全国高中物理竞赛初赛试题及标准答案

高中物理竞赛试题及答案一、选择题（每题5分，共40分）1. 一个物体从静止开始，以加速度a=2m/s²做匀加速直线运动，经过时间t=3s，其位移s是多少？A. 9mB. 12mC. 18mD. 24m2. 一个质量为m的物体在水平面上受到一个恒定的拉力F，摩擦系数为μ，求物体的加速度a。

A. F/mB. (F-μmg)/mC. μgD. F/(2m)3. 一个电子在电场中受到的电场力F=qE，其中q是电子的电荷量，E 是电场强度。

如果电子的初速度为v₀，那么电子在电场中做匀速直线运动的条件是什么？A. qE = mv₀²/2B. qE = mv₀C. qE = 0D. qE = mv₀²4. 一个质量为m的物体从高度h自由落下，忽略空气阻力，经过时间t时的速度v是多少？A. v = gtB. v = √(2gh)C. v = √(gh)D. v = 2gh5. 两个相同的弹簧，将它们串联起来，挂在天花板上，然后在下方挂一个质量为m的物体，求弹簧的伸长量。

A. mg/2kB. mg/kC. 2mg/kD. mg/k - m6. 一个质量为m的物体在光滑的水平面上，受到一个恒定的水平力F，求物体经过时间t后的速度v。

A. v = F/mB. v = F*t/mC. v = √(2Ft)D. v = √(Ft/m)7. 一个物体在水平面上以初速度v₀开始做匀减速直线运动，加速度大小为a，求物体在时间t内通过的位移s。

A. v₀t - 1/2at²B. v₀²/2aC. v₀t + 1/2at²D. v₀²/2a - 1/2at²8. 一个质量为m的物体在竖直方向上做自由落体运动，经过时间t时，其动能Ek是多少？A. 1/2mv₀²B. 1/2mgt²C. mg*tD. 1/2mgt二、计算题（每题15分，共60分）1. 一个质量为2kg的物体，在水平面上以10m/s²的加速度加速运动，如果物体与地面之间的摩擦系数为0.05，求作用在物体上的水平拉力F。

高中物理竞赛初赛试题及标准答案+物理奥林匹克竞赛模拟题及答案第二届全国高中应用物理知识竞赛（同方创新杯）北京赛区决赛试卷注意事项：1．请在密封线内填写所在区县、学校、姓名和考号。

2．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。

3．答卷过程中可以使用普通型计算器。

4．本试卷共有十个题，总分为150分。

5．答卷时间：2007年4月22日（星期日）上午9：30~11：30。

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总分分数复核人1．（9分）普通的量角器测量角度一般只能读出1°，专用的角度尺得分评卷人则可借助游标实现精密测量。

从图1(a)可以看出：这种角度尺上，与游标尺的一个分度所对应的主尺上的角度值为，因此借助游标能够读出的最小角度值为。

测量某个角度时游标的位置如图1(b)，则所测的角度值为。

图 1得分评卷人2．（15分）交流电的测量中，常使用电流互感器来扩大交流电流表的量程，使用电压互感器来扩大交流电压表的量程，并且可以将被测量的高压电路隔离，以保证操作人员的安全，如图2所示。

在这种特定的情况下，互感器都可以看作理想的变压器。

为了制造的标准化，规定电流互感器的副线圈一律连接量程为0 ~ 5A 的电流表，电压互感器副线圈一律连接量程为0 ~ 100V 的电压表。

请回答下面的问题：（1）图中互感器T 1 、T 2的工作原理都遵守同一个基本的电学规律，即定律。

（2）图中电表M 1应为[ ]；M 2应为[ ]。

（在下面4个答案中选择正确的，将对应的字母填入方括号内）A ．直流电流表，B ．交流电流表， C ．直流电压表， D ．交流电压表。

（3）设图中互感器T 1的两个线圈的匝数比n 1 : n 2 = 40 : 1，当它所连接的电表读数恰好为1/2量程时，则被测电路中的被测物理量的数值是 。

（4）设图中互感器T 2的两个线圈的匝数比n 1: n 2 = 1: 50 ，当它所连接的电表读数恰好为1/2量程时，则被测电路中的被测物理量的数值是 。

物理竞赛试题班级 姓名一、选择题1．如图所示，两根直木棍AB 和CD 相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动，水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下．若保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍增大后固定不动，且仍能将水泥圆筒放在两木棍的上部，则( )A ．每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力不变B ．每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力变大C ．圆筒将静止在木棍上D ．圆筒将沿木棍减速下滑答案：AC2．半圆柱体P 放在粗糙的水平地面上，其右端有一竖直放置的光滑档板MN 。

在半圆柱体P 和MN 之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q ，整个装置处于静止，如图所示是这个装置的截面图。

