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全国中学生物理竞赛大纲一、理论根底〖力学〗1．运动学参照系质点运动的位移和路程、速度、加速度相对速度矢量和标量矢量的合成和分解匀速及匀变速直线运动及其图象运动的合成抛体运动园周运动刚体的平动和绕定轴的转动质心质心运动定律2．牛顿运动定律力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律惯性参照系的概念摩擦力弹性力胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式不要求导出〕开普勒定律行星和人造卫星运动惯性力的概念3．物体的平衡共点力作用下物体的平衡力矩刚体的平衡条件重心物体平衡的种类4．动量冲量动量动量定量动量守恒定律反冲运动及火箭5。
冲量矩质点和质点组的角动量角动量守恒定律6.机械能功和功率动能和动能定理重力势能引力势能质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式〔不要求导出〕弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律、碰撞7.流体静力学静止流体中的压强浮力8.振动简谐振动振幅频率和周期位相振动的图象参考圆振动的速度和加速度由动力学方程确定简谐振动的频率阻尼振动受迫振动和共振〔定性了解〕9.波和声横波和纵波波长、频率和波速的关系波的图象波的干预和衍射〔定性〕驻波声波声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪音〖热学〗1．分子动理论原子和分子的量级分子的热运动布朗运动温度的微观意义分子力分于的动能和分子问的势能物体的内能2．热力学第一定律热力学第一定律3．热力学第二定律热力学第二定律可逆过程和不可逆过程4.气体的性质热力学温标理想气体状态方程普适气体恒量理想气体状态方程的微观解释(定性)理想气体的内能理想气体的等容\等压\等温和绝热过程(不要求用微积分计算)5.液体的性质液体分子运动的特点外表张力系数浸润现象和毛细现象(定性)6.固体的性质晶体和非晶体空间点阵固体分子运动的特点7.物态变化溶解和凝固熔点溶解热蒸发和凝结饱和气压沸腾和沸点汽化热临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计露点8.热传递的方式传导\对流和辐射9.热膨胀热膨胀和膨胀系数〖电学〗1. 静电场库仑定律电荷守恒定律电场强度电场线点电荷的场强场强的叠加原理均匀带电球壳壳内的场强公式(不要求导出) 匀电场电场中的导体静电屏蔽电势和电势差等势面点电荷电场的电势公式〔不要求导出〕电势叠加原理均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式〔不要求导出〕电容电容器的连接平行板电容器的电容公式〔不要求导出〕电容器充电后的电能电介质的极化介电常数2．稳恒电流欧姆定律电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律电流表电压表欧姆表惠斯通电桥补偿电路3．物质的导电性金属中的电流欧姆定律的微观解释液体中的电流法拉第电解定律气体中的电流被激放电和自激放电〔定性〕真空中的电流示波器半导体的导电特性 P型半导体和N型半导体晶体二极管的单向导电性三极管的放大作用〔不要求机理〕超导现象4．磁场电流的磁场磁感应强度磁感线匀强磁场安培力洛仑兹力电子荷质比的测定质谱仪回旋加速器5．电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律感应电场(涡旋电场)自感系数互感和变压器6．交流电交流发电机原理交流电的最大值和有效恒纯电阻、纯电感、纯电容电路整流、滤波和稳压三相交流电及其连接法感应电动机原理7．电磁振荡和电磁波电磁振荡振荡电路及振荡频率电磁场和电磁波电磁波的波速赫兹实验电磁波的发射和调制电磁波的接收、调谐、检波〖光学〗1．几何光学光的直进、反射、折射全反射光的色散折射率与光速的关系平面镜成像球面镜成像公式及作图法薄透镜成像公式及作图法眼睛放大镜显微镜望远镜2．波动光学：光的干预和衍射〔定性〕光谱和光谱分析电磁波谱3．光的本性光的学说的历史开展光电效应爱因斯但方程波粒二象性〖原子和原子核〗1．原子结构卢瑟福实验原子的核式结构玻尔模型用玻尔模型解释氢光谱玻尔模型的局限性原子的受激辐射激光2．原子核原子核的量级天然放射现象放射线的探测质子的发现中子的发现原子核的组成核反响方程质能方程裂变和聚变“根本〞粒子夸克模型3.不确定关系实物粒子的波粒二象性4.狭义相对路论爱因斯坦假设时间和长度的相对论效应5.太阳系银河系宇宙和黑洞的初步知识数学根底1．中学阶段全部初等数学〔包括解析几何〕2．矢量的合成和分解极限、无限大和无限小的初步概念3．不要求用微积分进行推导或运算二、实验根底1．要求掌握国家教委制订的?全日制中学物理教学大纲?中的全部学生实验。
第九部分 稳恒电流第一讲 基本知识介绍第八部分《稳恒电流》包括两大块：一是“恒定电流”，二是“物质的导电性”。
