2017年第12届全国高中应用物理竞赛模拟试题及答案

2010年全国高中应用物理知识竞赛试题

一、本题包括11小题，考生只需做10小题，每小题5分，共50分。

在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。请把符合题目要求的选项的序号填入题后的

（ ）。全选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不选的得0分。

1．斜坡型的房顶具有保温、节能、美观等优点，农村的平房大都采用这种房顶，城市中的一些居民楼也进行了“平改坡”的改造。在进行这种斜坡型房顶的设计中，考虑到下雨时落至房顶的雨水要能尽快地淌离房顶，以减少房顶漏水的可能。在如图1所示的四种情景中最符合上述要求的是 （ ）

2．如图2所示为直升机在飞行过程中的两种姿态，对于这两种姿态，下列说法中正确的是（ ）

A ．甲图所示为降落过程

B ．乙图所示为降落过程

C ．甲图所示为起飞过程

D ．乙图所示为起飞过程 3．如图3所示，荡秋千是一种往复运动，人在秋千上可以越荡

越高，这时系统的机械能是增大的。为达到越荡越高的目的，下列做

法中正确的是（ ）

A ．在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由站立缓缓下蹲，

当秋千到最高点时，迅速由下蹲到站立

B ．在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由下蹲缓缓站立，当秋千到最高点时，迅速由站立到下蹲

C ．人一直保持站立姿势

D ．人一直保持下蹲姿势

4．在我国的和有两个著名的卫星发射基地，它们为我国的航天事业立下了汗马功劳。如果请你参与卫星的发射工作，要发射一颗地球同步通信卫星，从节能的角度分析，你认为在这两个基地中的发射地点和发射方向应选 （ ）

A ．，向西发射

B ．，向东发射

C ．，向西发现

D ．，向东发射

5．对于地磁场的起源，科学家们提出了多种假说，但到现在仍没有一个统一的结论。在众多的假说中，有一种根据安培的“磁现象的电本质” 提出的说法：地核在6000K 的高温和360万个大气压的环境中会使得地壳和地核间的地幔中形成带电层，而地球自得 分 评卷人

15° 30° 45° 60° 图1

甲 乙 图2

图3

转必然会造成地幔的带电层旋转，从而产生了地磁场。则根据地磁场的情况可知，地幔层的带电情况是（ ）

A ．带负电荷

B ．带正电荷

C ．南、北半球的地幔分别带正、负电荷

D ．南、北半球的地幔分别带负、正电荷

6．欧姆为了探索通过导体的电流和电压、电阻的关系做了很多实验，当时没有输出电压稳定的电源和测量电流用的仪器，在波根道夫的建议下，他采用温差电偶做电源，用小磁针的偏转检测电流。具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线有电流时，小磁针会发生偏转。当通过该导线电流为I 0时，小磁针偏转了角度α1而后静止。若直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了角度α2而后静止时，则通过该直导线的电流为 （ ）

A ．012sin sin I αα

B ．012tan tan I αα

C ．012cos cos I αα

D ．01

2cot cot I αα 7．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线。为了保护

输电线不至于被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过。电线穿过钢管的方案有两种（如图4所示）：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过。如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说确的是 （ ）

A ．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的

B ．若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的

C ．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的

D ．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的

8．埃及的古夫(Khufu)金字塔有一条狭窄通道，尽头处被一块镶有两个铜制把手的石块堵住，如图5所示。考古学家曾利用一台机器人来探测石块后面隐藏的秘密，该机器人上配备的探测设备有：（甲）超声波回声探测器、（乙）导电性传感器、（丙）可穿透石块的雷达。机器人沿着通道到达石块前，进行了以下探测工作：

（1）两个铜把手在石块背面是否彼此连接 （2）石块是否能够移动

（3）在石块后面是否还有其它物体 （4）石块的厚度

图4

请考生注意：下面的第9、10、11三个小题中，只选择两个题做答。若三个小题均做答，则只按第9、10两题的解答情况给分。

9．夏天，如果将自行车胎充气过足，又放在下暴晒，车胎极易爆裂。关于这一事例有以下描述（设爆裂前的过程中胎容积几乎不变），其中正确的是（ ）

A ．车胎爆裂，是车胎气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果

B ．车胎爆裂，是车胎气体温度升高，分子热运动加剧，气体压强增大的结果

C ．在车胎爆裂前，胎气体吸热，能增加

D ．在车胎突然爆裂的瞬间，胎气体能减少

10．根据光的薄膜干涉原理，可用图6甲的装置检查被检平面是否平整，如果被检平面是平整的，那么被检平面就与透明标准样板之间形成一层很薄的、横截面为三角形的空气层，此时若用平行的单色光按图6甲所示的方式照射透明样板，便

可看到彼此平行的、等间距的、明暗相间的条纹，如图6乙所

示。如果在某次检验中看到了如图6丙所示的条纹，则据此可

知，被检平面有缺陷处的缺陷类型属于 （ ） A ．凸起 B ．凹下 C ．可能凸起，也可能凹下 D ．无法判断

11．在研制礼花弹的测试中，发现有一个礼花弹在上升到最高点炸裂成三块碎片，其中一块首先沿竖直方向落至地面，另两块稍后一些同时落至地面。则在礼花弹炸裂后的瞬间这三块碎片的运动方向可能是图7中的（ ）

二、本题包括5小题，考生只需做4小题，共40分。请按题目的要求做简要的回答。

1．

（10分）我们都知道，使用任何机械都不省功，那么我们每天从家到学校，为什么通常骑自行车会比步行要感觉轻松一些呢？试从物理学的角度加以分析。

图

7

A B C 图6

薄片 被检查平面

甲

乙 丙

2．（10分）如图8所示，飞船a 和空间站b 分

别绕地球做匀速圆周运动，它们的圆轨道半径分别

为r a 和r b （r a

接，可以通过改变速度大小的方法来实现。关于飞船的速度如何改变，

一个学生分析如下：

飞船所受到的万有引力提供做圆周运动时所需的向心力，设飞船的质量为m 、轨道半径为r a 、运动速度为v ，地球的质量为M ，列出：GMm/r a 2=mv 2/r a ，解得v=a r GM /，即要使飞船与空间站对接，r a 应增大，因而飞船的速度v 应减小，飞船应采取继续向前运动但减速的措施。

