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29届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案

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第21-25届全国部分地区大学生物理竞赛试题及解答

第21-25届全国部分地区大学生物理竞赛试题及解答


GM 2R
（v 为新星速度）
（1 分） （1 分）
v
2 2 1 GM 3 2R
新星的能量
E 1 GM (3m) 4 2 9 GM (3m) GM (3m) (3m)v 2 2 2R 18 2R 2 5.4 R
（1 分） （1 分）
根据 E 0 ，轨迹为椭圆 又根据能量 E 和椭圆半长轴 a 的关系
14．受迫振动的稳定状态由下式给出
2 (0 2 ) 2 4 2 2 H dx 其中 h ，而 H cos(t ) 为胁迫力，2= , 其中 是阻尼力。有一偏车轮的汽车上 m m dt 有两个弹簧测力计，其中一条的固有振动角频率为 0 39.2727 s-1，另外一条的固有振动
_______________________________；(2)若先绝热降温，再等压膨胀到（1）中所达到 的终态，则吸收热量为 ___________________。
4． 我们可以用热机和热泵（逆循环热机）构成一个供暖系统：燃烧燃料为锅炉供热， 令热机工作于锅炉与暖气水之间；用热机输出的功作为热泵的动力，热泵从室外天然水 池取热， 向暖气水供热. 设向锅炉供热量为 Q0 ， 锅炉、 暖气水、 天然水池温度分别为 227 o C 、 1


6．空气介质平行板电容器的极板面积为 S ，开始时两极板的距离为 d ，两极板与电压 为 V0 的电池相连接。现用外力把两极板的距离拉开为 2d 。求在外力把两极板距离拉开 的过程中，电容器能量增加量为_______________________，外力所做功为 _______________________。
57 o C 和 7 o C ，则热机输出的功和暖气水所获的热量的理想值为 _____________________
25届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及解答

25届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及解答


一、填空题（必做，共 12 题，每题 2 空，每空 2 分，共 48 分）
1. 沿x轴运动的质点，速度υ = αx，α > 0。t = 0 时刻，质点位于x0 > 0 处，而后的运动过程中，
质点加速度与所到位置x之间的函数关系为a =
，加速度与时刻t之间的函数
关系为a =
。
2. 质量可忽略的圆台形薄壁容器内，盛满均匀液体。
。将其厚度增加一倍，波
长为λ的线偏振光通过这一新波片后将成为
偏振光。（填：“线”、“圆”或“椭圆”。）
11. 核潜艇中U238核的半衰期为 4.5×109年，衰变中有 0.7%的概率成为U234核，同时放出一
个高能光子，这些光子中的 93%被潜艇钢板吸收。1981 年，前苏联编号U137 的核潜艇
透射到艇外的高能光子被距核源（处理为点状）1.5m处的探测仪测得。仪器正入射面积
为 22cm2，效率为 0.25%（每 400 个入射光子可产生一个脉冲讯号），每小时测得 125 个
讯号。据上所述，可知U238核的平均寿命τ =
年（ln2=0.693），该核潜艇中U238
的质量m =
kg（给出 2 位数字）。
12. 惯性系S、S' 间的相对运动关系如图所示，相对
y y'
速度大小为υ。一块匀质平板开始时静止地放在
一个内半径为R2、外半径为R3本不带电的导体球壳，两者
间有一个电量为q、与球心相距r（R2 > r > R1）的固定点电
荷。静电平衡后，导体球电势U球 =
，
导体球壳电势U壳 =
。
Qr
R2
q
R3 R1
2
*****************************密******************封*******************线****************************
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==29届物理竞赛复赛篇一：201X年第29届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案第29届全国中学生物理竞赛复赛试卷参考答案一、由于湖面足够宽阔而物块体积很小，所以湖面的绝对高度在物块运动过程中始终保持不变，因此，可选湖面为坐标原点并以竖直向下方向为正方向建立坐标系，以下简称x系. 设物块下底面的坐标为x，在物块未完全浸没入湖水时，其所受到的浮力为fb?b2x?g (x?b) (1)式中g为重力加速度.物块的重力为fg?b3??g (2)设物块的加速度为a，根据牛顿第二定律有b3??a?fg?fb (3)?g????将(1)和(2)式代入(3)式得a???x???b??b? (4)??将x系坐标原点向下移动?b/? 而建立新坐标系，简称X系. 新旧坐标的关系为X?x????b (5) 把(5)式代入(4)式得a???g??bX(6)(6)式表示物块的运动是简谐振动. 若X?0，则a?0，对应于物块的平衡位置. 由(5)式可知，当物块处于平衡位置时，物块下底面在x系中的坐标为x0????b(7)物块运动方程在X系中可写为X(t)?Acos??t???(8) 利用参考圆可将其振动速度表示为V(t)??A?sin??t??? (9) 式中?为振动的圆频率??(10)在(8)和(9)式中A和?分别是振幅和初相位，由初始条件决定. 在物块刚被释放时，即t?0时刻有x=0，由(5)式得X(0)?????b(11)V(0)?0 (12)由(8)至(12)式可求得 A????b(13) ??? (14)将(10)、(13)和(14)式分别代人(8)和(9)式得X(t)????bc?o?s?t??(15)V(t)???t???(16)由(15)式可知，物块再次返回到初始位置时恰好完成一个振动周期；但物块的运动始终由(15)表示是有条件的，那就是在运动过程中物块始终没有完全浸没在湖水中. 若物块从某时刻起全部浸没在湖水中，则湖水作用于物块的浮力变成恒力，物块此后的运动将不再是简谐振动，物块再次返回到初始位置所需的时间也就不再全由振动的周期决定. 为此，必须研究物块可能完全浸没在湖水中的情况. 显然，在x系篇二：第29届全国中学生物理竞赛复赛试卷及答案(完整Word版)第29届全国中学生物理竞赛复赛试卷本卷共8题，满分160分。

