物理竞赛实验报告
实验报告示范（注：仅供参考）
题目1： 金属扬氏弹性模量の测量
一．实验仪器： 扬氏模量测量仪、光杠杆镜尺系统、千分尺、直尺、待测金属丝、砝码等。
二． 实验原理
如图1所示，设金属丝长度为L ，截面积为S ， 其上端固定，下端悬挂砝码，于是，金属丝受外力 F の作用而发生形变，伸长了ΔL ，比值F/S 是金属 丝单位截面积上の作用力；比值ΔL /L 是金属丝の 相对伸长。根据虎克定律，金属丝在弹性限度内有:
L
L
E
S F ?= （1） 比例系数E 就是该金属丝の杨氏弹性模量。 设金属丝の直径为d ，则S =πd 2
/4，将此式代入 （1）式可得
L
d FL
E ?=
24π (2） 由（2）式可知，只要通过实验测出式中各量即可测定出金属丝の扬氏模量E ，实验测定E の核心问题是如何测准ΔL ，因为ΔL 是一个微小の长度变化量。
为测准ΔL 我们使用の光杆镜尺系统如图2所示，是由光杠杆和包括一个竖直标尺并带有望远镜组成の镜尺组来完成の。假定开始时平面镜の法线在水平位置，通过望远镜观察由平面镜反射标尺の像，假设标尺（竖尺）在望远镜分划板（或叉丝）上の读数为n 0。当金属丝在拉力F の作用下伸长ΔL 时，光杠杆の后脚f 1、也随金属丝下降ΔL ，并带动平面镜M 转过θ 角到M '。同时平面镜の法线on 0也转过同一角度θ 至on 。根据光の反射定律可知，从n 0发出の光经平面
镜M '反射至n 1，且∠ n 0on =∠ n 1on =θ ，此时入射光和反射光线之间の夹角应为2θ。设D 是光杠杆平面镜到标尺の垂直距离，K 是光杠杆后脚f 1到前脚f 2、f 3连线の垂直距离。n 0、n 1分别为金属丝伸长前后反射光线在标尺上の刻度读数，则Δn 就是标尺上の刻度差。由图2可知
（3）
图2 ΔL
K 光杠杆 θ
D
n tg K L tg /2/?=?=θθ图 1
L
?L
F
f 1 θ
θ n 0 望远镜 M O
M ' D n 1
Δn
竖尺 n f 2，f 3
（4）
因为ΔL 是一个微小变化量，所以θ 角也是一个很小の量。因此可以认为tg 2θ ≈2 tg θ 。根据（3）式和（4）式可得
即 （5）
将（5）式和F =mg 代入（2）式，得
n
K d mgLD
E ?=
2
8π （6） 式（6）就是光杠杆放大法测金属丝扬氏弹性模量所依据の原理公式。 三．实验过程及步骤
1．调节杨氏模量测定仪底部の调节螺钉，使仪器处于铅直状态并检查夹头是否夹紧金属丝。加上1-2Kg 砝码使金属丝拉直此砝码不作为外力。
2．将光杠杆の两前脚f 2、f 3，放在平台の槽内，后脚f 1放在圆柱夹头上，使其靠近中心而又不与金属丝接触，在距光杠杆平面镜前约1m 处放置尺读望远镜，并使尺读望远镜の物镜和光杠杆の镜面近似等高。
3．将光杠杆镜面调到垂直位置，从尺读望远镜の标尺和望远镜之间直接观察光杠杆镜面，并左右平移尺读望远镜或将光杠杆镜面作少量の倾斜调节，直到镜中出现标尺の反射像为止。
4．通过望远镜上の瞄准器调节望远镜倾角或左右摆角使其对准光杠杆镜面，然后调节望远镜目镜使观察到の分划板刻线（或叉丝）最清晰；其次调节物镜直到能从望远镜中看到标尺刻线の清晰象，并注意消除视差。
5．在砝码钩上逐次增加砝码（每次增加1kg ）直加到5Kg 为止．记下每次对应の标尺读数n 0、n 1、n 2….、n 5，将所得数据填入表1。
6．在加到5Kg 后，再增加 1Kg 砝码、此时不必读数，取下1Kg 砝码再读数，然后逐次减去1Kg 砝码，记下每次对应の标尺读数为n 5ˊ、n 4ˊn 3ˊ、……、n 0ˊ，减到与开始拉直金属丝所用码相同为止，将数据仍然填入表1。
7．用米尺测量金属丝の长度L 和光杠杆镜面到标尺间の垂直距离D 。用千分尺测出金属丝の直径d （要求在不同の位置测5次将测量值填入表2）。将光杠杆放在纸上压出三个脚の痕迹，量出后脚痕迹点到两前脚痕迹点连线の垂直距离K 。
8．取同一负荷下标尺刻度の平均值53210,,,,,n n n n n ，然后用逐差法处理实验数据，算出Δn 在m=3.0Kg 时の平均值n ?，将L 、D 、d 、Δn 等代入（6）式求出金属丝の扬氏模量E 。（或者用作图法，最小二乘法处理数据求E ） 四．数据记录与处理
表 1 金属丝随砝码伸长读数记录
项
目
砝码质
量
（kg ） 望远镜标尺读数（mm ） 同一负荷下读数の
平均值 (mm)
等间隔相减
加砝码
减砝码
次 数
m i n i n i '
i n
K L D n ?=?2n D K L ?=?2
0 0 18.0 18.1 18.05 45.2725=-n n
1 1 27.5 27.8 27.65 45.2714=-n n
2 2 36.9 37.1 37.0 05.2803=-n n
3 3 45.9 46.3 46.1 2.06.27±=±?n n σ
4 4 54.9 55.3 55.1 5
5
64.0
64.9
64.45
表 2 金属丝直径测量 单位：mm 次 数
1 2 3 4 5 d i
0.420
0.422
0.419
0.420
0.418
=d 0.4198
0007.0=d σ
0007.04198.0±=±=d d d σ
其它物理量测量值（单次）： L= 825.0 ±0.5（mm ），D =993.0 ±0.5 （mm ），K = 72.5± 0.5（mm ） 由式（6）可得
式中由于L 、D 、K 均是单次测量，须将其极限不确定度e L 、e D 、e K 各除以3，分别化为标准不确定度σL 、σD
、
σK 后再带入，根据不确定度传递公式：
2
2
2
2
22??
? ???+??? ??+??? ??+??? ??+??? ??=?n K d D L E n K d D L E
σσσσσσ 由上式可求得：
3
23232324242
2222109.8)1025.7()1098.3()103.3()109.2()105.3(6.272.05.7235.04198.00007.0299335.082535.0------?=?+?+??+?=??? ?
?+??? ???+??? ???+??? ???+??? ???=E E
σ σE = 0.015×1011
（N/m 2
）
所以：E = (1.74 ± 0.02) ×1011 （N/m 2
）. 五．实验结果：
所测金属丝扬氏弹性模量E 为：(1.74 ± 0.02) ×1011 （N/m 2
）。 若用最小二乘法处理数据：
由式（6）n K d mgLD
E ?=
28π可得：km m KE
d gLD n ==?2
8π， 其中KE d gLD k 28π= 将表1中数据，作Δn ~ k 拟合直线可得：截距a =0.01820±0.00014；斜率k = （9.24±0.05）×10-3
；线性相关系数r = 0.999947.[注意：采用国际单位制单位，即质量用kg ,长度用m ]
由斜率k = 9.2414×10-3
代入KE
d gLD k 28π=中可得
)/(10740.10276.00725.0)104198.0(141.3993.0825.08.93882112
32m N n K d mgLD E ?=????????=?=-π
)/(10732.110
2414.90725.0)104198.0(141.3993.0825.08.9882
113
232m N Kk d gLD E ?=????????==
--π 根据不确定度传递公式：2
22222??
? ??+??? ??+??? ??+??? ??+??? ??=k K d D L E k K d D L E
σσσσσσ 由上式可求得：
3
23232324242
2222100.8)1041.5()1098.3()103.3()109.2()105.3(24.905.05.7235.04198.00007.0299335.082535.0------?=?+?+??+?=???
??+??
