦＡ＋Ｉ２ｒＡＤＣ，因ｒＣＦＡ＝5ｒ／6，ｒＡＤＣ＝ｒ／6，Ｅ＝ｋπＲ２，故ｋπＲ２＝Ｉ１〔5ｒ／6〕＋Ｉ２〔ｒ／6〕．①因回路ＡＤＣＥＡ所围的面积为2〔〔2π－3〕／12〕Ｒ２，故对该回路有ｋ［2〔〔2π－3〕／12〕Ｒ２］＝2Ｉ２〔ｒ／6〕，解得Ｉ２＝〔〔2π－3〕Ｒ２／2ｒ〕ｋ，代入①式，得Ｉ１＝〔〔10π＋3〕Ｒ２／10ｒ〕ｋ．2．求每个圆环所受的力．图18－2－11先求左环所受的力，如图18－2－11所示，将圆环分割成很多小圆弧，由左手定那么可知，每段圆弧所受的力的方向均为径向，根据对称性分析，因圆弧ＰＭＡ与圆弧ＣＮＱ中的电流方向相反，所以在磁场中受的安培力相互抵消，而弧ＰＱ与弧ＡＣ的电流相对ｘ轴上下是对称的，因而每段载流导体所受的安培力在ｙ方向的合力为零，以载流导体弧ＰＱ上的线段Δｌ′为例，安培力ΔＦ为径向，其ｘ分量的大小表示为｜ΔＦｘ｜＝Ｉ１ＢΔｌ′ｃｏｓα，因Δｌ′ｃｏｓα＝Δｌ，故｜ΔＦｘ｜＝Ｉ１ＢΔｌ，｜Ｆｘ｜＝ΣＩ１ＢΔｌ＝Ｉ１Ｂ＝Ｉ１ＢＲ．由于导体弧ＰＱ在ｙ方向的合力为零，所以在ｔ０时刻所受安培力的合力Ｆ１仅有ｘ分量，即Ｆ１＝｜Ｆｘ｜＝Ｉ１ＢＲ＝〔〔10π＋3〕Ｒ２／10ｒ〕ｋＢＲ＝〔〔10π＋3〕Ｒ２／10ｒ〕ｋ〔Ｂ０－ｋｔ０〕Ｒ，方向向左．同理，载流导体弧ＡＣ在ｔ０时刻所受的安培力为Ｆ２＝Ｉ２ＢＲ＝〔〔2π－3〕Ｒ２／2ｒ〕ｋＢＲ＝〔〔2π－3〕Ｒ２／2ｒ〕ｋ〔Ｂ０－ｋｔ０〕Ｒ，方向向右．左环所受的合力大小为Ｆ＝Ｆ１－Ｆ２＝〔9／5ｒ〕ｋ〔Ｂ０－ｋｔ０〕Ｒ３．方向向左．25分〕如图18-5所示，一薄壁导体球壳〔以下简称为球壳〕的球心在Ｏ点．球壳通过一细导线与端电压Ｕ＝90Ｖ的电池的正极相连，电池负极接地．在球壳外Ａ点有一电量为ｑ１＝10×10－9Ｃ的点电荷，Ｂ点有一电量为ｑ２＝16×10－9Ｃ的点电荷．点Ｏ、Ａ之间的距离ｄ１＝20ｃｍ，点Ｏ、Ｂ之间的距离ｄ２＝40ｃｍ．现设想球壳的半径从ａ＝10ｃｍ开场缓慢地增大到50ｃｍ，问：在此过程中的不同阶段，流向球壳的电量各是多少？静电力常量ｋ＝9×10９Ｎ·ｍ２/Ｃ２．假设点电荷能穿过球壳壁进入导体球壳而不与导体壁接触．解：分以下几个阶段讨论：1．由于球壳外空间点电荷ｑ１、ｑ２的存在，球壳外壁的电荷分布不均匀，用σ表示面电荷密度．设球壳半径ａ＝10ｃｍ时球壳外壁带的电量为Ｑ１，因为电荷ｑ１、ｑ２与球壳外壁的电量Ｑ１在球壳产生的合场强为零，球壳为电势等于Ｕ的等势区，在导体外表上的面元ΔＳ所带的电量为σΔＳ，它在球壳的球心Ｏ处产生的电势为ΔＵ１＝ｋσΔＳ／ａ，球壳外壁所有电荷在球心Ｏ产生的电势Ｕ１为Ｕ１＝ΣΔＵ１＝ｋΣσΔＳ／α＝ｋＱ１／ａ．点电荷ｑ１、ｑ２在球壳的球心Ｏ处产生的电势分别为ｋｑ１／ｄ１与ｋｑ２／ｄ２，因球心Ｏ处的电势等于球壳的电势，按电势叠加原理，即有〔ｋｑ１／ｄ１〕＋〔ｋｑ２／ｄ２〕＋〔ｋＱ１／ａ〕＝Ｕ，代入数值后可解得球壳外壁的电量Ｑ１为Ｑ１＝〔ａＵ／ｋ〕－ａ〔〔ｑ１／ｄ１〕＋〔ｑ２／ｄ２〕〕＝－8×10－９Ｃ．因球壳壁无电荷，所以球壳的电量ＱⅠ等于球壳外壁的电量Ｑ１，即ＱⅠ＝Ｑ１＝－8×10－9Ｃ．2．当球壳半径趋于ｄ１时〔点电荷仍在球壳外〕，设球壳外壁的电量变为Ｑ２，球壳外的电荷ｑ１、ｑ２与球壳外壁的电量Ｑ２在壳产生的合场强仍为零，因球壳仍无电荷，球壳仍保持电势值为Ｕ的等势区，那么有〔ｋｑ１／ｄ１〕＋〔ｋｑ２／ｄ２〕＋〔ｋＱ２／ｄ１〕＝Ｕ，解得球壳外壁的电量Ｑ２＝〔ｄ１Ｕ／ｋ〕－〔ｄ１〔ｑ１／ｄ１＋ｑ２／ｄ２〕〕＝－16×10－9Ｃ．因为此时球壳壁的电量仍为零，所以球壳的电量就等于球壳外壁的电量，即ＱⅡ＝Ｑ２＝－16×10－9Ｃ，在ａ＝10ｃｍ到趋于ｄ１的过程中，流向球壳的电量为ΔＱⅠ＝ＱⅡ－Ｑ１＝－8×10－9Ｃ．3．当点电荷ｑ１穿过球壳，刚进入球壳〔导体半径仍为ｄ１〕，点电荷ｑ１在球壳壁感应出电量－ｑ１，因球壳的静电屏蔽，球壳电荷ｑ１与球壳壁电荷－ｑ１在球壳外产生的合电场为零，说明球壳外电场仅由球壳外电荷ｑ２与球壳外壁的电荷Ｑ３所决定．由于球壳的静电屏蔽，球壳外电荷ｑ２与球壳外壁的电荷Ｑ３在球壳产生的合电场为零，说明对电荷ｑ２与Ｑ３产生的合电场而言，球壳空间是电势值为Ｕ的等势区．ｑ２与Ｑ３在球心Ｏ处产生的电势等于球壳的电势，即〔ｋｑ２／ｄ２〕＋〔ｋＱ３／ｄ１〕＝Ｕ，解得球壳外壁电量Ｑ３＝〔ｄ１Ｕ／ｋ〕－〔ｄ１ｑ２／ｄ２〕＝－6×10－9Ｃ，球壳外壁和壁带的总电量应为ＱⅢ＝Ｑ３＋〔－ｑ１〕＝－16×10－9Ｃ，在这过程中，流向球壳的电量为ΔＱⅡ＝ＱⅢ－ＱⅡ＝0．