第七届中国大学生物理学术竞赛的题目

物理高等竞赛试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是：A. 299,792,458 m/sB. 300,000,000 m/sC. 299,792 km/sD. 300,000 km/s2. 根据牛顿第二定律，一个物体的加速度与作用在它上面的力和它的质量之间的关系是：A. 加速度与力成正比，与质量成反比B. 加速度与力成反比，与质量成正比C. 加速度与力成正比，与质量成正比D. 加速度与力成反比，与质量成反比3. 一个电子在磁场中受到的洛伦兹力的方向可以通过右手定则来确定。

如果电子的运动方向是垂直于磁场方向，那么洛伦兹力的方向是：A. 垂直于电子运动方向和磁场方向B. 与电子运动方向和磁场方向相同C. 与电子运动方向和磁场方向相反D. 与电子运动方向相同，与磁场方向垂直4. 一个物体从静止开始自由下落，忽略空气阻力，其下落过程中的位移与时间的关系是：A. 位移与时间的平方成正比B. 位移与时间成正比C. 位移与时间的立方成正比D. 位移与时间的四次方成正比二、填空题（每题5分，共20分）1. 根据能量守恒定律，一个物体在没有外力作用下，其______能保持不变。

2. 光的波长与频率的关系是：波长与频率成______比。

3. 欧姆定律表明，电流与电压和电阻之间的关系是：电流与电压成______比，与电阻成______比。

4. 一个物体在水平面上滑动时，摩擦力的大小与物体的______和摩擦系数有关。

三、计算题（每题10分，共40分）1. 一个质量为2kg的物体从高度为10m的平台上自由下落，忽略空气阻力，求物体落地时的速度。

2. 一个电阻为10Ω的电阻器通过电流为2A，求该电阻器两端的电压。

3. 一束光从空气进入水中，如果入射角为30°，求折射角。

4. 一个电荷量为1.6×10^-19 C的电子在电场强度为3×10^5 N/C的电场中受到的电场力。

2014年校大学生物理学术竞赛题目（中文）第一篇：2014年校大学生物理学术竞赛题目(中文)2014年校大学生物理学术竞赛题目1.发挥你的创造性现在已知有一些电路回路表现出一些混乱的行为。

搭建一个有这样特性的电路然后研究它的行为。

2.全息照相有人认为全息照相图可以手工在一个塑料薄片上刻出来。

制造一个上面有字母ＩＹＰＴ的这样一幅全息照相图，然后研究它是怎样工作的。

３．绞绳拿一根绳子然后绞拧其中的一端。

有些时候绳子会形成螺旋状或是一个圆圈。

研究并解释这个现象。

４．球的声音当将两个硬钢球，或者相似的东西放在一起，两者之间轻微接触，会产生一种奇异的啾啾声。

研究并解释这种声音的本质。

５．负载的圆环系一个小重物在一个圆环的内侧，然后给圆环一个初始动量让圆环动起来。

研究圆环的运动。

６．泡泡水晶大量的非常小的相似的气泡漂浮在肥皂水之类的液体表面。

这些泡泡会形成一种类似于水晶晶体的规则的形状。

请提出一种获得形状稳定的气泡的方法，并且研究这种“气泡水晶”的形成机理。

７．盒中盒冰箱盒中盒冰箱是一种利用蒸发冷却原理来保持食物低温的装置。

它由大小两个盒子组成，小的装在大的里面，在两层之间填充一种湿的透气性好的物质，比如说沙子。

怎样设计才能实现最好的冷却效果？８结冰的水珠将一滴水珠放置在一个盘中，然后冷却至大约－２０度。

当它结冰后，水珠的形状会变成一种拥有尖尖顶部的圆锥状。

研究这种效应。

９．水炸弹一些学生在玩装水气球大战时效果不佳，因为他们扔出的气球弹回来了而非爆炸。

研究装有液体的气球的运动、变形和回弹。

在什么样的条件下气球会爆炸。

１０扩散系数用一个显微镜，观察微观粒子的布朗运动。

研究粒子的大小和形状与扩散系数之间的关系。

１１．蜡烛能源站设计一个装置实现将蜡烛火焰的热能转化为电能。

研究装置的不同方面对它的效率的影响程度。

１２冷气球当一个充满空气的橡皮气球漏气时，我们摸上去会感觉它的表面变凉了。

研究影响这种冷却过程的参数。

气球不同部位的温度是多少？这些温度能不能用一个用相关参数表示的函数来获得？１３旋转的马鞍将一个球放在一个旋转的马鞍的中央。

国际青年物理锦标赛（IYPT）历届竞赛题（1988-2016）译事三难信达雅翻译，从来都是一件困难的事情。

比如说，International Young Physicists'Tournament(IYPT)似乎应当翻译为“国际青年物理学家锦标赛”，可是，在中国，物理学家是个很大的词儿，甚至物理学工作者这个谦虚得多的词儿，都不太适合，因为这个竞赛面对的是中学生，而physicist不过就是个“做物理的人”，甚至只是个“做物理题的人”。

