物理竞赛集锦

初中物理竞赛试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 下列物体中，密度最大的是（）。

A. 铁B. 铝C. 塑料D. 木头答案：A2. 光在真空中的传播速度是（）。

A. 3×10^8 m/sB. 3×10^5 km/hC. 3×10^3 m/sD. 3×10^2 km/h答案：A3. 以下哪种物质是导体？（）A. 玻璃B. 橡胶C. 盐水D. 陶瓷答案：C4. 根据欧姆定律，当电压一定时，电流与电阻的关系是（）。

A. 电流与电阻成正比B. 电流与电阻成反比C. 电流与电阻无关D. 电流与电阻成二次方关系答案：B5. 以下哪种现象不是能量的转化？（）A. 摩擦生热B. 电灯发光C. 热能转化为机械能D. 机械能转化为电能答案：A6. 以下哪种现象属于光的反射？（）A. 影子的形成B. 镜子成像C. 透镜成像D. 彩虹的形成答案：B7. 以下哪种现象属于光的折射？（）A. 影子的形成B. 镜子成像C. 透镜成像D. 彩虹的形成答案：C8. 以下哪种现象属于光的衍射？（）A. 影子的形成B. 镜子成像C. 日食和月食D. 彩虹的形成答案：C9. 以下哪种现象属于光的干涉？（）A. 影子的形成B. 镜子成像C. 透镜成像D. 双缝干涉实验答案：D10. 以下哪种现象属于光的散射？（）A. 影子的形成B. 镜子成像C. 透镜成像D. 蓝天白云答案：D二、填空题（每题3分，共15分）1. 声音的传播需要______。

答案：介质2. 物体的内能与物体的______和______有关。

答案：温度、质量3. 电流的单位是______。

答案：安培4. 电荷的定向移动形成______。

答案：电流5. 电磁波的传播不需要______。

答案：介质三、计算题（每题10分，共20分）1. 已知电阻R1=10Ω，R2=20Ω，串联后接在电压为24V的电源上，求电路中的电流。

答案：I = U / (R1 + R2) = 24V / (10Ω + 20Ω) = 0.8A2. 已知质量为1kg的物体从静止开始，以2m/s²的加速度下落，求物体下落2秒后的速度。

光学专辑第21届预赛2023.9.5一、（15分）填空1．d．一个可见光光子的能量的数量级为_________J。

2．已知某个平面镜反射的光能量为入射光能量的80％。

试判断下列说法是否对的，并简述理由。

a．反射光子数为入射光子数的80％；b．每个反射光子的能量是入射光子能量的80％。

六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。

杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O下方玻璃中的C点，球面的半径R＝1.50cm，O到杯口平面的距离为8.0cm。

在杯脚底中心处P点紧贴一张画片，P点距O点6.3cm。

这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但假如斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。

已知玻璃的折射率n1＝1.56，酒的折射率n2＝1.34。

试通过度析计算与论证解释这一现象。

第21届复赛四、(20分)目前，大功率半导体激光器的重要结构形式是由许多发光区等距离地排列在一条直线上的长条状，通常称为激光二极管条．但这样的半导体激光器发出的是很多束发散光束，光能分布很不集中，不利于传输和应用．为了解决这个问题，需要根据具体应用的规定，对光束进行必需的变换（或称整形）．假如能把一个半导体激光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束，对半导体激光的传输和应用将是非常故意义的．为此，有人提出了先把多束发散光会聚到一点，再变换为平行光的方案，其基本原理可通过如下所述的简化了的情况来说明．如图，S 1、S 2、S 3 是等距离（h ）地排列在一直线上的三个点光源，各自向垂直于它们的连线的同一方向发出半顶角为α =arctan ()41的圆锥形光束．请使用三个完全相同的、焦距为f = 1.50h 、半径为r =0.75 h 的圆形薄凸透镜，经加工、组装成一个三者在同一平面内的组合透镜，使三束光都能所有投射到这个组合透镜上，且经透镜折射后的光线能所有会聚于z 轴（以S 2为起点，垂直于三个点光源连线，与光束中心线方向相同的射线）上距离S 2为 L = 12.0 h 处的P 点．（加工时可对透镜进行外形的改变，但不能改变透镜焦距．）1．求出组合透镜中每个透镜光心的位置．2．说明对三个透镜应如何加工和组装，并求出有关数据．第20届预赛一、（20分）两个薄透镜L 1和L 2共轴放置，如图所示．已知L 1的焦距f 1=f , L 2的焦距f 2=—f ，两透镜间距离也是f ．小物体位于物面P 上，物距u 1 ＝3f ．（1）小物体经这两个透镜所成的像在L 2的__________边，到L 2的距离为_________，是__________倍（虚或实）、____________像（正或倒），放大率为_________________。