请问：这个学生的上述分析是否正确？若不正确，请指出他的错误，并给出正确解答。

3．（10分）一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻R 随温度T 变化的关系如图9中粗虚线所示。由于环境温度以及熨烫的衣物厚

度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大围波动，易损坏衣服。有一种用称为“PTC”的新材料做发热元件的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点，PTC 材料

图

8 图9 1 4 2 3

的电阻随温度变化的关系如图9中实线所示。已知T 1～T 2为通常室温的变化围，试根据图线分析：

（1）为什么原处于室温状态的PTC 熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？

（2）通电一段时间后使用“PTC”新材料的电熨斗的温度T 可能会自动稳定在一定定围，请说明其可能稳定的温度围。

（3）简析PTC 发热元件的自动控温过程。

请考生注意：下面的第4、5两个小题中，只选择一个题做答。若两个小题均做答，则只按第4小题的解答情况给分。

4．（10分）在一个艳阳高照的日子里，正行走在密密大森林中的小明和伙伴们，迷失了方向。这时他们感到有阵阵凉风从背后吹来，小明他们都很害怕，想尽快走出森林。请你分析说明，小明他们应该沿什么方向走，才能尽快走出大森林，并说明你的理由。

5．（10分）如图10所示为一种健身器材，利用这种器

材可以锻炼身体的协调能力，改善心肺功能。有很多人不

抓扶手站在这种器材上来回荡悠。通过观察我们发现小孩

荡悠起来很从容，幅度大，而成年人荡悠时很急促而且幅

度小。从物理学角度考虑对上述现象作出解释。

三、本题包括5小题，考生只需做4小题，每小题15分，共60分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

1．（15分）小明同学骑着一辆变速自行车上学，他想测一下骑车的最大速度。在上学途中他选择了最高的变速比，并测得在这

得 分 评卷人

得 分 评卷人

轮盘 飞轮

图10

种情况下蹬动轮盘的最大转速是每1s 轮盘转动一周，然后他数得自行车后轮上的飞轮6个齿盘和脚踏轮盘上3个齿盘的齿数如下表所示，并测得后轮的直径为66cm 。由此可求得他骑车的最大速度是多少？

2．（15分）如图12所示是医生给病人输液用的普通输液器，在输液时，A 管与大气相通，B 管下面连接一小容器C ，然后再用皮管经调节器连接到注射针头。药液沿皮管向下流，到容器C 中被隔断（C 有少量空气），并以液滴形式下滴，再经皮管和注射针头进入人体。（1）试分析容器

C 的作用；

（2）设输液瓶口到注射针头D 的平均高度h =70cm ，人体

血管血液的平均压强约为1.0atm ，普通注射针头的壁直径为0.30mm ，假设通过调节输液管上的调节器，使得从瓶口到针头间的液体在流动

过程中受到的粘滞阻力为其所受重力的9/10，试估算按上述条件输

500ml 药液所需的时间。

3．（15分）有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图13所示。其中墨盒可以喷出半径为10-5m 的墨汁微粒，此微

粒经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制。带电

图12 调节器 图13

后的微粒以一定的初速度进入偏转电场，带电微粒经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字符。无信号输入时，墨汁微粒不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒。

设偏转板长1.6cm ，两板间的距离为0.50cm ，偏转板的右端距纸3.2cm 。若一个墨汁微粒的质量为1.6×10-11kg ，以40m/s 的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×102V ，此打印机的打印头运动一次可打印的字迹的高度为4.00mm ，所打印字迹的下边缘与墨汁微粒不带电沿直线打到位置的距离为2.00mm 。

（1）试分析完成上述打印过程中有信号输入时墨汁微粒通过带电室所带电荷量的情况。

（2）为了使打在纸上的字迹缩小，请你提出一个可行的方法。

请考生注意：下面的第4、5两个小题中，只选择一个题做答。若两个小题均做答，则只按第4小题的解答情况给分。

4． 与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管

具有工作电压低（有的仅一点几伏）、工作电流很

小（有的仅零点几毫安即可发光）、抗冲击和抗震

性能好、可靠性高、寿命长、通过调节电流可以方便地调节发光的强弱等特点，被广泛应用于电

子显示屏和新型照明光源等领域。通常发光二极

管的成品是将发光二极管的管芯封装在一个半球

形的透明介质中的（如图14所示），有一种用于电子显示屏的发光二极管，其管芯的发光区域为

直径等于2mm 的圆盘，封装用的透明介质的折射率为1.7。为了使人们能在更大的角度围最清晰的看到发光二极管发出的光，试分析在制作发光管

时半球介质球的半径R 应满足什么条件。

5．（15分）太阳部进行着多种核聚变反应过程，反应过程可简化为：四个质子聚变为一个氦核同时放出24.7 MeV 的能量。这个核反应释放出的能量就是太阳不断向外辐射能量的来源。

（1）请写出这个核聚变简化的反应方程；

B R O A 发光管内部结构 发光面 半球形介质 图14

（2）已知地球的半径R=6400 km，地球到太阳的距离r=1.5×1011m，太阳能照射到地球上时，有约30%在穿过大气层的过程中被云层或较大的粒子等反射，有约20%被大气层吸收。现测得在地球表面垂直太方向每平方米面积上接收到太阳能的平均功率为P0=6.8×102W，求太阳辐射能量的总功率；

（3）若太阳辐射的能量完全来源于上述第（1）问中的核反应，假设原始太阳的质量为2.0×1030 kg，并且只有其10%的质量可供核反应中“亏损”来提供能量，质子的质量m H=1.67×10-27 kg，试估算太阳的寿命。（保留1位有效数字）

