2018年全国初中应用物理竞赛试题及答案 注意事项: 1.请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2.用蓝色或 黑色钢笔、圆珠笔书写。 3.本试卷共有六个大题,满分100分。 ―、本题共10小题,每小题2分,共20分。以下各小题给出的四个选项中只 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.如图1所示为伦敦四大地标性摩天大楼:“对讲机”、“小黄瓜”、“奶酷刨”、“碎片大厦”。其中座大楼的设计考虑不周,曾经由于玻璃反光将停放 在附近的小轿车某些部件“烤”熔化了,你认为这座大楼最可能是( ) 2.当今,世界性的能源危机断地加深,节约能源义不容辞。下面四种符号中, 为中国节能标志的是( ) 3.在炎热的夏天,当我们吃冰棒的时候,常常看到在冰棒的周围有“白气”冒出,关于这个“白气”,下列说法中正确的是() A.“白气”是冰棒上的冰升华的结果,“白气”应该上升 B.“白气”是冰棒上的冰升华的结果,“白气”应该下降 C.“白气”是空气中的水蒸气液化的结果,“白气”应该上升 D.“白气”是空气中的水蒸气液化的结果,“白气”应该下 降 4.如图3所示为双线并绕的螺线管,a、b、c、d为四个接线柱,其 中a、b之间连接一根较细的导线;c、d之间连接一根较粗的导线。 如用两端电压恒定的同一个电源供电,下列连接方式中磁性最强的方 法是() A.将bc相连,然后a、d分别接电源两极 B.将cd相连,然后a、b 分别接电源两极 C.将ab相连、cd相连,然后分别接电源两极 D.将ad相连、bc相连,然后分 别接电源两极 5.5号电池因其体积小、容量适中,因此在小功率电器产品中广泛使用。某种市售5号电池包装上写有“1.5 V 2000 mAH”字祥。对该电池,下列说法中正确的是() A.它能提供的电能约10.8 kJ B.它正常工作时的电流是2 A
第届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
第23届全国中学生物理竞赛复赛试卷 一、(23分)有一竖直放置、两端封闭的长玻璃管,管内为真空,管内有一小球自某处自由下落(初速度为零),落到玻璃管底部时与底部发生弹性碰撞.以后小球将在玻璃管内不停地上下跳动。现用支架固定一照相机,用以拍摄小球在空间的位置。每隔一相等的确定的时间间隔T 拍摄一张照片,照相机的曝光时间极短,可忽略不计。从所拍到的照片发现,每张照片上小球都处于同一位置。求小球开始下落处离玻璃管底部距离(用H 表示)的可能值以及与各H 值相应的照片中小球位置离玻璃管底部距离的可能值。 二、(25分)如图所示,一根质量可以忽略的细杆,长为2l ,两端和中心处分别固连着质量为m 的小球B 、D 和C ,开始时静止在光滑的水平桌面上。桌面上另有一质量为M 的小球A ,以一给定速度0v 沿垂直于杆DB 的方间与右端小球B 作弹性碰撞。求刚碰后小球A,B,C,D 的速度,并详细讨论以后可能发生的运动情况。 三、(23分)有一带活塞的气缸,如图1所示。缸内盛有一定质量的气体。缸内还有一可随轴转动的叶片,转轴伸到气缸外,外界可使轴和叶片一起转动,叶片和轴以及气缸壁和活塞都是 绝热的,它们的热容量都不计。轴穿过气缸处不漏气。 如果叶片和轴不转动,而令活塞缓慢移动,则在这 种过程中,由实验测得,气体的压强p 和体积V 遵从以下的过程方程式 图1 其中a ,k 均为常量, a >1(其值已知)。可以由上式导出,在此过程中外界对气体做的功为 式中2V 和1V ,分别表示末态和初态的体积。 如果保持活塞固定不动,而使叶片以角速度ω做匀角速转动,已知在这种过程中,气体的压强的改变量p ?和经过的时间t ?遵从以 图2 下的关系式 式中V 为气体的体积,L 表示气体对叶片阻力的力矩的大小。 上面并没有说气体是理想气体,现要求你不用理想气体的状态方程和理想气体的内能只与温度有关的知识,求出图2中气体原来所处的状态A 与另一已知状态B 之间的内能之差(结果要用状态A 、B 的压强A p 、B p 和体积A V 、B V 及常量a 表示) 四、(25分)图1所示的电路具有把输人的交变电压变成直流电压并加以升压、输出的功能,称为整流倍压电路。图中1D 和2D 是理想的、点接触型二极管(不考虑二极管的电容),1C 和2C 是理想电容器,它们的电容都为C ,初始时都不带电,G 点接地。现在A 、G 间接上一交变电源,其电压A u ,随时间t 变化的图线如图2所示.试
2018年度全国初中应用物理竞赛试卷 注意事项: 1.请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2.用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。 3.本试卷共有六个大题,满分100分。 把正确选项前面的字母填在题后的括号内。 1.如图1所示为伦敦四大地标性摩天大楼:“对讲机”、“小黄瓜”、“奶酷刨”、“碎片大厦”。其中座大楼的设计考虑不周,曾经由于玻璃反光将停放在附近的小轿车某些部件“烤”熔化了,你认为这座大楼最可能是() 2.当今,世界性的能源危机断地加深,节约能源义不容辞。下面四种符号中,为中国节能标志的是() 3.在炎热的夏天,当我们吃冰棒的时候,常常看到在冰棒的周围有“白气”冒出,关于这个“白气”,下列说法中正确的是() A.“白气”是冰棒上的冰升华的结果,“白气”应该上升 B.“白气”是冰棒上的冰升华的结果,“白气”应该下降 C.“白气”是空气中的水蒸气液化的结果,“白气”应该上升 D.“白气”是空气中的水蒸气液化的结果,“白气”应该下降