? ???+??? ???+??? ???+??? ???=E E
σ σE = 0.014×1011
（N/m 2
）
所以：E = (1.73 ± 0.02) ×1011 （N/m 2
）. 实验结果：
所测金属丝扬氏弹性模量E 为：(1.73 ± 0.02) ×1011 （N/m 2
）。
题目2 用直流平衡电桥测量电阻
一．实验仪器： 数字电压表、直流稳压电源、开关、待测电阻、电阻箱、滑变电阻器，导线等。
二． 实验原理
根据所给条件，将滑变电阻R ABC 、待测电阻R x 、 电阻箱R S 、数字毫伏表及电源开关等联成如图1所示
电路时，即组成一个电桥电路。
若适当调节电阻值，例如改变R S の大小，或C 点 の位置可以使C 、D 两点の电位相等，即U C = U D ，
此时数字毫伏表所指示の电压ΔU = 0 ，这称为电桥 平衡。即有
（1）
若R 1、R 2、R S 已知，R x 即可由上式求出。但由于R 1、R 2の值无法准确读出仅由（1）式无法求出R x の大小，若将R 1与R 2或R S 与R x 交换位置并保持R 1与R 2值不变，再调节R S ，使电压ΔU =
0，记下此时のR 'S ，可得
S x R R R R '=
1
2
（2） 将式（1）和（2）相乘得
R 2
x = R S R 'S 或 S
S x R R R '= （3） 由上式可知，只要测量出R S 和 R 'S ， R x の大小就可求出。由于数字毫伏表の内阻很大，
电桥の灵敏度也很高，R x の测量误差只与电阻箱R S の仪器误差有关。
S x R R R R 21
=图 1
R 2 R 1
R S
K
R x E A B
C
mV D
三．实验内容及方法
1．用数字万用表电阻档粗测未知电阻R x 值。
2．按图（1）连接实验电路，连好后并检查有无错误。
3．将R x 调节到R x 粗测值附近；将滑变电阻器C 放在中间位置即使R 1≈R 2。
4．打开电源E の工作开关并注意电路开关应仍然在断开位置，将电源输出电压调节到一个比较小の值如1.5V 左右；并开启数字毫伏表。
5．用跃接法试合电路工作开关K ，若电路没有异常现象则将开关合上。
6．调节电阻箱R S 使数字毫伏表读数为零0；将电源电压增加到3V 后再次调节R S 使数字毫伏表读数仍然为零0并将R S 读数记入数据表格中。
7．交换R x 、R S 位置后按步骤2~6重新测量电桥平衡时のR S ′值。 8．根据实验数据和电阻箱相关参数求出待测R x 值。
四．数据记录与处理 表 1
电源电压E=3V; R x 粗估值 1300 (Ω) 电阻箱精度等级：0.1%
R S （Ω） 1298.5 R 'S （Ω） 1305.7
S
S x R R R '=（Ω） 1302.095
? R x =1302.095×0.1% = 1.3（Ω） ∴ R x = 1302.1 ± 1.3 （Ω）或R x = 1302 ± 2 （Ω）
五．实验结果：R x = 1302 ± 2 （Ω）
或由不确定度传递公式
4
2
22
21007.7130223.1130223.122-''?=??? ???+??? ???=???
? ???+???? ???=?S S S S x x
R R R R R R ? R x =0.92 （Ω）
∴ R x = 1302.10 ± 0.92 （Ω）或R x = 1302 ± 1 （Ω）
题目3：调节分光计并用掠入射法测定折射率
一．实验仪器：分光计、等边三棱镜、毛玻璃、低压钠灯等。 二． 实验原理
如图1所示，当光从AB 面以入射角i 1从空气射入棱镜后其折射角为r 1，又以r 2角从棱镜
图 1 掠入射法测折射率光路示意图
r 2
A
B C
i 1
r 1 α i 2
AC 面射出进入空气中其折射角为i 2。入射光经过三棱镜两次折射，出射后改变了原来の方向，由折射定律可知
2
211sin sin sin sin i r n r n i ==
又由几何关系可知 r 1＋r 2 = α，从以上三式消去r 1和r 2得
(1)
因此，只要测出入射角i 1、出射角i 2和三棱角の顶角α即可算出折射率n 。
但是要测量三个角度，不仅测量和计算比较麻烦，还会带来较大の误差。假如用平行光以90°角入射，角i l 就不必测量了。如果在光源前加一块毛玻璃，使光线向各方散射成为扩展光源，并且使它大致位于AB の延长线上，同时遮住射向BC 面の光，那么总可以得到以90°角入射の光线i 1。这光线の出射角i 2最小，称折射极限角。从扩展光源射向AB 面の光线，凡入射角小于90°の，其出射角必大于折射极限角。这样，当面对AC 面看出射光时，就会发现在极限角方位有一明暗视场の分界，如图l 所示。把望远镜叉丝对准明暗视场分界，便可以测定出射の极限方位，再利用自准法测出棱镜面の法线方向，就得到极限角i 2这种方法称掠入射法或折射极限法。
将i 1＝90°代入式（1）折射率の计算简化为
2
2sin sin cos 1??
?
??++=ααi n （2）
根据（2）式只要测出棱镜顶角α和i 2则棱镜の折射率即可测出。
三．实验步骤及方法
1．调节分光计并测量三棱镜顶角
（1）先调节目镜使分化板成像清晰，再用平面
镜自准法使望远镜聚焦于无穷远，即从望远镜目镜中 能看到清晰且无视差の反射小十字像。
（2）调节望远镜光轴与仪器转轴垂直，即当平面 镜两面对准望远镜时均能使反射小十字像成像在分划 板上方与小十字光源对称位置，即如图2所示位置。
（3）以望远镜为基准，通过调节载物台螺钉调节 三棱镜镜面与望远镜光轴垂直。
（4）用自准法测量三棱镜の顶角α，
ψα-?=180，测量光路如图3所示。
2． 测极限角
（1）如图1所示，先用目测把 光路布置好，使光源与棱镜等高，
移动整个分光计，同时转动载物台，
使棱镜のAB 面对准光源，在棱镜角B 处轻轻地加一块毛玻璃。这时，观察AC 面の出射光，
2
21212)sin cos (sin sin sin sin 1
i i i n ++=ααα十字窗口
上十字线
镜面反射像
图 2
图 3 望远镜
望远镜
ψ α
位置Ⅰ 位置Ⅱ
即呈现半明半暗の视场，在望远镜视野中能看到清晰の明暗分界线。 （2）将分化板（叉丝）对准明暗分界线，记下游标读数。
（3）转动望远镜至三棱镜の法线位置（利用自准法）记下游标读数。 （4）将（2）、（3）两步骤重复3次。 四．数据记录与处理
l ．三棱镜顶角αの测量数据表格
I 位置 II 位置 )]()[(2
1
12
12ψψψψψ'-'+-= α=180o-ψ ψ1
ψ1'
ψ2 ψ2'
1 35o25′ 215o24
′ 95o24′ 275o26′ 120 o1′ 59 o59′ 2 26o45′ 206o43
′ 86o44′ 266o42′ 119 o58′ 60 o2′ 3
30o18′ 210o19
′
90o20′
270o18′ 120 o1′
59 o59′
??±?=∴?=?='=?
=02.000.6002.000.60160ασασαψψ或
2． 三棱镜玻璃の折射率测量数据表格
测量次数
1 2 3 折射光极限位置 游标I 46o35′ 46o33′ 46o34′ 游标II 226o34′ 226o33′ 226o33′ 法线位置
游标I 6o31′ 6o32′ 6o32′ 游标II 186o32′ 186o32′ 186o33′ i 2角
游标I 40o4′ 40o1′ 40o2′ 游标II
40o2′
40o1′
40o0′
?±?=±=02.003.40222i i i σ
根据所测α及i 2带入式（2）计算折射率：656.1sin sin cos 12
2=??
?