2010年全国高中应用物理知识竞赛

参考解答和评分标准

说明：

1．提供的参考解答除选择题外，不一定都是惟一正确的。对于那些与此解答不同的正确解答，同样得分。

2．评分标准只是按一种思路与方法给出的。在阅卷过程中会出现各种不同情况，可按照本评分标准的精神定出具体处理办法，但不要与本评分标准有较大偏离。

3．计算题是按照分步方法给分的。若考生并未写出这个式子，而在文字表达或以后的解题过程中反映了这一步骤，同样得分。没有写出任何式子或文字说明，只给出最后结果的，不能得分。

4．参考解答中的数字结果是按照有效数字的运算要求给出的，但对考生不做要求。不要因为有效数字的错误而扣分。

5．在最后定奖时，如果得分相同的人数超过获奖名额，从而难于选拔，可对待选试卷进行加分评判。加分评判的基本依据是：

（1）所用方法或原理不是课本所讲的，具有创新性，应加分；

（2）方法简便，应加分；

（3）提出多种正确解法，应加分；

（4）试卷表达规，条理清楚，能充分利用数学工具，应加分。

上述各项的执行都需由竞赛领导小组做出规定（省统一分配奖励名额的由省决定，地、市分配奖励名额的由地、市决定）。

一、本题共10小题，每小题5分，共50分。

1．C 2．BC 3．A 4．D 5．A 6．B 7．BC 8．C 9．BCD 10．B 11．D

二、本题包括5小题，考生只需做4小题，共40分。

1．（10分）在水平路面上骑车和步行有以下不同点：（1）骑车过程中，人的重心位置几乎不变；步行过程中，当人迈开双腿时重心降低，双腿靠拢时重心升高。（2）骑车过程中人的运动近似为匀速；步行过程中人双腿靠拢时速度较大，双脚着地时瞬时速度为零，即人每迈出一步都有一个加速和减速的过程。（3）骑车过程中人的大部分体重都压在车上；步行过程中身体的全部重力几乎都压在腿上。

正是由于人在步行时，每向前迈出一步都不得不将重心“举高”一次、不得不做一次加速和减速的动作。这些动作是要消耗人的能量，而骑车的过程是不需要消耗这些能量做功的，同时骑车时人腿承受的力一般也小于步行时腿承受的力。所以通常骑自行车会比步行要感觉轻松一些。

说明：每个要点3分；论述清楚再得1分。其它正确的论点同样得分。

2．（10分）不正确。飞船速度减小，由于万有引力所提供向心力将大于其做匀速圆周运动所需的向心力，因此飞船会做向心运动而越来越靠近地面，不可能实现对接。………………………（5分）正确的做法是使飞船适当地加速，从而由于万有引力小于其做匀速圆周运动所需的向心力，飞船

会向远离地球方向运动，方能实现对接。…………………………………………………………（5分）

3．（10分）（1）与合金丝相比，冷态时PTC 电阻较小，在工作电压相同的情况下，其电功率较大，所以升温较快。……………………………………………………………………………………（3分）

（2）稳定在T 3—T 4围。……………………………………………………………………（3分）

（3）当熨斗温度升高到T 3后，PTC 的电阻急剧增大，电功率快速变小，使得生热与散热趋于平衡，熨斗温度趋于稳定；当温度降低至T 4以下时，电阻又急剧变小，电功率快速增大，使得散热与生热趋于平衡，熨斗温度也会趋于稳定。因而熨斗的温度能稳定在T 3—T 4的围。…………（4分）

4．（10分）小明他们应该保持现有方向继续走，就能尽快走出大森林。………………（2分） 因为在艳阳高照的日子里，森林外的土地和森林同时吸热，但森林中水分大，温度上升慢，所以森林外相比，森林的空气密度大，气压高，空气从森林流向森林外，即森林中的风是从向外吹的。只要沿着风的方向走，就能尽快走出大森林。……………………………………………（8分）

5．（10分）（1）小孩站上去，振动系统重心到转轴的距离比大人站上去时长；

（2）这个振动系统是一个自由振动；

（3）可以将这个转动系统等效为单摆的摆动；

（4）单摆的固有周期与系统质量无关，摆长越长周期越大；

（5）小孩站上去后振动时振动周期大，容易调节，所以荡悠起来很从容，而且容易做到幅度大。 说明：每个要点2分。

三、本题包括5小题，考生只需做4小题，每小题15分，共60分。

1．（15分）用齿数多的轮盘和齿数少的飞轮组合，车速较大。…………………………（4分） 1s 轮盘转动一周，转过的齿数为48，此过程中飞轮也转过48齿，转过的圈数n=48/15=3.2。……………………………………………………………………………………………（5分）

即车轮将前进s=πDn=6.63m 。……………………………………………………………………（3分） 所以最大车速为v=s/t =6.63m/1s=6.63m/s 。……………………………………………………（3分）

2．（15分）（1）液体在皮管连续流动，它的速度是很难观察的，而液滴下落的快慢是很容易观察的，因此，小容器C 是用来观察输液的快慢。开始输液时，医生总是先观察C 中液滴下落的快慢，并通过适当的调节以控制输液的速度。………………………………………………………………（5分）

（2）因为瓶口处和针头接触的血液处压强近似相等，液体的流动近似看作只受重力和阻力作用下的运动，由功能关系得：（mg-f ）h=mv 2/2，……………………………………………………（3分）

即v 2=5

1gh ，代入数据得：v=1.18m/s 。……………………………………………………（2分） 针头的横截面积为S=πr 2=7.1×10-8m 2，

每秒注入液体的体积为V 0=vS =8.4×10-8m 3，……………………………………………………（3分）

所需的时间为t=V 液/V 0=5952s=99min 。…………………………………………………………（2分）

3．（15分）（1）因带电微粒的质量、初速度相同，所经过的偏转电场情况也相同，所以其偏转的距离由所带电荷量决定。…………………………………………………………………………（2分）