第29 届全国部分地区大学生物理竞赛

第29 届全国部分地区大学生物理竞赛

第29届全国部分地区大学生物理竞赛主办单位：上海市物理学会比赛时间：2012年12月9日我校学生获奖结果：我校获奖名单如下：物理学类：一等奖（5名）：唐云浩、柴凌云、姜逸坤、梁斯航、李林蔚二等奖（8名）：康雨毫、任之韵、吴凡、张宇豪、刘文晶、戴于淳、楼厦、包一天三等奖（11名）：俞寒迪、胡名翔、陈文朴、沈策、苏子瑜、丁佳杰、陆海宇、顾星宇、梁驭辰、李哲、齐含瑜非物理学类A组：一等奖（2名）：王翀、黄耀二等奖（12名）：姜熠阳、姜昕鸣、方冠华、曾宇、谭潇颉、李扬、缪赟、张文戎、邹晨、黄策、吴殷哲、娄琦彬三等奖（8名）：陈涛、李学兵、郑恺、许昊天、胡震浩、曹腾飞、杨晟祺、吴蒙医学类：特等奖（1名）：时若晨二等奖（1名）：孙冬三等奖（1名）：柳芸文科经管类：特等奖（1名）：柯淑强一等奖（1名）：吕智渊二等奖（1名）：闫瑞睿三等奖（3名）：付梦昱、顾智恺、孙冠球第28届全国部分地区大学生物理竞赛主办单位：上海市物理学会比赛时间：2011年12月11日我校学生获奖结果：我校获奖名单如下：物理学类：一等奖（3名）：屠济群、许迪、何志帆二等奖（4名）：郑益峰、虞豪驰、肖迪、刘文璐三等奖（6名）：李泓昊、张枫、廖李明、戚桢翊、张喆、刘盛非物理学类A组：特等奖（1名）：倪佳峰一等奖（2名）：王恩、潘望白二等奖（5名）：王烁、宋阳、杨智、李童、马宇三等奖（9名）：李远帆、周智、宿冉冉、何楠、舒天民、王灿、秦瑛迪、王圣、贾其璋医学类：特等奖（2名）：虞豪骋、汪斯衡一等奖（1名）：王子龙二等奖（3名）：陈聿同、艾沓杉、刘嘉运三等奖（1名）：刘望原文科经管类：一等奖（1名）：袁嘉坤三等奖（1名）：张怡皓第27届全国部分地区大学生物理竞赛主办单位：上海市物理学会比赛时间：2010年12月12日我校学生获奖结果：我校获奖名单如下：物理学类：一等奖（4名）：罗伟杰、李耀轩、张擎、陈苏迪二等奖（1名）：张大鹏三等奖（4名）：曹昱、戚宏建、石梦瑶、王娟非物理学类A组：一等奖（5名）：施道航、纪文彬、盛嘉奕、杨钊、章丹颂二等奖（5名）：章少骏、郭竞凯、沈周锋、董书剑、王勉之三等奖（6名）：张校捷、丁雪健、郑逢飞、李一寒、杨曦中、汤泓灏文科经管类：一等奖（1名）：陈柏佑。

24届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案

24届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案


3. 自然光从折射率为 n1 的介质入射到折射率为 n2 的介质表面上，当入射角取为布儒斯特角
θB =
时，反射光为线偏振光，其振动方向与入射面
(填
“平行”或“垂直”)。
考场
1
4. 匀质圆柱体， t = 0 开始在倾角为θ 的斜面上从静止释放，如图所示。如果圆柱体与斜面间 摩擦因数 µ = 0 ,圆柱体平动下滑，t > 0 时刻下滑速度记
1. 2g = 19.6m(g = 9.8m / s 2 ) ； 2 = 1.414m / s .
2. v水平＝ 2 gh sinφ = 0.62m / s ； a = a切2 ＋a心2 ＝ （g cosφ)2 + (v水2 平 R)2 = 12.94m / s2
（其中： sin φ =
2πR
= 0.994 , cosφ =
6
*****************************密******************封*******************线****************************
所在学校
准考证号
16.（必做）
(1)试用玻尔氢原子理论中电子绕核运动轨道角动量量子化条件，导出高能态能量 En 与基态能 量 E1 间的关系式。 （2）已知 E1 = −13.6eV ,用动能为12.9eV 的电子使处于基态的氢原子激发，而后可能产生
光线方位，则从组合棱镜第一次出射到空气的光线相对
原入射光线的偏向角α ' =
。
12. 微波探测器 P 位于湖岸水面上方 h 处，发射波长为 λ
电磁波的射电星位于地平线上方φ 角时，图中所示的直射波线 1 与反射波线 2 之间的波程差
∆=
29届物理预赛试题答案