前者是对于电路的外部计算，后者则是深入微观空间，去解释电流的成因和比较不同种类的物质导电的情形有什么区别。
应该说，第一块的知识和高考考纲对应得比较好，深化的部分是对复杂电路的计算（引入了一些新的处理手段）。
第二块虽是全新的内容，但近几年的考试已经很少涉及，以至于很多奥赛培训资料都把它删掉了。
鉴于在奥赛考纲中这部分内容还保留着，我们还是想粗略地介绍一下。
一、欧姆定律1、电阻定律a 、电阻定律 R = ρSlb 、金属的电阻率 ρ = ρ0（1 + αt ）2、欧姆定律a 、外电路欧姆定律 U = IR ，顺着电流方向电势降落b 、含源电路欧姆定律在如图8-1所示的含源电路中，从A 点到B 点，遵照原则：①遇电阻，顺电流方向电势降落（逆电流方向电势升高）②遇电源，正极到负极电势降落，负极到正极电势升高（与电流方向无关），可以得到以下关系U A − IR − ε − Ir = U B这就是含源电路欧姆定律。
c 、闭合电路欧姆定律在图8-1中，若将A 、B 两点短接，则电流方向只可能向左，含源电路欧姆定律成为 U A + IR − ε + Ir = U B = U A即 ε = IR + Ir ，或 I = r R +ε 这就是闭合电路欧姆定律。
值得注意的的是：①对于复杂电路，“干路电流I ”不能做绝对的理解（任何要考察的一条路均可视为干路）；②电源的概念也是相对的，它可以是多个电源的串、并联，也可以是电源和电阻组成的系统；③外电阻R 可以是多个电阻的串、并联或混联，但不能包含电源。
二、复杂电路的计算1、戴维南定理：一个由独立源、线性电阻、线性受控源组成的二端网络，可以用一个电压源和电阻串联的二端网络来等效。
（事实上，也可等效为“电流源和电阻并联的的二端网络”——这就成了诺顿定理。
）应用方法：其等效电路的电压源的电动势等于网络的开路电压，其串联电阻等于从端钮看进去该网络中所有独立源为零值．．．时的等效电阻。
全国高中物理竞赛大纲一、力学a）运动学参照系质点运动的位移和路程、速度、加速度相对速度向量和标量向量的合成和分解匀速及匀变速直线运动及其图像运动的合成抛体运动圆周运动刚体的平动和绕定轴的转动质心质心运动定理b）牛顿运动定律力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律惯性系的概念摩擦力弹性力胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）开普勒定律行星和人造卫星运动惯性力的概念c）物体的平衡共点力作用下物体的平衡力矩刚体的平衡条件重心物体平衡的种类d）动量冲量动量动量定理动量守恒定律反冲运动及火箭e）冲量矩质点和质点组的角动量角动量守恒定律f）机械能功和功率动能和动能定理重力势能引力势能质点及均匀球壳壳内与壳外的引力势能公式（不要求导出）弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律碰撞g）流体静力学静止流体中的压强浮力h）振动简谐振动振幅频率和周期相位振动的图像参考圆振动的速度和加速度由动力学方程确定简谐振动的频率阻尼振动受迫振动和共振（定性了解）i）波和声横波和纵波波长、频率和波速的关系波的图像波的干涉和衍射（定性）驻波声波声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声多普勒效应二、热学a）分子动理论原子和分子的量级分子的热运动布朗运动温度的微观意义分子力分子的动能和分子间的势能物体的内能b）热力学第一定律热力学第一定律c）热力学第二定律热力学第二定律可逆过程与不可逆过程d）气体的性质热力学温标理想气体状态方程普适气体恒量理想气体状态方程的微观解释（定性）理想气体的内能理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）e）液体的性质液体分子运动的特点表面张力系数浸润现象和毛细现象（定性）f）固体的性质晶体和非晶体空间点阵固体分子运动的特点g）物态变化熔解和凝固熔点熔解热蒸发和凝结饱和气压沸腾和沸点汽化热临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计露点h）热传递的方式传导、对流和辐射i）热膨胀热膨胀和膨胀系数三、电学a）静电场库仑定律电荷守恒定律电场强度电场线点电荷的场强场强叠加原理均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式（不要求导出）匀强电场电场中的导体静电屏蔽电势和电势差等势面点电荷电场的电势公式（不要求导出）电势叠加原理均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式（不要求导出）电容电容器的连接平行板电容器的电容公式（不要求导出）电容器充电后的电能电介质的极化介电常数b）稳恒电流欧姆定律电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律基尔霍夫定律电流表电压表欧姆表惠斯通电桥补偿电路c）物质的导电性金属中的电流欧姆定律的微观解释液体中的电流法拉第