这个结果说明：电荷ｑ１由球壳外极近处的位置进入壳，只是将它在球壳外壁感应的电荷转至球壳壁，整个球壳与没有电荷交换．4．当球壳半径趋于ｄ２时〔点电荷ｑ２仍在球壳外〕，令Ｑ４表示此时球壳外壁的电量，类似前面第3阶段中的分析，可得〔ｋｑ２／ｄ２〕＋〔ｋＱ４／ｄ２〕＝Ｕ，由此得Ｑ４＝〔ｄ２Ｕ／ｋ〕－〔ｄ２〔ｑ２／ｄ２〕〕＝－12×10－9Ｃ，球壳的电量ＱⅣ等于球壳外壁电量的和，即ＱⅣ＝Ｑ４＋〔－ｑ１〕＝－22×10－9Ｃ，流向球壳的电量为ΔＱⅢ＝ＱⅣ－ＱⅢ＝－6×10－9Ｃ．5．当点电荷ｑ２穿过球壳，刚进入球壳时〔球壳半径仍为ｄ２〕，球壳壁的感应电荷变为－〔ｑ１＋ｑ２〕，由于球壳的静电屏蔽，类似前面的分析可知，球壳外电场仅由球壳外壁的电量Ｑ５决定，即ｋＱ５／ｄ２＝Ｕ，可得Ｑ５＝ｄ２Ｕ／ｋ＝4×10－9Ｃ，球壳的总电量是ＱⅤ＝Ｑ５－〔ｑ１＋ｑ２〕＝－22×10－9Ｃ，〔15〕在这个过程中，流向球壳的电量是ΔＱⅣ＝ＱⅤ－ＱⅣ＝0．〔16〕6．当球壳的半径由ｄ２增至ａ１＝50ｃｍ时，令Ｑ６表示此时球壳外壁的电量，有ｋ〔Ｑ６／ａ１〕＝Ｕ，〔17〕可得Ｑ６＝ａ１〔Ｕ／ｋ〕＝5×10－9Ｃ，球壳的总电量为ＱⅥ＝Ｑ６－〔ｑ１＋ｑ２〕＝－21×10－9Ｃ，流向球壳的电量为ΔＱⅤ＝ＱⅥ－ＱⅤ＝1×10－9Ｃ．六、〔27分〕一玩具“火箭〞由上下两局部和一短而硬〔即劲度系数很大〕的轻质弹簧构成．上局部Ｇ１的质量为ｍ１，下局部Ｇ２的质量为ｍ２，弹簧夹在Ｇ１与Ｇ２之间，与二者接触而不固连．让Ｇ１、Ｇ２压紧弹簧，并将它们锁定，此时弹簧的弹性势能为的定值Ｅ０．通过遥控可解除锁定，让弹簧恢复至原长并释放其弹性势能，设这一释放过程的时间极短．第一种方案是让玩具位于一枯井的井口处并处于静止状态时解除锁定，从而使上局部Ｇ１升空．第二种方案是让玩具在井口处从静止开场自由下落，撞击井底〔井足够深〕后以原速率反弹，反弹后当玩具垂直向上运动到离井口深度为某值ｈ的时刻解除锁定．1．在第一种方案中，玩具的上局部Ｇ１升空到达的最大高度〔从井口算起〕为多少？其能量是从何种形式的能量转化而来的？2．在第二种方案中，玩具的上局部Ｇ１升空可能到达的最大高度〔亦从井口算起〕为多少？并定量讨论其能量可能是从何种形式的能量转化而来的．解：1．在弹簧刚伸长至原长的时刻，设Ｇ１的速度的大小为ｖ，方向向上，Ｇ２的速度大小为ｖ１，方向向下，那么有ｍ１ｖ１－ｍ２ｖ２＝0，①〔1／2〕ｍ１ｖ１２＋〔1／2〕ｍ２ｖ２２＝Ｅ０，②解①、②两式，得ｖ１＝，③ｖ２＝．④设Ｇ１升空到达的最高点到井口的距离为Ｈ１，那么Ｈ１＝ｖ１2／2ｇ＝〔〔ｍ２／ｍ１ｇ〔ｍ１＋ｍ２〕〕Ｅ０，⑤Ｇ１上升到最高点的重力势能为Ｅｐ1＝ｍ１ｇＨ１＝〔ｍ２／〔ｍ１＋ｍ２〕〕Ｅ０．⑥它来自弹簧的弹性势能，且仅为弹性势能的一局部．2．在玩具自井底反弹向上运动至离井口的深度为ｈ时，玩具向上的速度为ｕ＝．⑦设解除锁定后，弹簧刚伸长至原长时，Ｇ１的速度大小为ｖ１′，方向向上，Ｇ２的速度大小为ｖ，方向向下，那么有ｍ１ｖ１′－ｍ２ｖ２′＝〔ｍ1＋ｍ2〕ｕ，⑧〔1／2〕ｍ１ｖ１′＋〔1／2〕ｍ２ｖ２′＝〔1／2〕〔ｍ１＋ｍ２〕ｕ2＋Ｅ０，⑨消去⑧、⑨两式中的ｖ２′，得ｖ１′的方程式为ｍ１〔1＋〔ｍ１／ｍ２〕〕ｖ１′－2ｍ１〔1＋〔ｍ１／ｍ２〕〕ｕｖ１′＋ｍ１〔1＋ｍ１／ｍ２〕ｕ2－2Ｅ０＝0，由此可求得弹簧刚伸长至原长时，Ｇ１和Ｇ２的速度分别为ｖ１′＝ｕ＋，ｖ２′＝－ｕ＋，设Ｇ１从解除锁定处向上运动到达的最大高度为Ｈ２′，那么有Ｈ２′＝ｖ１′／2ｇ＝〔1／2ｇ〕〔ｕ＋〕2＝ｈ＋〔ｍ2Ｅ０／ｍ１ｇ〔ｍ１＋ｍ２〕〕＋2，从井口算起，Ｇ1上升的最大高度为Ｈ２＝Ｈ２′－ｈ＝〔ｍ２Ｅ０／ｍ１ｇ〔ｍ１＋ｍ２〕〕＋2．讨论：可以看出，在第二方案中，Ｇ１上升的最大高度Ｈ２大于第一方案中的最大高度Ｈ１，超出的高度与解除锁定处到井口的深度ｈ有关．到达Ｈ２时，其重力势能为Ｅｐ2＝ｍ１ｇＨ２＝〔ｍ２Ｅ０／〔ｍ１＋ｍ２〕〕＋2，〔ｉ〕假设Ｅｐ2＜Ｅ0，即2＜ｍ１Ｅ０／〔ｍ１＋ｍ２〕，这要求ｈ＜Ｅ０ｍ１／4ｍ２ｇ〔ｍ１＋ｍ２〕．这时，Ｇ１升至最高处的重力势能来自压紧的弹性势能，但仅是弹性势能的一局部．在这一条件下上升的最大高度为Ｈ２＜Ｅ０／ｍ１ｇ．〔ｉｉ〕假设Ｅｐ2＝Ｅ０，2＝ｍ１Ｅ０／〔ｍ１＋ｍ２〕，这要求ｈ＝Ｅ０ｍ１／4ｍ２ｇ〔ｍ１＋ｍ２〕．此时Ｇ１升至最高处的重力势能来自压紧的弹簧的弹性势能，且等于全部弹性势能．在这一条件下，Ｇ１上升的高度为Ｈ２＝Ｅ０／ｍ１ｇ．〔ｉｉｉ〕假设Ｅｐ2＞Ｅ０，2＞ｍ１Ｅ０／〔ｍ１＋ｍ２〕，这要求ｈ＞Ｅ０ｍ１／4ｍ２ｇ〔ｍ１＋ｍ２〕．此时Ｇ１升至最高处的重力势能大于压紧的弹簧的弹性势能，超出局部的能量只能来自Ｇ２的机械能．在这个条件下，Ｇ１上升的最大高度为Ｈ２＞Ｅ０／ｍ１ｇ．。