4.如图3所示为双线并绕的螺线管,a、b、c、d为四个接线柱,其中a、b之间连 接一根较细的导线;c、d之间连接一根较粗的导线。如用两端电压恒定的同一个电源供 电,下列连接方式中磁性最强的方法是() A.将bc相连,然后a、d分别接电源两极 B.将cd相连,然后a、b分别接电源两极 C.将a b相连、cd相连,然后分别接电源两极 D.将a d相连、bc相连,然后分别接电源两极 5.5号电池因其体积小、容量适中,因此在小功率电器产品中广泛使用。某种市售5号电池包装上写有“1.5 V 2000 mAH”字祥。对该电池,下列说法中正确的是() A.它能提供的电能约10.8 kJ B.它正常工作时的电流是2 A C.它提供的最大电功率为3 W D.它在电路中是提供电荷的装置 6.在平缓的海滩上经常可以看到如图4所示的情景:不论远处的海 浪沿什么方向冲向海岸,到达岸边时总是大约沿着垂直于岸的方向。发 生这个现象的原因可能是() A.在海岸边,风的方向总是与海岸线垂直 B.在海岸边,风的方向总是与海岸线平行 C.水波在浅水中传播时,水越浅传播得越快 D.水波在浅水中传播时,水越浅传播得越慢 7.小明在宠物店买了淡水热带鱼,为方便带回家,商家将鱼放在装有水的轻薄的塑料袋里。如果小明将装着魚且没有打开的塑料袋直接放入家里的淡水鱼缸中,则图5中最有可能发生的情况是( ) 8.微波在传播过程中,如果遇到金属会被反射,遇到陶瓷或玻璃则几 乎不被吸收的透射,而遇到类似于水、酸等极性分子构成的物质则会被吸 收导致这些物质的温度升高。如图6所示为家用微波炉工作过程的示意图。 根据这些信息,你认为以下关于微波炉的说法不正确 ...的是() A.炉的内壁要使用金属材料 B.炉内盛放食物的容器的材质可以是玻璃或陶瓷 C.炉内转盘的主要作用是为了从不同侧面看到食物被加热的情况 D.微波炉的玻璃门上有一层金属膜或金属网 9.静止、密闭的客车上有一个系在座椅上的氦气球,一个悬挂在车顶的小球。若客车突然启动向左驶出,图7中氦气球与悬挂小球最可能出现的相对位置变化是()
第16讲比热容 16.1 学习提要 16.1.1 燃料的热值 1.热值的概念 燃料燃烧时能放出热量,相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不一样。1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值,用字母q表示。 2.热值的定义 热值的定义式为q=Q/m 3.热值的单位 在国际单位制中,热值的单位是焦/千克(J/Kg),读作“焦每千克”。 16.1.2 比热容 1.比热容的概念 比热容简称比热,用字母c表示,是物质的特性之一,每种物质都有自己的比热容。比热容是指单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1℃吸收(或者放出)的热量。 2.比热容的定义式 比热容的定义式为 c = Q/m△t 3.比热容的单位 比热容的单位是一个组合单位,在国际单位制中,比热容的单位是焦/(千克.℃),读作“焦每千克摄氏度”。 4. 比热容的测定 比热容是物质的特性之一,在许多热学问题上都要用到,所以测定物质的比热容很重要。在热传递过程中,如果没有热量的损失,那么低温物体吸收的热量应该等于高温物体放出的热量。 (1)实验原理:热平衡方程式Q 吸= Q放
(2)实验方法:实验室一般采用混合法来测定物质的比热容。 (3)实验器材:量热器、天平、温度计、待测金属块、适量的常温下的水和沸水。 (4)实验步骤:①用天平分别测量小桶、搅动器、适量的常温下的水、待测金属块的质量; ②将金属块放入沸水(100℃)中加热一段时间; ③在量热器小筒内装入适量的常温下的水,并用温度计测出水的温度t1; ④将金属块从沸水中取出,投入量热器的小筒内,合上盖子,用搅拌器上下搅 动,直到量热器中温度达到稳定为止。 ⑤用温度计测出混合温度t2. (5)实验结果:设量热器和搅拌器是由比热容为c的同种物质做成,总质量为m; 适量的常温下的水质量为m水,比热容为c水;待测金属块的质量为m金,比热 容为c金。 由于量热器、搅拌器、常温下的水的初温均为t1,待测金属块的初温为t2=100℃, 混合后温度为t2。由热平衡方程式Q吸= Q放。可得 cm(t1-t2)+c水m水(t2-t1)= c金m金(t0-t2) c金=[(cm+c水m水)(t2-t1)]/[m金(t0-t2)] 16.2 难点释疑 16.2.1 温度和热量 温度表示物体的冷热程度。不论物体处于哪一种状态,总有某一个确定的温度。物体在热传递过程中温度会发生变化,物体从外界吸收热量,其温度一般会上升;物体向外界放出热量,其温度一般会下降。当吸收热量和放出热量的过程结束后,物体的温度仍然有一个确定的值。 热量是物体在热传递过程中,吸收或放出热的多少。一个物体有某一个确定的温度值,并不能说一个物体就具有多少热量。所以不能说温度高的物体热量大,也不能说同一温度质量大的物体热量大。热量的多少只有在热传递过程中才具有意义。说的明确一点,热量只有在物体的温度发生变化或内能发生变化时才具有意义。 物体的温度是某一个确定的值,对应于物体处于某一种状态。物体吸收(或者放出)的热量是某一个确定的值,对应于物体一定的温度变化(或物态变化)。在热传度过程中,物