电解定律气体中的电流被激放电和自激放电（定性）真空中的电流示波器半导体的导电特性P型半导体和N型半导体晶体二极管的单向导电性三极管的放大作用（不要求机理）超导现象电流的磁场磁感应强度磁感线匀强磁场安培力洛仑兹力电子荷质比的测定质谱仪回旋加速器e）电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律感应电场（涡旋电场）自感系数互感和变压器f）交流电交流发电机原理交流电的最大值和有效值纯电阻、纯电感、纯电容电路整流、滤波和稳压三相交流电及其连接法感应电动机原理g）电磁震荡和电磁波电磁震荡震荡电路及震荡频率电磁场和电磁波电磁波的波速赫兹实验电磁波的发射和调制电磁波的接收、调谐、检波a)几何光学光的直进、反射、折射全反射光的色散折射率和光速的关系平面镜成像球面镜成像公式及作图法薄透镜成像公式及作图法眼睛放大镜显微镜望远镜b)波动光学光的干涉和衍射(定性)光谱和光谱分析电磁波谱c)光的本性光的学说的历史发展光电效应爱因斯坦方程光的波粒二象性五、近代物理a)原子结构卢瑟福实验原子的核式结构玻尔模型用玻尔模型解释氢光谱玻尔模型的局限性原子的受激辐射激光b)原子核原子核的量级天然放射现象放射线的探测质子的发现中子的发现原子核的组成核反应方程质能方程裂变和聚变“基本”粒子夸克模型c)不确定关系实物粒子的波粒二象性d)狭义相对论爱因斯坦假设时间和长度的相对论效应e)太阳系银河系宇宙和黑洞的初步知识六、其它方面a)物理知识在各方面的应用。
全国中学⽣生物理竞赛内容提要(2013年开始实⾏行)说明：本次拟修改的部分⽤用楷⿊黑体字表⽰示，新补充的内容将⽤用「※」符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容︔；「※※」则表⽰示原属预赛考查内容，在本次修改中建议改成复赛、︑决赛考查的内容。
︒ ⼀一．理论基础⼒力学1．运动学参考系坐标系 直角坐标系 ※平⾯面极坐标质点运动的位移和路程 速度 加速度 ⽮矢量和标量 ⽮矢量的合成和分解 ※⽮矢量的标积和⽮矢积勻匀速及勻匀变速直线运动及其图像 运动的合成与分解 抛体运动 圆周运动 圆周运动中的切向加速度和法向加速度 ※任意曲线运动中的切向加速度和法向加速度，曲率半径相对速度 伽⾥里略速度变换 刚体的平动和绕定轴的转动 角速度和角加速度2．⽜牛顿运动定律 ⼒力学中常见的⼏几种⼒力⽜牛顿第⼀一、︑⼆二、︑三运动定律 惯性参考系摩擦⼒力弹性⼒力 胡克定律 ※协变和协强 ※杨⽒氏模量和切变模量万有引⼒力定律 均勻匀球壳对壳内和壳外质点的引⼒力公式(不要求导出) 视重 ※非惯性参考系 ※平动加速参考系(限于勻匀变速直线和勻匀速圆周运动)中的惯性⼒力 ※勻匀速转动参考系中的惯性离⼼心⼒力 3．物体的平衡共点⼒力作⽤用下物体的平衡⼒力矩 ※平⾏行⼒力的合成 重⼼心刚体的平衡条件 物体平衡的种类4．动量冲量 动量 质点与质点组的动量定理 动量守恒定律 ※质⼼心 ※质⼼心运动定理反冲运动及⽕火箭5．※角动量 ※冲量矩 ※角动量 ※质点和质点组的角动量定理(不引入转动惯量) ※角动量守恒定律6．机械能功和功率动能和动能定理重⼒力势能 引⼒力势能 质点及均勻匀球壳壳内和壳外的引⼒力势能公式(不要求导出)弹簧的弹性势能功能原理 机械能守恒定律碰撞 恢复系数7．在万有引⼒力作⽤用下物体的运动 开普勒定律 ⾏行星和⼈人造天体的圆轨道运动和※※椭圆轨道运动 8．流体静⼒力学静⽌止流体中的压强浮⼒力9．振动简谐振动 振幅 频率和周期 相位 振动的图像参考圆 简谐振动的速度 准弹性⼒力 (线性)恢复⼒力 由动⼒力学⽅方程确定简谐振动的频率 简谐振动的能量同⽅方向同频率简谐振动的合成阻尼振动 受迫振动和共振(定性了解)10．波和声横波和纵波波长 频率和波速的关系 波的图像 ※平⾯面简谐波的表⽰示式 !波的⼲干涉(定性) ※驻波 波的衍射(定性)声波 声⾳音的响度、︑⾳音调和⾳音品 声⾳音的共鸣 乐⾳音和噪声 ※多普勒效应)(cos v x t A y −=ω)cos(φω+=t A x )sin(φωω+−=t A v热学1．分⼦子动理论原⼦子和分⼦子的数量级分⼦子的热运动 布朗运动 ※⽓气体分⼦子速率分布律(定性) 温度的微观意义分⼦子热运动的动能 ※⽓气体分⼦子的平均移动动能，玻尔兹曼常量分⼦子⼒力 分⼦子的动能和分⼦子间的势能!物体的内能2．⽓气体的性质 ※温标，热⼒力学温标，⽓气体实验定律理想⽓气体状态⽅方程，普适⽓气体恒量理想⽓气体状态⽅方程的微观解释(定性)3．热⼒力学第⼀一定律理想⽓气体的内能!热⼒力学第⼀一定律在理想⽓气体等容、︑等压、︑等温过程中的应⽤用，定容热容量和定压热容量 ※定容摩尔热容量和定压摩尔热容量 等温过程中的功(不推导) 绝热⽅方程(不推导) ※热机及其效率 ! ※致冷机和致冷系数 4．※热⼒力学第⼆二定律 ※热⼒力学第⼆二定律的定性表述! ※热⼒力学第⼆二定律的开尔⽂文表述和克劳修斯表述! ※可逆过程与不可逆过程 ※宏观过程的不可逆性! ※理想⽓气体的⾃自由膨胀 ※热⼒力学第⼆二定律的统计意义 5．液体的性质液体分⼦子运动的特点表⾯面张⼒力系数! ※球形液⾯面下的附加压强 ! ※球形液⾯面两边的压强差 浸润现象和⽑毛细现象(定性)6．