所以呢，把它称为“国际青年物理锦标赛”，也许更符合中国国情。

当年把IYPT移植到国内的那些人，想必也考虑过这个问题。

IYPT 在中国的对应物是中国大学生物理学术竞赛（CUPT）和中国高中生物理创新竞赛（CYPT）：T还是同样的T，同样的Tournament，但已经不强调“锦标主义”了；P还是同样的P，但是英文里的Phyisicist 已经变为Physics了。

或许基于类似的考虑，虽然CUPT和CYPT采用的都是IYPT的问题，但是从来都没有正式的中文译本。

参加竞赛的人，当然能读懂英文试题，但是，我确实看到有些人读错了题意，还有更多的人在学术问答阶段争辩具体问题里的微言大义，我觉得这都是白白浪费了时间。

IYPT的问题不同于普通的习题。

普通的习题，你总可以在五分钟里找到思路；IYPT的问题，也许需要你几天乃至更长的时间。

另外，在我看来，IYPT的题目，只是给你个出发点而已，让你大致了解所谓的科研是怎么回事。

真的把它当成习题来做，就浪费了。

解决这些问题，也不需要从文献入手。

IYPT的作用，更主要的是吸引更多的学生对物理感兴趣，让他们了解从哪里下手解决问题。

很多低年级的大学生面临的问题是，他们其实并不一定相信自己学到的知识：答题的时候，尽可以头头是道；真正要自己分析问题的时候，就懵了。

中学生就更不用说了。

还有一个很严重的问题是：现在其实没有什么真正的问题，要么太难，要么太没有意思。

1. Adhesive tape有粘性的带子Determine the force necessary to remove a piece of adhesive tape from a horizontal surface. Investigate the influence of relevant parameters.决定将一块胶带从水平表面上拿下来需要的力。

研究其中的有关参数。

2. Air drying 在空气中干燥Table utensils (dishes, cutlery, etc.), after being washed, dry differently. Investigate how the time of drying depends on relevant parameters.桌上的餐具在洗完后，变干的情况不同，研究其中的有关参数。

3. Bouncing flame 跳跃的火焰Place a flame (e.g. from a Bunsen burner) between two charged parallel metal plates. Investigate the motion of the flame.在本生灯中点燃一团火焰置于两片带电、平行的金属板。

观察火焰的运动情况。

4. Breaking spaghetti 断开的面条Find the conditions under which dry spaghetti falling on a hard floor does not break.找出干燥的面条在掉落坚硬地板后不断裂的情况。

5. Car 小车Build a model car powered by an engine using an elastic air-filled toy-balloon as the energy source. Determine how the distance travelled by the car depends on relevant parameters and maximize the efficiency of the car.制作一个模型车，以有弹性的充气玩具气球作为动力源。