??++=ααi n
根据不确定度传递公式可计算：
038
.010988.1102816.1)02.0705.0()02.079.1()()(
4322222222=?+?=?+?-=??+??=?--i n i n
n σσαα
04.066.1830.0656.1±=±=∴n
五．实验结果：所测三棱镜折射率
04.066.1±=n
值 读 数 测 次 量
数
附：推导过程由 +??+??+??=
2
22222)()()(
z y x N z
f y f x f σσσσ 79
.1]43.033.01[64.23.0]sin cos sin sin cos sin sin [sin sin cos 2])sin sin cos (1[21)sin sin sin cos (sin sin cos 2])sin sin cos (1[21sin sin cos sin sin cos 2])sin sin cos (1[21)sin sin cos (])sin sin cos (1[21])sin sin cos (1[])sin sin cos (1[21])sin sin cos (1[2222221
222221
222
221
222221
222221
22
2
1
22-=---??=---?+?++=+?+?++=+?+?++=+++=++++=?++?=??-----ααααααααααα
ααααααα
αααααα
αααα
αααααααi i i i d i i i d i i i d i i d i i n
705.0]885.064.2[302.0]866
.0766
.0866.06428.05.02[]741.11[21]sin cos sin sin cos 2[])sin sin cos (1[21)]sin sin sin cos (sin sin cos 2[])sin sin cos (1[21]sin sin cos sin sin cos 2[])sin sin cos (1[21)sin sin cos (])sin sin cos (1[21])sin sin cos (1[])sin sin cos (1[21])sin sin cos (1[212221
222221
222221
222
221
22222
1
2222
1
222=??=?+?+=
?+?++=+?+?++=+?+?++=+++=++++=?++?=??------α
ααααα
ααααααα
αααααα
αααααααααi i i i d i i i d i i i d i i d i i i i n
题目4 用双棱镜测定光波波长
一． 实验仪器
光学实验平台(或光具座)、钠光灯、双棱镜、可调夹缝、凸透镜、测微目镜、毛玻璃屏、单色光源、读数小灯、米尺、白屏等。 二．实验原理
如图1所示，双棱镜B 是 由两个折射角α很小の直角棱镜 组成の。当由S 发出の光束投 射到双棱镜B 上时，经折射后形成两束光。即S 发出の光の波阵面分成沿不同方向传播の两束光。这两束光相当于由虚光源S 1、S 2发出の两束相干光，于是在它们相重叠の空间区域内产生干涉。将光屏P 插进上述区域中の任何位置，均可看到明暗交替の干涉条纹。
S O
设S 1和S 2の间距为d (如图2），由S 1和S 2到观察屏の距离为D 。若观察屏中央O 点与S 1和S 2の距离相等，则S 1和S 2射来の两束光の光程差等于零，在O 点处两光波互相加强，形成中央明条纹。其余の明条纹分别排列在O 点の两旁。假定P 是观察屏上任意一点，它离中央O 点の距离为x 。在D 较d 大很多时，?S 1S 2S '1和?SPO 可看作相似三角形，且有
当 λδK D
xd
==
K =0，±1，±2，? （1）时 则两束光在P 点相互加强，形成明条纹。 当 2
)12(λ
δ-==
K D xd K =0，±1，±2，? （2） 时 则两束光在P 点相互削弱，形成暗条纹。 相邻两明（或暗）条纹の距离为
λd
D
x =
? （3） 测出D 、d 和相邻两条纹の间距Δx 后，由（3）即可求得光波波长λ。
由于干涉条纹宽度x 很小，必须使用测微目镜进行测量。两虚光源间の距离d ，可用一已知焦距为f 'の会聚透镜L ' 置于双棱镜与测微目镜之间（图3），由透镜两次成像法求得，只要使测微目镜到狭缝の距离D ＞4f '，前后移动透镜，就可以在两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源S 1和S 2，经透镜所成の实像，其中之一为放大の实像，另一为缩小の实像。如果分别测得放大像の间距d 1和缩小像の间距d 2，则根据下式：
21d d d = （4）
即可求得两虚光源之间の距离d 。
D x
d ≈
δ图 2 双棱镜干涉条纹计算图
P
D Q O x
d S
S 1 S 2
S 1'
δ 图 3 双棱镜两虚光源间距计算示意图
三．实验内容及步骤
1．将单色光源(钠光灯)M 、会聚透镜L (可省略)、狭缝S 、双棱镜B 与测微目镜P ，按图1所示次序放置在光具座（光学平台）上，用目视法粗略地调整它们中心等高，并使它们在平行于光具座（光学平台）の同一直线上。
2．点亮光源M ，使M 发出の光经L 后照亮狭缝S 并使双棱镜の底面与光束垂直，调节光源或狭缝，使狭缝射出の光束能对称地照射在双棱镜钝角棱の两侧。
3．调节测微目镜，并旋转狭缝(或双棱镜)，且适当调节狭缝宽度使视场中干涉条纹足够清晰
4．看到干涉条纹后，将双棱镜或测微目镜前后移动，使干涉条纹宽度适当，便于测量。 5．用透镜两次成像法测两虚光源の间距d 。在双棱镜和测微目镜之间放置一已知焦距为f ' の会聚透镜，移动测微目镜使它到狭缝の距离大于4 f ' 固定测微目镜，前后移动透镜，分别测得两次清晰成像时实像の间距d 1、d 2，代入（4）式求出d 。
6．保持狭缝与双棱镜原来の位置不变（即保持测量干涉条纹时の间距d 值不变），测微目镜の位置不变，用测微目镜测量干涉条纹の宽度Δx 。
7．从光具座（光学平台）标尺上读出狭缝到测微目镜叉丝平面の距离D 。
8.重复步骤3-7再做两次，重做时可以适当改变双棱镜、狭缝或测微目镜距离参数。四．数据记录与处理
双棱镜实验测量数据记录表 测量次数 1 2 3 测量项目 初读
数
末读数
测量值
初读数
末读数
测量值
初读数
末读数
测量值
x
（mm ）
1.235 3.638
2.403 0.524
3.249 2.725 0.135 3.021 2.886
d 1 （mm ） 0.154 2.842 2.688 1.011 3.245 2.234 0.336 3.156 2.820 d 2 （mm ） 1.028 2.554 1.526 0.879 2.235 1.356 0.116 1.148 1.032 D （mm ） 120.0 945.5 825.5 120.0 925.0 805.0 120.0 956.0 836.0
)(21mm d d
2.025
1.740 1.706 （mm ）
5.8947×10-4
5.8900×10-4
5.8894×10-4
)(10)002.0891.5(4mm -?±=±=λσλλ
五．实验结果：待测钠光波长 )(10)002.0891.5(4
mm -?±=λ 附：若只测一次如用第一次结果表述，不确定度计算为： 1． 测微目镜仪器极限不确定度 e 1 = 0.004mm .
2． 光具座（光学平台）标尺极限不确定度 e 2 = 0.5mm .
按物理实验竞赛实验指导书要求:将各实验仪器不确定度除以3，化为标准不确定度，再
用方和根合成公式：2
12
2221102
1
???? ??+??? ?
??+???? ??+???? ??=?D x d d D x d d σσσσλσλ
x D
d ?=
λ
计算：()()()()
)
(10)008.0895.5(10008.0109.7105.89471034.110
34.11050.31061.91051.11059.85.82535.0403.23004.0526.13004.0688.23004.04-4-74-33
2
42
42
42
42
222mm ?±=∴?=?=???=∴?=?+?+?+?=
??