固体的性质晶体和非晶体 空间点阵固体分⼦子运动的特点7．物态变化熔化和凝固 熔点 熔化热蒸发和凝结 饱和⽓气压 沸腾和沸点 汽化热 临界温度固体的升华空⽓气的湿度和湿度计 露点8．热传递的⽅方式传导 ※导热系数!对流!辐射 ※⿊黑体辐射的概念 ※斯忒番定律 9．热膨胀热膨胀和膨胀系数电学1．静电场电荷守恒定律库仑定律 静电⼒力常量和真空介电常数电场强度 电场线!点电荷的场强!场强叠加原理 勻匀强电场 ※⽆无限⼤大均勻匀带⾯面的场强(不要求导出)均勻匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式(不要求导出)电势和电势差 等势⾯面!点电荷电场的电势公式(不要求导出) 电势叠加原理均勻匀带电球壳壳内和壳外的电势公式(不要求导出)静电场中的导体 静电屏蔽电容 平⾏行板电容器的电容公式 ※球形电容器的电容公式电容器的连接电容器充电后的电能电介质的极化，介电常量2．稳恒电流欧姆定律，电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、︑并联电动势，闭合电路的欧姆定律⼀一段含源电路的欧姆定律 ※基尔霍夫定律电流表，电压表，欧姆表惠斯通电桥!补偿电路3．物质的导电性⾦金属中的电流 欧姆定律的微观解释※※液体中的电流 ※※法拉第电解定律※※⽓气体中的电流 ※※被激放电和⾃自激放电(定性) ※液体中的电流 ※法拉第电解定律 ※⽓气体中的电流 ※被激放电和⾃自激放电(定性)真空中的电流 ⽰示波器半导体的导电特性 p型半导体和n型半导体 ※P-N结晶体⼆二极管的单向导电性※及其微观解释(定性) 三极管的放⼤大作⽤用(不要求机理)超导现象4．磁场电流的磁场 磁感应强度 磁感线!勻匀强磁场 长直导线、︑圆线圈、︑螺线管中的电流的磁场分布(定性)!※⻓长直导线电流的磁场表⽰示式、︑圆电流轴线上磁场表⽰示式、︑⽆无限⻓长螺线管中电流的磁场表⽰示式(不要求导出)! ※⽆无限⻓长直导线中电流的磁场表⽰示式 ※圆线圈中电流的磁场在轴线上的表!⽰示式 ※⽆无限⻓长螺线管中电流的磁场表⽰示式(不要求导出) ※真空磁导率 安培⼒力 洛伦兹⼒力 电⼦子荷质比的测定 质谱仪 回旋加速器 霍尔效应5．电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律 ※反电动势 ※感应电场(涡旋电场) ※电⼦子感应加速器⾃自感和互感，⾃自感系数， ※通电⾃自感的磁能(不要求推导)!6．交流电交流发电机原理 交流电的最⼤大值和有效值纯电阻、︑纯电感、︑纯电容电路 感抗和容抗 ※电流和电压的相位差整流 滤波和稳压理想变压器 三相交流电及其连接法 感应电动机原理7．电磁振荡和电磁波电磁振荡 振荡电路及振荡频率，电磁波谱电磁场和电磁波 电磁波谱 电磁波的波速 赫兹实验电磁波的发射和调制 电磁波的接收、︑调谐、︑检波光学1．⼏几何光学光的直进 反射 折射 全反射光的⾊色散 折射率与光速的关系平⾯面镜成像，球⾯面镜成像公式及作图法球⾯面镜※球⾯面镜焦距与折射率、︑球⾯面镜半径的关系 ※球⾯面折射成像公式，※焦距与折射率、︑球⾯面镜半径的关系薄透镜成像公式及作图法眼睛 放⼤大镜 显微镜 望远镜2．波动光学光程光的⼲干涉 双缝⼲干涉光的衍射 单缝衍射(定性) ※分辩本领(不要求推导)光谱和光谱分析近代物理1．光的本性光电效应 爱因斯坦⽅方程光的波粒⼆二象性 光⼦子的能量与动量2．原⼦子结构卢瑟福实验 原⼦子的核式结构玻尔模型 ⽤用玻尔模型解释氢光谱 玻尔模型的局限性原⼦子的受激辐射 激光的产⽣生(定性)和它的特性3．原⼦子核原⼦子核的量级天然放射现象 原⼦子核的衰变半衰期 放射线的探测质⼦子的发现 中⼦子的发现 原⼦子核的组成核反应⽅方程质能⽅方程 裂变和聚变4．粒⼦子“基本粒⼦子”，轻⼦子与夸克(简单知识)四种基本相互作⽤用 !实物粒⼦子具有波粒⼆二象性 ※物质波 德布罗意关系!! ※不确定关系 !5．※狭义相对论 爱因斯坦假设 时间和长度的相对论效应 !相对论动量 相对论能量 !相对论动量和能量关系!!6．※太阳系，银河系，宇宙和⿊黑洞的初步知识!数学基础 1．中学阶段全部初等数学(包括解析⼏几何)2．⽮矢量的合成和分解，极限、︑无限⼤大和无限⼩小的初步概念3．※初等函数的微分和积分!3．※导数及其应⽤用(限于⾼高中教学⼤大纲所涉及的内容)!!!λh p =πΔΔ4h x p ≥422220c m c p E +=2201cv v m mv p −==222021c v c m mc E −==⼆二．实验全国中学⽣生物理竞赛常委会组织编写的《全国中学⽣生物理竞赛实验指导书》中的34个实验是全国中学⽣生物理竞赛复赛实验考试内容的范围．