最新大学生物理学术竞赛试题讨论-精选版

大学物理试题分析及答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。

A. 3×10^8 m/sB. 2×10^8 m/sC. 1×10^8 m/sD. 4×10^8 m/s答案：A2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。

如果作用力增加一倍，质量减少一半，那么加速度将（）。

A. 增加一倍B. 减少一半C. 增加四倍D. 减少四倍答案：C3. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，第1秒内、第2秒内、第3秒内通过的位移之比为（）。

A. 1:3:5B. 1:2:3C. 1:4:9D. 1:8:27答案：B4. 两个点电荷之间的库仑力与它们之间的距离的平方成反比，如果两个点电荷之间的距离增加一倍，那么它们之间的库仑力将（）。

A. 增加一倍B. 减少一半C. 减少到原来的四分之一答案：C5. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，其向心力由静摩擦力提供。

如果物体的质量增加一倍，而速度保持不变，那么向心力将（）。

A. 增加一倍B. 减少一半C. 保持不变D. 增加四倍答案：A6. 根据能量守恒定律，一个物体从一定高度自由下落，其动能和势能之和保持不变。

如果物体下落的高度增加一倍，那么其动能将（）。

A. 增加一倍B. 减少一半D. 减少到原来的四分之一答案：C7. 一个理想气体等压膨胀时，其内能变化为（）。

A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 无法确定答案：A8. 根据麦克斯韦方程组，变化的磁场会产生（）。

A. 电场B. 磁场C. 电势D. 电流答案：A9. 一个物体在水平面上受到一个恒定的拉力作用，如果拉力的方向与物体运动方向成一定角度，那么物体将做（）。

A. 匀速直线运动B. 匀加速直线运动C. 匀速圆周运动D. 变加速直线运动答案：D10. 根据普朗克量子理论，一个黑体辐射的光谱分布只与黑体的温度有关，而与黑体的形状和材料无关。

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。

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。

考场 姓名 准考证号 所在学校*****************************密******************封*******************线****************************考生类别第23届全国部分地区大学生物理竞赛试卷北京物理学会编印 2006.12.10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。

一 二题号 1 ~ 12 13 14 15 16 分数 阅卷人二题号1718 19 总分分数 阅卷人答题说明：前16题是必做题，满分是100分；少学时组只做必做题；非物理B 组限做17题，满分110分；非物理A 组限做17、18题，满分120分；物理组限做17、19题，满分120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12题，每题2空，每空2分，共48分） 1. 在每边长为l 的正方形光滑台球桌面ABCD 上，有两个静止的小球P 和Q ，其中P 到AB 边和AD 边的距离同为l /4，Q 到CD 边和AD 边的距离也同为l /4，如图所示。

令P 对 准BC 边的S 点以速度v 运动，相继与BC 边及CD 边弹性 碰撞后，恰好能打中Q 。

则S 点与C 点距离为 的， P 从开始运动直到与Q 相碰，其间经过的时间 为 。

2. 及两球中心间距都缩小为原值的十分之一，但质量不变。

那么，设想地球、月球半径以地面处原周期为1秒的小角度单摆，现周期为 秒；将月球绕地球运动的原周期仍然记为月， 月球绕地球运动的现周期便为 月。

半径为R 的孤立导体球，其电容为 3. 。

两个半径同为R 的导体球，球心间距远大于R 时形成的导体对电容器，其电容可近似为 。

如图所示，长l 、质量M的匀质重梯上端A靠在光4. 墙滑的竖直墙上，下端B落在水平地面上，梯子与地面的夹角为600。

课堂讨论讨论题参考解答第一章讨论题及其参考解答1. 4 人坐在橡皮艇里，艇浸入水中一定深度。

到夜晚温度降低了，但大气压强不变，问艇浸入水中深度将怎样变化。

〖答〗： 由于橡皮的弹性使艇的线度可变, 从而维持橡皮艇内气体的压强始终和大气压强相等。

由 νRT pV = 知, 在 p 不变时 V 与 T 成正比, 故夜晚时由于温度降低而 V 减小。

艇水平截面积缩小, 而浮力不变, 故吃水深度增加。

1. 5 氢气球可因球外压强变化而使球的体积作相应改变。

随着气球不断升高，大气压强不断减少，氢气不断膨胀。

如果忽略大气温度及空气平均分子质量随高度的变化，试问气球在上升过程中所受浮力是否变化? 说明理由。

〖答〗：由于不管氢气球处于什么高度，球内氢气的压强恒等于球外空气压强, 氢气球体积恒等于排开空气体积, 而气球上升过程中球内外温度始终相同并且不随高度而变化，所以气球所排开空气的状态参量和氢气的状态参量完全相同。

考虑到理想气体方程和气体种类无关，所以排开空气的物质的量恒等于氢气的物质的量。

而氢气的物质的量是不变的, 所以排开空气的物质的量也不变，故气球受到浮力不随高度而变。

下面进一步做定量分析。

设气球在地面处的压强为 0p , 体积为 V 0 ，在高度 h 处的压强和体积分别为 h p 、V h 。

高度h 处空气的密度为 h ρ。

气球在高度 h 处浮力 )h F （浮等于排开同体积空气的重量 g ρV h F h =)（浮 ，而 h h h RT h M p ρ/)(m =其中 )(m h M 为高度 h 处的空气摩尔质量, h T 为高度 h 处的大气温度。

由这两式可以得到g h M νRT h M p g V h F h h h )(/)()m 1m =⋅=（浮 （1）这里已利用了理想气体方程 h 1RT νV p h h = , 其中 1ν 为高度 h 处气球排开空气的物质的量。