设两偏转板间的距离为d 、长度为l ，其右端距纸为L ，质量为m 、带电荷量为q 的微粒进入电场后做匀变速曲线运动，在电场中偏转距离20

2)(2121v l md qU at y ==。 带电微粒出电场后做匀速直线运动，就像从板间中点射出，由几何关系得2

/2/l L l Y y +=，解得：)

2(220L l Ul Y mdv q +=。…………………………………………………………………………………………（2分） 打在字迹下边缘和上边缘的带电微粒所带电荷量分别为q 1和q 2，它们与墨汁微粒不带电沿直线打到位置的距离分别为Y 1=2.00mm 和Y 2=2.00mm+4.00mm=6.00mm 。…………………………（2分）

解得q 1=5.0×10-13C ，q 2=1.5×10-12C 。

即墨汁微粒通过带电室所带电荷量的情况为5.0×10-13C≤q ≤1.5×10-12C 。…………………（4分）

（2）由上述讨论可知，墨汁微粒在打在纸上时沿竖直方向的侧移量0

2)2(mdv L l qUl Y +=。当打印机制成成品后，关于极板的l 、L 、d 均为定值，欲使Y 减小，可以采取的措施有：

减小墨汁微粒所带的电荷量；减小偏转电压；增大墨汁微粒的质量；增大墨汁微粒的喷出速度。……………………………………………………………………………………………………（5分）

4．（15分）为使人们能在更大的角度围最清晰的看到发光二极管发出的光，则要求管芯发光面上每一个发光点发出的光都能从整个半球面射出。………………………………………………（3分）

根据几何关系可知，越接近O 点的发光点发出的光，照射到半球表面时的入射角越小，因此越不容易发生全反射。最靠近边缘的A 点和B 发出的光照到半球表面时的入射角将有最大值，即最有可能发生全反射。因此只要A 点和B 点发出的光能够从整个半球面全部射出，那么发光面上每一个发光点发出的光都能从整个半球面射出。…………………………………………………………………（4分）

从B 点（或者A 点）发出的光照在球面上，入射角最大的一束光是垂直于发光面的一束光，其入射角α若小于临界角C ，不发生全反射，则题目的条件完全满足。

设半球的半径为R ， 发光圆盘直径为D ，从B 点垂直于圆盘射出的光与球面交于点B ′（如图所示），

B B ′与O B ′夹角为α，则 /2sin 2D D R R

α==………………………（3分） 不发生全反射的条件是1sin sin C n α<=，

即 12D R n <……………………………………………………（3分）

解得2

nD R >

=1.7mm 。…………………………………………（2分） 5．（15分）（1）4H 11→He 42+2e 01+24.7 MeV ……………………………………………………

（3分） （2）太阳辐射到地球表面垂直太方向每平方米面积上的平均功率

P 1= P 0/（1-η1-η2）=1.36×103W 。………………………………………………………………（3分） 太阳辐射能量的总功率 P=4πr 2P 1=3.8×1026 W 。 ……………………………………………（3分）

（3）每秒消耗的质子质量

m 0=E P ×4m H =1962610

6.110

7.2410

8.3-????×4×1.67×10-27kg=6.4×1011 kg …………………………（3分） 太阳寿命t =0m m ?=113010

4.6%10100.2???=3×1017s=1×1010年。 ……………………………………（3分）

2014 第 31 届全国中学生物理竞赛预赛试题及参考答案与评分标准 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．α1/3 B．α 3 C．α D． 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 lcm 3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>F 2>F3B． F2 >F3 >F1 C． F3 >F 2> F 1 D ． 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 C．在保持m B>m A的条件下， m B越小，碰后 B 球的速度越大

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

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

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，下列说法正确的有 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，笼内有一只质量为 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F 1；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 F 2（如图Ⅰ-3），关于 F 1 和 F 2 的大小，下列判断中正确的是 A.F 1 = F 2＞(M + m )g B.F 1＞(M + m )g ,F 2＜(M + m )g C.F 1＞F 2＞(M + m )g D.F 1＜(M + m )g ，F 2＞(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 图Ⅰ -3 图Ⅰ -4 图Ⅰ-2

第32届全国中学生物理竞赛预赛试卷 本卷共16题，满分200分． 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． 1.2014年3月8日凌晨2点40分，马来西亚航空公司一架波音777-200飞机与管制中心失去联系．2014年3月24日晚，初步确定失事地点位于南纬31o52′、东经115 o 52′的澳大利亚西南城市珀斯附近的海域．有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照，则 A.该卫星一定是地球同步卫星 B.该卫星轨道平面与南纬31 o 52′所确定的平面共面 C.该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍 D.地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍

（铀核）衰变为22288Rn（氡核）要经过 次α衰变，16次β衰变次α衰变，4次β衰变 次α衰变，16次β衰变 D. 4次α衰变，4次β衰变 3．如图，一半径为R的固定的光滑绝缘圆环，位于竖直 平面内；环上有两个相同的带电小球a和b(可视为质 点)，只能在环上移动，静止时两小球之间的距离为R。 现用外力缓慢推左球a使其到达圆环最低点c，然后撤 除外力．下列说法正确的是 A.在左球a到达c点的过程中，圆环对b球的支持力变大B．在左球a到达c点的过程中，外力做正功，电势能增加。 C.在左球a到达c点的过程中，a、b两球的重力势能之和不变 D.撤除外力后，a、b两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒4．如图，O点是小球平抛运动抛出点；在O点有一个

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．G1G2,m1>m2 C．G1m2 D．G1>G2,m1G2,所以A不可能正确。 6. （2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，两根硬杆AB、BC用 铰链连接于A、B、C，整个装置处于静止状态。关于AB杆对BC杆作用 力的方向正确的是（） A．若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，由A指向B B．若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，由C指向B C．若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，由B指向A D．若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，由B指向C 答案：C解析：若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，取A点为支点，由杠杆平衡条件，BC杆对AB 杆作用力的方向竖直向上，由牛顿第三定律，AB杆对BC杆作用力的方向竖直向下，选项AB错误；若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，取C点为支点，由杠杆平衡条件，AB杆对BC杆作用力的方向由B指向A，选项C正确D错误。