? ???+??? ???+??? ???+??? ???=-------λσλσλλ
物理竞赛热学专题40题刷题练习(带答案详解)
物理竞赛热学专题40题刷题练习（带答案详解) 1．潜水艇的贮气筒与水箱相连，当贮气筒中的空气压入水箱后，水箱便排出水，使潜水艇浮起。某潜水艇贮气简的容积是2m 3，其上的气压表显示内部贮有压强为2×107Pa 的压缩空气，在一次潜到海底作业后的上浮操作中利用简内的压缩空气将水箱中体积为10m 3水排出了潜水艇的水箱，此时气压表显示筒内剩余空气的压强是9.5×106pa ，设在排水过程中压缩空气的温度不变，试估算此潜水艇所在海底位置的深度。 设想让压强p 1=2× 107Pa 、体积V 1=2m 3的压缩空气都变成压强p 2=9.5×106Pa 压缩气体，其体积为V 2，根据玻-马定律则有 p 1V 1=p 2V 2 排水过程中排出压强p 2=9.5× 106Pa 的压缩空气的体积 221V V V '=-， 设潜水艇所在处水的压强为p 3，则压强p 2=9.5×106Pa 、体积为2V '的压缩空气，变成压强为p 3的空气的体积V 3=10m 3。 根据玻马定律则有 2233p V p V '= 联立可解得 p 3=2.1×106Pa 设潜水艇所在海底位置的深度为h ，因 p 3=p 0+ρ gh 解得 h =200m 2．在我国北方的冬天，即便气温很低，一些较深的河 流、湖泊、池塘里的水一般也不会冻结到底，鱼类还可以在水面结冰的情况下安全过冬，试解释水不会冻结到底的原因？ 【详解】 由于水的特殊内部结构，从4C ?到0C ?，体积随温度的降低而增大，达到0C ?后开始结冰，冰的密度比水的密度小。 入秋冬季节，气温开始下降，河流、湖泊、池塘里的水上层的先变冷，密度变大而沉到水底，形成对流，到达4C ?时气温如果再降低，上层水反而膨胀，密度变小，对流停止，“漂浮”在水面上，形成一个“盖子”，而下面的水主要靠热传导散失内能，但由于水
高中物理竞赛知识系统整理
物理知识整理 知识点睛 一．惯性力 先思考一个问题:设有一质量为m 的小球，放在一小车光滑的水平面上，平面上除小球(小球的线度远远小于小车的横向线度）之外别无他物，即小球水平方向合外力为零。然后突然使小车向右对地作加速运动，这时小球将如何运动呢？ 地面上的观察者认为：小球将静止在原地，符合牛顿第一定律； 车上的观察者觉得：小球以－a s 相对于小车作加速运动； 我们假设车上的人熟知牛顿定律，尤其对加速度一定是由力引起的印象至深，以致在任何场合下，他都强烈地要求保留这一认知，于是车上的人说：小球之所以对小车有 -a s 的加速度，是因为受到了一个指向左方的作用力，且力的大小为 - ma s ；但他同时又熟知，力是物体与物体之间的相互作用，而小球在水平方向不受其它物体的作用, 物理上把这个力命名为惯性力。 惯性力的理解 ： (1) 惯性力不是物体间的相互作用。因此，没有反作用。 (2)惯性力的大小等于研究对象的质量m 与非惯性系的加速度a s 的乘积，而方向与 a s 相反，即 s a m f -=* （3）我们把牛顿运动定律成立的参考系叫惯性系，不成立的叫非惯性系，设一个参考系相对绝对空间加速度为a s ，物体受相对此参考系 加速度为a',牛顿定律可以写成：a m f F '=+* 其中F 为物理受的“真实的力”，f*为惯性力，是个“假力”。 （4）如果研究对象是刚体，则惯性力等效作用点在质心处， 说明：关于真假力，绝对空间之类的概念很诡异，这样说牛顿力学在逻辑上都是显得很不严密。所以质疑和争论的人比较多。不过笔者建议初学的时候不必较真，要能比较深刻的认识这个问题，既需要很广的物理知识面，也需要很强的物理思维能力。在这个问题的思考中培养出爱因斯坦2.0版本的概率很低（因为现有的迷惑都被1.0版本解决了），在以后的学习中我们的同学会逐渐对力的概念，空间的概念清晰起来，脑子里就不会有那么多低营养的疑问了。 极其不建议想不明白这问题的同学Baidu 这个问题，网上的讨论文章倒是极其多，不过基本都是民哲们的梦呓，很容易对不懂的人产生误导。 二．惯性力的具体表现（选讲） 1.作直线加速运动的非惯性系中的惯性力 这时惯性力仅与牵连运动有关，即仅与非惯性系相对于惯性系的加速度有关。惯性力将具有与恒定重力相类似的特性，即与惯性质量正比。记为： s a m f -=* 2.做圆周运动的非惯性系中的惯性力 这时候的惯性力可分为离心力以及科里奥利力： 1）离心力为背向圆心的一个力： r m f 2ω=*
管理实验报告
重庆工商大学 实验报告 课程名称： 实验名称: 专业、班级： 学号： 姓名： 组长： 小组成员: 指导老师： 年月日
一、实验目的 体验沟通的过程，观察领导者的产生，感受领导者的影响力，通过本次实验培养我们的表达能力、沟通能力、分析判断能力、决策能力、组织协调能力、人际影响力等能力。具体如下： （1）检测个人的沟通表达能力。语言表达准确简洁，清楚流畅。（2）培养善于观察、善于思考的能力。 （3）分析问题时应全面透彻，做决定时果断认真，培养了分析界定，科学决策的能力。 （4）人际合作能否尊重他人，善于倾听，善于把众人意见引向一致，培养了有效调动人积极性的能力。 二、实验过程描述 实验课过程其实是一个无领导的讨论过程。首先每个人轮流进行发言了；其次是自由讨论，对别人观点进行点评交流；最后小组统一意见，选出代表对本组观点进行阐述。 我们小组首先确定了主持人，由主持人主持我们小组轮流发言，在发言前小组成员有几分钟思考时间把自己的顺序写下来后再发言，每个人发言后会有人提出意见或建议，经过所有成员的发言，由主持人综合一个答案，并询问大家意见，如无意见，主持人遍准备对本小组结论进行阐述。 题目如下：有一艘游艇，在海上遇难，现有9人得以乘上救生艇，
但是救生艇在漏气，现假设他们都不会游泳，掉进海里就会死，现在有一架直升飞机前去救援，但是一次只能就一个人到飞机，救生艇上的9个人。 （1）9岁的女儿童，是一位小学生； （2）第二位是18岁的高三男中学生，曾在全国物理竞赛拿过第一名； （3）第三位23岁的女运动员，曾为国家拿过奥运会金牌，并且现在处于事业的巅峰时期，有望在下届奥运会再次拿金牌； （4）第四位是36岁的律师，在律师界也是很有名气的人物，并且为人正直，同时她还是女儿童的爸爸； （5）第五位是38岁的男性职业经理人，曾在大型国营企业扭亏为盈。 （6）第六位是41岁医生，在全国也是知名的，技术非常好的医生，目前持一项重要医学课题。 （7）第七位是45岁男性大学教授，博士生导师，是某国际性学术的学科带头人。 （8）第八位是一位53岁的中学教师，深受学生爱戴。 （9）第九位是一位68岁老将军，曾为国家立下汗马功劳，现已退休。 问题是：将这就个人进行救援排序。 三、实验结果描述
高中物理竞赛专题训练
高中物理竞赛专题训练 1、一圆柱体的坚固容器，高为h，上底有一可以打开和关闭的密封阀门，现把此容器沉入深为H 的湖底，并打开阀门，让水充满容器，然后关闭阀门。设大气压强为P0， 湖水的密度为，则容器内部底面受到的向下的压强为_________，若将 此容器从湖底移动湖面上，这时容器内部底面上受到的向下的压强为 _________。（P 0+gH、P0+gH） 2、氢原子处于基态时，能量E=_________；当氢原子处于n=5的能量状态时，氢原子的能量为__________；当氢原子从n=5状态跃迁到n=1的基态时，辐射光子的能量是_________，是_________光线（红外线、可见或紫外线）。（—13.6 ev、—0.54ev 、13.06ev、紫外线） 3、质量为m的物体A置于质量为M、倾角为的斜面B上，A、B之间光滑接触，B的底面与水平地面也是光滑接触。设开始时A与B均为静止，而后A以某初速度沿B的斜面向上运动，如图所示，试问A在没有到达斜面顶部前是否会离开斜面？为什么？讨论中不必考虑B向前倾倒的可能性。（不会离开斜面，因为A与B的相互作用力为(mMcos g) / [M+m(sin)2]，始终为正值） 4、一电荷Q1均匀分布在一半球面上，无数个点电荷、电量均为Q2位于通过球心的轴线上，且在半球面的下部。第k个电荷与球心的距离为，而k=1，2，3，4……，设球心处的电势为零，周围空间均为自由空间。若Q1已知求Q2。（—Q1/2）
5、一根长玻璃管，上端封闭，下端竖直插入水银中，露出水银面的玻璃管长为76 cm。水银充满管子的一部分。玻璃管的上端封闭有0.001mol的空气，如图所示。外界大气压强为76cmHg。空气的定容摩尔热容量为C V =20.5J/mol k。当玻璃管与管内空气的温度均降低100C时，试问管内空气放出多少热量？（0.247焦耳） 6、如图所示，折射率n=1.5的全反射棱镜上方6cm处放置一物体AB，棱镜直角边长为6cm，棱镜右侧10cm处放置一焦距f1=10cm的凸透镜，透镜右侧15cm处再放置一焦距f2=10cm的凹透镜，求该光学系统成像的位置和像放大率。（在凹透镜的右侧10cm处、放大率为2） 7、在边长为a的正方形四个顶点上分别固定电量均为Q的四个点电荷，在对角线交点上放一个质量为m，电量为q（与Q同号）的自由点电荷。若将q沿着对角线移动一个小的距离，它是否会做周期性振动？若会，其周期是多少？（会做周期性振动，周期为） 8、一匀质细导线圆环，总电阻为R，半径为a，圆环内充满方向垂直于 环面的匀强磁场，磁场以速率K均匀的随时间增强，环上的A、D、C三点位置对称。电流计G