29届物理预赛试题答案

第29届全国中学生物理竞赛预赛试题一、选择题． 1． 答案：D 2． 答案：C 3． 答案：B 4． 答案：AC 5． 答案：CD二、填空题和作图题． 6． 答案：82，206(各3分)7． 答案：i ．当外电路与内电路电阻值相等时电源的输出功率最大，电阻条上消耗的功率也最大，因此需用6根电阻条并联。

(7分) ii ．如图所示(任意6根电阻条并联均可)(3分)。

8． 答案：2gd c ν-(10分)解析：由能量守恒得h h mgd νν'=+，而光子能量2h mc ν'=，联立消除质量即得221gd c gd cννν'-=+，其中21gd c ，所以2gd cννν'-=。

9． 答案：()M m gμγ+，22()2g M m μγ+ (各5分)解析：由牛顿第二定律得ta M mγ=+，两物块刚发生相对运动的条件为a gμ>，解得()M m gt μγ+=；由动量定理得()Ft M m =+v ，代入F t γ=和t 解即得。

10． 答案：逐渐增大，最后趋向一恒定值。

(4分) 逐渐减小，最后变到零。

(4分)1212V V eνν--，122112V V νννν--(各4分)解析：滑动触头向右滑动时，加在光电管上的电压向正向增大，光电流随正向电压的增大先逐渐增大，当达到饱和光电流值后不再改变。

滑动触头向左滑动到某位置后，光电管加反向电压，反向电压随滑动触头向左滑动而增大，当确定遏止电压时，光电流减小为0。

由爱因斯坦光电效应方程可得0k h W E ν=+ 而k eV E =代入相关量解得1212V V h eνν-=-1221012V V W νννν-=-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． 解：设球A 刚要离开地面时联接球B 的绳与其初始位置的夹角为θ，如图所示，这里球B 的速度为v ，绳对球B 的拉力为T ，根据牛顿第二定律和能量守恒，有2sin T mg mlθ-=v ①21sin 2m mgl θ=v ②当A 球刚要离开地面时，有 Tmg =③以h 表示所求高度差，有 sin h l θ=④ 由①②③④解得13h l =⑤评分标准：①②式各6分，③⑤式各3分。

大学生物理竞赛试题及解答

大学生物理竞赛试题及解答


其中 ^i 代表 x 轴正方向上的单位矢量. 你能否举出理由说明此结果并不正确. 31 ( 6 分) 用牛顿环测定透镜曲率半径实 验中, 为什么有时圆环条纹的中心并非暗斑, 甚至出现亮班 ( 理论上应是暗斑) ? 用什么数 据处理方法能消除它对曲率半径测量的影 响? 四、 在下面两题中任选一题作答. ( 10 分)
(D ) 此问题中谈 a 点、 b 点的电势无意
义 .
71 ( 3 分) 如图示, S 、 S 1、 S 2 为狭缝, P 1、 为线偏振片 (P 及 P ′ 可以撤去) , 其 P 2、 P、 P′
率, ∃ v 为一固定的速率间隔, 则速率在 v ± ∃ v 范围内的分子的百分率随着温度的增加 将 , 速率在 v p 到 v 之间的分子 的百分率随着温度的增加将 . 31 ( 2 分) 从单一热源吸取热量并将其完 全用来对外作功, 是不违反热力学第二定律 的, 例如 过程就是这种情况 . 41 ( 5 分) 如图示, 截面积为 A 、 单位长度 上匝数为 n 的螺绕环上套一边长为 l 的方形 线 圈, 今 在 方 形 线 圈 中 通 以 交 流 电 流 I = I 0 sin Ξt, 螺绕环两端为开端, 则其间电动势的 大小为
中 P 1 和 P 2 的偏振化方向互相垂直, P 和 P ′ 的偏振化方向互相平行, 且与 P 1、 P 2 的偏振 化方向皆成 45° 角. 在下列四种情况下, 屏上 有无干涉条纹. ( 四种情况全部填对才能得 分).
① 撤 掉 P 、P ′ , 保 留 P 1、P 2 , 屏 上 干涉条纹; ② 撤掉 P ′ 保留 P 、 P 1、 P 2 , 屏上 干涉条纹; ③ 撤 掉 P , 保 留 P 1、P 2、P ′ , 屏上 干涉条纹; ④ P 1、P 2、P 、P ′ 同 时 存 在, 屏 上 干涉条纹; ( 81 2 分) 卢瑟福 Α粒子散射实验证实了 , 斯 特 恩—盖 拉 赫 实 验 证 实 了
第29物理竞赛复赛模拟赛题第1套(共6套)答案及评分标准