《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

说明： 1、2016版和2013版相比较，新增了一些容，比如☆科里奥利力，※质心参考系☆虚功原理，☆连续性方程☆伯努利方程☆熵、熵增。另一方面，也略有删减，比如※矢量的标积和矢积，※平行力的合成重心，物体平衡的种类。有的说法更严谨，比如反冲运动及火箭改为反冲运动※变质量体系的运动，※质点和质点组的角动量定理(不引入转动惯量) 改为质点和质点组的角动量定理和转动定理，并且删去了对不引入转动惯量的限制，声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声增加限制（前3项均不要求定量计算）。 2、知识点顺序有调整。比如刚体的平动和绕定轴的转动2013版在一、运动学的最后，2016版独立为一个新单元，---很早以前的版本也如此。 3、2013年开始实行的“容提要”中，凡用※号标出的容，仅限于复赛和决赛。2016年开始实行的进一步细化，其中标☆仅为决赛容，※为复赛和决赛容，如 不说明，一般要求考查定量分析能力。 全国中学生物理竞赛容提要 (2015年4月修订，2016年开始实行) 说明：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第9次全体会议(1990年)的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛容提要》，作为今后物理竞赛预赛、复赛和决赛命题的依据。它包括理论基础、实验、其他方面等部分。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在经全国中学生物理竞赛委员会第10次全体会议通过，开始实施。 经2000年全国中学生物理竞赛委员会第19次全体会议原则同意，对《全国中学生物理竞赛容提要》做适当的调整和补充。考虑到适当控制预赛试题难度的精神，《容提要》中新补充的容用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的容，预赛试题仍沿用原规定的《容提要》，不增加修改补充后的容。 2005年，中国物理学会常务理事会对《全国中学生物理竞赛章程》进行了修订。依据修订后的章程，决定由全国中学生物理竞赛委员会常务委员会组织编写《全国中学生物理竞赛实验指导书》，作为复赛实验考试题目的命题围。 2011年对《全国中学生物理竞赛容提要》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2013年开始实行。修订后的“容提要”中，凡用※号标出的容，仅限于复赛和决赛。 2015年对《全国中学生物理竞赛容提要》进行了修订，其中标☆仅为决赛容，※为复赛和决赛容，如不说明，一般要求考查定量分析能力。 力学

2014第31届全国中学生物理竞赛预赛试题及参考答案与评分标准 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 C．在保持m B>m A的条件下，m B越小，碰后B球的速度越大

放大发发呆 第32届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题 2015年9月19日 说明：所有解答必须写在答题纸上，写在试题纸上无效。 一、（15分）在太阳内部存在两个主要的核聚变反应过程：碳循环和质子-质子循环；其中碳循环是贝蒂在1938年提出的，碳循环反应过程如图所示。图中p 、+e 和e ν分别表示质子、正电子和电子型中微子；粗箭头表示循环反应进行的先后次序。当从循环图顶端开始，质子p 与12C 核发生反应生成13N 核，反应按粗箭头所示的次序进行，直到完成一个循环后，重新开始下一个循环。已知+e 、p 和He 核的质量分别为0.511 MeV/c 2、1.0078 u 和 4.0026 u （1u≈931.494 MeV/c 2），电子型中微子e ν的质量可以忽略。 （1）写出图中X 和Y 代表的核素； （2）写出一个碳循环所有的核反应方程式； （3）计算完成一个碳循环过程释放的核能。 二、（15分）如图，在光滑水平桌面上有一长为L 的轻杆，轻杆两端各固定一质量均为M 的小球A 和B 。开始时细杆静止；有一质量为m 的小球C 以垂直于杆的速度0v 运动，与A 球碰撞。将小球和细杆视为一个系统。 （1）求碰后系统的动能（用已知条件和球C 碰后的速度表出）； （2）若碰后系统动能恰好达到极小值，求此时球C 的速度和系统的动能。 三、（20分）如图，一质量分布均匀、半径为r 的刚性薄圆环落到粗糙的水平地面前的 瞬间，圆环质心速度v 0与竖直方向成θ（π3π 22 θ<<）角，并同时以角速度0ω（0ω的 正方向如图中箭头所示）绕通过其质心O 、且垂直环面的轴转动。已知圆环仅在其所 在的竖直平面内运动，在弹起前刚好与地面无相对滑动，圆环与地面碰撞的恢复系数为k ，重力加速度大小为g 。忽略空气阻力。 （1）求圆环与地面碰后圆环质心的速度和圆环转动的角速度； （2）求使圆环在与地面碰后能竖直弹起的条件和在此条件下圆环能上升的最大高度； （3）若让θ角可变，求圆环第二次落地点到首次落地点之间的水平距离s 随θ变化的函数关系式、s 的最大值以及s 取最大值时r 、0v 和0ω应满足的条件。

四、（20分）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．图预17-4-1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，如图预17-4-2所示。测得此时电容器的电压改变量为U ?。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 。 五、（20分）如图预17-5-1所示，在正方形导线回路所围的区域 1234A A A A 内分布有方向垂直于回路平面向里的匀强磁场，磁感应强 度B 随时间以恒定的变化率增大，回路中的感应电流为 1.0mA I =．已知12A A 、34A A 两边的电阻皆为零；41A A 边的电阻 1 3.0k R =Ω，23A A 边的电阻27.0k R =Ω。 1．试求12A A 两点间的电压12U 、23A A 两点间的电压23U 、34 A A 两点间的电压34U 、41A A 两点间的电压41U 。 2．若一内阻可视为无限大的电压表V 位于正方形导线回路所在的平面内，其正负端与连线 位置分别如图预17-5-2、图预17-5-3和图预17-5-4所示，求三种情况下电压表的读数1U 、 2U 、3U 。 六、（20分）绝热容器A 经一阀门与另一容积比A 的容积大得很多的绝热容器B 相连。开始时阀门关闭，两容器中盛有同种理想气体，温度均为30℃，B 中气体的压强为A 中的2倍。现将阀门缓慢打开，直至压强相等时关闭。问此时容器A 中气体的温度为多少？假设在打开到关闭