现使MN 保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q 滑落到地面之前，发现P 始终保持静止。

则在此过程中，下列说法正确的是 （ ）A ．MN 对Q 的弹力逐渐减小B ．地面对P 的支持力逐渐增大C ．Q 所受的合力逐渐增大D ．地面对P 的摩擦力逐渐增大 答案：D 3.杂技表演的安全网如图甲所示，网绳的结构为正方形格子，O 、a 、b 、c 、d ……等为网绳的结点，安全网水平张紧后，若质量为m恰好落在O 点上，该处下凹至最低点时，网绳dOe，bOg 均为120° 张角，如图乙所示，此时O 点受到向下的冲击力大小为2F ，则这时O 点周围每根网绳承受的张力大小为（ ）A ．FB ．2FC ．mg F +2D ．22mgF +答案：A4．如图所示，两个倾角相同的滑杆上分别套A 、B 两个圆环，两个圆环上分别用细线悬吊着两个物体C 、D ，当它们都沿滑杆向下滑动时，A 的悬线与杆垂直，B 的悬线竖直向下。

则下列说法中正确的是 （ ） A ．A 环与滑杆无摩擦力 B ．B 环与滑杆无摩擦力C ．A 环做的是匀速运动D ．B 环做的是匀加速运动 答案：A5、在光滑水平面上，有一个物体同时受到两个水平力F 1与F 2的作用，在第1s 内物体保持静止状态。

若力F 1、F 2随时间的变化如图所示。

高中物理竞赛试卷一、选择题（每题5分，共40分）1. 一个小球从高处自由落下，忽略空气阻力，它在下落过程中（）。

A. 速度越来越慢B. 速度越来越快，加速度不变C. 速度不变，加速度越来越大D. 速度和加速度都不变答案：B。

解析：根据自由落体运动的公式v = gt，g是重力加速度，是个定值，t不断增大，所以速度v越来越快，加速度不变。

2. 两个电荷之间的库仑力大小与（）有关。

A. 电荷的电量和它们之间的距离B. 电荷的电量和它们的形状C. 电荷的形状和它们之间的距离D. 只和电荷的电量有关答案：A。

解析：库仑定律表明库仑力 F = kq1q2/r²，其中k是静电力常量，q1、q2是两个电荷的电量，r是它们之间的距离，所以与电量和距离有关。

3. 一个物体在光滑水平面上受到一个水平力的作用开始做匀加速直线运动，力突然撤去后（）。

A. 物体立刻停止运动B. 物体继续做匀加速直线运动C. 物体做匀速直线运动D. 物体做减速直线运动直到停止答案：C。

解析：当力撤去后，物体在光滑水平面上不受力，根据牛顿第一定律，物体将保持原来的运动状态，也就是做匀速直线运动。

4. 关于电磁感应现象，下列说法正确的是（）。

A. 只有闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时才能产生感应电流B. 只要导体在磁场中运动就会产生感应电流C. 只要有磁场就会产生感应电流D. 感应电流的方向只与磁场方向有关答案：A。

解析：电磁感应产生感应电流的条件是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，B选项中导体如果平行于磁感线运动就不会产生感应电流，C选项只有磁场没有切割磁感线运动不会产生电流，D选项感应电流方向与磁场方向和导体运动方向都有关。

5. 以下关于机械能守恒的说法正确的是（）。

A. 物体做匀速直线运动，机械能一定守恒B. 物体所受合外力为零，机械能一定守恒C. 只有重力和弹力做功时，机械能守恒D. 除重力和弹力外的力做功不为零，机械能一定不守恒答案：C。

物理竞赛高中试题及答案一、选择题（每题4分，共40分）1. 光在真空中的传播速度是（）。

A. 3×10^8 m/sB. 2×10^8 m/sC. 3×10^5 m/sD. 2×10^5 m/s答案：A2. 根据牛顿第二定律，一个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增加一倍，而作用力保持不变，那么它的加速度将（）。