这34个实验的名称是：实验⼀一实验误差︔；实验⼆二⽓气轨上研究瞬时速度︔；实验三杨氏模量︔；实验四⽤用单摆测重⼒力加速度︔；实验五⽓气轨上研究碰撞过程中动量和能量变化︔；实验六测量声速︔；实验七弦线上的驻波实验︔；实验八冰的熔化热︔；实验九线膨胀率︔；实验⼗十液体比热容︔；实验⼗十⼀一数字万⽤用电表的使⽤用︔；实验⼗十⼆二制流和分压电路︔；实验⼗十三测定直流电源的参数并研究其输出特性︔；实验⼗十四磁电式直流电表的改装︔；实验⼗十五⽤用量程为200mV的数字电压表组成多量程的电压表和电流表︔；实验⼗十六测量非线性元件的伏安特性︔；实验⼗十七平衡电桥测电阻︔；实验⼗十八⽰示波器的使⽤用︔；实验⼗十九观测电容特性︔；实验⼆二⼗十检测⿊黑盒⼦子中的电学元件(电阻，电容，电池，⼆二极管)︔；实验⼆二⼗十⼀一测量温度传感器的温度特性︔；实验⼆二⼗十⼆二测量热敏电阻的温度特性︔；实验⼆二⼗十三⽤用霍尔效应测量磁场︔；实验⼆二⼗十四测量光敏电阻的光电特性(有、︑无光照时的伏安特性︔；光电特性)︔；实验⼆二⼗十五研究光电池的光电特性︔；实验⼆二⼗十六测量发光⼆二极管的光电特性(⽤用eU阈=hc/λ估算发光波长)︔；实验⼆二⼗十七研究亥姆霍兹线圈轴线磁场的分布︔；实验⼆二⼗十八测定玻璃的折射率︔；实验⼆二⼗十九测量薄透镜的焦距︔；实验三⼗十望远镜和显微镜︔；实验三⼗十⼀一光的⼲干涉现象︔；实验三⼗十⼆二光的夫琅⽲禾费衍射︔；实验三⼗十三分光计的使⽤用与极限法测折射率︔；实验三⼗十四光谱的观测．各省(⾃自治区、︑直辖市)竞赛委员会根据本省的实际情况从《全国中学⽣生物理竞赛实验指导书》的34个实验中确定并公布不少于20个实验作为本省(⾃自治区、︑直辖市)物理竞赛复赛实验考试的内容范围，复赛实验的试题从公布的实验中选定，具体做法见《关于全国中学⽣生物理竞赛实验考试、︑命题的若⼲干规定》．全国中学⽣生物理竞赛决赛实验以本《内容提要》中的“理论基础”和《全国中学⽣生物理竞赛实验指导书》作为命题的基础．三．其他⽅方⾯面物理竞赛的内容有⼀一部分有较⼤大的开阔性，主要包括以下三⽅方⾯面：1．物理知识在各⽅方⾯面的应⽤用︔；对⾃自然界、︑科技、︑⽣生产和⽇日常⽣生活中⼀一些物理现象的解释．2．近代物理的⼀一些重⼤大成果和现代的⼀一些重⼤大信息．3．⼀一些有重要贡献的物理学家的姓名和他们的主要贡献．!!!指定参考书1．全国中学⽣生物理竞赛办公室．全国中学⽣生物理竞赛参考资料．北京：北京教育出版社，1985~2002︔；全国中学⽣生物理竞赛专辑．北京：北京教育出版社，2003~2007．2．沈克琦．⾼高中物理学1.北京：北京出版社，1997︔；⾼高中物理学2.北京：北京出版社，1998︔；⾼高中物理学3.北京：北京出版社，1998︔；⾼高中物理学4.北京： 北京出版社，1999．3．全国中学⽣生物理竞赛常务委员会．全国中学⽣生物理竞赛实验指导书．北京： 北京⼤大学出版社，2005．参考资料全国中学⽣生物理竞赛常务委员会．全国中学⽣生物理竞赛第1~20届试题解析： ⼒力学分册．北京：清华⼤大学出版社，2005︔；全国中学⽣生物理竞赛第1~20届试题解析：电学分册．北京：清华⼤大学出版社，2005︔；全国中学⽣生物理竞赛第1~20届试题解析：热学、︑光学与近代物理分册．北京：清华⼤大学出版社，2006．。
高二物理竞赛（6）静电场、稳恒电流和物质的导电性班级：_____________ 姓名：_________________ 座号：_____________一、如图1所示，电阻R1=R2=1kΩ，电动势E=6V，两个相同的二极管D串联在电路中，二极管D的I D-U D特性曲线如图2所示。
试求：（1）通过二极管D的电流；（2）电阻R1消耗的功率。
二、某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。
一平板电容器的两个极扳竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d。
极板1固定不动，与周围绝缘；极板2接地，且可在水平平台上滑动并始终与极板1保持平行。
极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L 的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定。
图1是这一装置的俯视图。
先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀的向左的待测压强P；使两极板之间的距离发生微小的变化，如图2所示。
测得此时电容器的电压改变量为ΔU。
设作用在电容器极板2上的静电作用力不致引起弹簧的可测量到的形变，试求待测压强P。
图1 图2图1 图2三、两块竖直放置的平行金属大平板A 、B ，相距d ，两极间的电压为U 。
一带正电的质点从两板间的M 点开始以竖直向上的初速度v 0运动，当它到达电场中某点N 点时，速度变为水平方向，大小仍为v 0，如图所示。
求M 、N 两点问的电势差。
（忽略带电质点对金属板上电荷均匀分布的影响）四、测定电子荷质比（电荷q 与质量m 之比q /m ）的实验装置如图所示。
真空玻璃管内，阴极K 发出的电子，经阳极A 与阴极K 之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C 、D 间的区域。