第一讲 平衡问题典题汇总类型一、物体平衡种类的问题一般有两种方法解题，一是根据平衡的条件从物体受力或力矩的特征来解题，二是根据物体发生偏离平衡位置后的能量变化来解题。

1、如图1—4所示，均匀杆长为a ，一端靠在光滑竖直墙上，另一端靠在光滑的固定曲面上，且均处于Oxy 平面内．如果要使杆子在该平面内为随遇平衡，试求该曲面在Oxy 平面内的曲线方程．分析和解：本题也是一道物体平衡种类的问题，解此题显然也是要从能量的角度来考虑问题，即要使杆子在该平面内为随遇平衡，须杆子发生偏离时起重力势能不变，即杆子的质心不变，y C 为常量。

又由于AB 杆竖直时12C y a =， 那么B 点的坐标为 sin x a θ=111cos (1cos )222y a a a θθ=-=- 消去参数得222(2)x y a a +-=类型二、物体系的平衡问题的最基本特征就是物体间受力情况、平衡条件互相制约，情况复杂解题时一定要正确使用好整体法和隔离法，才能比较容易地处理好这类问题。

例3．三个完全相同的圆柱体，如图1一6叠放在水平桌面上，将C 柱放上去之前，A 、B 两柱体之间接触而无任何挤压，假设桌面和柱体之间的摩擦因数为μ0，柱体与柱体之间的摩擦因数为μ，若系统处于平衡，μ0与μ必须满足什么条件？分析和解：这是一个物体系的平衡问题，因为A 、B 、C 之间相互制约着而有单个物体在力系作用下处于平衡，所以用隔离法可以比较容易地处理此类问题。

设每个圆柱的重力均为G ，首先隔离C 球，受力分析如 图1一7所示，由∑Fc y ＝0可得111)2N f G += ① 再隔留A 球，受力分析如图1一8所示，由∑F Ay =0得1121022N f N G +-+= ② 由∑F Ax =0得211102f N N -= ③ 由∑E A ＝0得12f R f R = ④ 由以上四式可得12f f ===112N G =，232N G =而202f N μ≤，11f N μ≤0μ≥2μ≥类型三、物体在力系作用下的平衡问题中常常有摩擦力，而摩擦力F f 与弹力F N 的合力凡与接触面法线方向的夹角θ不能大于摩擦角，这是判断物体不发生滑动的条件．在解题中经常用到摩擦角的概念．例4．如图1一8所示，有两根不可伸长的柔软的轻绳，长度分别为1l 和2l ，它们的下端在C 点相连接并悬挂一质量为m 的重物，上端分别与质量可忽略的小圆环A 、B 相连，圆环套在圆形水平横杆上．A 、B 可在横杆上滑动，它们与横杆间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，且12l l <。

全国物理竞赛题目一、力学与运动学题目：一质量为m的物体以速度v0向右运动，现对其施加一个力F，该力的垂直速度方向的分量为F1，水平分量F2。

问在多少时间后，物体以速度v0/2向右运动，同时速度方向与F的夹角为45°二、热力学与热传递题目：在一个封闭的容器内有一定质量的气体，气体初始温度为T1。

经过加热后，气体的温度升高到T2。

在此过程中，气体吸收的热量为Q，问该过程中气体对外做功是多少？三、电磁学题目：在真空中，一电荷量为q的点电荷产生的电场中，某一点的电场强度E与q的距离r的关系为E=k*q/r^2，其中k为常数。