第29物理竞赛复赛模拟赛题第1套(共6套)答案及评分标准


第四题（18 分） 变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场。回忆磁生电的电磁感应定律：对于封闭曲面
评分标准+其他五套模拟题及更多资料详见： 联系我们：cpho@xueersi.co3m
第 29 届复赛模拟赛题 第一套 命题人:蔡子星
的磁通量变化率等于电动势的负值，电动势可以看作这个曲边上每一段感应电场与位移的乘积之和
第 29 届复赛模拟赛题 第一套 命题人:蔡子星
故临界条件下 f2L N2L (1 )LN2 ，又 N2 f2 f N2 N
故临界条件下 N2 f N2 N
从而 N2

f
N 2
，此时显然有 N1
f
N 2
及答案中的各式。
第二题（20 分） 绕柱子
某人用手拿着一个半径为 r 的圆柱，放在光滑水平面上。一个质量为 m 的小球，通过一根长度为 l 的绳子连在圆柱上。开始的时候绳子与圆柱相切，小球有大小为 v 的初始速度，方向垂直于绳子。 然后绳子就卷到了圆柱上，直到小球与圆柱相撞。求出为了保持圆柱不动，手应当给圆柱的作用力和 力矩随时间的关系。
v0
L
D
L L
x
mg
θ
P
【解】：由受力分析，压力的合力为 N1 N2 (mg P) cos ，摩擦力的合力为 f (mg P)sin
临界条件下必有 (N1 N2 ) f (mg P)sin （8 分）
故
N1

(mg

P) cos 2
(mg

P) sin
【解】：小球始终受到垂直于运动方向的力，故可认为小球速度始终不变。（3 分）
又绳上受力提供向心加速度，故T mv02 ，R 为绳子未绕在圆柱上的长度。（3 分） R
第29届全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第4套(共6套)答案及评分

第29届全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第4套(共6套)答案及评分

第29届全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第4套（共6套）答案及评分答案及评分标准满分160分第一题（20分）一个半径为r的圆环能在水平地面上做纯滚动，在圆环边缘固定有一个半径可以忽略的小滑轮，某时刻滑轮恰好处于水平位置。

在距离滑轮r 处有一墙高为2r的墙，一根不可伸长的绳子从墙根连出，绕过滑轮，从墙顶处绕出（由几何条件可以算出来绳子绕出的是等腰直角三角形的两条边），某人在墙顶处以速度v匀速拉绳子，为了让绳子即不拉断，也不松弛，则此刻①圆环的角速度为多少？②圆环中心相对地面加速度a为多少？ωvar【解】：（1）易知此时滑轮的速度方向与AB垂直，vB2r以滑轮为系，上段绳子的延绳速度为v，因此下段绳子的沿绳速度也为v。

所以2rv2v（5分）2rvBB'A（2）球心的速度为v02r，球心加速度为a0，B相对于A的加速度由向心加速度和加速转动加速度。

记下段绳子为n方向，上段绳子为方向。

轮子的角加速度为a0/rN2rBa0ra0在地面上看B的加速度：M第29届复赛模拟赛题第四套aBna022r22，aB2r（3分）22地面上看墙角M加速为aM0，由于下段绳子没有转动，所以下端绳子上靠近滑轮的点沿绳加速度为0，所以相对滑轮下段绳子进入绳子的加速度为a入aBna022r22（3分）地面上看墙顶N加速度为aN0，由于上段绳子转动角速度'靠近滑轮的点沿绳加速度为22r2r，所以上段绳子上2r（1分）所以相对滑轮上段绳子出绳子的加速度为a出22raB2由于绳子长度不变，所以a入a出32r（3分）2a022r232（1分）=2r22v2解得a0=2r（4分）只要答案正确，方法没有明显错误给全分r2第二题（20分）一个长度为l的扁平的水槽与水平夹角为30o，水槽的质量为m，在两端用细线将水槽吊起来。

在水槽最下端有一个质量为m的喷水机，从水槽中抽水，以速度v0将水沿着与水槽夹角为30o的方向喷出，水则刚好能喷到水槽上端，水落回水槽后受到水槽底部阻力的影响，匀速流到水槽底端，形成稳定的水流。

第29届全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第4套(共6套)答案及评分标

第29届全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第4套(共6套)答案及评分标

第29届全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第4套(共6套)答案及评分标第29届复赛模拟赛题第四套答案和评分标准满分160分问题一（20分）一个半径为r的圆环能在水平地面上做纯滚动，在圆环边缘固定有一个半径可以忽略的小滑轮，某时刻滑轮恰好处于水平位置。