若两极板C 、D 间无电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O 点；若在两极板间加上电压U ，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P 点；若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场，则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O 点。
高中物理竞赛辅导讲义第8篇 稳恒电流【知识梳理】一、基尔霍夫定律（适用于任何复杂电路） 1． 基尔霍夫第一定律（节点电流定律）流入电路任一节点（三条以上支路汇合点）的电流强度之和等于流出该节点的电流强度之和。
即∑I =0。
若某复杂电路有n 个节点，但只有（n −1）个独立的方程式。
2． 基尔霍夫第二定律（回路电压定律）对于电路中任一回路，沿回路环绕一周，电势降落的代数和为零。
即∑U =0。
若某复杂电路有m 个独立回路，就可写出m 个独立方程式。
二、等效电源定理1． 等效电压源定理（戴维宁定理）两端有源网络可以等效于一个电压源，其电动势等于网络的开路端电压，其内阻等于从网络两端看除源（将电动势短路，内阻仍保留在网络中）网络的电阻。
2． 等效电流源定理（诺尔顿定理）两端有源网络可等效于一个电流源，电流源的电流I 0等于网络两端短路时流经两端点的电流，内阻等于从网络两端看除源网络的电阻。
三、叠加原理若电路中有多个电源，则通过电路中任一支路的电流等于各个电动势单独存在时，在该支路产生的电流之和（代数和）。
四、Y−△电路的等效代换如图所示的（a ）（b ）分别为Y 网络和△网络，两个网络中的6个电阻满足一定关系时完全等效。
1． Y 网络变换为△网络122331123R R R R R R R R ++=， 122331231R R R R R R R R ++=122331312R R R R R R R R ++=2． △网络变换为Y 网络12311122331R R R R R R =++，23122122331R R R R R R =++，31233122331R R R R R R =++五、电流强度与电流密度 1．电流强度 （1）定义式：q I t∆=∆。
（2）宏观决定式：U I R=。
（3）微观决定式：I neSv =。
2．电流密度在通常的电路问题中，流过导线截面的电流用电流强度描述就可以了，但在讨论大块导体中电流的流动情况时，用电流强度描述就过于粗糙了。
德钝市安静阳光实验学校稳恒电流§2、1 电 流2．1 ．1．电流、电流强度、电流密度导体处于静电平衡时，导体内部场强处处为零。
如果导体内部场强不为零，带电粒子在电场力作用下发生定向移动，形成了电流。
形成电流条件是：存在自由电荷和导体两端有电势差（即导体中存在电场）。
自由电荷在不同种类导体内部是不同的，金属导体中自由电荷是电子；酸、碱、盐在水溶液中是正离子和负离子；在导电气体中是正离子、负离子和电子。
电流强度是描述电流强弱的物理量，单位时间通过导体横截面的电量叫做电流强度。
用定义式表示为电流强度是标量。
但电流具有方向性，规定正电荷定向移动方向为电流方向。
在金属导体中电流强度的表达式是n 是金属导体中自由电子密度，e 是电子电量，v 是电子定向移动平均速度，S 是导体的横截面积。
在垂直于电流方向上，单位面积内电流强度叫做电流密度，表示为 金属导体中，电流密度为nev j =电流密度j 是矢量，其方向与电流方向一致。
2．1 ．2、电阻定律导体的电阻为S LS L R σρ==/式中ρ、σ称为导体电阻率、电导率⎪⎭⎫ ⎝⎛=σρ1，由导体的性质决定。
实验表明，多数材料的电阻率都随温度的升高而增大，在温度变化范围不大时，纯金属的电阻率与温度之间近似地有如下线性关系()t αρρ+=100ρ为0℃时电子率，ρ为t 时电阻率，α为电阻率的温度系数，多数纯金属α值接近于3104-⨯℃1-，而对半导体和绝缘体电阻率随温度 的升高而减小。
某些导体材料在温度接近某一临界温度时，其电阻率突减为零，这种现象叫超导现象。
超导材料除了具有零电阻特性外，还具有完全抗磁性，即超导体进入超导状态时，体内磁通量被排除在体外，可以用这样一个实验来形象地说明：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永磁铁，整个装置放入低温容器里，然后把温度降低到锡出现超导电性的温度。
这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，飘然升起与锡盘保持一定距离后，悬在空中不动了，如图2-2-1所示。
高二物理竞赛（6）静电场、稳恒电流和物质的导电性班级：_____________ 姓名：_________________ 座号：_____________一、如图1所示，电阻R1=R2=1kΩ，电动势E=6V，两个相同的二极管D串联在电路中，二极管D的I D-U D特性曲线如图2所示。
试求：（1）通过二极管D的电流；（2）电阻R1消耗的功率。
二、某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。
一平板电容器的两个极扳竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d。
