第37 届全国物理竞赛模拟试题
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题与解答参考
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题与解答参考一、选择题1. 答案：B解析：根据题干中的描述，物体从高处自由落下，意味着只有重力作用在物体上，没有其他力的干扰。
根据牛顿第二定律可以得到$F = ma$。
由于物体自由下落，加速度$a$等于重力加速度$g$，所以$F = mg$。
根据题干中的描述，物体的质量$m$为50kg，重力加速度$g$为10m/s^2，代入公式可以计算出$F = 50 \times 10 = 500$N，即物体所受的力为500N。
2. 答案：C解析：根据题干中的描述，物体从高处自由落下，意味着只有重力作用在物体上，没有其他力的干扰。
根据牛顿第二定律可以得到$F = ma$。
由于物体自由下落，加速度$a$等于重力加速度$g$，所以$F = mg$。
根据题干中的描述，物体的质量$m$为10kg，重力加速度$g$为10m/s^2，代入公式可以计算出$F = 10 \times 10 =100$N，即物体所受的力为100N。
3. 答案：A解析：根据题干中的描述，物体从高处自由落下，意味着只有重力作用在物体上，没有其他力的干扰。
根据牛顿第二定律可以得到$F = ma$。
由于物体自由下落，加速度$a$等于重力加速度$g$，所以$F = mg$。
根据题干中的描述，物体的质量$m$为20kg，重力加速度$g$为10m/s^2，代入公式可以计算出$F = 20 \times 10 =200$N，即物体所受的力为200N。
二、填空题1. 答案：0.2s解析：根据题干中的描述，物体从高处自由落下，意味着只有重力作用在物体上，没有其他力的干扰。
根据自由落体运动的公式$h = \frac{1}{2}gt^2$，其中$h$为下落的高度，$g$为重力加速度，$t$为下落的时间。
根据题干中的描述，物体下落的高度$h$为2m，重力加速度$g$为10m/s^2，代入公式可以解得$t =\sqrt{\frac{2h}{g}} = \sqrt{\frac{2 \times 2}{10}} = 0.2s$。
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题及答案
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题及答案一、选择题（每题5分，共25分）1. 物体做直线运动，当速度与加速度的方向相同时，物体的速度（）。
A. 增大B. 减小C. 保持不变D. 无法确定答案：A2. 下列哪种情况下，物体处于平衡状态（）。
A. 加速度不为零B. 受到非平衡力作用C. 速度不变D. 受到平衡力作用答案：D3. 一个物体做匀速圆周运动，下列哪个物理量是不变的（）。
A. 速度大小B. 速度方向C. 加速度大小D. 加速度方向答案：A4. 下列哪种现象是由于光的折射引起的（）。
A. 彩虹B. 平面镜成像C. 太阳光直射D. 水中的鱼看起来更浅答案：A5. 一个物体做自由落体运动，下列哪个物理量与时间成正比（）。
A. 速度B. 加速度C. 位移D. 动能答案：A6. 下列哪种设备是利用电磁感应原理工作的（）。
A. 电吹风B. 电动机C. 发电机D. 电磁铁答案：C7. 在真空中，光速是（）。
A. 299,792,458 m/sB. 149,000,000 m/sC. 98,000,000 m/sD. 300,000,000 m/s答案：A8. 下列哪种现象是由于光的反射引起的（）。
A. 彩虹B. 平面镜成像C. 太阳光直射D. 水中的鱼看起来更浅答案：B9. 下列哪个物理量是标量（）。
A. 速度B. 加速度C. 位移D. 力答案：D10. 一个物体做简谐振动，下列哪个物理量与时间成正比（）。
A. 速度B. 加速度C. 位移D. 动能答案：C二、填空题（每题5分，共25分）1. 一个物体做直线运动，当速度与加速度的方向相同时，物体的速度______（填“增大”、“减小”、“保持不变”或“无法确定”）。
答案：增大2. 下列哪种情况下，物体处于平衡状态______（填“加速度不为零”、“受到非平衡力作用”、“速度不变”或“受到平衡力作用”）。
答案：受到平衡力作用3. 一个物体做匀速圆周运动，下列哪个物理量是不变的______（填“速度大小”、“速度方向”、“加速度大小”或“加速度方向”）。
清北学堂第37届全国中学生物理竞赛理论考试模拟试题
三、（40 分） 两块相对介电常数分别为ϵ1 的半无限大电介质拼接在一起。有一个带电量为 q0
的电荷被放置在电介质 1 中，距离界面 a。 （1）利用电介质电相法说明在介质 1、2 中的电场等效于哪一个或多个点电荷产生的电场。 （2）利用电介质电相法算出两介质表面某一位置的总电荷面密度。 （3）不利用电介质电相法算出两介质表面某一位置的总电荷面密度。 （4）算出两介质表面的总电荷
二、（40 分） 当太阳系不再适合人类生存时，人类的其中一个选择便是给地球安装“行星发动
机”，带着地球离开太阳系，我们下面计算这个模型。 （1）行星发动机是通过常见元素的核聚变获得能量的。已知两个碳-12 通过核反应形
成镁元素。假设两个反应的碳-12 反应时几乎静止，发动机通过发射该反应产生的能量的 光子获得推力。已知碳-12 质量 12.00000u，镁-24 质量 23.98513u，试求一秒钟反应一千 克碳-12 产生的推力。(uc2=931.49MeV)