高中物理竞赛经典方法 2.隔离法
二、隔离法 方法简介 隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔离出来，然后单独分析被隔离部分的受力情况和运动情况，从而把复杂的问题转化为简单的一个个小问题求解。隔离法在求解物理问题时，是一种非常重要的方法，学好隔离法，对分析物理现象、物理规律大有益处。 赛题精讲 例1：两个质量相同的物体1和2紧靠在一起放在光滑水平桌面上，如图2—1所示，如果它们分别受到水平推力F 1和F 2作用，且F 1＞F 2 ， 则物体1施于物体2的作用力的大小为（ ） A ．F 1 B ．F 2 C ．12F F 2+ D ．12F F 2 - 解析：要求物体1和2之间的作用力，必须把其中一个隔离出来分析。先以整体为研 究对象，根据牛顿第二定律：F 1－F 2 = 2ma ① 再以物体2为研究对象，有N －F 2 = ma ② 解①、②两式可得N = 12 F F 2 +，所以应选C 例2：如图2—2在光滑的水平桌面上放一物体A ，A 上再放一物体B ，A 、B 间有摩擦。施加一水平力F 于B ，使它相对于桌面向右运动，这时物体A 相对于桌面（ ） A ．向左动 B ．向右动 C ．不动 D ．运动，但运动方向不能判断 解析：A 的运动有两种可能，可根据隔离法分析 设AB 一起运动，则：a =A B F m m + AB 之间的最大静摩擦力：f m = μm B g 以A 为研究对象：若f m ≥m A a ，即：μ≥A B B A m m (m m )g +F 时，AB 一起向右运动。 若μ＜ A B B A m m (m m )g + F ，则A 向右运动，但比B 要慢，所 以应选B 例3：如图2—3所示，已知物块A 、B 的质量分别为m 1 、m 2 ，A 、B 间的摩擦因数为μ1 ，A 与地面之间的摩擦因数为μ2 ，在水平力F 的推动下，要使A 、B 一起运动而B 不至下滑，力F 至少为多大？ 解析： B 受到A 向前的压力N ，要想B 不下滑，需满足的临界条件是：μ1N = m 2g 。
全国高中物理竞赛-历年赛题分析电学+力学
24届 二、（25分）图中所示为用三角形刚性细杆AB、BC、CD连成的平面连杆结构图。AB和CD杆可分别绕过A、D的垂直于纸面的固定轴转动，A、D两点位于同一水平线上。BC杆的两端分别与AB杆和CD杆相连，可绕连接处转动（类似铰链）。当AB杆绕A轴以恒定的角速度 转到图中所示的位置时，AB杆处于竖直位置。BC杆与CD杆都与水平方向成45°角， a的大小和方向已知AB杆的长度为l，BC杆和CD杆的长度由图给定。求此时C点加速度 c （用与CD杆之间的夹角表示） 27复 28复 二、（20分）质量均匀分布的刚性杆AB、CD如图放置，A点与水平地面接触，与地面间的 静摩擦系数为μA，B、D两点与光滑竖直墙面接触， 杆AB和CD接触处的静摩擦系数为μC，两杆的质量均 为m，长度均为l。 1、已知系统平衡时AB杆与墙面夹角为θ，求CD杆 与墙面夹角α应该满足的条件（用α及已知量满足的 方程式表示）。 2、若μA=1.00，μC=0.866，θ=60.0°。求系统平衡时 α的取值范围（用数值计算求出）。
26复 二、（20分）图示正方形轻质刚性水平桌面由四条完全相同的轻质细桌腿1、2、3、4支撑于桌角A 、B 、C 、D 处，桌腿竖直立在水平粗糙刚性地面上。已知桌腿受力后将产生弹性微小形变。现于桌面中心点O 至角A 的连线 OA 上某点P 施加一竖直向下的力F ，令c OA OP =，求桌面 对桌腿1的压力F 1。 25复 三、（22分）足球射到球门横梁上时，因速度方向不同、射在横梁上的位置有别，其落地点也是不同的。已知球门的横梁为圆柱形，设足球以水平方向的速度沿垂直于横梁的方向射到横梁上，球与横梁间的滑动摩擦系数0.70μ=，球与横梁碰撞时的恢复系数e=0.70。试问足球应射在横梁上什么位置才能使球心落在球门线内（含球门上）？足球射在横梁上的位置用球与横梁的撞击点到横梁轴线的垂线与水平方向（垂直于横梁的轴线）的夹角θ（小于 90 ）来表示。不计空气及重力的影响。 27复 24届 一、（20分）如图所示，一块长为m L 00.1=的光滑平板PQ 固定在轻质弹簧上端，弹 A
洛阳市“争当小实验家”物理竞赛试题
第四届全国少年儿童“争当小实验家”科学体验活动 全国总决赛物理试题（小学高年级组样卷） （考试时间50分钟，满分100分） 题目基础知识实验设计综合拓展总分 填空题选择题实验操作实验报告 得分 【基础知识】（共30分） 一、填空题。（每空2分，5空共10分） 1．白炽灯泡的灯丝是用金属制作的。 2．在平面镜中可以看到大小相等、方向的正立虚像。 3．如图，橡皮筋秤没挂重物时底端在“1”处，挂2个相同 小螺帽时底端在“5”处，如果挂1个小螺帽，底端应 该在（“”）处。 4．每一个磁铁都有两极，分别叫S极和______极。 5．你心目中最伟大的物理学家是，他的伟大发明或发现是。 二、单项选择题。（每题只有一个正确答案，将正确答案的序号写在“”处，每题2分， 10题共20分） 1．2007年诺贝尔物理奖的得主是 A．阿尔贝·费尔B．格哈德-埃特尔C．马里奥-卡佩奇 2．相同的电池并联使用时 A．电压不变B．电压升高C．电压降低 3．动滑轮的作用是 A．改变用力的大小和方向B．只改变用力大小，不改变用力方向 C．改变用力方向，不改变用力大小 4．在冰面上滑动的冰壶会慢慢停下来，主要是因为冰壶受到了 A．大气压力B．地球引力C．与冰面之间的摩擦力 5．把一个平面镜竖直放置，一个人以2米/秒的速度垂直于平面镜走远，那么他在镜中的像 A．以4米/秒的速度远离平面镜B．以4米/秒的速度靠近平面镜 C．以2米/秒的速度远离平面镜 6．下列关于摆的说法中，是正确的 A．摆线越短摆动频率越快B．摆锤越轻摆动频率越快C．摆动的幅度越大摆动的频率越慢 7．下图中A点放个砝码杠杆两端会平衡A．2个B．3个C．4个 8．下面的物体中不容易导电的是。 A．铁丝B．塑料C．矿泉水D．铜片 9．电池的两极分别叫做。 A．南极、北极B．阴极、阳极C．正极、负极
物理竞赛专题训练(力学)
1. 如图所示，圆柱形容器中盛有水。现将一质量为0.8千克的正方体物块放入容器中，液面上升了1厘米。此时正方体物块有一半露出水面。已知容器的横截面积与正方体横截面积之比为5∶1，g 取10牛/千克，容器壁厚不计。此时物块对容器底的压强是__________帕。若再缓缓向容器中注入水，至少需要加水___________千克，才能使物块对容器底的压强为零。 2. 如图所示，是小明为防止家中停水而设计的贮水箱．当水箱中水深达到1．2m 时，浮子A 恰好堵住进水管向箱内放水，此时浮子A 有1/3体积露出水面（浮子A 只能沿图示位置的竖直方向移动）。若进水管口水的压强为1．2×105Pa ，管口横截面积为2．5㎝2，贮水箱底面积为0．8m 2，浮子A 重10N 。则：贮水箱能装__________千克的水。 浮子A 的体积为______________m 3. 3. 弹簧秤下挂一金属块，把金属块全部浸在水中时，弹簧秤示数为3.4牛顿，当 金属块的一半体积露出水面时，弹簧秤的示数变为 4.4牛顿，则：金属块的重力为____________牛。金属块的密度为________千克/米3（g=10N/kg ） 4. 图甲是一个足够高的圆柱形容器，内有一边长为10cm 、密度为0.8×103kg/m 3的正方体物块，物块底部中央连有一根长为20cm 的细线，细线的另一端系于容器底部中央(图甲中看不出，可参见图乙)。向容器内缓慢地倒入某种液体，在物块离开容器底后，物块的1/3浮出液面。则：当液面高度升至_________厘米时；细线中的拉力最大。细线的最大拉力是__________牛。(取g=10N/kg) 5. 如图所示，弹簧上端固定于天花板，下端连接一圆柱形重物。先用一竖直细线拉住重物，使弹簧处于原长，此时水平桌面上 烧杯中的水面正好与圆柱体底面接触。已知圆柱形重物的截面积为10cm 2 为 10cm ；烧杯横截面积20cm 2，弹簧每伸长1cm 的拉力为0.3N ，g =10N/kg 物密度为水的两倍，水的密度为103kg/m 3弹簧的伸长量为___________厘米。 6. 如图16－23所示，A 为正方体物块，边长为4cm ，砝码质量为280g ，此时物体A 刚好有2cm 露出液面。若把砝码质量减去40g ，则物体A 刚好全部浸入液体中，则物体A 的密度为____________克/厘米3（g 取10N/kg ）。 7. 一个半球形漏斗紧贴桌面放置，现自位于漏斗最高处的孔向内注水，如图所示，当漏斗内的水面刚好达到孔的位置时，漏斗开始浮起，水开始从下面流出。若漏斗半径为R ，而水的密度为ρ，试求漏斗的质量为____________。 8. 将体积为V 的柱形匀质木柱放入水中,静止时有一部分露出水面,截去露出部分再放入水中,又有一部分露出水面,再截去露出部分……,如此下去,共截去了n 次,此时截下来的木柱体积是_________________,已知木柱密度ρ和水的密度ρ水。 甲