在距离滑轮r处有一墙高为2r的墙，一根不可伸长的绳子从墙根连出，绕过滑轮，从墙顶处绕出（由几何条件可以算出来绳子绕出的是等腰直角三角形的两条边），某人在墙顶处以速度v匀速拉绳子，为了让绳子即不拉断，也不松弛，则此刻①圆环的角速度?为多少？② 环相对于地面a的加速度是多少？ωvar[解决方案]：（1）易知此时滑轮的速度方向与ab垂直，vb?2r?以滑轮为系统，上钢丝绳的延伸速度为V，下钢丝绳的延伸速度也为V。

那么？2r？五、2V（5分）2rvbb'a（2）球心的速度为v0?2r，球心加速度为a0，b相对于a的加速度由向心加速度和加速转动加速度。

注意绳子是n方向的，上面的绳子是？方向车轮的角加速度是？？a0/rn2rba0？RA0从地面观察B的加速度：m第29届复赛模拟赛题第四套一abn?a02??2r22，ab2r（3分）22从地面看，墙角m的加速度是am？0.由于下钢丝绳不旋转，沿着钢丝绳的下钢丝绳上滑轮附近的点的加速度为0，因此进入钢丝绳的钢丝绳相对于滑轮下钢丝绳的加速度为0a入?abn?a02??2r22（3分）地面上看墙顶n加速度为an?0，由于上段绳子转动角速度?'?靠近滑轮的点沿绳加速度为?2?2r2r??，所以上段绳子上2R（1分）所以相对滑轮上段绳子出绳子的加速度为输出？？22r？ab二由于绳子长度不变，所以a入?a出32r（3分）2a02？？2r232（1分）=？2r22v2解得a0=2?r?（4分）只要答案正确，方法没有明显错误给全分R2问题二（20分）一个长度为l的扁平的水槽与水平夹角为30o，水槽的质量为m，在两端用细线将水槽吊起来。

届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案

届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案


ll
金属大平板，左右并排紧靠在一起，左侧空气温度恒为
T1
T3
T1，右侧空气温度恒为 T3 < T1。若两侧空气压强相同，分子数密度分别记为 n1 和 n3，
则 n1：n3 ＝ 接触面上的温度 T2＝。设 K1=2K2，在热来自导已达稳定状态时，则两块金属板 。
K1 K2
p
B1
B2
2p0
p0 A
B3
５.单原子分子理想气体经历的三个准静态过程 AB1、AB2、AB3 如
9
姓名
考场
16. （20 分，非物理 A 组必做，其他组不做）
（1）场强
（1.1）场强为 E0 的匀强电场中，放入半径为 R 的导体球。若导体球原本不带电，静电平
衡后导体球表面电荷分布称为分布 I，若导体球原
本带电量为 Q ，静电平衡后导体球表面电荷分布称
Q
r
为分布 II，请说出分布 II 与分布 I 之间的关系。
H
H
=_____________D 0。若将介质块向上平移 高度，静电平衡后留在电容器内 高度
4
4
的介质层中电位移矢量大小记为
Dr ，则
Dr 与 D r 之间大小关系为
Dr
D _________
r．
空气 H/2
（本空填“大于”、“等于”或“小于”）
7.稳恒磁场的毕奥-沙伐尔定律为 dB
。如图所示，三
一、填空题（必做，共 10 题，每题 2 空，每空 3 分，共 60 分）
1. 如图所示的斜抛运动中，保持初速度大小 v0 不变，
y
抛射角取为 1 30 时，测得水平射程为 S1 。抛射角改
y
v0
为 2 60 时 ， 水 平 射 程 将 为 S2 ＝

届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案

称此曲线为投影抛物线。有一与 x 轴反向的平 行光束迎着此旋转曲面射来，被曲面内表面反 射。待解的问题如下：如果反射光束在 x 轴上 成为一个点像，试导出 t 时刻这一点像到该时
刻投影抛物线顶点的距离 f ；如果成为一条线
段像，试导出 t 时刻这一条线段像两个端点各
自到该时刻投影抛物线顶点的距离 f1、f2 。
为 p0 。假设阀门 K1 、 K2 打开和关闭时间均可略。
（1）在等温条件下，使活塞 A 从最高位置缓慢朝下 移动，直到最低位置 B 处，试求此时隔板 C 下方气体
的压强 p1 ；
（2）承（1）问，再将活塞 A 从 B 处缓慢朝上拉，拉 到距 C 的高度 h 达到什么值时，方能使 C 上方气体的
压强等于 p0 ?
1
2M M0
(3分）
1
12. 解：（1）A 第一次朝下移动时，气缸内的气体压强增大，使 K1 关闭， K2 打开。A 到
达 B 处时，由
p1
3 2
L
p0
5L
得
p1
10 3
p0
(5分）
（2）A 从 B 处朝上拉时，C 上方气体体积增大，压强减小，K2 即关闭。C 下方气体压强 p1
不变，上方气体压强继续减小，直到 A 距 C 高为 h 时压强降到 p0 ，由
一
二
题号
1 ~ 10
11
12
13
14
分数
阅卷人
三 题号
15
16
17
总分
分数
阅卷人
答题说明：前 14 题是必做题，满分是 120 分；文管组和农林医组只做必做题；除必做题 外，非物理 B 组限做 15 题，满分 140 分；非物理 A 组限做 15、16 题，满分 160 分；物理 组限做 15、17 题，满分 160 分。请同学们自觉填上与准考证上一致的考生类别，若两者 不符，按废卷处理，请各组考生按上述要求做题，多做者不加分，少做者按规定扣分。