2017年度全国初中应用物理竞赛试题 一、单选题:(每题2分,共20分) 1. 录音棚的墙壁通常装有皮质材料的软包,如图所示,这样做的目的是() A. 减弱声音的反射 B. 增强声音的反射 C. 增大声音的响度 D. 提高装饰的效果 2. 如图所示的两个完全一样的陶瓷杯中分别装有半杯刚冲 好的热茶和半杯冷牛奶,如果将他们混合在一起,想尽快做一杯 温度可能低一些的奶茶,以下方法中效果最好的是() A. 将热茶冷却2min ,之后再把冷牛奶倒入热茶杯中 B.把冷牛奶倒入热茶杯中,再冷却2min C. 将热茶冷却2min ,之后再把热茶倒入冷牛奶杯中 D.把热茶倒入冷牛奶杯中,再冷却2min 3. 炎热的夏天,在玻璃杯中装有水和冰块,如图所示,左边杯子里的冰块压着杯底,右边杯子里的冰块漂浮在水面。若不考虑水的蒸发,当两 个杯中的冰块全部熔化时,杯中水面和初始时刻杯中水面 相比() A. 都高于初始时刻杯中的水面 B. 都和初始时刻杯中的水面相平 C. 左侧杯中水面和初始时刻的水面相平,右侧杯中水面高于初始时刻杯中水面 D. 左侧杯中水面高于初始时刻杯中水面,右侧杯中水面和初始时刻的水面相平 4. 小明用塑料吸管喝汽水时发现,松手后原来插入瓶底的吸管会自己上浮,但放在凉开水中却不会,如图所示。对此现象的分析,下列说话中正 确的是() A. 吸管密度小于汽水密度,因此会上浮 B.吸管很细, 由于内部液体表面张丽的作用导致上浮 C. 从汽水中析出的二氧化碳以气泡形式附着在吸管 上,使他们整体所受浮力大于所受重力而上浮 D. 由于吸管内外大气压强的作用,使吸管上浮 5. 小明是一个爱动手并且善于思考的同学。一 天他把自己的手机拆开,看到一块如图所示的锂电 池。以下是他做出的判断,其中不正确的是() A. 这块电池能提供的电能大约为2.3×104J B.
第24届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (本题共七大题,满分160分) 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,弹簧的下端与地面固定连接。平板被限制在两条竖直光滑的平行导轨之间(图中未画出竖直导轨),从而只能地竖直方向运动。平板与弹簧构成的振动系统的振动周期s T 00.2=。一小球B 放在光滑的水平台面上,台面的右侧边缘正好在平板P 端的正上方,到P 端的距离为m h 80.9=。平板静止在其平衡位置。水球B 与平板PQ 的质量相等。现给小球一水平向右的速度0μ,使它从水平台面抛出。已知小球B 与平板发生弹性碰撞,碰撞时间极短,且碰撞过程中重力可以忽略不计。要使小球与平板PQ 发生一次碰撞而且只发生一次碰撞,0μ的值应在什么范围内?取2 /8.9s m g = 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ω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,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 a 的大小和方向(用与CD 杆之间的夹角表示) 三、(20分)如图所示,一容器左侧装有活门1K ,右侧装有活塞B ,一厚度可以忽略的隔板M 将容器隔成a 、b 两室,M 上装有活门2K 。容器、隔板、活塞及活门都是绝热的。隔板和活塞可用销钉固定,拔掉销钉即可在容器内左右平移,移动时不受摩擦作用且不漏气。整个容器置于压强为P 0、温度为T 0的大气中。
2014年第二十四届初中应用物理竞赛(巨人杯)试题 一、本题共10小题,每小题2分,共20分。以下各小题给出的四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.汽车的观后镜是用来观察车后路面情况的装置,一般 为凸面镜。正常情况下,坐在驾驶员位置的人通过左侧 观后镜应该看见如图1甲所示的效果。在某次准备驾车 外出前,坐在驾驶员位置的王师傅发现,从左侧观后镜 中看到的是如图1乙所示的情景。为确保行驶安全,左 侧观后镜的镜面应适当完成图2中的哪种操作() 2.“元旦文艺会演”时,物理老师和电工师傅合作给同学们表 演了一个“不怕电”的节目(注意:因该节目有危险,同学们 切勿模仿)。首先电工师傅将两根导线的接头A、B分别连接到 一标有“PZ220 100”的灯泡(如图3甲所示)的接线柱C、 D上,闭合开关,灯泡正常发光。随后,电工师傅断开开关取 下灯泡,物理老师站到干燥的木凳上,左、手两手分别抓住两 导线接头A、B(如图3乙所示),此时电工师傅闭合开关,用 测电笔分别测试导线接头A、B及物理老师的皮肤,发现测电 笔的氖管均发光,而在这一过程中,物理老师依然谈笑自如。 对以上现象的解释,你认为下列说法中正确的是() A.物理老师有“特异功能”,确实不怕电 B.物理老师的双手戴着绝缘手套 C.在人、灯替换的过程中,电源的零线被断开了 D.在人、灯替换的过程中,电源的火线被断开了 3.图4甲为一把手工的锯条,图4乙为正对着锯齿看的效 果,发现它的锯齿都“东倒西歪”的侧向两侧,而不在一 个平面上。其原因是() A.将锯齿做成这样的形状后,容易将锯齿打磨得更锋利 B.将锯齿做成这样的形状后,锯条承受撞击能力更强 C.锯条用得太久,锯齿被撞歪了 D.将锯齿做成这样的形状后,可以使锯口加宽,减小被锯物体对锯条的摩擦力 4.“嫦娥三号”探测器在月球表面降落时,没有使用降落伞,是因为() A.月球表面非常松软,不需要使用降落伞减速 B.距离月球表面太近,用降落伞来不及减速 C.月球表面附近没有大气,降落伞无法起到减速的作用 D.“嫦娥三号”质量太大,不易制作足够大的降落伞