极板1固定不动，与周围绝缘；极板2接地，且可在水平平台上滑动并始终与极板1保持平行。
极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L 的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定。
图1是这一装置的俯视图。
先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀的向左的待测压强P；使两极板之间的距离发生微小的变化，如图2所示。
测得此时电容器的电压改变量为ΔU。
设作用在电容器极板2上的静电作用力不致引起弹簧的可测量到的形变，试求待测压强P。
图1 图2图1 图2三、两块竖直放置的平行金属大平板A 、B ，相距d ，两极间的电压为U 。
一带正电的质点从两板间的M 点开始以竖直向上的初速度v 0运动，当它到达电场中某点N 点时，速度变为水平方向，大小仍为v 0，如图所示。
求M 、N 两点问的电势差。
（忽略带电质点对金属板上电荷均匀分布的影响）四、测定电子荷质比（电荷q 与质量m 之比q /m ）的实验装置如图所示。
真空玻璃管内，阴极K 发出的电子，经阳极A 与阴极K 之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C 、D 间的区域。
若两极板C 、D 间无电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O 点；若在两极板间加上电压U ，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P 点；若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场，则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O 点。
现已知极板的长度l =5.00cm ，C 、D 间的距离d =1.50cm ，极板区的中点M 到荧光屏中点O 的距离为L =12.50cm ，U =200V ，P 点到O 点的距离cm 0.3==OP y ，B =6.3×10-4T 。
试求电子的荷质比。
（不计重力影响）P五、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。
（1）求在x轴上场强为零的P点的坐标。
（2）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）。
六、一电流表，其内阻R g=10.0Ω，如果将它与一阻值R0=44990Ω的定值电阻串联，便可成为一量程U0=50V的电压表。
现把此电流表改装成一块双量程的电压表，两个量程分别为U01=5V和U02=10V。
当用此电压表的5V挡去测量一直流电源两端的电压时，电压表的示数为4.50V；当用此电压表的10V挡去测量该电源两端的电压时，电压表的示数为4.80V。
问此电源的电动势为多少？七、现有以下器材：电流表一只（量程适当。
内阻可忽略不计。
带有按钮开关K1，按下按钮电流表与电路接通，有电流通过电流表，电流表显出一定的读数），阻值已知为R的固定电阻一个，阻值未知的待测电阻R x一个，直流电源一个（电动势ɛ和内阻r待测），单刀双掷开关K一个，接线用的导线若干。
试设计一个实验电路，用它既能测量直流电源的电动势ɛ和内阻r，又能测量待测电阻的阻值R x（注意：此电路接好后，在测量过程中不许再拆开，只许操作开关，读取数据）。
具体要求：（1）画出所设计的电路图；（2）写出测量ɛ、r和R x主要的实验步骤；（3）导出用已知量和实验中测量出的量表示的ɛ、r和R x表达式。
八、一段横截面积S=1.0mm2的铜导线接入直流电路中，当流经该导线的电流I=1.0A时，该段铜导线中自由电子定向运动的平均速度u为多大？已知，每个铜原子有一个“自由电子”，每个电子的电荷量e=1.6×10-19C；铜的密度ρ=8.9g/cm3，铜的摩尔质量μ=64g/mol，阿伏伽德罗常量N0=6.02×1023mol-1。
九、电荷量分别为q和Q的两个带异号电荷的小球A和B（均可视为点电荷），质量分别为m和M。
初始时刻，B的速度为0，A在B的右方，且与B相距L0，A具有向右的初速度v0，并还受到一向右的作用力f使其保持匀速运动，某一时刻，两球之间可以达到一最大距离。
（1）求此最大距离；（2）求从开始到两球间距离达到最大的过程中f所做的功。
十、一个用电阻丝绕成的线圈，浸没在量热器所盛的油中，油的温度为0℃。
当线圈两端加上一定的电压后，油温渐渐上升。
0℃时温度升高的速率为5.0K·min-1，持续一段时间后，油温上升到30℃，此时温度升高的速率变为4.5K·min-1，这是因为线圈的电阻与温度有关。
设温度为θ℃时线圈的电阻为Rθ，温度为0℃时线圈的电阻为R0，则有Rθ=R0(1+αθ)，α称为电阻的温度系数。
试求此线圈电阻的温度系数。