第34届全国中学生物理竞赛预赛试卷一、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．下述实验或现象中，能够说明光具有粒子性的是( )A．光的双缝干涉实验 B．黑体辐射 C．光电效应 D．康普顿效应1．黑体辐射：在任何条件下，对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体，……但黑体未必是黑色的，例如太阳是一个黑体……在黑体辐射中，随着温度不同，光的颜色各不相同，黑体呈现由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。
……普朗克由黑体辐射提出能量子的观点！CD明显正确！……选 BCD2．系统l和系统2质量相等，比热容分别为C1和C2，两系统接触后达到共同温度T；整个过程中与外界(两系统之外)无热交换。
两系统初始温度T1和T2的关系为( )A．T1=C2C1(T－T2) －T B．T1=C1C2(T－T2) －TC．T1=C1C2(T－T2) +T D．T1=C2C1(T－T2) +T从表达式看，应是物体1的放热=物体2的吸热，建立方程：C1m(T1－T)=C2m(T－T2)……选D3．假设原子核可视为均匀球体。
质量数为A的中重原子核的半径R可近似地用公式R=R0A1/3表示，其中R0为一常量。
对于核子数相同的原子核，下列说法正确的是( ) A．质量密度是基本相同的 B．电荷密度是基本相同的C．表面积是基本相同的 D．体积是基本相同的核子数相同→质量数相同→由题知半径相同→CD对；质量数相同→质量基本相同→质量密度基本相同……选 ACD4．一颗人造地球通讯卫星(同步卫星)对地球的张角能覆盖赤道上空东经θ0－Δθ到东经θ+Δθ之间的区域。
已知地球半径为R0，地球表面处的重力加速度大小为g，地球自转周期为T . Δθ的值等于( )A．arcsin( 4π2R0T2g)1/3 B．2 arcsin(4π2R0T2g)1/3C．arccos ( 4π2R0T2g)1/3 D．2首先算出同步卫星绕地球公转的半径r，地球自身半径为R选C5．有3种不同波长的光，每种光同时发出、同时中断，且光强都相同，总的光强为I，脉冲宽度(发光持续时间)为τ，光脉冲的光强I随时间t的变化如图所示。
2018第35届全国中学生物理竞赛预赛考试试卷第 35 届全国中学生物理竞赛预赛试卷一、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. 居里夫人发现了元素钋（ Po ），其衰变的核反应方程式为20682Po Pba c eb d f+ + ，其中， , , , , , a b c d e f 的值依次为（）（A）211、84、4、2、1、0 （B）210、84、4、2、0、0 （C）207、84、1、1、0、1 （D）207、83、1、1、0、0 2. 如图，一劲度系数为 k 的轻弹簧上固定在天花板上，下端连接一质量为 m 的小球，以小球的平衡位置 O 作为坐标原点， x 轴正方向朝下。
若取坐标原点为系统势能的零点，则当小球位于坐标为0x 的位置时，系统的总势能为（）（A）20 012kx mgx （B）20 012mgk x mgxk+ （C）2012mgk xk+（D）2012kx 爱尖子3. 库伦扭摆装置如图所示，在细银丝下悬挂一根绝缘棒，棒水平静止；棒的两端各固定一相同的金属小球 a 和 b ，另一相同的金属小球 c 固定在插入的竖直杆上，三个小球位于同一水平圆周上，圆心为棒的悬点 O 。
细银丝自然悬挂时， a 、 c 球对 O 点的张角 4 = 。