2018年度全国初中应用物理竞赛试题 (时间100分钟,满分100分) 一、选择题(本题共10个小题,每小题2分,共20分。以下各题的四个选项中只有一个正确答案)。 1、图为伦敦四大地标性摩天大楼:“对讲机”、“小黄瓜”、“奶酪刨”、“碎片大厦”。其中一座大楼的设计因考虑不周,曾经由于玻璃反光将停放在附近的小桥车某些部件烤化了,你认为这座大楼最可能是( ) 2、当今,世界性的能源危机在不断地加深,节约能源义不容辞.下面四种符号中,为中国节能标志的是 ( ) A B C D 3、在炎热的夏天,当我们吃冰棒的时候,常常看到在冰棒的周围有“白气”冒出,关于这个“白气”,下列说法中正确的是()
A.“白气”是冰棒上的冰升华的结果,“白气”应该上升 B.“白气”是冰棒上的冰升华的结果,“白气”应该下降 C.“白气”是空气中的水蒸气液化的结果,“白气”应该上升 D.“白气”是空气中的水蒸气液化的结果,“白气”应该下降 4、如图为双并绕的螺线管,、、、为螺线管的四个接线头,其中,之间连接一根较细的导线,之间连接一根较粗的导线,如用同一电源供电,下列连接方式中磁性最强的接法是()。 A: 相连,、分别接在电源两极 B: 相连,、分别接在电源两极 C: 相连后接在电源一极,相连后接在电源另一极 D: 相连后接在电源一极,相连后接在电源另一极 5、5号电池因其体积小、容量适中,因此在小功率电器产品中广泛使用。某种市售5号电池包装上写有“1.5V 2000 ”字祥。对该电池,下列说法中正确的是() A.它能提供的电能约10.8 B.它正常工作时的电流是2 A C.它提供的最大电功率为3 W D.它在电路中是提供电荷的装置
2016全国初中物理竞赛复赛试题(含答案) 初中物理是义务教育的基础学科,一般从初二开始开设这门课程,教学时间为两年。一般也是中考的必考科目。随着新高考/新中考改革,学生的综合能力越来越重要,录取方式也越来越多,三位一体录取方式十分看重学生的课外奖项获取。万朋教育小编为初中生们整理了2016年全国初中物理竞赛试卷和答案,希望对您有所帮助。 第29届全国中学生物理竞赛复赛试卷 本卷共8题,满分160分。 一、(17分)设有一湖水足够深的咸水湖,湖面宽阔而平静,初始时将一体积很小的匀质正立方体物块在湖面上由静止开始释放,释放时物块的下底面和湖水表面恰好相接触。已知湖水密度为ρ;物块边长为b ,密度为'ρ,且ρρ<'。在只考虑物块受重力和液体浮力作用的情况下,求物块从初始位置出发往返一次所需的时间。 解: 由于湖面足够宽阔而物块体积很小,所以湖面的绝对高度在物块运动过程中始终保持不变,因此,可选湖面为坐标原点并以竖直向下方向为正方向 建立坐标系,以下简称x 系. 设物块下底面的坐标为x ,在物块未完全浸没入湖水时,其所受到的浮力为 2b f b x g ρ= ( x b ≤) (1) 式中 g 为重力加速度.物块的重力为 3 g f b g ρ'= (2) 设物块的加速度为a ,根据牛顿第二定律有
3 g b b a f f ρ'=- (3) 将(1)和(2)式代入(3)式得 g a x b b ρρρρ'?? =- - ?'? ? (4) 将x 系坐标原点向下移动/b ρρ' 而建立新坐标系,简称X 系. 新旧坐标的关 系为 X x b ρρ ' =- (5) 把(5)式代入(4)式得 g a X b ρρ=-' (6) (6)式表示物块的运动是简谐振动. 若0X =,则0a =,对应于物块的平衡位置. 由(5)式可知,当物块处于平衡位置时,物块下底面在x 系中的坐标为 0x b ρρ ' = (7) 物块运动方程在 X 系中可写为 ()()cos X t A t ω?=+ (8) 利用参考圆可将其振动速度表示为 ()()sin V t A t ωω?=-+ (9) 式中ω为振动的圆频率 'g b ρωρ= (10) 在(8)和(9)式中 A 和?分别是振幅和初相位,由初始条件决定. 在物块刚被释 放时,即0t =时刻有x =0,由(5)式得
2014年全国初中物理竞赛试题及答案
2014年第二十四届初中应用物理竞赛试题 试卷总分:120分时间:120分钟 启用前----绝密 一、本题共10小题,每小题2分,共20分。以下各小题给出的四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.汽车的观后镜是用来观察车后 路面情况的装置,一般为凸面 镜。正常情况下,坐在驾驶 员位置的人通过左侧观后镜应该看见如图1甲 所示的效果。在某次准备驾车外出前,坐在驾驶员位置的王师傅发现,从左侧观后镜中看到的是如图1乙所示的情景。为确保行驶安全,左侧观后镜的镜面应适当完成图2中的哪种操作 0 0 &鬥 比佝外卑转m 向内庭转 c.向拆庭转m 向F庭转 阻2 2.“元旦文艺会演”时,物理老师和电工师傅合 作给同学们表演了一个“不怕电” 的节目(注意:因该节目有危险,同学们切勿模
仿)。首先电工师傅将两根导线的接头A、B分别连接到一标有“ PZ220 100”的灯泡(如图3 甲所示)的接线柱C、D上,闭合开关,灯泡正常发光。随后,电工师傅断开开关取下灯泡,物理老师站到干燥的木凳上,左、手两手分别抓住两导线接头A、B (如图3乙所示),此时电工师傅闭合开关,用测电笔分别测试导线接头A、B 及物理老师的皮肤,发现测电笔的氖管均发光,而在这一过程中,物理老师依然谈笑自如。对以上现象的解释,你认为下列说法中正确的是() A ?物理老师有“特异功能”,确实不怕电 B.物理老师的双手戴着绝缘手套 C .在人、灯替换的过程中,电源的零线被断开了 D .在人、灯替换的过程中,电源的火线被断开了单空 3?图4甲为一把手工的锯条,图4乙紬 为正对着锯齿看的效果,发现它的锯齿都“东倒西歪”的侧向两侧,而不在一个平面上。其原因是()