设气球在地面时大气的温度、压强、气球体积、空气密度及空气摩尔质量分别为 0T 、0p 、0V 、0ρ、)0(m M 。

湖南大学生物理竞赛试题及答案(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（湖南大学生物理竞赛试题及答案(word版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为湖南大学生物理竞赛试题及答案(word版可编辑修改)的全部内容。

湖南省第3届大学生物理竞赛试卷（2010年4月24日） 时间150分钟 满分120分一、选择题（每题3分，共12分)1、真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ，若A ，B 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为 [ ］ (A) 1.5λ （B) 1.5n λ （C) 1.5n λ （D ） 3λ2、氢原子中处于2p 状态的电子，描述其量子态的四个量子数(,,,)l s n l m m 可能取的值为［ ］（A ） 1(2,2,1,)2- (B) 1(2,0,0,)2(C ） 1(2,1,1,)2-- (D) 1(2,0,1,)23、某元素的特征光谱中含有波长分别为1450nm λ=和2750nm λ=(9110nm m -=）的光谱线.在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象,重叠处2λ的谱线的级数将是[ ](A) 2，3，4，5…… （B ） 2,5，8，11…… (C ） 2,4,6，8……（D)3,6，9，12……4、长为2L 、质量为m 的均匀直棒的两端用绳自天花板竖直吊住，若一端突然剪断，剪断绳的瞬间另一端绳中的张力为:［ ]（A ） 12mg(B) mg（C ） 34mg(D ） 14mg二、填空题（每题3分,共18分)1、电子枪的加速电压4510U V =⨯，则电子的速度（考虑相对论效应)__________________，电子的德布罗意波长_______________________。

几道物理竞赛题答案的讨论(一)
几道物理竞赛题答案的讨论
近年来，物理竞赛作为一种挑战智力的活动，受到越来越多年轻人的
青睐。

在此，本文将对几道物理竞赛题目的答案进行讨论。

1. 关于机械波问题
假设在一个均匀介质中存在一个机械波，其波长为λ，传播速度为v。

当将该介质分成两部分，两部分介质中的传播速度分别为v1和v2，
v1>v2时，波长会发生变化，问变化的比值是多少？
这道题需要应用到机械波波长、波速、频率之间的关系，即λ=v/f。

由此可以得到当传播速度v变大，波长λ也会变大，变化比值为
v1/v2。

2. 电荷之间的力
两个电荷Q1和Q2之间存在一个距离为r的空间，假设每个电荷的大
小为q，求它们之间的万有引力。

这道题需要运用库伦定律，即万有引力公式F=k*q1*q2/r^2，其中k为康斯坦特，其值为9.0e9N*m^2/C^2，q1=q2=q，所以F=k*q^2/r^2。

3. 常见的电路问题
一个电阻为R的电路中有一个电容为C的电容器，电容器两端接入一
个电源，电源电压为U，问电容器极板电势之差随时间如何变化？
这道题需要应用到电容器充放电的基本原理，即当电容器通过电源进行充电或放电时，其极板电势之差随时间的变化满足Vc(t)=Vmax*(1-e^(-t/RC))，其中Vmax=U，RC为电容器的时间常数，即RC= R*C。

以上是几道物理竞赛题目的答案讨论，通过对这些问题的解答，我们不仅可以扩展物理知识，还能够提高对物理问题的思考和解决能力。

同时，我们也应当注意学科之间的联系和交叉学科的应用，充分开发自己的科学潜能。

物理竞赛测试题及答案一、选择题（每题4分，共40分）1. 以下哪个选项是正确的关于光速的表述？A. 光速在不同介质中是恒定的B. 光速在真空中最快C. 光速在任何情况下都是3×10^8米/秒D. 光速在不同介质中会改变答案：B2. 根据牛顿第二定律，以下哪个表述是正确的？A. 力是改变物体速度的原因B. 力是保持物体运动的原因C. 力是物体运动状态不变的条件D. 力是物体加速度的原因答案：D3. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，第1秒内、第2秒内、第3秒内位移之比为：A. 1:3:5B. 1:2:3C. 1:4:9D. 1:8:27答案：B4. 以下哪个选项是正确的关于电磁感应的表述？A. 只有变化的磁场才能产生感应电动势B. 只有变化的电场才能产生感应电动势C. 只有恒定的磁场才能产生感应电动势D. 只有恒定的电场才能产生感应电动势答案：A5. 一个物体在竖直方向上做简谐运动，其回复力与位移成正比，以下哪个表述是正确的？A. 回复力的方向始终向上B. 回复力的方向始终向下C. 回复力的方向始终与位移方向相反D. 回复力的方向始终与位移方向相同答案：C6. 以下哪个选项是正确的关于相对论的表述？A. 时间是绝对的B. 空间是绝对的C. 时间是相对的D. 空间是相对的答案：C7. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，以下哪个表述是正确的？A. 向心力的方向始终指向圆心B. 向心力的方向始终指向圆周运动的切线方向C. 向心力的方向始终指向圆周运动的法线方向D. 向心力的方向始终指向圆周运动的径向方向答案：A8. 以下哪个选项是正确的关于热力学第一定律的表述？A. 能量守恒定律B. 能量可以无中生有C. 能量可以被创造或消灭D. 能量可以被100%转化为其他形式答案：A9. 以下哪个选项是正确的关于波动的表述？A. 波的传播速度与波的频率有关B. 波的传播速度与波的振幅有关C. 波的传播速度与波的波长有关D. 波的传播速度与介质的性质有关答案：D10. 以下哪个选项是正确的关于量子力学的表述？A. 量子力学是描述宏观物体的理论B. 量子力学是描述微观粒子的理论C. 量子力学是描述经典力学的理论D. 量子力学是描述相对论的理论答案：B二、填空题（每题4分，共20分）11. 根据万有引力定律，两个质量分别为m1和m2的物体，它们之间的引力大小为：________。