现在使 a 和 c 带相同电荷，库伦力使细银丝扭转，张角增大，反向转动细银丝上端的旋钮可使张角变小；若将旋钮缓慢反向转过角度 30 = ，可使小球 a 最终回到原来位置，这时细银丝的扭力矩与球 a 所受球 c 的静电力的力矩平衡。
设细银丝的扭转回复力矩与银丝的转角成正比。
为使最后 a c 、对 O 点的张角 2 = ，旋钮相对于原自然状态反向转过的角度应为（）（A） 45 = （B） 60 = （C） 90 = （D） 120 =4. 霍尔传感器的结构如图所示，图中 H 为一块长方体半导体薄片，外加磁场的磁感应强度 B 和外加电流 I 的方向如相应箭头所示（ B 与长方体的前后两个表面及电流 I 均垂直），电压表（可判断直流电压的正负）按图中方式与 H 的上下表面相连。
第 3 1 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．（6 分）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2．（6 分）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1cm3 较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度，当 砣放在 Q 点处时秤杆恰好平衡，如图所示．当合金块 全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点， 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．（6 分）一列简谐横波在均匀的介质中沿 x 轴正向传播，两质点 P 1和 p 2的平衡位 置在 x 轴上，它们相距 60cm ，当 P 1质点在平衡位置处向上运动时， P 2质点处在波谷 位置，若波的传播速度为 24m/s ，则该波的频率可能为A ．50HzA ． α B． 1/3 C 3 α3α 的 秤 完 直B．60HzC．400HzD.410Hz4．（6 分）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，先后置有分别用铜、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>F1C.F3>F2>F1D.F1=F2=F3 5．（6 分）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D．在保持 m B<m A的条件下， m B越大，碰后 B 球的动量越大二、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）用国家标准一级螺旋测微器（直标度尺最小分度为 0.5mm，丝杆螺距为 0.5mm,套管上分为 50 格刻度）测量小球直径．测微器的初读数如图（a）历示，其值为____________ m m，测量时如图（b）所示，其值为________________________________ m m，测得小球直径d= __________________ mm.7．（10 分）为了缓解城市交通拥堵问题，杭州交通门在禁止行人步行的十字路口增设“直行待行区”（行可从天桥或地下过道过马路），如图所示，当其他车道的车辆右拐时，直行道上的车辆可以提前进入“直行待行区”；当直行绿灯亮起时，可从“直行待行区”直行通过十字路口．假设某十字路口限速 50km/h，“直行待行区”的长度为 12m，从提示进入“直行待行区” 到直行绿灯亮起的时间为4s. 如果某汽车司机看到上述提示时立即从停车线由静止开始匀加速直线运动，运动到“直行待行区”的前端虚线处正好直行绿灯亮起，汽车总质量为 1.5t ，汽车运动中受到的阻力恒为车重的 0.1 倍，则该汽车的行驶加速度为__________________ ；在这 4s 内汽车发动机所做的功为___________________________ 。