A. 增加一倍B. 减少一半C. 保持不变D. 增加两倍答案：B3. 一个物体从静止开始自由下落，不计空气阻力，其下落过程中的加速度是（）。

A. 9.8 m/s²B. 10 m/s²C. 9.8 km/h²D. 10 km/h²答案：A4. 以下哪个选项是正确的能量守恒定律的表述？（）A. 能量不能被创造或销毁，但可以改变形式。

B. 能量可以被创造或销毁，但不能改变形式。

C. 能量不能被创造或销毁，也不能改变形式。

D. 能量可以被创造或销毁，也可以改变形式。

答案：A5. 一个电子在电场中受到的电场力是（）。

A. 与电子的电荷成正比B. 与电子的电荷成反比C. 与电场强度成正比D. 与电场强度成反比答案：A6. 根据热力学第一定律，在一个封闭系统中，能量（）。

A. 可以被创造或销毁B. 可以被转移但不能被创造或销毁C. 既不能被创造也不能被销毁D. 可以被创造但不能被销毁答案：C7. 一个物体在水平面上以恒定速度运动，其动能（）。

A. 保持不变B. 增加C. 减少D. 先增加后减少答案：A8. 光的折射定律表明，入射角和折射角之间的关系是（）。

A. 入射角越大，折射角越大B. 入射角越大，折射角越小C. 入射角和折射角成正比D. 入射角和折射角成反比答案：A9. 根据电磁学理论，一个闭合电路中的感应电动势与（）。

A. 磁通量的变化率成正比B. 磁通量的变化率成反比C. 磁通量的大小成正比D. 磁通量的大小成反比答案：A10. 一个物体在竖直方向上受到的重力是50 N，若要使其保持静止状态，需要施加的力是（）。

2024年第41届全国中学生物理竞赛预赛试卷一、单选题：本大题共3小题，共36分。

1.n mol理想气体经过一个缓慢的过程，从状态P沿抛物线到达状态Q，其体积绝对温度图如图所示。

已知此过程中当时，温度达到最大值其中和分别是状态P的压强和体积，R是普适气体常量。

若状态P和Q的温度和都等于，则该过程的压强图为()A. B.C. D.2.一个动能为的电子从很远处向一个固定的质子飞去。

电子接近质子时被俘获，同时放出一个光子，电子和质子形成一个处于基态的静止氢原子。

已知氢原子的基态能量为，光在真空中的速度为，电子电量的大小和普朗克常量分别为和。

所放出的光子的波长最接近的值是()A.79nmB.91nmC.107nmD.620nm3.某人心跳为60次每分钟，每次心跳心脏泵出60mL血液，泵出血液的血压为100mmHg。

已知。

该人的心脏向外泵血输出的机械功率最接近的值为()A. B. C. D.二、多选题：本大题共2小题，共24分。

4.一边长为a的正方形处于水平面上，其四个顶点各固定一个正电子。

一个电子在该正方形的中心点O的正上方、P两点的距离远小于处自静止释放。

不考虑空气阻力、重力、电磁辐射、量子效应和其他任何扰动。

该电子()A.会运动到无穷远处B.与正电子构成的系统的能量守恒C.会在过O点的竖直线上做周期运动D.会在正方形上方振荡5.如图，两竖直墙面的间距为l，一个质量为m、边长为d的正方形木块被一轻直弹簧顶在左侧墙面上，弹簧右端固定在右侧墙面上，且弹簧与墙面垂直。

已知木块与墙面之间的静摩擦因数为，弹簧原长为l，劲度系数为k，重力加速度大小为g。

下列说法正确的是()A.如果，则木块不处于平衡状态B.如果，则墙面对木块的正压力为C.如果，则木块受到的静摩擦力大小为D.为使木块在此位置保持平衡状态，k最小为三、填空题：本大题共5小题，共100分。

6.时间、长度、质量、电荷的单位通常和单位制有关。

量子论的提出者普朗克发现利用真空中的光速c、万有引力常量G、普朗克常量h、真空介电常量可以组合出与单位制无关的质量单位、长度单位、时间单位、电荷单位，这些量分别称为普朗克质量、普朗克长度、普朗克时间、普朗克电量。

选择题题目：关于物体的运动状态与所受合外力的关系，下列说法正确的是：A. 物体做匀速直线运动时，所受合外力一定为零B. 物体做曲线运动时，所受合外力一定变化C. 物体做匀变速运动时，所受合外力一定恒定D. 物体做匀速圆周运动时，所受合外力方向一定指向圆心（正确答案）题目：关于电场和磁场，下列说法正确的是：A. 电场线和磁感线都是闭合曲线B. 电场和磁场都能对放入其中的电荷产生力的作用C. 电场和磁场都是客观存在的特殊物质形态（正确答案）D. 电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱题目：关于光的传播和性质，下列说法正确的是：A. 光在真空中传播的速度是变化的B. 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性（正确答案）C. 光的偏振现象说明光是纵波D. 光从一种介质进入另一种介质时，频率一定改变题目：关于原子物理的基础知识，下列说法正确的是：A. 原子核由质子和中子组成，质子和中子都是不可再分的粒子B.ββ衰变是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子的过程（正确答案）C. 放射性元素的半衰期是指大量该元素原子核衰变的统计规律，对单个原子核没有意义D. 氢原子光谱的巴尔末系是连续光谱题目：关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是：A. 一定质量的理想气体，温度升高时，内能增大（正确答案）B. 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体C. 物体从外界吸收热量，其内能一定增加D. 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大题目：关于电磁感应现象，下列说法正确的是：A. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流（正确答案）B. 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化C. 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向一定相反D. 感应电动势的大小与线圈的匝数无关题目：关于机械波和振动，下列说法正确的是：A. 机械波的传播速度与介质的性质有关（正确答案）B. 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫作横波C. 波在传播过程中，质点不会随波迁移D. 振动在介质中传播时，介质中的质点都做受迫振动题目：关于相对论和量子物理，下列说法正确的是：A. 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的领域B. 相对论认为，高速运动的物体，其长度会变短（正确答案）C. 量子力学能够解释所有物理现象D. 普朗克提出了光子说，解释了光电效应现象题目：关于电路和电磁感应的综合应用，下列说法正确的是：A. 在自感现象中，自感电动势总是阻碍原电流的变化B. 日光灯在正常发光时，启动器处于导通状态C. 变压器的工作原理是电磁感应现象（正确答案）D. 交流发电机发出的电能全部是机械能转化而来的。