一、二、三、四、五、六、答案： 5cm ；0.19π七、解：准静态过程T Q S /d d =，等温过程T V p T Q S /d /d d ==由RT pV =得V RT p /=，代入上式得V V R S /d d =21ln/d 2/11R V V R S V V ==∆⎰ 76.5-= J/K八、解: 由卡诺循环效率可得热机放出的热量1312T T Q Q = 卡诺热机输出的功1131)1(Q T TQ W -==η，由热力学第一定律可得致冷机向暖气系统放出的热量W Q Q +'='21卡诺致冷机是逆向的卡诺循环,同样有3212T TQ Q '='，由此解得 )1(1323132331T T T T Q T T T WT Q --=-='暖气系统总共所得热量112332112)()(Q T T T T T T Q Q Q --='+= 71027.6⨯= J九、解：(1) 设电荷的平均体密度为ρ，取圆柱形高斯面如图(1)(侧面垂直底面，底面∆S 平行地面)上下底面处的场强分别为E 1和E 2，则通过高斯面的电场强度通量为：⎰⎰E ²S d ＝E 2∆S -E 1∆S ＝(E 2-E 1) ∆S 高斯面S 包围的电荷为∑q i ＝h ∆S ρ ，由高斯定理(E 2－E 1) ∆S ＝h ∆S ρ /ε 0 可得() E E h1201-=ερ＝4.43³10-13 C/m 3(2) 设地面面电荷密度为σ．由于电荷只分布在地表面，所以电力线终止于地面，取高斯面如图(2) 由高斯定理⎰⎰E ²S d =∑i1qε可得-E ∆S =S ∆σε01σ =－ε 0 E ＝－8.9³10-10 C/m 3十、解：设圆柱形电容器单位长度上带有电荷为λ，则电容器两极板之间的场强分布为)2/(r E ελπ=设电容器内外两极板半径分别为r 0，R ，则极板间电压为⎰⎰⋅π==R rRr r r r E U d 2d ελ 0ln 2r Rελπ=电介质中场强最大处在内柱面上，当这里场强达到E 0时电容器击穿，这时应有002E r ελπ=00lnr R E r U = 适当选择r 0的值，可使U 有极大值，即令0)/ln(/d d 0000=-=E r R E r U ，得e R r /0=显然有22d d r U < 0，故当e R r /0=时电容器可承受最高的电压e RE U /0max = = 147 kV十一、 解：如答图，设在C 区域中的任一点A 到两圆心的距离分别为r 1、r 2，r 1、r 2与两圆心连线的夹角分别为θ 1、θ2．假定C 中也流有与导线中的电流密度相同的一正一反正好抵消的电流，并令导线中的电流密度为J ，则两导线在A 点分别产生的磁感强度为：101210122r Jr r J B μμ=ππ= 202220222r Jr r J B μμ=ππ=总磁感强度21B B B+=。

cupt竞赛题目
【最新版】
目录
1.CUPT 竞赛简介
2.CUPT 竞赛题目分类
3.CUPT 竞赛题目的挑战与意义
4.如何准备 CUPT 竞赛
正文
【CUPT 竞赛简介】
CUPT，全称为中国大学生物理学术竞赛，是中国大学生的一项重要学术竞赛。