物理竞赛顸赛试卷•第1页（共8页)第35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.在每小题绐出的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毎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、居里夫人发现了元素钋（Po).其衰变的核反应方程式为20682a c ebd f Po a Pb γ→++其中,a 、b 、c 、d 、e 、f 的值依次为A.211、84、4、2、1、0B. 210、84、4、2、0、0C.207、84、1、1、0、1D. 207、83、1、1、0、0 [ ] 2、如图，一劲度系数为k 的轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为m 的小球，以小球的平衡位置O 作为坐标原点，x 轴正方向朝下。
若取坐标原点为系统势能的零点，则当小球位于坐标为x 0的位置时，系统的总势能为 A.20012kx mgx - B. 2001()2mg k x mgx k+- C.201()2mg k x k + D.212kx [ ] 3、库伦扭摆装置如图所示，在细银丝下悬挂一根绝缘棒，棒水平静止；棒的两端各固定一相同的金属小球a 和b,另一相同的金属小 球C 固定在插人的竖直杆上，三个小球位于同一水平圆周上，圆心为棒的悬点O 。
细银丝自然悬挂时，a 、c 球对O 点的张角a =4°。
现在使a 和c 带相同电荷，库伦力使细银丝扭转，张角a 增大，反向转动细银丝上端的旋钮可使张角a 变小；若将旋钮缓慢反向转过角β=30°，可使小球a 最终回到原来位置,这时细银丝的扭力 矩与球a 所受球c 的静电力的力矩平衡。
设细银丝的扭转回复力矩与银丝的转角β成正比。
为使最后a 、c 对O 点的张角a=2°，旋 钮相对于原自然状态反向转过的角度应为 A ．β=45° B ．β=60°C ．β=90°D ．β=120° [ ]物理竞赛顸赛试卷•第2页（共8页)4、霍尔传感器的结构如图所示，图中H 为一块长方体半导体薄片，外加磁场的磁感应强度B 和外加电流I 的方向如相应箭头所示 (B 与长方体的前后两个表面及电流I 均垂直），电压表（可判断直流电压的正负）按图中方式与H 的上下表面相连。
初中物理竞赛模拟试题一、以下各题所列答案中只有一个是正确的．请把正确答案前面的字母序号填写在题后的括号内（本题共12分，每小题3分）．1．斜拉索大桥以其造型优美、建造方便等优点在现代跨江（河）大桥中占主导地位．根据你的观察和思考，你认为相邻两根斜拉钢绳间的距离应该是（）．A．离主桥墩越远的地方钢绳间的距离越大B．离主桥墩越近的地方钢绳间的距离越大C．大桥上各处钢绳间的距离都相等D．不同的斜拉索大桥钢绳间的距离分布不一样2．一家中外合资工厂要制造一种特殊用途的钢铝罐，钢罐内表面要压接一层0.25mm厚的铝膜，一时难倒了焊接专家和锻压专家．后经中外科学家联合攻关解决了这一难题．他们先把薄薄的(的)铝片装到钢罐内表面相贴，再往钢罐内灌满水，水中插入冷冻管使水结冰，冷冻后铝膜就与钢罐接触牢了．这里使铝膜与钢罐接牢的原因是（）．A．铝膜与钢罐之间的水把它们冻牢了B．水结冰时放出的热量把它们焊牢了C．水结冰时膨胀产生的巨大压力把它们压牢了D．水结冰时铝膜和钢罐间的冰把它们粘牢了3．摄影师帮我们拍摄完全班合影后，又用同一照相机帮我们每个人拍照，这时摄影师应该（）．A．使照相机离人远些，同时将镜头向外旋出B．使照相机离人近些，同时将镜头向内旋进C．使照相机离人远些，同时将镜头向内旋进D．使照相机离人近些，同时将镜头向外旋出4．赵军同学在电学实验中连接了如图1所示的电路，当他闭合开关后，发现灯不亮、电流表无示数．老师给了他一个电压表，当他将电压表分别接在ab之间和bc之间时，电压表示数均为零，而接在bd之间或cd之间时，电压表示数均不为零．这说明（）．A．灯泡灯丝断了或灯座接触不良B．电流表接线柱接触不良C．开关的触片或接线柱接触不良D．电源接线柱接触不良二、填空（本题共18分）５．（4分）如图2是家用自来水表的表盘．张浩的妈妈告诉他这种水表的读数方法跟电阻箱的读数方法相同．张浩经过思考后读出了该水表的示数为______m3．６．（6分）据传有一夏天洋人宴请林则徐，其中一道甜心为冰淇淋，因其上方白气不断，林则徐以为必烫故以嘴吹之，谁知入口却冷，洋人笑以为柄；林则徐声色不动，过几日，回宴洋人，其中一道热汤刚刚煮沸，浮有厚油，无一丝白气冒出，林则徐热情请之，洋人一口吞下一匙，顿时龇牙咧嘴，哈哈有声，不停乱弹，出尽洋相．