高中物理竞赛经典方法 7对称法
七、对称法 方法简介 由于物质世界存在某些对称性，使得物理学理论也具有相应的对称性，从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中。应用这种对称性它不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题，这种思维方法在物理学中称为对称法。利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，出奇制胜，快速简便地求解问题。 赛题精析 例1：沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A ，抛出点离水平地面的高度为h ，距离墙壁的水平距离为s ，小球与墙壁发生弹性碰撞后，落在水平地面上，落地点距墙壁的水平距离为2s ，如图7—1所示。求小球抛出时的初速度。 解析：因小球与墙壁发生弹性碰撞，故与墙壁碰撞前后入射速度与反射速度具有对称性，碰撞后小球的运动轨迹与无墙壁阻挡时小球继续前进的轨迹相对称，如图7—1—甲所示，所以小球的运动可以转换为平抛运动处理，效果上相当于小球从A ′点水平抛出所做的运动。 根据平抛运动的规律：02x v t 1y gt 2 =???=?? 因为抛出点到落地点的距离为3s ，抛出点的高度为h ，代入后可解得： v 0 = 3s 例2：如图7—2所示，在水平面上，有两个竖直光滑墙壁A 和B ，间距
为d ，一个小球以初速度v 0从两墙正中间的O 点斜向上抛出，与A 和B 各发生一次碰撞后正好落回抛出点O ，求小球的抛射角θ。 解析：小球的运动是斜上抛和斜下抛等三段运动组成，若按顺序求解则相当复杂，如果视墙为一平面镜，将球与墙的弹性碰撞等效为对平面镜的物、像移动，可利用物像对称的规律及斜抛规律求解。 物体跟墙A 碰撞前后的运动相当于从O ′点开始的斜上抛运动，与B 墙碰后落于O 点相当于落到O ″点，其中O 、O ′关于A 墙对称，O 、O ″对于B 墙对称，如图7—2—甲所示，于是有： 02 0x v cos t 1y v sin t gt 2 =θ??? ?=θ?-??，落地时x 2d y 0=??=? 代入可解得：sin2θ = 20 2gd v 所以，抛射角θ =1 2 arcsin 20 2gd v 例3：A 、B 、C 三只猎犬站立的位置构成一个边长为a 的正三角形，每只猎犬追捕猎物的速度均为v ，A 犬想追捕B 犬，B 犬想追捕C 犬，C 犬想追捕A 犬，为追捕到猎物，猎犬不断调整方向，速度方向始终“盯”住对方，它们同时起动，经多长时间可捕捉到猎物？ 解析：以地面为参考系，三只猎犬运动轨迹都是一条复杂的曲线，但根据对称性，三只猎犬最后相交于三角形的中心点，在追捕过程中，三只猎犬的位置构成三角形的形状不变，以绕点旋转的参考系来描述，可认为三角形不转动，而是三个顶点向中心靠近，所以只要求出顶点到中心运动的时间即可。 由题意作图7—3 ，设顶点到中心的距离为s ，则由已知条件得： 由运动合成与分解的知识可知，在旋转的参考系中顶点向中心运动的速度为： v ′= vcos30° =
历届全国初中物理竞赛(简单机械)
最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题12--简单机械 一、选择题 1. （2013全国初中应用物理知识竞赛预赛题）某次刮大风时把一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起，工人们想到了如图l2所示的四种方案，每个人所需拉力最小的方案是 ( ) 1.答案：B 解析：根据滑轮知识，AB图绳中拉力为二人拉力之和，且拉树的力为两根绳中的拉力。根据杠杆知识，B图在动力臂大，所以每个人所需拉力最小的方案是B。 2.(2010全国初中应用物理知识竞赛题).图5是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时， 夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手 把和夹爪分别是 ( ) A.省力杠杆，费力杠杆 B.费力杠杆，省力杠杆 C省力杠杆，省力杠杆 D.费力杠杆，费力杠杆 . 答案：A解析：手把动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，夹爪动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。 3.(2010全国初中应用物理知识竞赛题).体操、投掷、攀岩等体育运动都不能缺少的“镁粉”，它的学名是碳酸镁。体操运动员在上杠前都要在手上涂擦“镁粉”，其目的是 ( ) A.仅仅是为了利用“镁粉”，吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑 B.仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”，能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦” C仅仅是为了利用“镁粉”，填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀 D.上述各种功能都具有
.答案：D解析：体操运动员在上杠前在手上涂擦“镁粉”的目的是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑；利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”；利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀，所以选项D正确。 4. (2011上海初中物理知识竞赛题)某人在车后用80牛的水平力推车，使车在平直公路上匀速前进，突然发现车辆前方出现情况，他马上改用120的水平拉力使车减速，在减速的过程中，车受到的合力大小为( ) A．40牛 B．80牛 C．120牛 D．200牛 3. 答案：D解析：用80牛的水平力推车，使车在平直公路上匀速前进，说明车运动受到的阻力为80N。改用120的水平拉力使车减速，在减速的过程中，车受到人向后拉力120N，阻力80N，所以车受到的合力大小为120N+80N=200N. ，选项D正确。 5. （2011上海初中物理知识竞赛题）分别用铁和铝做成两个外部直径和高度 相等，但内径不等的圆柱形容器，铁杯装满质量为m1的水后总重为G1；铝杯装 满质量为m2的水后总重为G2。下列关系不可能正确的是（） A．G1
上教版初中物理竞赛训练试题
上教版初中物理竞赛训 练试题 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
物理竞赛训练试题——运动学 班级________姓名________得分________ 一. 选择题:(3分×10=30分) 1.河中有一漂浮物,甲船在漂浮物上游100米处,乙船在漂浮物下游100米处,若两船同时以相同的速度去打捞,则( ) A.甲船先到 B.乙船先到 C.两船同时到达 D.无法判断 2.隧道长550米,一列火车车厢长50米,正以36千米/时的速度匀速行驶,车厢中某乘客行走的速度为1米/秒,当列车过隧道时,乘客经过隧道的时间至少为( ) 秒秒秒秒 3.蒸汽火车沿平直道行驶,风向自东向西,路边的观察者看到从火车烟囱中冒出的烟雾是竖直向上呈柱形的,由此可知,相对于空气火车的运动方向是 ( ) A.自东向西 B.自西向东 C.静止不动 D.无法确定 4.甲乙两船相距50千米同时起船,且保持船速不变,若两船同时在逆水中航行,甲船航行100千米,恰赶上乙船,若两船都在顺水中航行,则甲船赶上乙船需航行( ) 千米的路程千米的路程 C.大于50千米小于100千米路程 D.大于100千米的路程 5.坐在甲飞机中的某人,在窗口看到大地向飞机迎面冲来,同时看到乙飞机朝甲飞机反向离去,下列判断错误的是( ) A.甲飞机正向地面俯冲 B.乙飞机一定在作上升运动 C.乙飞机可能与甲飞机同向运动 D.乙飞机可能静止不动 6.一列长为S的队伍以速度u沿笔直的公路匀速前进.一个传令兵以较快的速度v从队末向队首传递文件,又立即以同样速度返回队末.如果不计递交文件的时间,那么这个传令兵往返一次所需的时间是( ) u v+u v /v2+u2 v /v2—u2 7.如图所示:甲乙两人同时从A点出发沿直线向B点走去.乙先到达B点,然后返回,在C点遇到甲后再次返回到B点后,又一次返回并在D点第二次遇到甲. 设整个过程甲速度始终为V,乙速度大小也恒定保持8V.则S 1:S 2 ( ) :7 :6 :8 :7 8.根据图中所示情景,做出如下判断: A.甲船可能向右运动,乙船可能向右运动 B.甲船可能向左运动,乙船可能向左运动 C.甲船可能静止,乙船可能静止 D.甲船可能向左运动,乙船可能向右运动. 以上说法中正确的个数是( ) A. 0个个个个 9.一辆汽车以40千米/时的速度从甲站开往乙站,当它出发时恰好一辆公共汽车从乙站开往甲站,以后每隔15分钟就有一辆公共汽车从乙站开往甲站,卡车在途中遇到6辆公共汽车,则甲乙两站之间的距离可能为( )