假设量热器及其中的油以及线圈所构成的系统温度升高的速率与该系统吸收热量的速率（即单位时间内吸收的热量）成正比；对油加热过程中加在线圈两端的电压恒定不变；系统损失的热量可忽略不计。
十一、如图所示，一质量为m半径为R的由绝缘材料制成的薄球壳，均匀带正电，电荷量为Q，球壳下面有与球壳固连的底座，底座静止在光滑水平面上。
球壳内部有一劲度系数为η的轻弹簧（质量不计），弹簧始终处于水平位置，其一端与球壳内壁固连，另一端恰位于球心处，球壳上开有一小孔C，小孔位于过球心的水平线上。
在此水平线上离球壳很远的O 处有一质量也为m电荷量也为Q的带正电的点电荷P，它以足够大的初速v0沿水平的OC 方向开始运动。
并知P能通过小孔C进入球壳内，不考虑重力和底座的影响。
已知静电力常量k。
求P刚进入C孔到刚再由C孔出来所经历的时间。
十二、图中a为一固定放置的半径为R的均匀带电球体，O为其球心。
已知取无限远处的电势为零时，球表面处的电势为U=1000V。
在离球心O很远的O′点附近有一质子b，它以E k=2000eV的动能沿与O′O平行的方向射向a。
以l表示b与O′O线之间的垂直距离，要使质子b能够与带电球体a的表面相碰，试求l的最大值。
把质子换成电子，再求l的最大值。
十三、两个点电荷位于x 轴上，在它们形成的电场中，若取无限远处的电势为零，则在正x 轴上各点的电势如图中曲线所示，当0x →时，电势U →∞；当x →∞时，电势0U →；电势为零的点的坐标x 0，电势为极小值-U 0的点的坐标为ax 0（a >2）。
试根据图线提供的信息，确定这两个点电荷所带电荷的符号、电量的大小以及它们在x 轴上的位置。
十四、如图所示，接地的空心导体球壳内半径为R ，在空腔内一直径上的P 1和P 2处，放置电量分别为q 1和q 2的点电荷，q 1=q 2=q ，两点电荷到球心的距离均为a 。
由静电感应与静电屏蔽可知：导体空腔内表面将出现感应电荷分布，感应电荷电量等于-2q 。
空腔内部的电场是由q 1、q 2和两者在空腔内表面上的感应电荷共同产生的。
由于我们尚不知道这些感应电荷是怎样分布的，所以很难用场强叠加原理直接求得腔内的电势或场强。
但理论上可以证明，感应电荷对腔内电场的贡献，可用假想的位于腔外的（等效）点电荷来代替（在本题中假想（等效）点电荷应为两个），只要假想的（等效）点电荷的位置和电量能满足这样的条件，即：设想将整个导体壳去掉，由q 1在原空腔内表面的感应电荷的假想（等效）点电荷q 1ʹ与q 1共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0；由q 2在原空腔内表面的感应电荷的假想（等效）点电荷q 2ʹ与q 2共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0。
这样确定的假想电荷叫做感应电荷的等效电荷，而且这样确定的等效电荷是唯一的。
等效电荷取代感应电荷后，可用等效电荷q 1ʹ、q 2ʹ和q 1、q 2来计算原来导体存在时空腔内部任意点的电势或场强。
（1）试根据上述条件，确定假想等效电荷q 1ʹ、q 2ʹ的位置及电量； （2）求空腔内部任意点A 的电势U A 。
已知A 点到球心O 的距离为r ，OA 与1OP 的夹角为θ。
十五、如图所示，O 为半径等于R 的原来不带电的导体球的球心，O 1、O 2、O 3为位于球内的三个半径皆为r 的球形空腔的球心，它们与O 共面，已知2321ROO OO OO ===。
在OO 1、OO 2的连线上距O 1、O 2为2r的P 1、P 2点处分别放置带电量为q 1和q 2的线度很小的导体（视为点电荷），在O 3处放置一带电量为q 3的点电荷，设法使q 1、q 2和q 3固定不动。
在导体球外的P 点放一个电量为Q 的点电荷，P 点与O 1、O 2、O 3共面，位于O O 3的延长线上，到O 的距离R OP 2=。
（1）求q 3的电势能；（2）将带有电量q 1、q 2的小导体释放，当重新达到静电平衡时，各表面上的电荷分布有何变化？此时q 3的电势能为多少？十六、零电阻是超导体的一个基本特征，但在确认这一事实时受到实验测量精确度的限制。
为克服这一困难，最著名的实验是长时间监测浸泡在液态氦（温度T =4.2K ）中处于超导态的用铅丝做成的单匝线圈（超导转换温度T C =7.19K ）中电流的变化。
设铅丝粗细均匀，初始时通有I =100A 的电流，电流检测仪器的精度为ΔI =1.0mA ，在持续一年的时间内电流检测仪器没有测量到电流的变化。
根据这个实验，试估算对超导态铅的电阻率为零的结论认定的上限为多大。
设铅中参与导电的电子数密度n =8.00×1020m 3，已知电子质量m =9.11×10-31kg ，基本电荷e =1.60×10-19C 。
（采用的估算方法必须利用本题所给出的有关数据）十七、如图所示，两个固定的均匀带电球面，所带电荷量分别为Q 和-Q （Q >0），半径分别为R 和R /2，小球面与大球面内切于C 点，两球面球心O 和O ʹ的连线MN 沿竖直方向。
在MN 与两球面的交点B 、O 和C 处各开有足够小的孔，因小孔损失的电荷量忽略不计。
有一质量为m ，带电荷量为q （q >0）的质点自MN 线上离B 点距离为R 的A 点竖直上抛。