该竞赛旨在通过物理知识的竞技，激发大学生对物理学科的兴趣，提高其物理素养和创新能力。

CUPT 竞赛每年举办一次，吸引了来自全国各地的大学生积极参与。

【CUPT 竞赛题目分类】
CUPT 竞赛题目主要分为两类：理论题和实验题。

理论题主要测试学生的物理理论知识，包括经典力学、量子力学、热力学与统计物理、电磁学、光学等。

实验题则要求学生运用物理理论知识，设计实验方案，解决实际问题。

【CUPT 竞赛题目的挑战与意义】
CUPT 竞赛题目的挑战性在于其综合性强，需要学生对多个物理知识点进行综合运用。

这不仅考验了学生的物理知识储备，还需要学生具备良好的逻辑思维和创新能力。

参加 CUPT 竞赛不仅能够提升学生的物理学术水平，还能够锻炼其团队协作能力和沟通能力。

【如何准备 CUPT 竞赛】
要准备 CUPT 竞赛，首先需要扎实的物理基础知识。

学生可以通过阅读教材、参考书以及做习题来提高自己的物理素养。

其次，学生需要进行系统的实验技能训练，掌握实验操作技巧和实验数据处理方法。

此外，学生还需要注重团队合作，学会与他人共同解决问题。

总之，CUPT 竞赛作为一项重要的大学生物理学术竞赛，对提高学生的物理素养和创新能力具有重要意义。

A BDl 0v大学物理竞赛选拔试卷1.（本题6分）一长度为l的轻质细杆，两端各固结一个小球A、B（见图），它们平放在光滑水平面上。

另有一小球D，以垂直于杆身的初速度v0与杆端的Α球作弹性碰撞．设三球质量同为m，求：碰后（球Α和Β）以及D球的运动情况．2.（本题6分）质量m=10kg、长l=40cm的链条，放在光滑的水平桌面上，其一端系一细绳，通过滑轮悬挂着质量为m1=10kg的物体，如图所示．t=0时,系统从静止开始运动,这时l1=l2=20cm<l3．设绳不伸长，轮、绳的质量和轮轴及桌沿的摩擦不计，求当链条刚刚全部滑到桌面上时，物体m1速度和加速度的大小．3.（本题6分）长为l的匀质细杆，可绕过杆的一端O点的水平光滑固定轴转动，开始时静止于竖直位置．紧挨O点悬一单摆，轻质摆线的长度也是l，摆球质量为m．若单摆从水平位置由静止开始自由摆下，且摆球与细杆作完全弹性碰撞，碰撞后摆球正好静止．求：(1)细杆的质量．(2)细杆摆起的最大角度?．4.（本题6分）质量和材料都相同的两个固态物体，其热容量为C．开始时两物体的温度分别为T1和T2（T1>T2）．今有一热机以这两个物体为高温和低温热源，经若干次循环后，两个物体达到相同的温度，求热机能输出的最大功A max．5.（本题6分）如图所示，为某种一定量的理想气体进行的一个循环过程，它是由一个卡诺正循环12341和一个卡诺逆循环15641组成．已知等温线温度比T1/T2=4，卡诺正逆循环曲线所包围面积大小之比为S1/S2=2．求循环的效率?．6.（本题6分）将热机与热泵组合在一起的暖气设备称为动力暖气设备，其中带动热泵的动力由热机燃烧燃料对外界做功来提供.热泵从天然蓄水池或从地下水取出热量，向温度较高的暖气系统的水供热.同时，暖气系统的水又作为热机的冷却水.若燃烧1kg燃料，锅炉能获得的热量为H，锅炉、地下水、暖气系统的水的温度分别为210℃，15℃，60℃.设热机及热泵均是可逆卡诺机.试问每燃烧1kg燃料，暖气系统所获得热量的理想数值（不考虑各种实际损失）是多少？7.（本题5分）如图所示，原点O是波源，振动方向垂直于纸面，波长是?．AB为波的反射平面，反射时无相位突变?．O点位于A点的正上方，hAO=．Ox轴平行于AB．求Ox轴上干涉加强点的坐标（限于x≥0）．8.（本题6分）一弦线的左端系于音叉的一臂的A点上，右端固定在B点，并用T=7.20N的水平拉力将弦线拉直，音叉在垂直于弦线长度的方向上作每秒50次的简谐振动（如图）．这样，在弦线上产生了入射波和反射波，并形成了驻波．弦的线密度?=2.0g/m，弦线上的质点离开其平衡位置的最大位移为4cm．在t=0时，O点处的质点经过其平衡位置向下运动，O、B之间的距离为L=2.1m．试求：(1)入射波和反射波的表达式；(2)驻波的表达式．9.（本题6分）用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱．已知红谱线波长?R在0.63─0.76?m范围内，蓝谱线波长?B在0.43─0.49?m范围内．当光垂直入射到光栅时，发现在衍射角为24.46°处，红蓝两谱线同时出现．(1)在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现？(2)在什么角度下只有红谱线出现？10.（本题6分）如图所示，用波长为?=632.8nm(1nm=10-9m)的单色点光源S照射厚度为e=1.00×10-5m、折射率为n2=1.50、半径为R=10.0cm的圆形薄膜F，点光源S与薄膜F的垂直距离为d=10.0cm，薄膜放在空气（折射率n1=1.00）中，观察透射光的等倾干涉条纹．问最多能看到几个亮纹？（注：亮斑和亮环都是亮纹）．11.（本题6分）507⨯双筒望远镜的放大倍数为7，物镜直径为50mm.据瑞利判据，这种望远镜的角分辨率多大？设入射光波长为nm550.眼睛瞳孔的最大直径为7.0mm.求出眼睛对上述入射光的分辨率.用得数除以7，和望远镜的角分辨率对比，然后判断用这种望远镜观ha察时实际起分辨作用的是眼睛还是望远镜.12.（本题6分）一种利用电容器控制绝缘油液面的装置示意如图.平行板电容器的极板插入油中，极板与电源以及测量用电子仪器相连，当液面高度变化时，电容器的电容值发生改变，使电容器产生充放电，从而控制电路工作.已知极板的高度为a ，油的相对电容率为εr ，试求此电容器等效相对电容率与液面高度h 的关系.13.（本题6分）在平面螺旋线中，流过一强度为I 的电流，求在螺旋线中点的磁感强度的大小．螺旋线被限制在半径为R 1和R 2的两圆之间，共n 圈．[提示：螺旋线的极坐标方程为b a r +=θ，其中a ，b 为待定系数]14.（本题6分）一边长为a 的正方形线圈，在t =0时正好从如图所示的均匀磁场的区域上方由静止开始下落，设磁场的磁感强度为B(如图)，线圈的自感为L ，质量为m ，电阻可忽略．求线圈的上边进入磁场前，线圈的速度与时间的关系．15.（本题6分）如图所示，有一圆形平行板空气电容器，板间距为b ，极板间放一与板绝缘的矩形线圈．线圈高为h ，长为l ，线圈平面与极板垂直，一边与极板中心轴重合，另一边沿极板半径放置．若电容器极板电压为U 12=U m cos ?t ，求线圈电压U 的大小．16.（本题6分）在实验室中测得电子的速度是0.8c ，c 为真空中的光速．假设一观察者相对实验室以0.6c 的速率运动，其方向与电子运动方向相同，试求该观察者测出的电子的动能和动量是多少？（电子的静止质量m e ＝9.11×10?31kg ）17.（本题6分）已知垂直射到地球表面每单位面积的日光功率（称太阳常数）等于1.37×103W/m 2． (1)求太阳辐射的总功率．(2)把太阳看作黑体，试计算太阳表面的温度．（地球与太阳的平均距离为1.5×108km ，太阳的半径为6.76×105km ，?=5.67×10-8W/(m 2·K 4)） 18.（本题6分））已知氢原子的核外电子在1s 态时其定态波函数为a r a /3100e π1-=ψ，式中220em h a e π=ε．试求沿径向找到电子的概率为最大时的位置坐标值．(?0=8.85×10-12C 2·N -1·m -2，h =6.626×10-34J ·s ，m e =9.11×10-31kg ，e =1.6×10-19C)参考答案1.（本题6分）解：设碰后刚体质心的速度为v C ，刚体绕通过质心的轴的转动的角速度为?，球D 碰后的速度为v ?，设它们的方向如图所示．因水平无外力，系统动量守恒：C m m m v v v )2(0+'=得：(1)20C v v v ='-1分 弹性碰撞，没有能量损耗，系统动能不变；222220])2(2[21)2(212121ωl m m m m C ++'=v v v ，得(2)22222220l C ω+='-v v v 2分 系统对任一定点的角动量守恒,选择与A 球位置重合的定点计算．A 和D 碰撞前后角动量均为零，B 球只有碰后有角动量，有])2([0C B l ml ml v v -==ω，得(3)2lC ω=v 2分(1)、(2)、(3)各式联立解出lC 00;2;0vv v v ==='ω。