2022大学物理竞赛题标准版(含答案)

2022大学物理竞赛题标准版（含答案）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：2022年12月10日上午8:30~11:30姓名准考证号__________所在高校__________专业___________________________密_________________封_____________线_____________密封线内不要答题题得序选分择填空计1～2计3～4计5～6计7～8总分附加题分-1-123评卷人气体摩尔常量R8.31JmolK真空介电常数0=8.8510-12C2/(Nm2)普朗克常数h=6.6310-34J真空介电常数0=8.8510-12C2/(Nm2)真空磁导率0=410-7H/m里德伯常数R1.09710m氢原子质量m=1.6710-27kg斯忒恩-波尔兹曼常数σ=5.67某10-8W/m2K4R1.09710m7-17-1玻尔兹曼常量k1.3810真空中光速c=3108m/基本电荷e=1.610-19C电子质量me=9.110-31kg真空中光速c=3108m/JK-1电子伏特1eV=1.610-19J维恩位移定律常数b=2.898某10-3mK-1-123这三项是公式编的，字号偏大。

字号改小后：R8.31JmolK，k1.3810JK，-1一、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rAcotiBintj，式中A、B、都是正的常量．由此可知外力在t=0到t=/(2)这段时间内所作的功为（）1m2(A2B2)B．m2(A2B2)211222222C．m(AB)D．m(BA)22A．2．一座塔高24m，一质量为75kg的人从塔底走到塔顶.已知地球的质量为61024kg，从日心参考系观察，地球移动的距离为？（）（不考虑地球的转动）24A．12mB．24mC．4.0mD．3.022m3．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．12111mlB．ml2C．ml2D．ml23612244．子的平均寿命为2.2106．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）的子，则这些子的（）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4104kg/m，调音时调节弦的理论竞赛卷第1页（共15页）张力F，使弦所发出的声音为C大调，其基频为262Hz.已知波速uF，则弦中的张力为（）A．1.0NB．4.2NC．7.0ND．9.9N6．一固定的超声波探测器在海水中发出频率为30000Hz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/，则潜艇的速率为()m/A．1B．2C．6D．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。

全国大学生物理竞赛历年考试习题(含答案)

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。

第28届全国部分地区大学生物理竞赛试卷参考答案

r
v2 。 Rr

解得
2 f mg sin( ) 7 1 10h N mg 17 cos( ) 10 cos 7 R r 2 f 10h 2 sin( ) 17 cos( ) 10 cos N R r (8分)

I 3 R3 I 2 R2
R1 R2 R2 R3 R3 R1 I 2 I C R1 R3 R R R2 R3 R3 R1 Q I 2 R2 1 2 Q I C R1 C CR2 R3 R R R2 R3 R3 R1 dQ dQ 1 2 IC Q R1 dt CR2 R3 dt
2 m0 R0 G
将（3）式代入（2）式，得
02 R04
R4
G
M 0 - M R3
R
2 4 0 R0
G ( M 0 - M)
( 4)
将（1）式代入（4）式，得
4 GM 0 R0 R0 R 3 GR0 ( M 0 - M) (1 M ) M0 M ) (5) R R0 (1 M0
( xC d ) 2 ( yC d ) 2 ( 2d ) 2 ( 2分）
轨迹：如题解图曲线段Ⅱ所示， 为圆心（-d，-d）,半径 2d 的四分之一圆弧。 第Ⅲ阶段：
,
3 2 x1 x2 x3 4d cos , x 4 0 y1 y 2 y 3 4d sin , y 4 4d


( F f ) dlC ( F f )dlC
由质心动能定理 即得
W合外力 E KC ，考虑到全过程应有 E KC 0
4qQd 0 mS

全国部分地区大学生物理竞赛电磁学部分

1
法拉第电磁感应定律
i


d
dt
楞次定律
闭合回路中感应电流的方向，总是使它所 激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量 的变化。
2
例：
3
4
5
一、动生电动势
整个导体回路或其中一部分，以及一段孤立导体 在稳恒磁场中运动时，所产生的感应电动势。
Blv
b
均
l
v
匀 磁
场
a
B
典型装置
b

a
1 v0B2l
P0
12
二、感生电动势
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的一般表
示式为：
d d
B dS
dt dt S
如果回L E路kL及d其l 包围 的 面 积S 保Bt持 d不S变，则
感生电动势：
动生电动势:
由于磁场随时
导体在稳恒磁场
dl B