高二物理竞赛（初赛）一 单选题（每小题3分，共30分）1 一重物，在大风中从某一高度由静止落下，若大风对物体产生一个水平恒力，则物体将做（A ）平抛运动，（B ）匀变速直线运动，（C ）自由落体运动，（D ）斜抛运动。

（ ）2 体积是0.05 m 3的救生圈重100 N ，体重为400 N 的人使用这个救生圈在水中时（A ）人和救生圈漂浮在水面上，（B ）人和救生圈悬浮在水中，（C ）人和救生圈下沉到水底，（D ）因为不知道人的体积和密度无法判断。

（ ）3 如图所示，Q 1．Q 2为两个被固定的正负点电荷，在它们的连线的延长线上的a 点，电场强度恰好为零，现把另一正电荷q 从b 点移到c 点，该电荷的电势能将（A ）不断增大，（B ）不断减少，（C ）先增大后减少，（D ）先减少后增大。

（ ） 4 光滑绝缘水平桌面上有一矩形线圈abcd ，其ab 边进入一个有明显边界的匀强磁场前作匀速运动，如图，当线圈全部进入磁场区域时，其动能恰好等于ab 边进入磁场前时的一半，则该线圈（A ）cd 边刚好离开磁场时恰好停止运动，（B ）停止运动时，一部分在磁场中，一部分在磁场外，（C ）cd 边离开磁场后，仍能继续运动，（D ）上述三种判断都有可能。

（ ）5 在X 轴上有两个频率相同，振动方向相同且振幅大小相同的波源，坐标分别为（－1，0）和（6，0），由两波源产生的两列简谐横波向各个方向传播，其波长均为2 m ，则在Y 轴上（从－∞，∞）始终不振动的介质质点的个数为（A ）0个，（B ）5个，（C ）7个，（D ）无数多个。

（ ）6 四个相同的灯泡如图连接在电路中，调节变阻器R 1和R 2，使四个灯泡都正常发光，设此时R 1和R 2消耗的功率分别为P 1和P 2，则有（A ）P 1>2 P 2，(B) P 1＝2 P 2，（C ）2 P 2>P 1>P 2 , (D)P 1 < P 2。