一、 由于湖面足够宽阔而物块体积很小,所以湖面的绝对高度在物块运动过程中始终保持不变,因此,可选湖面为坐标原点并以竖直向下方向为正方向建立坐标系,以下简称x 系. 设物块下底面的坐标为x ,在物块未完全浸没入湖水时,其所受到的浮力为 2b f b x g ρ= (x b ≤) (1) 式中g 为重力加速度.物块的重力为 3g f b g ρ'= (2) 设物块的加速度为a ,根据牛顿第二定律有 3g b b a f f ρ'=- (3) 将(1)和(2)式代入(3)式得 g a x b b ρρρρ'??=-- ?'?? (4) 将x 系坐标原点向下移动/b ρρ' 而建立新坐标系,简称X 系. 新旧坐标的关系为 X x b ρρ'=- (5) 把(5)式代入(4)式得 g a X b ρρ=-' (6) (6)式表示物块的运动是简谐振动. 若0X =,则0a =,对应于物块的平衡位置. 由(5)式可知,当物块处于平衡位置时,物块下底面在x 系中的坐标为 0x b ρρ '= (7) 物块运动方程在X 系中可写为
()()cos X t A t ω?=+ (8) 利用参考圆可将其振动速度表示为 ()()sin V t A t ωω?=-+ (9) 式中ω为振动的圆频率 ω= (10) 在(8)和(9)式中A 和?分别是振幅和初相位,由初始条件决定. 在物块刚被释放时,即0t =时刻有x =0,由(5)式得 (0)X b ρρ '=- (11) (0)0V = (12) 由(8)至(12)式可求得 A b ρρ '= (13) ?=π (14) 将(10)、(13)和(14)式分别代人(8)和(9)式得 ()()cos X t b t ρωρ '=+π (15) ()()V t t ω=+π (16) 由(15)式可知,物块再次返回到初始位置时恰好完成一个振动周期;但物块的运动始终由(15)表示是有条件的,那就是在运动过程中物块始终没有完全浸没在湖水中. 若物块从某时刻起全部浸没在湖水中,则湖水作用于物块的浮力变成恒力,物块此后的运动将不再是简谐振动,物块再次返回到初始位置所需的时间也就不再全由振动的周期决定. 为此,必须研究物块可能完全浸没在湖水中的情况. 显然,在x 系中看,物块下底面坐标为b 时,物块刚好被完全浸没;由(5)式知在X 系中这一临界坐标值为 b 1X X b ρρ'??==- ?? ? (17)即物块刚好完全浸没在湖水中时,其下底面在平衡位置以下b X 处. 注意到在 振动过程中,物块下底面离平衡位置的最大距离等于振动的振蝠A ,下面分两种情况讨论: I .b A X ≤. 由(13)和(17)两式得 ρρ'≥2 (18) 在这种情况下,物块在运动过程中至多刚好全部浸没在湖水中. 因而,物块从初始位置起,经一个振动周期,再次返回至初始位置. 由(10)式得振动周期 22T ωπ= = (19)物块从初始位置出发往返一次所需的时间
第28届全国中学生物理竞赛复赛试题 一、(20分)如图所示,哈雷彗星绕太阳S沿椭圆轨道逆时针方向运动,其周期T为76.1年。1986年它过近日点P0时,与太阳S的距离r0=0.590AU,AU是天文单位,它等于地球与太阳的平均距离。经过一段时间,彗星到达轨道上的P点,SP与SP0的夹角θP=72.0°.已知:1AU=1.50×1011m,引力常量G=6.67×10-11m3?kg-1?s-2,太阳质量m S=1.99×1030kg.试求P到太阳S的距离r P及彗星过P点时速度的大小及方向(用速度方向与SP0的夹角表示)。 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,与地面间的静摩擦因数为μA, B、D两点与光滑竖直墙面接触,杆A B和CD接触处的静摩擦因数为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θ,求CD杆与墙面的夹角α应满足的条件(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)。
三、(25分)人造卫星绕星球运行的过程中,为了保持其对称轴稳定在规定指向,一种最简单的办法就是让卫星在其运行过程中同时绕自身的对称轴旋转。但有时为了改变卫星的指向,又要求减慢或者消除卫星的旋转。减慢或者消除卫星旋转的一种方法是所谓的“YO—YO”消旋法,其原理如图。 设卫星是一半径为R、质量为M的薄壁圆筒,其横截面如图所示。图中O是圆筒的对称轴。两条足够长的不可伸长的结实的长度相等的轻绳的一端分别固定在圆筒表面上的Q、Q'(位于圆筒直径两端)处,另一端各拴有一质量为m/2的小球。正常情况下,绳绕在圆筒外表面上,两小球用插销分别锁定在圆筒表面上的P0、P0'处,与卫星形成一体,绕卫星的对称轴旋转。卫星自转的角速度为ω0.若要使卫星减慢或停止旋转(消旋),可瞬间撤去插销释放小球,让小球从圆筒表面甩开,在甩开的整个过程中,从绳与圆筒表面相切点到小球的那段绳都是拉直的。当卫星转速逐渐减小到零时,立即使绳与卫星脱离,接触小球与卫星的联系,于是卫星停止转动。已知此时绳与圆筒的相切点刚好在Q、Q'处。试求: (1)当卫星角速度减至ω时绳拉直部分的长度l; (2)绳的总长度L; (3)卫星从ω0到停转所经历的时间t. m /2