物理学术竞赛作品赛
以下是一些可能的物理学术竞赛作品赛题目：
1. 制作一个能够简化水的净化过程的设备，以解决淡水短缺问题。

2. 开发一个新型的能够高效转化太阳能为电能的太阳能电池。

3. 设计一个能够有效利用风能的风力发电机。

4. 研究太阳系的行星运动规律，并制作一个准确的行星轨迹模型。

5. 开发一种新型的能够高效传输电能的无线电能传输系统。

6. 设计并制作一个能够抵御自然灾害（如地震、飓风等）的建筑材料。

7. 研究电磁波对人体的影响，并提出一种有效的防护措施。

8. 利用物理原理解决交通堵塞问题，设计一种高效的智能交通系统。

9. 设计一种新型的材料，以吸收和储存大量的太阳能，以应对能源需求的增长。

10. 研究并设计一种可持续发展的能源系统，以取代传统的化石燃料。

以上仅是一些参赛作品的想法，具体的作品赛题目可以根据参赛者的兴趣和实验条件进行选择和调整。

大学生物理竞赛b类试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是多少？A. 2.99×10^8 m/sB. 3.00×10^8 m/sC. 3.01×10^8 m/sD. 3.02×10^8 m/s答案：B2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力和物体质量的关系是？A. 加速度与作用力成正比，与质量成反比B. 加速度与作用力成反比，与质量成正比C. 加速度与作用力成正比，与质量成正比D. 加速度与作用力成反比，与质量成反比答案：A3. 以下哪种物质的比热容最大？A. 水B. 铁C. 铜D. 铝答案：A4. 电磁波谱中，波长最长的是？A. 无线电波B. 微波C. 红外线D. 可见光答案：A5. 根据能量守恒定律，以下哪种情况是可能的？A. 一个封闭系统内，能量可以被创造B. 一个封闭系统内，能量可以被消灭C. 一个封闭系统内，能量可以从一个物体转移到另一个物体D. 一个封闭系统内，能量可以从一个物体转移到另一个物体，但其总量保持不变答案：D6. 以下哪种力是保守力？A. 摩擦力B. 重力C. 弹力D. 空气阻力答案：B7. 根据热力学第一定律，系统内能的变化等于系统吸收的热量与对外做功的差值，用公式表示为？A. ΔU = Q - WB. ΔU = Q + WC. ΔU = W - QD. ΔU = W + Q答案：A8. 以下哪种物质的导电性最好？A. 橡胶B. 玻璃C. 铜D. 石墨答案：C9. 根据麦克斯韦方程组，变化的磁场可以产生？A. 恒定电场B. 变化的电场C. 恒定磁场D. 变化的磁场答案：B10. 以下哪种现象不是由量子力学效应引起的？A. 光电效应B. 电子的波动性C. 超导现象D. 布朗运动答案：D二、填空题（每题4分，共20分）1. 根据库仑定律，两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。