试分析那冷冷的冰淇淋上方的白气是由于_____________形成的；而滚滚的热汤反而无白气，是由于______________；据生活经验，浮有厚油的沸汤比普通开水还要烫，其原因是______________．７．（4分）生活中我们会看到各种各样的镜子．舞蹈演员健身训练房中墙壁上安装的镜子是_____镜，幻灯机的镜头是______镜，多数汽车观后镜安装的是______镜，大型太阳灶通常利用的是______镜．８．（4分）灯具研究所为了研究白炽灯丝的温度对白炽灯平均寿命的影响，做了如下实验：保持灯丝内惰性气体的压强为0.1atm，钨丝粗细为250μm，通过改变钨丝中电流的大小来改变灯丝的温度，测得灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流间的关系如下表所示：灯丝温度（K）电流（A）平均使用寿命（h）2400 6.05 80002600 6.61 3772800 7.48 29.53000 8.34 3.4分析表中实验数据可以预测：在与上述实验相同的条件下，钨丝温度在2200K时，其平均使用寿命应最接近于________h，你作出这样的预测的理由是_______________________________________________．三、简答下列各题（本题共30分）９．（6分）用飞机向云层喷洒干冰（固体的CO2）是一种人工降雨的方法．试说明这种人工降雨的过程中发生了哪些物态变化过程？1０．（6分）如图3所示，一农户在塑料薄膜组成的棚顶下堆放着一堆干柴，夏天大雨之后，正值正午，阳光格外强烈，干柴居然冒烟，险些着火．请你分析，造成这种现象的原因是什么？1１．（6分）在农村，一些个体加工厂的大功率用电器（如电动机）往往直接接在民用照明电路上．当这些用电器工作时，由于负荷不稳定，常常造成照明电灯的亮度出现一闪一闪的现象．试从电学角度分析一下电灯亮度为什么会出现一闪一闪的现象？1２．（6分）在炎热的夏天，向晒得发烫的地面上洒一些水，有时会感到凉爽，有时却感到更热了，这是为什么？请用你学过的知识解释这一现象．1３．（6分）2003年3月下旬，香港淘大花园爆发“SARS”．经香港卫生署及世界卫生组织的调查，发现引起淘大花园“SARS”病毒大面积传播的原因之一：是当地一些家庭很少使用地漏排泄地面上的污水，从而造成与卫生间地漏相连的U形存水弯头内没有存满足够的水，有的甚至是干的，因此不能发挥作用．请你从物理学的角度对上述事件的原因作出简要分析．四、综合题（本题共40分）1４．（10分）大刚家自制了一个太阳能热水器，其主要装置是一个晒水箱．经多次观察和实验知道，该晒水箱的效率在夏天可达到50%．查表可知，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103J/（m2·s）．如果晒水箱内有45kg的水，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是2.0m2，试问：要使水温从25℃升高到55℃需要多长时间？1５．（8分）现有下列器材和物品：电流表、电压表、滑动变阻器、开关、干电池2节、导线若干、刻度尺、天平（有砝码）、温度计、量筒、烧杯、铅笔、适量开水、自来水．请你在其中选择器材和物品，设计一个实验，来鉴别一段金属丝是由什么物质做成的？1６．（10分）盼盼同学家买了一辆五星牌电动自(制)行车，它行驶的动力是*蓄电池提供的电能．当它的工作电压为35V，工作电流为6A时．试求：（1）如果蓄电池的持续放电时间为3h，则该车以5m/s的速度匀速行驶的最大行程是多少km？在这一过程中，蓄电池消耗的化学能为多少？（2）电动车蓄电池的电功率一部分转化为无用功率，另一部分转化为车行驶的有用功率，其效率为80%．当电动车以6m/s的速度匀速行驶时，它所受到的阻力是多少？1７．（12分）每个家庭都需要照明电灯，目前市场上既有白炽灯，又有电子节能灯，究竟选择哪一种好呢？实验中学STS课题组的同学们就这个问题进行了市场调查，了解到在正常工作时，25W的白炽灯与5W的电子节能灯、40W的白炽灯与9W的电子节能灯、60W 的白炽灯与11W的电子节能灯……的发光效果相当．