第二十三届全国中学生物理竞赛初赛试题及答案本卷共本题，满分200分一、(20分，每小题10分)1.如图所示，弹簧S1的上端固定在天花板上，下端连一小球A，球A与球B之间用线相连.球B与球C之间用弹簧S2相连.A、B、C的质量分别为m A、m B、m C，弹簧与线的质量均可不计.开始时它们都处在静止状态.现将A、B间的线突然剪断，求线刚剪断时A、B、C的加速度.2.两个相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S极如图所示.开始时平板及磁铁皆处于水平位置，且静止不动.(i)现将AB突然竖直向下平移(磁铁与平板间始终相互接触)，并使之停在A′B′处，结果发现两个条形磁铁碰在一起.(ii)如果将AB从原位置突然竖直向上平移，并使之停在A″B″位置处，结果发现两条形磁铁也碰在一起.试定性地解释上述现象.二、(20分，第1小题12分，第2小题8分)1.老爷爷的眼睛是老花眼.(i)一物体P放在明视距离处，老爷爷看不清楚.试在示意图1中画出此时P通过眼睛成像的光路示意图.(ii)戴了一副300度的老花镜后，老爷爷就能看清楚放在明视距离处的物体P，试在示意图2中画出P通过老花镜和眼睛成像的光路示意图.(iii)300度的老花镜的焦距f=____m.2.有两个凸透镜，它们的焦距分别为f1和f2，还有两个凹透镜，它们的焦距分别为f3和f4.已知，f1＞f2＞|f3|＞|f4|.如果要从这四个透镜中选取两个透镜，组成一架最简单的单筒望远镜，要求能看到放大倍数尽可能大的正立的像，则应选焦距为____的透镜作为物镜，应选焦距为____的透镜作为目镜.三、(20分，第1小题12分，第2小题8分)1.如图所示，电荷量为q1的正点电荷固定在坐标原点O处，电荷量为q2的正点电荷固定在x轴上，两电荷相距l.已知q2=2q1.(i)求在x轴上场强为零的P点的坐标.(ii)若把一电荷量为q0的点电荷放在P点，试讨论它的稳定性(只考虑q0被限制在沿x轴运动和被限制在沿垂直于x轴方向运动这两种情况).2.有一静电场，其电势U随坐标x的改变而变化，变化的图线如图1所示.试在图2中画出该静电场的场强E随x变化的图线(设场强沿x轴正方向时取正值，场强沿x轴负方向时取负值)四、(20分)一根长为L(以厘米为单位)的粗细均匀的、可弯曲的细管，一端封闭，一端开口，处在大气中，大气的压强与H厘米高的水银柱产生的压强相等，已知管长L＞H.现把细管弯成L形，如图所示.假定细管被弯曲时，管长和管的内径都不发生变化.可以把水银从管口徐徐注入细管而不让细管中的气体泄出.当细管弯成L形时，以l表示其竖直段的长度，问l取值满足什么条件时，注入细管的水银量为最大值？给出你的论证并求出水银量的最大值(用水银柱的长度表示).五、(20分)一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为电子偶素的新粒子.电子偶素中的正电子与负电子都以速率v绕它们连线的中点做圆周运动.假定玻尔关于氢原子的理论可用于电子偶素，电子的质量m、速率v和正、负电子间的距离r的乘积也满足量子化条件.即式中n称为量子数，可取整数值1，2，3，…；h为普朗克常量.试求电子偶素处在各定态时的r和能量以及第一激发态与基态能量之差.六、(25分)如图所示，两个金属轮A1、A2，可绕通过各自中心并与轮面垂直的固定的光滑金属轴O1和O2转动，O1和O2相互平行，水平放置.每个金属轮由四根金属辐条和金属环组成，A1轮的辐条长为a1、电阻为R1，A2轮的辐条长为a2、电阻为R2，连接辐条的金属环的宽度与电阻都可以忽略.半径为a0的绝缘圆盘D与A1同轴且固连在一起.一轻细绳的一端固定在D边缘上的某点，绳在D上绕足够匝数后，悬挂一质量为m的重物P.当P下落时，通过细绳带动D 和A1绕O1轴转动.转动过程中，A1、A2保持接触，无相对滑动；两轮与各自细轴之间保持良好的电接触；两细轴通过导线与一阻值为R的电阻相连.除R和A1、A2两轮中辐条的电阻外，所有金属的电阻都不计.整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与转轴平行.现将P释放，试求P匀速下落时的速度.七、(25分)图示为一固定不动的绝缘的圆筒形容器的横截面，其半径为R，圆筒的轴线在O处.圆筒内有匀强磁场，磁场方向与圆筒的轴线平行，磁感应强度为B.筒壁的H处开有小孔，整个装置处在真空中.现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子P以某一初速度沿筒的半径方向从小孔射入圆筒，经与筒壁碰撞后又从小孔射出圆筒.设：筒壁是光滑的，P与筒壁碰撞是弹性的，P与筒壁碰撞时其电荷量是不变的.若要使P与筒壁碰撞的次数最少，问：1.P的速率应为多少？2.P从进入圆筒到射出圆筒经历的时间为多少？八、(25分)图中正方形ABCD是水平放置的固定梁的横截面，AB是水平的，截面的边长都是l.一根长为2l的柔软的轻细绳，一端固定在A点，另一端系一质量为m的小球，初始时，手持小球，将绳拉直，绕过B点使小球处于C点.