现有一试探电荷q'从无穷远处移到点电荷q的附近，其电势能的变化量为ΔE，则ΔE与试探电荷电量q'、点电荷电量q、试探电荷与点电荷的距离r之间的关系为？四、光学题目：光线经过一个直径为d的细圆环，环上均匀分布着厚度为t的光学介质。

求光线经过环上介质后的偏折角。

五、原子物理与量子力学题目：一氢原子从基态跃迁到激发态，其辐射光子的波长为100 nm。

已知氢原子的半径为5.29×10^-11 m，求这个跃迁的能量差是多少电子伏特？六、物理实验与实验设计题目：设计一个实验方案，测量一个未知电阻Rx的值。

要求使用尽可能少的器材和步骤，并给出测量结果的误差分析。

七、相对论简介题目：一列火车以速度v相对于地面运动，地面上的观察者测得火车上的一盏灯发出的光的波长比标准波长要短，求火车相对于地面的速度。

八、非线性物理与混沌理论题目：一质量为m的弹性小球在光滑水平面上做周期为T的简谐振动，其振动幅度为A。

现让小球的振幅突然增大到4A，并观察到此后小球的运动变得杂乱无章。

求该过程中小球所做的总功。

九、物理与其他科学的交叉题目：在生物学中，细胞膜可以被看作是一个半透膜。

当细胞内外溶液的浓度不同时，细胞膜可以允许水分子通过而阻止其他大分子物质通过。

请解释这一现象并用物理原理进行建模分析。

2024物理竞赛高中试题一、选择题（每题3分，共15分）1. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。

如果一个物体的质量为2kg，受到的力为10N，那么它的加速度是多少？A. 5 m/s²B. 10 m/s²C. 15 m/s²D. 20 m/s²2. 光在真空中的传播速度是3×10^8 m/s。

如果一束光从地球到月球需要1.28秒，那么月球到地球的距离是多少？A. 3.84×10^8 mB. 4.16×10^8 mC. 4.48×10^8 mD. 5.12×10^8 m3. 一个简单的电容器，其电容为10μF，当电压变化为5V时，储存的电荷量是多少？A. 50 μCB. 100 μCC. 150 μCD. 200 μC4. 根据热力学第一定律，能量守恒。

在一个封闭系统中，如果系统放出了500J的热量，同时做了300J的功，那么系统的内能变化了多少？A. -200JB. -800JC. 200JD. 800J5. 波长为600nm的光在折射率为1.5的介质中传播，其波速是多少？A. 2×10^8 m/sB. 1.5×10^8 m/sC. 1×10^8 m/sD. 0.75×10^8 m/s二、填空题（每空2分，共10分）6. 根据爱因斯坦的质能方程 E=mc²，其中E代表能量，m代表质量，c代表光速。

如果一个物体的质量为1kg，那么它对应的能量是_______J。

7. 在电路中，电阻R、电流I和电压V之间的关系由欧姆定律描述，即V=IR。

如果电路中的电阻为100Ω，电流为0.5A，那么电压是_______V。

8. 一个物体在自由落体运动中，忽略空气阻力，其加速度为9.8m/s²。

如果物体从静止开始下落，那么在第2秒末的速度是_______ m/s。

全国中学生物理竞赛集锦（光学）第29届预赛3•图中L 为一薄凸透镜，ab 为一发光圆面，二者共轴， S 为与L 平行放置的屏，已知这时 ab 可在屏上成清晰的像•现将透镜切除一半，只保留主轴以上的一半透镜，这时ab 在S 上的像（B ）A •尺寸不变，亮度不变. SB •尺寸不变，亮度降低. |a A L c •只剩半个圆，亮度不变. tvD •只剩半个圆，亮度降低.第29届复赛七、（16分）图中乙为一薄凸透镜.0为髙等于2, 00cm 与光轴垂 直放置的线状物，已知Q 经厶成一实像，像距为40.0cm.现于妇 的右方依次放置薄凹透镜S 厶和薄凸透镜乂以及屏巴它们之间 的距离如图所示*所有的透镜都共轴，屏与光轴垂直，3、。