课题组的同学选择其中一组数据进行研究，收集了有关数据如下表：额定电压（V）额定功率（W）寿命（h）每只售价（元）每度电费（元）白炽灯220 60 1000 1.5 0.4电子节能灯220 11 5000 30 0.4 根据上表数据，通过计算，说明你将作怎样的选择（要求写出所依据的物理原理和必要的文字说明）．参考答案1．B2．C3．D4．C5．2423.7t；6．空气中水蒸汽遇冷液化成大量的小水珠滚滚的热汤不能使空气中的水蒸气液化成小水珠油膜阻碍了沸汤的蒸发，其沸腾的温度比普通开水的温度高７．平面凸透凸面凹面８．15623h 由表中数据可知，温度越低，灯丝的使用寿命越长，且变化越明显当温度由2400K降为2200K时，灯丝的平均使用寿命的增加量应大于（8000-377）h，故其平均使用寿命最接近15623K．９．发生了三种物态变化：一是喷洒到云层中的干冰迅速从云层吸热升华；二是云层中的水蒸汽遇冷凝华成小冰晶；三是小冰晶在下落过程中遇到暖气流熔化成雨滴．10．略. 11．略12．略13．略．14．1.25h 15．略16（1）54km 2.268×106J （2）28N．17．应选择电子节能灯．初中物理竞赛辅导测试题一一、选择题：1．贮油库中，某一很高的圆柱钢质贮油罐内，装有大半罐煤油，当其油温升高时，煤油对容器底部产生的压强将（）A．增大B．减小C．不变D．无法判断2．汽车驾驶室前面的挡风玻璃不采用竖直安装的主要原因是：（）A．为了美观B．为了减少噪音C．为了排除像的干扰D．使玻璃不易震碎3．装水的密闭小瓶放在大烧杯里的水中间，把烧杯放在电冰箱的冷冻室内，过一段时间取出烧杯，发现烧杯中有一半的水结成了冰，此时小瓶中的水：（）A．只有表面的水结冰B．有一半的水结成冰C．都没结冰D．都已结冰4．下列哪个不是海风和陆地风形成的原因：( )A．海水的比热容高于大地B．海水的温度变化较慢C．海岸通常比海水接收更多的阳光D．热空气密度比冷空气的密度小，有上升趋势5．当物体距凸透镜8厘米时，在透镜的另一侧光屏上成一个清晰放大的像，若史将凸透镜向光屏方向移动2厘米，则在光屏上又成一个清晰像，那么这透镜的焦距f为：( )A．2厘米＜f＜4厘米B．4厘米＜f＜5厘米C．5厘米＜f＜8厘米D．无法确定6．如图所示，滑动变阻器R的总电阻为60Ω，定值电阻R=60Ω，电源电压18伏。
2018 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 ： )p（Pa） P= F/s(F ：力 ;S：受力面）液体： p（Pa） P=ρgh （ρ：液体的密度；h：深度【从液面到所求点的直距离】）量： Q（J） Q=cm△t（c：物的比容； m：量；△ t ：温度的化）燃料燃放出的量： Q（J） Q=mq （m：量；q：）串路流 I （A）I=I1=I2= ⋯⋯流相等串路U（V）U=U1+U2+⋯⋯串路起分作用串路阻 R（Ω）R=R1+R2+⋯⋯并路流 I （A）I=I1+I2+ ⋯⋯干路流等于各支路流之和（分流）并路U（V）U=U1=U2=⋯⋯并路阻 R（Ω） 1/R =1/R1 +1/R2 +⋯⋯欧姆定律： I=U/I路中的流与成正比 , 与阻成反比流定式 I=Q/t （Q：荷量（）； t ：（ S））功：W （J） W=UIt=Pt（U：；I ：流；t ：；P：功率）功率：P=UI=I2R=U2/R（U:；I ：流；R：阻）磁波波速与波、率的关系：C=λν（C：波速（磁波的波速是不的 , 等于 3×108m/s）；λ：波；ν：率）（二）初中物理基本概念概要一、量⒈长度 L：主单位 : 米；测量工具 : 刻度尺；测量时要估读到最小刻度的下一位；光年的单位是长度单位 .⒉时间 t ：主单位 : 秒；测量工具 : 钟表；实验室中用停表 .1 时＝ 3600秒,1 秒＝ 1000 毫秒 .⒊质量 m：物体中所含物质的多少叫质量. 主单位：千克；测量工具：秤；实验室用托盘天平.二、机械运动⒈机械运动：物体位置发生变化的运动.参照物：判断一个物体运动必须选取另一个物体作标准 , 这个被选作标准的物体叫参照物 .⒉匀速直线运动：①比较运动快慢的两种方法： a 比较在相等时间里通过的路程.b 比较通过相等路程所需的时间 . ②公式： 1 米／秒＝ 3.6千米／时 .三、力⒈力 F：力是物体对物体的作用. 物体间力的作用总是相互的.力的单位：牛顿（ N）. 测量力的仪器：测力器；实验室使用弹簧秤.