d

L
Bldl


1BL2
O
l
0
2
o
负号表示电动势方向与积分方向相反，即
A O UO UA

A
9
半径为 R 的铜盘，在均匀磁场中以角速度 转动
，求盘上沿半径方向产生的感应电动势。

解： di (v B) dl
A
××××××
vBd l lBd l
E感生
2
dt
E感生


R2 2r
dB dt
L ××L××
B ××××r××
×××××
dB dt 0, E感 0
dB dt 0, E感 0
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考生类别 第 29 届全国部分地区大学生物理竞赛试卷
北京物理学会编印 2012 年 12 月 9 日 北京物理学会对本试卷享有版权，未经允许，不得翻印出版或发生商业行为，违者必究。
3 5
准考证号
二、计算题（必做，共 4 题，每题 15 分，共 60 分） 11. （15 分）将七根长度同为 a 、电阻同为 R 的导 体棒连接成的长方形闭合网络，如图所示。左右两 个正方形区域内分别有匀强磁场，左边磁场 B 垂直 于图平面朝外，右边磁场为 B 。设 B 随时间 t 的变 化率 d B k ，其中 k 为正的常量。
2
*****************************密******************封*******************线****************************
min =
。
9.费马原理的文字表述为 。 如图所示， 两条频率相同的平行光线 A1B1P 和 A2B2P， 通过透射会聚在透镜焦平面上的 P 点，透镜四周是 折射率为 n 的相同介质。设 A1、A2 连线与主光轴 MN 垂直，两条平行光线的间距为 d，光线 A1B1P 通过透镜光心且与主光轴所成夹角为 ，则光线 A1B1P
H H 高度，静电平衡后留在电容器内 高度 4 4
K1
K2
p0
—Q
H/2
空气 H/2
， 的介质层中电位移矢量大小记为 Dr 则 Dr 与 D r 之间大小关系为 Dr
（本空填“大于” 、 “等于”或“小于” ） 7.稳恒磁场的毕奥-沙伐尔定律为 dB
D ． _________ r

。如图所示，三

r
R
（1.2） 空间任意一个闭合曲面 S 如图 1 所示， 试问能否在 S 面上设置 一种电荷分布 x， 使得 S 面所包围的空间体 VS 是一个场强 E 为图示矢 量的匀强场区？若能，是否唯一？为什么？ （2）电势 Q
图2
（2.1）如图 2 所示，空间有电量为 Q 的固定点电荷，在其静电场区域 中取一个半径为 R 的几何球面， 其球心与点电荷相距 r>R， 试求该几何 球面上的平均电势 U1 。 （2.2） 如图 3 所示， 空间有半径为 R0、 电量为 Q 的固定均匀带电圆环， 在其静电场区域中取一个半径为 R 的几何球面，球心与圆环中心的连 线与环平面垂直，间距 r>R，试求该几何球面上的平均电势 U 2 。 （2.3）承（2.2）问，改设 R 2 r 2 R02 ，再求半径 R 的几何球面上的平 均电势 U 3 。
2
l 1
考场
３.如下页左上图所示，劲度系数为 k 的轻弹簧竖直悬挂着，它的下端用两根长度相同的轻绳对 称地连接质量为 m 的平板。让系统从弹簧处于自由长度状态、平板处于静止状态开始释放，
1
而后平板将在竖直方向上往返运动，周期 T0 ＝
。若在平板向下
到达其力平衡位置时，受到一个向下的冲量，假设绳不损耗机械能，而后木板仍
考场
姓名
准考证号
所在学校
9
16. （20 分，非物理 A 组必做，其他组不做） （1）场强 （1.1）场强为 E0 的匀强电场中，放入半径为 R 的导体球。若导体球原本不带电，静电平 衡后导体球表面电荷分布称为分布 I，若导体球原 静电平衡后导体球表面电荷分布称 本带电量为 Q ， Q 为分布 II，请说出分布 II 与分布 I 之间的关系。
dt