焦距 已知物Q 经上述四个透镜最后在屏上成倒立的实像，橡高为0.500cm.T 1 27,5cm —H1 2&0ctn 一H2,5cm5.0cmt 厶焦距的大小为 _______________ cm f h 焦距的大小为 ______________ cm.现保持Q 、血、人和尸位置不变，而沿光轴平移鸟和最后在屏上成倒立的实像，像髙为1- 82cm,此时&到乙的距离为 ___________________ cmt 為到“的距离为 _______________ cm.最后结果保留至小数点后一位.的大小均为15. Oem第28届预赛7. （10分）近年来，由于 微结构材料”的发展，研 制具有负折射率的人工材料的光学性质及其应用， 已受人们关注.对正常介质，光线从真空射人折射 率为n 的介质时，人射角和折射角满足折射定律公 式，人射光线和折射光线分布在界面法线的两侧； 若介质的折射率为负，即 n<0,这时人射角和折射角仍满足折射定律公式，但人射光线与折射光线分 布在界面法线的同一侧•现考虑由共轴的两个薄凸 透镜L !和L 2构成的光学系统，两透镜的光心分别为 很小夹角的光线人射到 有负折射率的介质平板 介质的折射率第28届复赛七、（20分）如图所示，L 是 一焦距为2R 的薄凸透镜，MN M ； ? 为其主光轴。

全国初中物理竞赛真题集锦第一题一辆汽车在一小时内以80千米的速度从A地到达B地，再以64千米的速度从B地返回A地。

求此汽车在整个往返过程中的平均速度。

解析：汽车的往返总路程为AB+BA=2AB=2×80=160（km）汽车的往返总时间为1+1=2（h）平均速度=总路程/总时间=160/2=80（km/h）第二题甲、乙两个物体静止不动地分别放在光滑的水平桌面上，甲物体质量为2kg，乙物体质量为5kg。

某人用力使甲物体由静止开始以每秒5m的加速度向右滑动。

在这种情况下，乙物体受到的水平受力大小为多少？解析：根据牛顿第二定律：F=ma甲物体的质量m1=2kg，加速度a=5m/s²代入公式可得：F1=m1a=2×5=10N所以，乙物体受到的水平受力大小为10N。

第三题落体实验中，一个物体自80米的高度自由下落，如果忽略空气阻力，求物体自由下落3s后所经过的距离。

解析：自由下落的加速度为g=9.8m/s²根据自由落体运动的公式：S=1/2gt²代入公式可得：S=1/2×9.8×3²=44.1m所以，物体自由下落3s后所经过的距离为44.1米。

第四题如图所示，一根质量为0.5kg，长度为2m的杆的一端固定在轴承上，杆的另一端悬挂一个20N的物体。

该杆水平地放置在摩擦系数为0.2的水平地面上。

求此杆受到的支持力大小。

解析：杆的重力为mg=0.5×9.8=4.9N杆的重心位于杆的中点处，距离轴承的距离为1m杆受到的支持力大小等于重力和物体的重力之和：F=4.9+20=24.9N 所以，此杆受到的支持力大小为24.9N。

第五题已知一个平衡状态的滑块系统如图所示，滑块A的质量为2kg，滑块B的质量为3kg，滑块间的滑动摩擦系数为0.2。

求滑块A与B间的张力大小。

解析：滑块A的重力为mgA=2×9.8=19.6N滑块B的重力为mgB=3×9.8=29.4N滑块A与B间的摩擦力大小为μmgB=0.2×29.4=5.88N根据受力平衡条件，滑块A与B间的张力大小等于滑块A的重力和摩擦力之和：F=mgA+μmgB=19.6+5.88=25.48N所以，滑块A与B间的张力大小为25.48N。