力的作用效果：使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变.物体运动状态改变是指物体的速度大小或运动方向改变.⒉力的三要素：力的大小、方向、作用点叫做力的三要素.力的图示 , 要作标度；力的示意图 , 不作标度 .⒊重力 G：由于地球吸引而使物体受到的力. 方向：竖直向下 .重力和质量关系： G=mg m=G/gg=9.8 牛／千克 . 读法： 9.8 牛每千克 , 表示质量为 1 千克物体所受重力为 9.8 牛.重心：重力的作用点叫做物体的重心. 规则物体的重心在物体的几何中心 .⒋二力平衡条件：作用在同一物体；两力大小相等, 方向相反；作用在一直线上 .物体在二力平衡下 , 可以静止 , 也可以作匀速直线运动 .物体的平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态. 处于平衡状态的物体所受外力的合力为零.⒌同一直线二力合成：方向相同：合力F=F1+F2 ; 合力方向与 F1、F2 方向相同；方向相反：合力F=F1-F2, 合力方向与大的力方向相同.⒍相同条件下 , 滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多.滑动摩擦力与正压力 , 接触面材料性质和粗糙程度有关. 【滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦】7．牛顿第一定律也称为惯性定律其内容是：一切物体在不受外力作用时 , 总保持静止或匀速直线运动状态.惯性：物体具有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性.四、密度⒈密度ρ：某种物质单位体积的质量, 密度是物质的一种特性 .公式：m=ρV国际单位：千克／米 3 , 常用单位：克／厘米3,关系：1 克／厘米 3＝1×103 千克／米 3；ρ 水＝ 1×103 千克／米 3；读法： 103 千克每立方米 , 表示 1 立方米水的质量为103 千克 .⒉密度测定：用托盘天平测质量, 量筒测固体或液体的体积.面积单位换算：1 厘米 2=1×10-4 米 2,1 毫米 2=1×10-6 米 2.五、压强⒈压强 P：物体单位面积上受到的压力叫做压强.压力 F：垂直作用在物体表面上的力, 单位：牛（ N）.压力产生的效果用压强大小表示, 跟压力大小、受力面积大小有关.压强单位：牛 / 米 2；专门名称：帕斯卡（ Pa）公式：F=PS 【 S：受力面积 , 两物体接触的公共部分；单位：米2.】改变压强大小方法：①减小压力或增大受力面积 , 可以减小压强；②增大压力或减小受力面积 , 可以增大压强 . ⒉液体内部压强：【测量液体内部压强：使用液体压强计（ U型管压强计） . 】产生原因：由于液体有重力 , 对容器底产生压强；由于液体流动性 , 对器壁产生压强 .规律：①同一深度处, 各个方向上压强大小相等②深度越大, 压强也越大③不同液体同一深度处 , 液体密度大的 , 压强也大 . [ 深度 h, 液面到液体某点的竖直高度 .]公式： P=ρgh h：单位：米；ρ：千克／米 3； g=9.8 牛／千克 . ⒊大气压强：大气受到重力作用产生压强 , 证明大气压存在且很大的是马德堡半球实验 , 测定大气压强数值的是托里拆利（意大利科学家） . 托里拆利管倾斜后 , 水银柱高度不变 , 长度变长 .1 个标准大气压＝ 76 厘米水银柱高＝ 1.01 ×105 帕＝ 10.336 米水柱高测定大气压的仪器：气压计（水银气压计、盒式气压计）.大气压强随高度变化规律：海拔越高 , 气压越小 , 即随高度增加而减小 ,沸点也降低 .六、浮力1．浮力及产生原因：浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它向上托的力叫浮力 . 方向：竖直向上；原因：液体对物体的上、下压力差 .2．阿基米德原理：浸在液体里的物体受到向上的浮力, 浮力大小等于物体排开液体所受重力.即 F 浮＝ G液排＝ρ 液 gV 排.（V排表示物体排开液体的体积）3．浮力计算公式： F 浮＝ G-T＝ρ 液 gV 排＝ F 上、下压力差4．当物体漂浮时： F 浮＝ G物且ρ 物G物且ρ 物2f f。