全国中学生物理竞赛内容提要 (2015年4月修订，2016年开始实行) 说明：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第9次全体会议(1990年)的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛、复赛和决赛命题的依据。它包括理论基础、实验、其他方面等部分。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在南宁经全国中学生物理竞赛委员会第10次全体会议通过，开始实施。 经2000年全国中学生物理竞赛委员会第19次全体会议原则同意，对《全国中学生物理竞赛内容提要》做适当的调整和补充。考虑到适当控制预赛试题难度的精神，《内容提要》中新补充的内容用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容，预赛试题仍沿用原规定的《内容提要》，不增加修改补充后的内容。 2005年，中国物理学会常务理事会对《全国中学生物理竞赛章程》进行了修订。依据修订后的章程，决定由全国中学生物理竞赛委员会常务委员会组织编写《全国中学生物理竞赛实验指导书》，作为复赛实验考试题目的命题范围。 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2013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。 2015年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，其中标☆仅为决赛内容，※为复赛和决赛内容，如不说明，一般要求考查定量分析能力。

全国中学生物理竞赛真题汇编---光学 1.（19Y5）五、（20分）图预19-5中，三棱镜的顶角α为60?，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为 30.0cm f = 的两个完全相同的凸透镜L 1和 L 2．若在L 1的前焦面上 距主光轴下方14.3cm y =处放一单色点光源S ，已知 其像S '与S 对该光学系统是左右对称的．试求该三棱 镜的折射率． 2.（21Y6）六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O 下方玻璃中的C 点，球面的半径R ＝1.50cm ，O 到杯口平面的距离为8.0cm 。在杯脚底中心处P 点紧贴一张画片，P 点距O 点6.3cm 。这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n 1＝1.56，酒的折射率n 2＝1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。 3．（22Y3）三、(18分)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为尺的黑球，距球心为2R 处有一点光源S ，球心p 和光源s.皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r 最大为多少? 4．（16F2）（25分）两个焦距分别是1f 和2f 的薄透镜1L 和2L ，相距为d ，被共轴地安置在光具座上。 1. 若要求入射光线和与之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。 5．（17F2） 如图1所示，在真空中有一个折射率为ｎ（ｎ＞ｎ0，ｎ0为真空的折射率），半径为ｒ的质地均匀的小球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线ＢＣ传播，直线BC 与小球球心O 的距离为ｌ（ｌ＜ｒ），光束于小球体表面的点Ｃ经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D 又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小． 图1

第32届全国中学生物理竞赛预赛试卷 本卷共16题，满分200分． 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． 1.2014年3月8日凌晨2点40分，马来西亚航空公司一架波音777-200飞机与管制中心失去联系．2014年3月24日晚，初步确定失事地点位于南纬31o52′、东经115 o 52′的澳大利亚西南城市珀斯附近的海域．有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照，则 A.该卫星一定是地球同步卫星 B.该卫星轨道平面与南纬31 o 52′所确定的平面共面 C.该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍 D.地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍 2.23892U （铀核）衰变为22288Rn （氡核）要经过 A.8次α衰变，16次β衰变 B.3次α衰变，4次β衰变 C.4次α衰变，16次β衰变 D. 4次α衰变，4次β衰变 3．如图，一半径为R 的固定的光滑绝缘圆环，位于竖直平面内；环上有两个相同的带电小球a 和b(可视为质点)，只能在环上移动，静止时两小球之间的距离为R 。现用外力缓慢推左球a 使其到达圆环最低点c ，然后撤除外力．下列说法正确的是 A.在左球a 到达c 点的过程中，圆环对b 球的支持力变大 B ．在左球a 到达c 点的过程中，外力做正功，电势能增加。 C.在左球a 到达c 点的过程中，a 、b 两球的重力势能之和不变 D.撤除外力后，a 、b 两球在轨道上运动过程中系统的能量守恒 4．如图，O 点是小球平抛运动抛出点；在O 点有一个频闪点光源，闪光频率为30Hz ；在抛出点的正前方，竖直放置一块毛玻璃，小球初速度与毛玻璃平面垂直．在小球抛出时点光源开始闪光．当点光源闪光时，在毛玻璃上有小球的一个投影点．已知图中O 点与毛玻璃水平距离L=1．20 m ，测得第一、二个投影点之间的距离为0.05 m ．取重力加速度g =10m/s 2．下列说法正确的是 A.小球平抛运动的初速度为4m/s B ．小球平抛运动过程中，在相等时间内的动量变化不相等 C ．小球投影点的速度在相等时间内的变化量越来越大 D.小球第二、三个投影点之间的距离0．15m 5．某同学用电荷量计(能测出一段时间内通过导体横截面的电荷量)测量地磁场强度，完成了如下实验：如图，将面积为S ，电阻为"的矩形导线框abcd 沿图示方位水平放置于地面上某处，将其从图示位置绕东西轴转180o，测得通过线框的电荷量为Q 1；将其从图示位置绕东西轴转90 o ，测得通过线框的电荷量为Q 2.该处地磁场的磁感应强度大小应为