现给小球一竖直向下的初速度v0，使小球与CB边无接触地向下运动，当，分别取下列两值时，小球将打到梁上的何处？1.2.设绳的伸长量可不计而且绳是非弹性的.九、(25分)从赤道上的C点发射洲际导弹，使之精确地击中北极点N，要求发射所用的能量最少.假定地球是一质量均匀分布的半径为R的球体，R=6400km.已知质量为m的物体在地球引力作用下作椭圆运动时，其能量E与椭圆半长轴a的关系为式中M为地球质量，G为引力常量.1.假定地球没有自转，求最小发射速度的大小和方向(用速度方向与从地心O到发射点C的连线之间的夹角表示).2.若考虑地球的自转，则最小发射速度的大小为多少？3.试导出.参考答案及评分标准一、参考解答：1.线剪断前，整个系统处于平衡状态.此时弹簧S1的弹力F1=(m A+m B+m C)g (1) 弹簧S2的弹力F2=m C g (2)在线刚被剪断的时刻，各球尚未发生位移，弹簧的长度尚无变化，故F1、F2的大小尚未变化，但线的拉力消失.设此时球A、B、C的加速度的大小分别为a A、a B、a C，则有F1-m A g=m A a A(3)F2+m B g=m B a B(4)F2-m C g=m C a C(5)解以上有关各式得，方向竖直向上(6)，方向竖直向下(7)a C=0 (8)2.开始时，磁铁静止不动，表明每一条磁铁受到另一条磁铁的磁力与它受到板的静摩擦力平衡.(i)从板突然竖直向下平移到停下，板和磁铁的运动经历了两个阶段.起初，板向下加速移动，板与磁铁有脱离接触的趋势，磁铁对板的正压力减小，并跟随板一起作加速度方向向下、速度向下的运动.在这过程中，由于磁铁对板的正压力减小，最大静摩擦力亦减小.向下的加速度愈大，磁铁的正压力愈小，最大静摩擦力也愈小.当板的加速度大到某一数值时，最大静摩擦力减小到小于磁力，于是磁铁沿着平板相向运动并吸在一起.接着，磁铁和板一起作加速度方向向上、速度向下的运动，直到停在A′B′处.在这过程中，磁铁对板的正压力增大，最大静摩擦力亦增大，因两磁铁已碰在一起，磁力、接触处出现的弹力和可能存在的静摩擦力总是平衡的，两条磁铁吸在一起的状态不再改变.(ii)从板突然竖直向上平移到停下，板和磁铁的运动也经历两个阶.起初，板和磁铁一起作加速度方向向上、速度向上的运动，在这过程中，正压力增大，最大静摩擦力亦增大，作用于每个磁铁的磁力与静摩擦力始终保持平衡，磁铁在水平方向不发生运动.接着，磁铁和板一起作加速度力减小，向下的加速度愈大，磁铁的正压力愈小，最大静摩擦力也愈小.当板的加速度大到某一数值时，最大静摩擦力减小到小于磁力，于是磁铁沿着平板相向运动并吸在一起.评分标准：(本题20分)1.10分.(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)式各1分，a A、a B的方向各1分.2.10分.(i)5分，(ii)5分.(必须正确说出两条形磁铁能吸引在一起的理由，才给这5分，否则不给分).二、参考答案1.(iii)2.f1，f4.评分标准：(本题20分)1.12分.(i)4分，(ii)4分，(iii)4分.2.8分.两个空格都填对，才给这8分，否则0分.三、参考解答：1.(i)通过对点电荷场强方向的分析，场强为零的P点只可能位于两点电荷之间.设P点的坐标为x0，则有(1)已知q2=2q1(2)由(1)、(2)两式解得(3)(ii)先考察点电荷q0被限制在沿x轴运动的情况.q1、q2两点电荷在P点处产生的场强的大小分别为方向沿x轴正方向方向沿x轴负方向由于处合场强的方向沿x轴的正方向，即指向P点.由以上的讨论可知，在x轴上，在P点的两侧，点电荷q1和q2产生的电场的合场强的方向都指向P点，带正电的点电荷在P点附近受到的电场力都指向P点，所以当q0＞0时，P点是q0的稳定平衡位置.带负电的点电荷在P点附近受到的电场力都背离P点，所以当q0＜0时，P点是q0的不稳定平衡位置.再考虑q0被限制在沿垂直于x轴的方向运动的情况.沿垂直于x轴的方向，在P点两侧附近，点电荷q1和q2产生的电场的合场强沿垂直x轴分量的方向都背离P点，因而带正电的点电荷在P点附近受到沿垂直x轴的分量的电场力都背离P点.所以，当q0＞0时，P点是q0的不稳定平衡位置.带负电的点电荷在P点附近受到的电场力都指向P点，所以当q0＜0时，P点是q0的稳定平衡位置.2.评分标准：(本题20分)1.12分.(i)2分.(ii)当q0被限制在沿x轴方向运动时，正确论证q0＞0，P点是q0的稳定平衡位置，占3分；正确论证q0＜0，P点是q0的不稳定平衡位置，占3分.(未列公式，定性分析正确的同样给分)当q0被限制在垂直于x轴的方向运动时，正确论证q0＞0，P点是q0的不稳定平衡位置，占2分；正确论证q0＜0，P点是q0的稳定平衡位置，占2分.2.8分.纵坐标标的数值或图线有错的都给0分.纵坐标的数值.图线与参考解答不同，正确的同样给分.四、参考解答：开始时竖直细管内空气柱长度为L，压强为H(以cmHg为单位)，注入少量水银后，气柱将因水银柱压力而缩短.