高中物理竞赛精彩试题及问题详解
高中物理竞赛模拟试卷（一） 说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共150 分，考试时间120 分钟. 第Ⅰ卷（选择题共40 分） 一、本题共10 小题，每小题 4 分，共40 分，在每小题给出的 4 个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选不全的得2 分，有错选或不答的得0 分. 1.置于水平面的支架上吊着一只装满细砂的漏斗，让漏斗左、右摆动，于是桌面上漏下许多砂子，经过一段时间形成一砂堆，砂堆的纵剖面最接近下图Ⅰ-1中的哪一种形状 2.如图Ⅰ-2所示，甲乙两物体在同一光滑水平轨道上相向运动，乙上连有一段轻弹簧，甲乙相互作用过程中无机械能损失，下列说确的有 A.若甲的初速度比乙大，则甲的速度后减到0 B.若甲的初动量比乙大，则甲的速度后减到0 C.若甲的初动能比乙大，则甲的速度后减到0 D.若甲的质量比乙大，则甲的速度后减到0 3.特技演员从高处跳下，要求落地时必须脚先着地，为尽量保证安全，他落地时最好是采用哪种方法 A.让脚尖先着地，且着地瞬间同时下蹲 B.让整个脚板着地，且着地瞬间同时下蹲 C.让整个脚板着地，且着地瞬间不下蹲 D.让脚跟先着地，且着地瞬间同时下蹲 4.动物园的水平地面上放着一只质量为M的笼子，笼有一只质量为m的猴子.当猴以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时，笼子对地面的压力为F1；当猴以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时，笼子对地面的压力为F2（如图Ⅰ-3），关于F1和F2的大小，下列判断中正确的是 A.F1 = F2＞(M + m)g B.F1＞(M + m)g,F2＜(M + m)g C.F1＞F2＞(M + m)g D.F1＜(M + m)g，F2＞(M + m)g 5.下列说法中正确的是 A.布朗运动与分子的运动无关 B.分子力做正功时，分子间距离一定减小 C.在环绕地球运行的空间实验室里不能观察热传递的对流现象 D.通过热传递可以使热转变为功 6.如图Ⅰ-4所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即U ab= U bc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q 图Ⅰ-3 图Ⅰ-4 图Ⅰ-2
全国第31届高中物理竞赛初赛试题
全国第31届中学生物理竞赛预赛试题 一、选择题．本题共5小题，每小题6分，在每小题给出的4个选 项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意．把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分． 1．一线膨胀系数为α的正立方体物块，当膨胀量较小时，其体膨胀系数等于 A．αB．α1/3 C．α3D．3α 2．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着一体积为lcm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度．当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示，当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度．下列说法中错误的是 A．密度秤的零点刻度在Q点 B．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边 C．密度秤的刻度都在Q点的右侧 D．密度秤的刻度都在Q点的左侧 3．一列简谐横波在均匀的介质中沿z轴正向传播，两质点P1和P2的平衡位置在x轴上，它们相距60cm，当P1质点在平衡位置处向上运动时，P2质点处在波谷位置，若波的传播速度为24 m/s，则该波的频率可能为 A．50Hz B．60Hz C．400Hz D．410Hz 4．电磁驱动是与炮弹发射、航空母舰上飞机弹射起飞有关的一种新型驱动方式，电磁驱动的原理如图所示，当直流电流突然加到一固定线圈上，可以将置于线圈上的环弹射出去．现在同一个固定线圈上，先后置有分别用钢、铝和硅制成的形状、大小和横截面积均相同的三种环；当电流突然接通时，它们所受到的推力分别为F1、F2和F3．若环的重力可忽略，下列说法正确的是 A．F1>F2>F3B．F2>F3 >F1 C．F3 >F2> F1D．F1=F2=F3 5．质量为m A的A球，以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动，并与B球发生弹性正碰．假设B球的质量m B可选取为不同的值，则 A．当m B=m A时，碰后B球的速度最大 B．当m B=m A时，碰后B球的动能最大
物理竞赛实验报告示范
实验报告示范（注：仅供参考） 题目1： 金属扬氏弹性模量の测量 一．实验仪器： 扬氏模量测量仪、光杠杆镜尺系统、千分尺、直尺、待测金属丝、砝码等。 二． 实验原理 如图1所示，设金属丝长度为L ，截面积为S ， 其上端固定，下端悬挂砝码，于是，金属丝受外力 F の作用而发生形变，伸长了ΔL ，比值F/S 是金属 丝单位截面积上の作用力；比值ΔL /L 是金属丝の 相对伸长。根据虎克定律，金属丝在弹性限度内有: L L E S F ?= （1） 比例系数E 就是该金属丝の杨氏弹性模量。 设金属丝の直径为d ，则S =πd 2/4，将此式代入 （1）式可得 L d FL E ?=24π (2） 由（2）式可知，只要通过实验测出式中各量即可测定出金属丝の扬氏模量E ，实验测定E の核心问题是如何测准ΔL ，因为ΔL 是一个微小の长度变化量。 为测准ΔL 我们使用の光杆镜尺系统如图2所示，是由光杠杆和包括一个竖直标尺并带有望远镜组成の镜尺组来完成の。假定开始时平面镜の法线在水平位置，通过望远镜观察由平面镜反射标尺の像，假设标尺（竖尺）在望远镜分划板（或叉丝）上の读数为n 0。当金属丝在拉力F の作用下伸长ΔL 时，光杠杆の后脚f 1、也随金属丝下降ΔL ，并带动平面镜M 转过θ 角到M '。同时平面镜の法线on 0也转过同一角度θ 至on 。根据光の反射定律可知，从n 0发出の光经平面 镜M '反射至n 1，且∠ n 0on =∠ n 1on =θ ，此时入射光和反射光线之间の夹角应为2θ。设D 是光杠杆平面镜到标尺の垂直距离，K 是光杠杆后脚f 1到前脚f 2、f 3连线の垂直距离。n 0、n 1分别为金属丝伸长前后反射光线在标尺上の刻度读数，则Δn 就是标尺上の刻度差。由图2可知 （3） 图2 ΔL K 光杠杆 θ D n tg K L tg /2/?=?=θθ图 1 L ?L F f 1 θ θ n 0 望远镜 M O M ' D n 1 Δn 竖尺 n f 2，f 3
物理竞赛专题训练(功和能)
功和功率练习题 1．把30kg的木箱沿着高O.5m、长2m的光滑斜面由底部慢慢推到顶端，在这个过程中此人对木箱所做的功为J，斜面对木箱的支持力做的功为J。 2．一台拖拉机的输出功率是40kW，其速度值是10m／s，则牵引力的值为N。在10s 内它所做的功为J。 3．一个小球A从距地面1.2米高度下落，假设它与地面无损失碰撞一次后反弹的的高度是原来的四分之一。小球从开始下落到停止运动所经历的总路程是________m。 4.质量为4 ×103kg的汽车在平直公路上以12m／s速度匀速行驶，汽车所受空气和路面对它的 阻力是车重的O.1倍，此时汽车发动机的输出功率是__________W。如保持发动机输出功率不变，阻力大小不变，汽车在每行驶100m升高2m的斜坡上匀速行驶的速度是__________m/ s。 5.用铁锤把小铁钉钉敲入木板。假设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比。已知第一 次将铁钉敲入木板1cm，如果铁锤第二次敲铁钉的速度变化与第一次完全相同，则第二次铁钉进入木板的深度是__________cm。 6.质量为1Og的子弹以400m／s的速度水平射入树干中，射入深度为1Ocm，树干对子弹的平均 阻力为____ N。若同样质量的子弹，以200m／s的速度水平射入同一树干，则射入的深度为___________cm。（设平均阻力恒定） 7. 人体心脏的功能是为人体血液循环提供能量。正常人在静息状态下，心脏搏动一次，能以1.6 ×105Pa的平均压强将70ml的血液压出心脏，送往人体各部位。若每分钟人体血液循环量约为6000ml，则此时，心脏的平均功率为____________W。当人运动时，心脏的平均功率比静息状态增加20%，若此时心脏每博输出的血量变为80ml，而输出压强维持不变，则心脏每分钟搏动次数为____________。 8. 我国已兴建了一座抽水蓄能水电站，它可调剂电力供应．深 夜时，用过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水 池内；白天则通过闸门放水发电，以补充电能不足，如图8—23 所示．若上蓄水池长为150 m，宽为30 m，从深液11时至清晨4 时抽水，使上蓄水池水面增高20 m，而抽水过程中上升的高度 始终保持为400 m．不计抽水过程中其他能量损失，则抽水机的 功率是____________W。g=10 N／kg) 9. 一溜溜球，轮半径为R，轴半径为r,线为细线，小灵玩溜溜球时，如图所示，使球在水平桌面 上滚动，用拉力F使球匀速滚动的距离s,则（甲）(乙)两种不同方式各做功分别是_____________J和__________________J