姓名
（1）按图中给出的感应电流方向，列出基尔霍夫方 程组，求解各感应电流； （2）再求解 AB 棒上从 A 到 B 的电压 U AB 。
考场
3
1 12.（15 分）1 摩尔单原子分子理想气体，从初态 p0 , V0 经过一个准静态压缩过程，到达终态 8 p0 , V0 。 4
10
r
R R0 图3
考场
姓名
准考证号
6
考场
姓名
准考证号
所在学校
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7
8
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准考证号
所在学校
13.（15 分） 如图所示，航天飞机 P 沿 A B 的椭圆轨道绕 地球航行。已知 P 在图中 D 处（远地点）速度
vD A C GM S B A
其中 MS 为地球质量。 （1） 试求 P 在图中 E 处和 F 处的速度 v E 和 v F 。 （2） 将 P 的质量记为 M，试求 P 的轨道能量 E（定义为 动能和引力势能之和） 。 （3）设题图中的椭圆轨道偏心率 e
三、计算题（每题 20 分。文管组和农林医组不做；非物理 B 组限做第 15 题；非物理 A 组限做第 15、16 题；物理组限做第 15、17 题） 15.（20 分，文管组和农林医组不做，其他组必做） 水平桌面上有一个内外半径几乎同为 R 的水平固定圆形环道， 小球 1、 2 用一根长度为 R 的轻绳连接后紧挨着放在环道内，轻绳在环道外。 球 1 的质量为 m，球 2 的质量为 2m。今如图所示，让球 1、2 同时具 在而后的运动过程中设系统处 有方向相反， 大小同为 v0 的切向速度， 处无摩擦。 （1） 设轻绳无弹性，且不可伸长，当绳伸直长度达 R 时，绳对两球立刻有作用力，经过非常短 的时间作用力即消失。假设过程中绳和环道均不损耗机械能，试求此过程中绳对球 1、2 分别提供 的冲量大小。 （2） 改设轻绳是自由长度为 R，劲度系数可记为 k 的均匀弹性绳。 （2.1）若绳长第一次达到 2R 时，球 1 速度刚好第一次降为零，试求 k 值。 （2.2）取（2.1）问所得 k 值，已知从绳长达 R 开始到绳长达 2R 的过程中，球 1 经过的路程是 。将两球从题图开始运动的时刻记为 t=0，试求两球第一次碰撞 球 2 经过的路程的 倍（1> >0） 的时刻 te 。
题号 分数 阅卷人 题号
一 1 ~ 10 11 12
二 13 14
所在学校
三 15 16 17
总分
分数 阅卷人
答题说明：前 14 题是必做题，满分是 120 分；文管组和农林医组只做必做题；除必做题外，非 物理 B 组限做 15 题，满分 140 分；非物理 A 组限做 15、16 题，满分 160 分；物理组限做 15、 17 题， 满分 160 分。 请同学们自觉填上与准考证上一致的考生类别， 若两者不符， 按废卷处理， 请各组考生按上述要求做题，多做者不加分，少做者按规定扣分。 一、填空题（必做，共 10 题，每题 2 空，每空 3 分，共 60 分） 1. 如图所示的斜抛运动中，保持初速度大小 v0 不变， 抛射角取为 1 30 时，测得水平射程为 S1 。抛射角改 为
C 3 ，再设 P 的主体携带着一个太空探测器。当 P 航行到 A 2
姓名
图中 D 处时，P 的主体朝后发射探测器，结果使 P 的主体进入圆轨道航行，而探测器相对地球恰 好沿抛物线轨道远去。 已知抛物线轨道能量为零， 试求 P 的主体质量 m1 与探测器质量 m2 的比值 （ = m1 ：m2） 。
k
将在竖直方向上往返运动， 其周期 T 与 T0 之间的大小关系为 T “大于” 、 “等于”或“小于” ）
T0 。 （填
m
４.如图所示， 厚度同为 l ,热导率分别为 K1 和 K2 的两块 金属大平板，左右并排紧靠在一起，左侧空气温度恒为 T1
l
l T3
T1， 右侧空气温度恒为 T3 < T1。 若两侧空气压强相同， 分子数密度分别记为 n1 和 n3， 则 n1：n3 ＝ 接触面上的温度 T2＝ p B1 2p0 B2 。设 K1=2K2，在热传导已达稳定状态时，则两块金属板 。 ５.单原子分子理想气体经历的三个准静态过程 AB1、AB2、AB3 如 图所示。这三个过程的吸热量依次为 Q1 、 Q2 、 Q3 ，其中最大者 为 A B3 最大者为 。这三个过程的摩尔热容量依次记为 Cm1、Cm2、Cm3，其中 。 Q 6.平行板电容器如图所示，上方介质块的 V0 2V0 V 相对介电常数为 r ，不计边缘效应，静电 平衡后其中电位移矢量大小记为 D r， 下 方空气层（相对介电常数取为 1）中电位移矢量大小记为 D0，则 Dr 和 D0 的关系为 D r =_____________D 0。若将介质块向上平移

准考证号
y
y
v0
2 60

时 ， 水 平 射 程 将 为 S2 ＝
__________________ S1 。不同的抛射角对应的诸多水 平射程中最大者 S max =_______________ S1 。 （空白处 填数）
x
O
S （水平）ຫໍສະໝຸດ 姓名2. 如图所示，由质量相同的小木块 1、2 和轻绳连接的系统，木块 1 离地面足够高，木块 2 与水平桌面间无摩擦，且与桌面侧棱相距 l 。 小滑轮质量可略，它与轻绳间也无摩擦。将系统从图示静止状态自由 释放后，系统质心加速度大小为 ac =________________，当木块 2 将 到桌边时，系统质心速度大小为 ce =_________________________。
个半径为 R 、电流强度同为 I 的电流线圈，两两正交地放在半径为 R 的球面上，球 心 O 处磁感应强度的大小 B 。