当管中水银柱长度为x时，管内空气压强p=(H+x)，根据玻意耳定律，此时空气柱长度(1)空气柱上表面与管口的距离(2)开始时x很小，由于L＞H，故即水银柱上表面低于管口，可继续注入水银，直至d=x(即水银柱上表面与管口相平)时为止.何时水银柱表面与管口相平，可分下面两种情况讨论.1.水银柱表面与管口相平时，水银柱未进入水平管此时水银柱的长度x≤l，由玻意耳定律有(H+x)(L-x)=HL (3)由(3)式可得x=L-H (4)由此可知，当l≥L-H时，注入的水银柱的长度x的最大值x max=L-H (5)2.水银柱表面与管口相平时，一部分水银进入水平管此时注入水银柱的长度x＞l，由玻意耳定律有(H+l)(L-x)=HL (6)(7)(8)由(8)式得l＜L-H，或L＞H+l (9)(10)即当l＜L-H时，注入水银柱的最大长度x＜x max.由上讨论表明，当l≥L-H时，可注入的水银量为最大，这时水银柱的长度为x max，即(5)式.评分标准：(本题20分)正确论证l≥L-H时，可注入的水银量最大，占13分.求出最大水银量占7分.若论证的方法与参考解答不同，只要正确，同样给分.五、参考解答：正、负电子绕它们连线的中点作半径为的圆周运动，电子的电荷量为e，正、负电子间的库仑力是电子作圆周运动所需的向心力，即(1)正电子、负电子的动能分别为E k+和E k-，有(2)正、负电子间相互作用的势能(3)电子偶素的总能量E=E k++E k-+E p(4)由(1)、(2)、(3)、(4)各式得(5)根据量子化条件，n=1，2，3， (6)(6)式表明，r与量子数n有关.由(1)和(6)式得与量子数n对应的定态r为n=1，2，3， (7)代入(5)式得与量子数n对应的定态的E值为n=1，2，3， (8)n=1时，电子偶素的能量最小，对应于基态.基态的能量为(9)n=2是第一激发态，与基态的能量差(10)评分标准：(本题20分)(2)式2分、(5)式4分，(7)式、(8)式各5分，(10)式4分.六、参考解答：P被释放后，细绳的张力对D产生机械力矩，带动D和A1作逆时针的加速转动.通过两个轮子之间无相对运动的接触，A1带动A2作顺时针的加速转动.由于两个轮子的辐条切割磁场线，所以在A1产生由周边沿辐条指向轴的电动势，在A2产生由轴沿辐条指向周边的电动势，经电阻R构成闭合电路.A1、A2中各辐条上流有沿电动势方向的电流，在磁场中辐条受到安培力.不难看出，安培力产生的电磁力矩是阻力矩，使A1、A2加速转动的势头减缓.A1、A2从起始的静止状态逐渐加速转动，电流随之逐渐增大，电磁阻力矩亦逐渐增大，直至电磁阻力矩与机械力矩相等，D、A1和A2停止作加速转动，均作匀角速转动，此时P匀速下落，设其速度为v，则A1的角速度(1)A1带动A2转动，A2的角速度ω2与A1的角速度ω1之间的关系为ω1a1=ω2a2(2)A1中每根辐条产生的感应电动势均为(3)轴与轮边之间的电动势就是A1中四条辐条电动势的并联，其数值见(3)式.同理，A2中，轴与轮边之间的电动势就是A2中四条辐条电动势的并联，其数值为(4)A1中，每根辐条的电阻为R1，轴与轮功之间的电阻是A1中四条辐条电阻的并联，其数值为(5)A2中，每根辐条的电阻为R2，轴与轮功之间的电阻是A2中四条辐条电阻的并联，其数值为(6)A1轮、A2轮和电阻R构成串联回路，其中的电流为(7)以(1)至(6)式代入(7)式，得(8)当P匀速下降时，对整个系统来说，重力的功率等于所有电阻的焦耳热功率之和，即(9)以(8)式代入(9)式得(10)评分标准：(本题25分)(1)、(2)式各2分，(3)、(4)式各3分，(5)、(6)、(7)式各2分，(9)式6分，(10)式3分.七、参考解答：1.如图1所示，设筒内磁场的方向垂直纸面指向纸外，带电粒子P带正电，其速率为v.P从小孔射入圆筒中因受到磁场的作用力而偏离入射方向，若与筒壁只发生一次碰撞，是不可能从小孔射出圆筒的.但与筒壁碰撞两次，它就有可能从小孔射出.在此情形中，P在筒内的路径由三段等长、等半径的圆弧HM、MN和NH组成.现考察其中一段圆弧MN，如图2所示.由于P沿筒的半径方向入射，OM和ON均与轨道相切，两者的夹角(1)设圆弧的圆半径为r，则有(2)圆弧对轨道圆心O′所张的圆心角(3)由几何关系得(4)解(2)、(3)、(4)式得(5)2.P由小孔射入到第一次与筒壁碰撞所通过的路径为s=βr (6)经历时间为(7)P从射入小孔到射出小孔经历的时间为t=3t1(8)由以上有关各式得(9)评分标准：(本题25分)1.17分.(1)、(2)、(3)、(4)式各3分，(5)式5分.2.8分.(6)、(7)、(8)、(9)式各2分.八、参考解答：小球获得沿竖直向下的初速度v0后，由于细绳处于松弛状态，故从C点开始，小球沿竖直方向作初速度为v0、加速度为g的匀加速直线运动.当小球运动到图1中的M点时，绳刚被拉直，匀加速直线运动终止，此时绳与竖直方向的夹角为α=30°.