全国初中物理竞赛精选题及答案 初中物理知识要点一览与初中物理基本概念概要 (一)初中物理知识要点一览 速度:V(m/S)?v=?S:路程/t:时间? 重力G?(N)?G=mg(?m:质量;?g:9.8N或者10N?) 密度:ρ?(kg/m3)?ρ=?m?(m:质量;?V:体积?) 合力:F合?(N)?方向相同:F合=F1+F2?;?方向相反:F合=F1—F2?方向相反时,F1>F2? 浮力:F浮?(N)?F浮=G物—G视?(G视:物体在液体的重力?) 浮力:F浮?(N)?F浮=G物?(此公式只适用?物体漂浮或悬浮?) 浮力:F浮?(N)?F浮=G排=m排g=ρ液gV排?(G排:排开液体的重力?;m排:排开液体的质量?;ρ液:液体的密度?;?V排:排开液体的体积?(即浸入液体中的体积)?) 杠杆的平衡条件:?F1L1=?F2L2?(?F1:动力?;L1:动力臂;F2:阻力;?L2:阻力臂?) 定滑轮:?F=G物?S=h?(F:绳子自由端受到的拉力;?G物:物体的重力;?S:绳子自由端移动的距离;?h:物体升高的距离) 动滑轮:?F=?(G物+G轮)/2?S=2?h?(G物:物体的重力;?G轮:动滑轮的重力) 滑轮组:?F=?(G物+G轮)?S=n?h?(n:通过动滑轮绳子的段数)机械功:W?(J)?W=Fs?(F:力;?s:在力的方向上移动的距离?)有用功:W有?=G物h? 总功:W总?W总=Fs?适用滑轮组竖直放置时? 机械效率:?η=W有/W总?×100%?
功率:P?(w)?P=?w/t?(W:功;?t:时间) 压强p?(Pa)?P=?F/s?(F:压力;?S:受力面积) 液体压强:p?(Pa)?P=ρgh?(ρ:液体的密度;?h:深度【从液面到所求点的竖直距离】?) 热量:Q?(J)?Q=cm△t?(c:物质的比热容;?m:质量?;△t:温度的变化值?) 燃料燃烧放出的热量:Q(J)?Q=mq?(m:质量;?q:热值)? 串联电路?电流I(A)?I=I1=I2=……?电流处处相等? 串联电路?电压U(V)?U=U1+U2+……?串联电路起分压作用? 串联电路?电阻R(Ω)?R=R1+R2+……? 并联电路?电流I(A)?I=I1+I2+……?干路电流等于各支路电流之和(分流)? 并联电路?电压U(V)?U=U1=U2=……? 并联电路?电阻R(Ω)1/R?=1/R1?+1/R2?+……? 欧姆定律:?I=?U/I? 电路中的电流与电压成正比,与电阻成反比? 电流定义式?I=?Q/t?(Q:电荷量(库仑);t:时间(S)?) 电功:W?(J)?W=UIt=Pt?(U:电压;?I:电流;?t:时间;?P:电功率?) 电功率:?P=UI=I2R=U2/R?(U:电压;?I:电流;?R:电阻?) 电磁波波速与波?长、频率的关系:?C=λν?(C:波速(电磁波的波速是不变的,等于3×108m/s);?λ:波长;?ν:频率?) (二)初中物理基本概念概要 一、测量
第十九届全国中学生物理竞赛复赛试题 一、(20分)某甲设计了1个如图复19-1所示的“自动喷泉”装置,其中A 、B 、C 为3个容器,D 、E 、F 为3根细管,管栓K 是关闭的.A 、B 、C 及细管D 、E 中均 盛有水,容器水面的高度差分别为1h 和1h 如图所示.A 、B 、C 的截 面半 径为12cm ,D 的半径为0.2cm .甲向同伴乙说:“我若拧开管栓K ,会有水从细管口喷出.”乙认为不可能.理由是:“低处的水自动走向高外,能量从哪儿来?”甲当即拧开K ,果然见到有水喷出,乙哑口无言,但不明白自己的错误所在.甲又进一步演示.在拧开管栓K 前,先将喷管D 的上端加长到足够长,然后拧开K ,管中水面即上升,最后水面静止于某个高度处. (1).论证拧开K 后水柱上升的原因. (2).当D 管上端足够长时,求拧开K 后D 中静止水面与A 中水面的高度差. (3).论证水柱上升所需能量的来源. 二、 (18 分) 在图复19-2中,半径为R 的圆柱形区域内有匀强磁场,磁场方向垂直纸面指向纸外, 磁感应强度B 随时间均匀变化,变化率/B t K ??=(K 为一正值常量),圆柱形区外空间没有磁场,沿图中AC 弦的方向画一直线,并向外延长,弦AC 与半径OA 的夹角/4απ=.直线上有一任意点,设该点与A 点的距离为x ,求从A 沿直线到该点的电动势的大小. 三、(18分)如图复19-3所示,在水平光滑绝缘的桌面上,有三个带正电的质点1、2、3,位于边长为l 的等边三角形的三个顶点处。C 为三角形的中心,三个质点的质量皆为m ,带电量皆为q 。质点 1、3之 间和2、3之间用绝缘的轻而细的刚性杆相连,在3的连接处为无摩擦的铰链。已知开始时三个质点的速度为零,在此后运动过程中,当质点3运动到C 处时,其速度大小为多少? 四、(18分)有人设计了下述装置用以测量线圈的自感系数.在图复19-4-1中,E 为电压可调的直流电源。K 为开关,L 为待测线圈的自感系数,L r 为线圈的直流电阻,D 为理想二极管,r 为用电阻丝做成的电阻器的电阻,A 为电流表。将图复19-4-1中a 、b 之间的电阻线装进图复19-4-2所示的试管1内,图复19-4-2中其它装置见图下说明.其中注射器筒5和试管1组成的密闭容器内装有
第35 届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题 2018 年9 月22 日 说明:所有解答必须写在答题纸上,写在试题纸上的无效。 一、(40 分)假设地球是一个质量分布各向同性的球体。从地球上空离地面高度为h的空间站发射一个小物体,该物体相对于地球以某一初速度运动,初速度方向与其到地心的连线垂直。已知地球半径为R,质量为M ,引力常量为G。地球自转及地球大气的影响可忽略。 (1)若该物体能绕地球做周期运动,其初速度的大小应满足什么条件? (2)若该物体的初速度大小为v0 ,且能落到地面,求其落地时速度的大小和方向(即速度与其水平分量之间的夹角)、以及它从开始发射直至落地所需的时间。 已知:对于c< 0 ,240 b ac ?=?>,有 3/2 2() b C c c? 式中C为积分常数。