高中物理竞赛内容标准
高中物理竞赛内容标准 一、理论基础 力学 物理必修1 本模块是高中物理的第一模块。在本模块中学生，学生将进一步学习物理学的内容和研究方法，了解物理学的思想和研究方法，了解物理学在技术上的应用和物理学对社会的影响。 本模块的概念和规律是进一步学习物理的基础，有关实验在高中物理中具有基础性和典型性。要通过这些实验学习基本的操作技能，体验实验在物理学中的地位及实践人类在认识世界中的作用。 本模块划分两个四主题： ·运动的描述 ·相互作用与运动规律 ·抛体运动与圆周运动 ·经典力学的成就与局限性 （一）运动的描述 1．内容标准 （1）通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。 例1 了解亚里士多德、迪卡尔等关于力与运动的主要观点与研究方法。 例2 了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想和方法。 （2）通过对质点的认识，了解物理学中物理模型特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。 例3 在日常生活中，物体在哪些情况下可以看做质点？ （3）经历匀变速直线运动的实验过程，理解参考糸、位移、时间、时刻、路程、速度、相对速度、加速度的概念及物理量的标矢性，掌握匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然运动规律中作用。 例4 用实验方法和图像方法研究物体的运动。
例5 通过实例描述物体的变速运动，运动的矢量性。 例6 通过史实及实验研究自由落体运动。 （4）能用公式和图像描述匀变速直线运动，掌握微元法，积分法等数学思想在研究物理问题中的重要性。 （5）对过位移、速度、加速度的学习，理解矢量与标量在物理学中重要性。掌握矢量的合成和分解。 例7 通过实例研究物体竖直上抛运动，体会物体在共线条件下的矢量合成与分解。 2．活动建议 （1）通过研究汽车的运行来分析交通事故的原因。 （2）通过实验研究自由落体运动的影响因素。 （3）通过查阅物理学史，了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义。 （二）相互作用与运动规律 1．内容标准 （1）知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律。 例1 调查在日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的。 例2 制作弹簧秤并用胡克定律解释。 （2）通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，理解静摩擦力、滑动摩擦力、摩擦角的概念。能用动摩擦因数计算滑动摩擦力。 例3 设计实验测量摩擦力。体会摩擦力与摩擦角的实际意义。 （3）通过实验，理解力的合成与分解，掌握共点的平衡条件，物体平衡的种类。用力的合成与分解分析日常生活中的问题。 例4 通过实验，研究两个共点力在不同夹角时与合力的关系。 例5 调查日常生活和生产中平衡的类型，分析平衡原理。
《全国中学生物理竞赛大纲》2020版
《全国中学生物理竞赛大纲2020版》 (2020年4月修订，2020年开始实行) 2011年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，修订稿经全国中学生物理竞赛委员会第30次全体会议通过，并决定从2020年开始实行。修订后的“内容提要”中，凡用※号标出的内容，仅限于复赛和决赛。 力学 1.运动学 参考系 坐标系直角坐标系 ※平面极坐标※自然坐标系 矢量和标量 质点运动的位移和路程速度加速度 匀速及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 曲率半径角速度和※角加速度 相对运动伽里略速度变换 2．动力学 重力弹性力摩擦力惯性参考系 牛顿第一、二、三运动定律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) ※非惯性参考系※平动加速参考系中的惯性力 ※匀速转动参考系惯性离心力、视重 ☆科里奥利力 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 ☆虚功原理 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 ※质心运动定理 ※质心参考系 反冲运动 ※变质量体系的运动 5．机械能 功和功率
动能和动能定理※质心动能定理 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 弹性碰撞与非弹性碰撞恢复系数 6．※角动量 冲量矩角动量 质点和质点组的角动量定理和转动定理 角动量守恒定律 7．有心运动 在万有引力和库仑力作用下物体的运动 开普勒定律 行星和人造天体的圆轨道和椭圆轨道运动 8．※刚体 刚体的平动刚体的定轴转动 绕轴的转动惯量 平行轴定理正交轴定理 刚体定轴转动的角动量定理刚体的平面平行运动9．流体力学 静止流体中的压强 浮力 ☆连续性方程☆伯努利方程 10．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 （线性）恢复力由动力学方程确定简谐振动的频率简谐振动的能量同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) 11．波动 横波和纵波 波长频率和波速的关系 波的图像 ※平面简谐波的表示式 波的干涉※驻波波的衍射(定性) 声波 声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声
2020上教版初中物理竞赛训练试题
一.选择题:(3分×10=30分) 1.河中有一漂浮物,甲船在漂浮物上游100米处,乙船在漂浮物下游100米处,若两船同时以相同的速度去打捞,则( ) A.甲船先到 B.乙船先到 C.两船同时到达 D.无法判断 2.隧道长550米,一列火车车厢长50米,正以36千米/时的速度匀速行驶,车厢中某乘客行走的速度为1米/秒,当列车过隧道时,乘客经过隧道的时间至少为( ) A.5秒 B.50秒 C.55秒 D.60秒 3.蒸汽火车沿平直道行驶,风向自东向西,路边的观察者看到从火车烟囱中冒出的烟雾是竖直向上呈柱形的,由此可知,相对于空气火车的运动方向是( ) A.自东向西 B.自西向东 C.静止不动 D.无法确定 4.甲乙两船相距50千米同时起船,且保持船速不变,若两船同时在逆水中航行,甲船航行100千米,恰赶上乙船,若两船都在顺水中航行,则甲船赶上乙船需航行( ) A.50千米的路程 B.100千米的路程 C.大于50千米小于100千米路程 D.大于100千米的路程 5.坐在甲飞机中的某人,在窗口看到大地向飞机迎面冲来,同时看到乙飞机朝甲飞机反向离去,下列判断错误的是( )
A.甲飞机正向地面俯冲 B.乙飞机一定在作上升运动 C.乙飞机可能与甲飞机同向运动 D.乙飞机可能静止不动 6.一列长为S的队伍以速度u沿笔直的公路匀速前进.一个传令兵以较快的速度v从队末向队首传递文件,又立即以同样速度返回队末.如果不计递交文件的时间,那么这个传令兵往返一次所需的时间是( ) A.2S/u B.2S/v+u C.2S v /v2+u2 D.2S v /v2—u2 7.如图所示:甲乙两人同时从A点出发沿直线向B点走去.乙先到达B点,然后返回,在C点遇到甲后再次返回到B点后,又一次返回并在D点第二次遇到甲.设整个过程甲速度始终为V,乙速度大小也恒定保持8V.则S1:S2( ) A.8:7 B.8:6 C.9:8 D.9:7 8.根据图中所示情景,做出如下判断: A.甲船可能向右运动,乙船可能向右运动 B.甲船可能向左运动,乙船可能向左运动 C.甲船可能静止,乙船可能静止 D.甲船可能向左运动,乙船可能向右运动. 以上说法中正确的个数是( ) A. 0个 B.1个 C.2个 D.3个 9.一辆汽车以40千米/时的速度从甲站开往乙站,当它出发时恰好一辆公共汽车从乙站开往甲站,以后每隔15分钟就有一辆公共汽车从乙站开往甲站,卡车在途中遇到6辆公共