在这过程中，小球下落的距离(1)细绳刚拉直时小球的速度v1满足下式：(2)在细绳拉紧的瞬间，由于绳的伸长量可不计而且绳是非弹性的，故小球沿细绳方向的分速度v1cosα变为零，而与绳垂直的分速度保持不变，以后小球将从M点开始以初速度(3)在竖直平面内作圆周运动，圆周的半径为2l，圆心位于A点，如图1所示.由(1)、(2)、(3)式得(4)当小球沿圆周运动到图中的N点时，其速度为v，细绳与水平方向的夹角为θ，由能量关系有(5)用F T表示绳对小球的拉力，有(6)1.设在θ=θ1时(见图2)，绳开始松弛，F T=0，小球的速度v=u1.以此代入(5)、(6)两式得(7)(8)由(4)、(7)、(8)式和题设v0的数值可求得θ1=45° (9)(10)即在θ1=45°时，绳开始松弛.以N1表示此时小球在圆周上的位置，此后，小球将脱离圆轨道从N1处以大小为u1，方向与水平方向成45°角的初速度作斜抛运动以N1点为坐标原点，建立直角坐标系N1xy，x轴水平向右，y轴竖直向上.若以小球从N1处抛出的时刻作为计时起点，小球在时刻t的坐标分别为(11)(12)由(11)、(12)式，注意到(10)式，可得小球的轨道方程：(13)AD面的横坐标为(14)由(13)、(14)式可得小球通过AD所在竖直平面的纵坐标y=0 (15)由此可见小球将在D点上方越过，然后打到DC边上，DC边的纵坐标为(16)把(16)式代入(13)式，解得小球与DC边撞击点的横坐标x=1.75l (17)撞击点与D点的距离为△l=x-2lcos45°=0.35l(18)2.设在θ=θ2时，绳松弛，F T=0，小球的速度v=u2，以此代替(5)、(6)式中的θ1、u1，得(19)(20)以代入(4)式，与(19)、(20)式联立，可解得θ2=90°(21)(22)(22)式表示小球到达圆周的最高点处时，绳中张力为0，随后绳子被拉紧，球速增大，绳中的拉力不断增加，拉力和重力沿绳子的分力之和等于小球沿圆周运动所需的向心力，小球将绕以D点为圆心，l为半径的圆周打到梁上的C点.评分标准：(本题25分)(3)式2分，(5)、(6)式各1分，(9)、(10)式各3分，得出小球不可能打在AD边上，给3分.得出小球能打在DC边上，给2分，正确求出小球打在DC边上的位置给2分，求出(21)、(22)式各占3分，得出小球能打在C点，再给2分.如果学生直接从抛物线方程和y=-(2lsin45°-l)=-(-1)l求出x=1.75l，同样给分.不必证明不能撞击在AD边上.九、参考解答：1.这是一个大尺度运动，导弹发射后，在地球引力作用下将沿椭圆轨道运动.如果导弹能打到N点，则此椭圆一定位于过地心O、北极点N和赤道上的发射点C组成的平面(此平面是C点所在的子午面)内，因此导弹的发射速度(初速度v)必须也在此平面内，地心O是椭圆的一个焦点.根据对称性，注意到椭圆上的C、N两点到焦点O的距离相等，故所考察椭圆的长轴是过O点垂直CN的直线，即图上的直线AB，椭圆的另一焦点必在AB上.已知质量为m的物体在质量为M的地球的引力作用下作椭圆运动时，物体和地球构成的系统的能量E(无穷远作为引力势能的零点)与椭圆半长轴a的关系为(1)要求发射的能量最少，即要求椭圆的半长轴a最短.根据椭圆的几何性质可知，椭圆的两焦点到椭圆上任一点的距离之和为2a，现C点到一个焦点O的距离是定值，等于地球的半径R，只要位于长轴上的另一焦点到C的距离最小，该椭圆的半长轴就最小.显然，当另一焦点位于C到AB的垂线的垂足处时，C到该焦点的距离必最小.由几何关系可知(2)设发射时导弹的速度为v，则有(3)解(1)、(2)、(3)式得(4)因(5)比较(4)、(5)两式得(6)代入有关数据得v=7.2km/s (7)速度的方向在C点与椭圆轨道相切.根据解析几何知识，过椭圆上一点的切线的垂直线，平分两焦点到该点连线的夹角∠OCP.从图中可看出，速度方向与OC的夹角(8)2.由于地球绕通过ON的轴自转，在赤道上C点相对地心的速度为(9)式中R是地球的半径，T为地球自转的周期，T=24×3600s=86400s，故v C=0.46km/s(10)C点速度的方向垂直于子午面(图中纸面).位于赤道上C点的导弹发射前也有与子午面垂直的速度v C，为使导弹相对于地心速度位于子午面内，且满足(7)、(8)两式的要求，导弹相对于地面(C点)的发射速度应有一大小等于v C、方向与v C相反的分速度，以使导弹在此方向相对于地心的速度为零，导弹的速度的大小为(11)代入有关数据得v′=7.4km/s(12)它在赤道面内的分速度与v C相反，它在子午面内的分速度满足(7)、(8)两式.3.质量为m的质点在地球引力作用下的运动服从机械能守恒定律和开普勒定律，故对于近地点和远地点有下列关系式(13)(14)式中v1、v2分别为物体在远地点和近地点的速度，r1、r2为远地点和近地点到地心的距离.将(14)式中的v1代入(13)式，经整理得(15)注意到r1+r2=2a (16)得(17)因(18)由(16)、(17)、(18)式得(19)评分标准：(本题25分)1.14分.(2)式6分，(3)式2分，(6)、(7)式共4分，(8)式2分.2.6分.(11)式4分，(12)式2分.3.5分.(13)、(14)式各1分，(19)式3分.。