二、(40 分)如图,一劲度系数为k的轻弹簧左端固定,右端连一质量为m的小球;弹簧水平,它处于自然状态时t=0小球位于坐标原点O;小球可在水平地面上滑动,它与地面之间的动摩擦因数为 。初始时小球速度为零,将此时弹簧相对于其原长的伸长记为-A0 (A0 > 0,但A0 并不是已知量)。重力加速度大小为g,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)如果小球至多只能向右运动,求小球最终静止的位置,和此种情形下A0 应满足的条件; (2)如果小球完成第一次向右运动至原点右边后,至多只能向左运动,求小球最终静止的位置,和此种情形下A0 应满足的条件; (3)如果小球只能完成n次往返运动(向右经过原点,然后向左经过原点,算 1 次往返),求小球最终静止的位置,和此种情形下A0 应满足的条件; (4)如果小球只能完成n 次往返运动,求小球从开始运动直至最终静止的过程中运动的总路程。
本卷共九题,满分200分 一、(10分)在横线上填上恰当的内容 1.在2004年6月10日联合国大会第58次会议上,鼓掌通过一项决议。决议摘录如下: 联合国大会, 承认物理学为了解自然界提供了重要基础, 注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石, 确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具, 意识到2005年是爱因斯坦科学发现一百周年,这些发现为现代物理学奠定了基础, i . ……; ii . ……; iii .宣告2005年为 年. 2.爱因斯坦在现代物理学领域作出了很多重要贡献,试举出其中两项: ; . 二、(17分)现有一个弹簧测力计(可随便找地方悬挂),一把匀质的长为l 的有刻度、零点位于端点的直尺,一个木块及质量不计的细线.试用这些器件设计一实验装置(要求画出示意图),通过一次测量(弹簧测力计只准读一次数),求出木块的质量和尺的质量.(已知重力加速度为g ) 第22届全国中学生物理竞赛预赛题试卷
三、(18分)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R 的黑球,距球心为2R 处有一点光源S ,球心O 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? 四、(20分)处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光,称为氢光谱.氢光谱线的波长λ 可以用下面的巴耳末—里德伯公式来表示 ??? ??-=2211 1 n k R λ n ,k 分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数. ,3,2,1=k ,对于每一个k ,有 ,k ,k ,k n 321+++=,R 称为里德伯常量,是一个已知量.对于1=k 的一系列谱线其波长处在紫外线区,称为赖曼系;2=k 的一系列谱线其波长处在可见光区,称为巴耳末系. 用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验,当用赖曼系波长最长的光照射时,遏止电压的大小为U 1,当用巴耳末系波长最短的光照射时,遏止电压的大小为U 2. 已知电子电量的大小为e ,真空中的光速为c ,试求:普朗克常量和该种金属的逸出功.
最新 全国中学生物理竞赛复赛试题 一、(15分)一半径为R 、内侧光滑的半球面固定在地面上,开口水平且朝上. 一小滑块在半球面内侧最高点处获得沿球面的水平速度,其大小为0v (00≠v ). 求滑块在整个运动过程中可能达到的最大速率. 重力加速度大小为g . 二、(20分)一长为2l 的轻质刚性细杆位于水平的光滑桌面上,杆的两端分别固定一质量为m 的小物块D 和一质量为m α(α为常数)的小物块B ,杆可绕通过小物块B 所在端的竖直固定转轴无摩擦地转动. 一质量为m 的小环C 套在细杆上(C 与杆密接),可沿杆滑动,环C 与杆之间的摩擦可忽略. 一轻质弹簧原长为l ,劲度系数为k ,两端分别与小环C 和物块B 相连. 一质量为m 的小滑块A 在桌面上以垂直于杆的速度飞向物块D ,并与之发生完全弹性正碰,碰撞时间极短. 碰撞 时滑块C 恰好静止在距轴为r (r >l )处. 1. 若碰前滑块A 的速度为0v ,求碰撞过程中轴受到的作用力的冲量; 2. 若碰后物块D 、C 和杆刚好做匀速转动,求碰前滑块A 的速度0v 应满足的条件. 三、(25分)一质量为m 、长为L 的匀质细杆,可绕过其一端的光滑水平轴O 在竖直平面内自由转动. 杆在水平状态由静止开始下摆, 1. 令m L λ= 表示细杆质量线密度. 当杆以角速度ω绕过其一端的光滑水平轴O 在竖直平面内转动时,其转动动能可表示为 k E k L αβγλω= 式中,k 为待定的没有单位的纯常数. 已知在同一单位制下,两物理量当且仅当其数值和单位都相等时才相等. 由此求出α、β和γ的值. 2. 已知系统的动能等于系统的质量全部集中在质心时随质心一起运动的动能和系统在质心系(随质心平动的参考系)中的动能之和,求常数k 的值. 3. 试求当杆摆至与水平方向成θ角时在杆上距O 点为r 处的横截面两侧部分的相互作用力. 重力加速度大小为g . 提示:如果)(t X 是t 的函数,而))((t X Y 是)(t X 的函数,则))((t X Y 对t 的导数为