全国中学生高中物理竞赛预赛试题分类汇编 力学 第16届预赛题. 1.（15分）一质量为M 的平顶小车，以速度0v 沿水平的光滑轨道作匀速直线运动。现将一质量为m 的小物块无初速地放置在车顶前缘。已知物块和车顶之间的动摩擦系数为μ。 1. 若要求物块不会从车顶后缘掉下，则该车顶最少要多长？ 2. 若车顶长度符合1问中的要求，整个过程中摩擦力共做了多少功？ 参考解答 1.物块放到小车上以后，由于摩擦力的作用，当以地面为参考系时，物块将从静止开始加速运动，而小车将做减速运动，若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度，则物块就刚好不脱落。令v 表示此时的速度，在这个过程中，若以物块和小车为系统，因为水平方向未受外力，所以此方向上动量守恒，即 0()Mv m M v =+（1） 从能量来看，在上述过程中，物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功，即 2112 mv mg s μ=（2） 其中1s 为物块移动的距离。小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功，即 22021122 Mv mv mgs μ-=-（3） 其中2s 为小车移动的距离。用l 表示车顶的最小长度，则 21l s s =-（4） 由以上四式，可解得 202() Mv l g m M μ=+（5） 即车顶的长度至少应为202() Mv l g m M μ=+。 2．由功能关系可知，摩擦力所做的功等于系统动量的增量，即 22011()22 W m M v Mv =+-（6） 由（1）、（6）式可得 202() mMv W m M =-+（7） 2.（20分）一个大容器中装有互不相溶的两种液体，它们的密度分别为1ρ和2ρ（12ρρ<）。现让一长为L 、密度为121()2 ρρ+的均匀木棍，竖直地放在上面的液体内，其下端离两

2016年全国初中应用物理竞赛试题 一、本题共10小题，毎小题2分，共20分。以下各小题给出的四个选项中只有一个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。 1．我国有句谚语说：“下雪不冷化雪冷”。你认为以下几个说法中一定错误的是（） A．冷与不冷是将下雪过程中与下雪过后的温度进行对比来说的 B．冷气流的北上导致气温的降低 C．雪的熔化、熔化后水的蒸发以及雪的升华都需要吸热导致气温的降低 D．人们感觉的“冷”与“不冷”除与温度有关之外，还受空气湿度的影响 2．公路交通标志由基板和附着其上的反光膜组成，夜晚它可以反射汽车射来的灯光，使司机看清交通标志。图1所示的反光膜横截面的结构示意图中，设计最合理的是（） 3．如图2所示，生活中有很多方法都可以将斧头安紧在斧柄上，下面四种方法能更好地利用斧头惯性的是( ) 图2 4．将一根直木棒放在一装有水的长方体形状的玻璃水槽中的偏左侧的位置，直木棒静止后从其正前方观察到的现象是下面四种情况中的哪一种（）

5．用手提起如图4甲所示长细金属链的一端，使金属链的另一端接触玻璃杯底部，然后逐渐将长金属链顺序地盘入玻璃杯中，直到金属链几乎能装满玻璃杯。将玻璃杯放置在水平桌面的最左端，使金属链的另一端伸出玻璃杯外，然后用手指按住金属链，如图4乙所示。若将手指放开，将会出现下列哪种现象（） A．没有变化 B．金属链会回到玻璃杯中 C．金属链会下落一段距离后停止滑出杯子 D．金属链会下落直到玻璃杯清空 6．如图5所示为双金属片温度计的内部结构示意图，双金属片一般是由形状相同的铜片和铁片铆合在一起制成的，其中铜的热膨胀程度比铁的大。当温度变化时，由于内外两 层金属片的膨胀程度不一样而引起指针偏转，同时在弹力的平衡下，指针便指在刻度盘上相应的温度值位置上，从而显示出被测的温度。下面关于双金属片温度计的认识中，错误的是( ) A．双金属片温度计是根据固体热胀冷缩的原理制成的 B．被测温度越高，双金属片温度计内弹簧的弹力越大

全国高中物理竞赛历年试题与详解答案汇编 ———广东省鹤山市纪元中学 2014年5月

全国中学生物理竞赛提要 编者按：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第九次全体会议的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国目前中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛和决赛命题的依据，它包括理论基础、实验基础、其他方面等部分。其中理论基础的绝大部分内容和国家教委制订的（全日制中学物理教学大纲》中的附录，即 1983年教育部发布的《高中物理教学纲要（草案）》的内容相同。主要差别有两点：一是少数地方做了几点增补，二是去掉了教学纲要中的说明部分。此外，在编排的次序上做了一些变动，内容表述上做了一些简化。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在南宁由全国中学生物理竞赛委员会第10次全体会议正式通过，开始实施。 一、理论基础 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。 匀速及匀速直线运动及其图象。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。 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。行星和人造卫星的运动。 3、物体的平衡 共点力作用下物体的平衡。力矩。刚体的平衡。重心。 物体平衡的种类。 4、动量 冲量。动量。动量定理。 动量守恒定律。 反冲运动及火箭。 5、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。 6、流体静力学 静止流体中的压强。 浮力。 7、振动 简揩振动。振幅。频率和周期。位相。

29届全国中学生物理竞赛决赛试题 panxinw 整理 一、(15分) 如图，竖直的光滑墙面上有A 和B 两个钉子，二者处于同一水平高度，间距为l ，有一原长为l 、劲度系数为k 的轻橡皮筋，一端由A 钉固定，另一端系有一质量为m=g kl 4的小 球，其中g 为重力加速度．钉子和小球都可视为质点，小球和任何物体碰 撞都是完全非弹性碰撞而且不发生粘连．现将小球水平向右拉伸到与A 钉 距离为2l 的C 点，B 钉恰好处于橡皮筋下面并始终与之光滑接触．初始时刻小球获得大小为20gl v 、方向竖直向下的速度，试确定此后小球沿 竖直方向的速度为零的时刻．

二、(20分) 如图所示，三个质量均为m的小球固定于由刚性轻质杆构成的丁字形架的三个顶点A、B和C处．AD ⊥BC，且AD=BD=CD=a，小球可视为质点，整个杆球体系置于水平桌面上，三个小球和桌面接触，轻质杆架 悬空．桌面和三小球之间的静摩擦和滑动摩擦因数均为μ，在AD杆上距A点a／4 1．试论证在上述推力作用下，杆球体系处于由静止转变为运动的临界状态时， 三球所受桌面的摩擦力都达到最大静摩擦力； 2．如果在AD杆上有一转轴，随推力由零逐渐增加，整个装置将从静止开始绕 该转轴转动．问转轴在AD杆上什么位置时，推动该体系所需的推力最小，并求出 该推力的大小．