1 / 2 第十六届全国中学生物理竞赛复赛试题 全卷共六题,总分为140分。 一、(20分)一汽缸的初始体积为0V ,其中盛有2mol 的空气和少量的水(水的体积可以忽略)。平衡时气体的总压强是3.0atm ,经做等温膨胀后使其体积加倍,在膨胀结束时,其中的水刚好全部消失,此时的总压强为2.0atm 。若让其继续作等温膨胀,使体积再次加倍。试计算此时: 1.汽缸中气体的温度; 2.汽缸中水蒸气的摩尔数; 3.汽缸中气体的总压强。 假定空气和水蒸气均可以当作理想气体处理。 二、(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。 三、(25分)用直径为1mm 的超导材料制成的导线做成一个半径为5cm 的圆环。圆环处于超导状态,环内电流为100A 。经过一年,经检测发现,圆环内电流的变化量小于610A -。试估算该超导材料电阻率数量级的上限。 提示:半径为r 的圆环中通以电流I 后,圆环中心的磁感应强度为02I B r μ= ,式中B 、I 、 r 各量均用国际单位,720410N A μπ=??--。 四、(20分)经过用天文望远镜长期观测,人们在宇宙中已经发现了许多双星系统,通过对它们的研究,使我们对宇宙中物质的存在形势和分布情况有了较深刻的认识。双星系统由两个星体构成,其中每个星体的线度都远小于两星体之间的距离。一般双星系统距离其他星体很远,可以当作孤立系统处理。 现根据对某一双星系统的光度学测量确定,该双星系统中每个星体的质量都是M ,两者相距L 。他们正绕两者连线的中点作圆周运动。 1. 试计算该双星系统的运动周期T 计算。 2. 若实验上观测到的运动周期为T 观测, 且:(1)T T N =>观测计算。为了解释T 观测与T 计算的不同,目前有一种流行的理论认为,在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质。作为一种简化模型,我们假定在这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物质,而不考虑其它暗物质的影响。试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度。 五、(25分)六个相同的电阻(阻值均为R )连成一个电阻环,六个接点依次为1、2、3、4、5和6,如图复16-5-1所示。现有五个完全相同的这样的电阻环,分别称为1D 、2D 、┅5D 。 现将2D 的1、3、5三点分别与1D 的2、4、6三点用导线连接,如图复16-5-2所示。然后将3D 的1、3、5三点分别与2D 的2、4、6三点用导线连接,┅ 依此类推。最后将5D 的1、3、5三点分别连接到4D 的2、4、6三点上。 1.证明全部接好后,在1D 上的1、3两点间的等效电阻为 724627 R 。 1999年
第27届全国中学生物理竞赛决赛试题及答案 一、(25分)填空题 1.一个粗细均匀的细圆环形橡皮圈,其质量为M ,劲度系数为k ,无形变时半径为R 。现将它用力抛向空中,忽略重力的影响,设稳定时其形状仍然保持为圆形,且在平动的同时以角速度ω绕通过圆心垂直于圆面的轴线匀速旋转,这时它的半径应为 。 2.鸽哨的频率是f 。如果鸽子飞行的最大速度是u ,由于多普勒效应,观察者可能观测到的频率范围是从 到 。(设声速为V 。) 3.如图所示,在一个质量为M 、内部横截面积为A 的竖直放置的绝热气缸中,用活塞封闭了一定量温度度为0T 的理想气体。活塞也是绝热的,活塞质量以及活塞和气缸之间的摩擦力都可忽略不计。已知大气压强为0p ,重力加速度为g ,现将活塞缓慢上提,当活塞到达气缸开口处时,气缸刚好离开地面。已知理想气体在缓慢变化的绝热过程中pV γ保持不变,其中p 是气体的压强,V 是气体的体 积,γ是一常数。根据以上所述,可求得活塞到达气缸开口处时气体的温度为 。 4.(本题答案保留两位有效数字)在电子显微镜中,电子束取代了光束被用来“照射”被观测物。要想分辨101.010m -?(即原子尺度)的结构,则电子的物质波波长不能大于此尺度。据此推测电子的速度至少需被加速到 。如果要想进一步分辨121.010m -?尺度的结构,则电子的速度至少需被加速到 ,且为使电子达到这一速度,所需的加速电压为 。 已知电子的静止质量319.110kg e m -=?,电子的电量191.610C e -=-?,普朗克常量346.710J s h -=??,光速813.010m s c -=??。 二、(20分)图示为一利用传输带输送货物的装置,物块(视为质点)自平台经斜面滑到一以恒定速度v 运动的水平长传输带上,再由传输带输送到远处目的地,已知斜面高 2.0m h =,水平边长 4.0m L =,传输带宽 2.0m d =,传输带的运动速度 3.0m/s v =。物块与斜面间的摩擦系数10.30μ=。物块自斜面顶端下滑的初速度为零。沿斜面下滑的速度方向与传输带运动方向垂直。设斜面与传输带接触处为非常小的一段圆弧,使得物块通过斜面与传输带交界处时其速度的大小不变,重力加速度210m/s g =。 1.为使物块滑到传输带上后不会从传输边缘脱离,物块与传输带之间的摩擦系数2μ至少为多少? 2.假设传输带由一带有稳速装置的直流电机驱动,与电机连接的电源的电动势200V E =,内阻可忽略;电机的内阻10R =Ω,传输带空载(无输送货物)时工作电流0 2.0A I =,求当货物的平均流量(单位时间内输送货物的质量),稳定在640 kg/s 9 η= 时,电机的平均工作电