三、(20分) 不光滑水平地面上有一质量为m的刚性柱体，两者之间的摩擦因数记为μ．柱体正视图如图所示，正视图下部为一高度为h的矩形，上部为一半径为R的半圆形．柱体上表面静置一质量同为m的均匀柔软的链条，链条两端距地面的高度均为h／2，链条和柱体表面始终光滑接触．初始时，链条受到微小扰动而沿柱体右侧面下滑．试求在链条开始下滑直至其右端接触地面之前的过程中，当题中所给参数满足什么关系时， 1．柱体能在地面上滑动； 2．柱体能向一侧倾倒； 3．在前两条件满足的情形下，柱体滑动先于倾倒发生．

第32届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题 2015年9月19日 说明：所有解答必须写在答题纸上，写在试题纸上无效。 一、（15分）在太阳部存在两个主要的核聚变反应过程：碳循环和质子-质子循环；其中碳循环是贝蒂在1938年提出的，碳循环反应过程如图所示。图中p 、+e 和e ν分别表示质子、正电子和电子型中微子；粗箭头表示循环反应进行的先后次序。当从循环图顶端开始，质子p 与12C 核发生反应生成13N 核，反应按粗箭头所示的次序进行，直到完成一个循环后，重新开始下一个循环。已知+e 、p 和He 核的质量分别为0.511 MeV/c 2、1.0078 u 和4.0026 u （1u≈931.494 MeV/c 2），电子型中微子e ν的质量可以忽略。 （1）写出图中X 和Y 代表的核素； （2）写出一个碳循环所有的核反应方程式； （3）计算完成一个碳循环过程释放的核能。 二、（15分）如图，在光滑水平桌面上有一长为L 的轻杆，轻杆两端各固定一质量均为M 的小球A 和B 。开始时细杆静止；有一质量为m 的小球C 以垂直于杆的速度0v 运动，与A 球碰撞。将小球和细杆视为一个系统。 （1）求碰后系统的动能（用已知条件和球C 碰后的速度表出）； （2）若碰后系统动能恰好达到极小值，求此时球C 的速度和系统的动能。 三、（20分）如图，一质量分布均匀、半径为r 的刚性薄圆环落到粗糙的水平地面前的 瞬间，圆环质心速度v 0与竖直方向成θ（π3π 22 θ<<）角，并同时以角速度0ω（0ω的 正方向如图中箭头所示）绕通过其质心O 、且垂直环面的轴转动。已知圆环仅在其所 在的竖直平面运动，在弹起前刚好与地面无相对滑动，圆环与地面碰撞的恢复系数为k ，重力加速度大小为g 。忽略空气阻力。 （1）求圆环与地面碰后圆环质心的速度和圆环转动的角速度； （2）求使圆环在与地面碰后能竖直弹起的条件和在此条件下圆环能上升的最大高度； （3）若让θ角可变，求圆环第二次落地点到首次落地点之间的水平距离s 随θ变化的函数关系式、s 的最大值以及s 取最大值时r 、0v 和0ω应满足的条件。

全国中学生物理竞赛预赛试卷 本卷共16题，满分200分． 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．下列说法中正确的是 A．水在0℃时密度最大． B．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中分子速率很大的如大于v A的分子全部 取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v A的分子． C．杜瓦瓶的器壁是由两层玻璃制成的，两层玻璃之间抽成真空，抽成真空的主要 作用是既可降低热传导，又可降低热辐射． D．图示为一绝热容器，中间有一隔板，隔板左边盛有温度为T的理想气体，右边为真空．现抽掉隔板，则气体的最终温度仍为T． 2．如图，一半径为R电荷量为Q的带电金属球，球心位置O固定，P为球外一点．几位同学在讨论P点的场强时，有下列一些说法，其中哪些说法是正确的？ A．若P点无限靠近球表面，因为球表面带电，根据库仑定律可推知，P点的场强趋 于无穷大． B．因为在球内场强处处为0，若P点无限靠近球表面，则P点的场强趋于0 C．若Q不变，P点的位置也不变，而令R变小，则P点的场强不变． D．若保持Q不变，而令R变大，同时始终保持P点极靠近球表面处，则P点的场强不变． 3．图中L为一薄凸透镜，ab为一发光圆面，二者共轴，S为与L平行放置的屏，已知这时ab可在屏上成清晰的像．现将透镜切除一半，只保留主轴以上的一半透镜，这时ab在S上的像 A．尺寸不变，亮度不变． B．尺寸不变，亮度降低． C．只剩半个圆，亮度不变． D．只剩半个圆，亮度降低． 4．一轻质弹簧，一端固定在墙上，另一端连一小物块，小物块放在摩擦系数为μ的水平面上，弹簧处在 自然状态，小物块位于O处．现用手将小物块向右移到a处，然 后从静止释放小物块，发现小物块开始向左移动． A．小物块可能停在O点． B．小物块停止以后所受的摩擦力必不为0 C．小物块无论停在O点的左边还是右边，停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向两者既可能相同，也可能相反． D．小物块在通过O点后向右运动直到最远处的过程中，速度的大小总是减小；小物块在由右边最远处回 到O点的过程中，速度的大小总是增大． 5．如图所示，一内壁光滑的圆锥面，轴线OO’是竖直的，顶点O在下方，锥角为2 α，若有两个相同的小珠（均视为质点）在圆锥的内壁上沿不同的圆轨道运动，则有： A．它们的动能相同． B．它们运动的周期相同． C．锥壁对它们的支撑力相同． D．它们的动能与势能之比相同，设o点为势能零点．