八、（40 分）
玻色子（boson）是遵循玻色-爱因斯坦统计，自旋量子数子可以同时处于同一个状态。它在低温时可以发生一种
2020年第37届全国中学生物理竞赛预赛试卷
2020年第37届全国中学生物理竞赛预赛试卷（黔西南州赛区）4．一足够长的白板，位于水平桌面上，处于静止状态。
一石墨块（可视为质点）静止在白板上。
石墨块与白板间有摩擦，滑动摩擦系数为μ。
突然，使白板以恒定的速度v0做匀速直线运动，石墨块将在板上划下黑色痕迹。
经过某段时间t，令白板突然停下，以后不再运动。
在最后石墨块也不再运动时，白板上黑色痕迹的长度可能是（已知重力加速度为g ，不计石墨与板摩擦划痕过程中损失的质量）（）A ．g v μ220B ．v 0tC ．gt t v μ2021-D ．g v μ25．如图，一劲度系数为k 的轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为m 的小球，以小球的平衡位置O 作为坐标原点，x 轴正方向朝下。
若取坐标原点为系统势能的零点，则当小球位于坐标为x 0的位置时，系统的总势能为（）A ．mgx kx 02021-B ．mgx k mg k x 00221-⎪⎭⎫ ⎝⎛+C ．⎪⎭⎫ ⎝⎛+k mg k x 0221D ．kx 2021第II 卷非选择题二、填空题（本题5个小题共计50分；把答案填在题中的横线上，只要给出结果，不需写出求得结果的过程．）6．（10分）一电流表，其内阻R g =90.0Ω，如果将它与一阻值R 0=49910Ω的定值电阻串联，便可成为一量程U 0=50V 的电压表。
现把此电流表改装成一块量程为U 01=6V 的电压表，当用此电压表的6V 挡去测量该电源（电动势为E =6V ，内阻为r =1000Ω）两端电压时，电压表的示数为。
7．（10分）在一条笔直的公路上依次设置三盏交通信号灯L 1、L 2和L 3，L 2和L 1相距为80m ，L 3和L 1相距为120m 。
每盏信号灯显示绿色的时间间隔都是20s ，显示红色的时间间隔都是40s ．L 1与L 3同时显示绿色，L 2则在L 1显示红色经历了10s 时开始显示绿色，规定车辆通过三盏信号灯经历的时间不得超过150s ．若一辆匀速向前行驶的汽车通过L 1的时刻正好是L 1显示绿色的时刻，则此汽车能不停顿地通过三盏信号灯的最大速率是m/s 。
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题(含解析答案)
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题考生必读1、 考生考试前务必认真阅读本须知。
2、 本试题共6页，总分为200分。
3、 需要阅卷老师评阅的内容一定要写在答题纸相应题号后面的空白处；阅卷老师只评阅答 题纸上的内容；选择题和填空题也必须在答题纸上作答；写在试题纸和草稿纸上的解答一律无效。
一、 选择题（本题30分，含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。
将符合题意的选项前面的英文字母写在答题纸对应小题后面的括号内。
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.（6分）有两个同样的梯子，其顶部用活页连在一起，在两梯中间某相对的位置用一轻绳系住，便形成了人字梯。
如图1a 所示，将两个同样的人字梯甲、乙放置于水平地面上，甲梯用的绳更长一些。
当某人先、后站在甲、乙两梯顶端时，下述说法正确的是A ．甲梯所受地面的支持力一定较大B ．甲、乙两梯所受地面的支持力一定相等C ．绳子被张紧时，甲梯所受地面的摩擦力一定比乙梯的大D ．绳子被张紧时，甲梯所受地面的摩擦力一定比乙梯的小 2.（6分）某飞机（见图2a ）起落架结构如简图2b 所示。
当驱动杆甲转动时，通过杆上螺纹带动连杆乙， 实现轮子的收放。
忽略空气对轮子的阻力。
不考虑地球自转。
下述说法正确的是A ．飞机在着陆瞬间，连杆乙、丙对轮轴的合力竖直向下B ．飞机在着陆瞬间，连杆乙、丙对轮轴的合力竖直向上C ．飞机沿直线匀速飞行时，连杆乙、丙对轮轴的合力竖直向上D ．轮子受到的重力与连杆乙、丙对轮轴的合力是一对作用力与反作用力图1a图2b图2a3.（6分）某电动汽车自重2.0 t ，其电池额定容量为50kWh 。
车行驶时受到的阻力约为车重的十分之一。
电池瞬时功率最高可达90kW ，理论续航里程为400km 。
国家电网的充电桩可在电池额定容量的30%~80%范围内应用快充技术（500V ，50A ）充电，而便携充电器(220V ，16A)可将电池容量从零充至100%；不计充电电源的内阻。
2020年第37届全国中学生物理竞赛预赛试题
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题（2020年9月5日9:00-12:00）考生必读1、考生考试前务必认真阅读本须知。
2、本试题共6页，总分为200分。
3、需要阅卷老师评阅的内容一定要写在答题纸相应题号后面的空白处；阅卷老师只评阅答题纸上的内容；选择题和填空题也必须在答题纸上作答；写在试题纸和草稿纸上的解答一律无效。
一、选择题（本题30分，含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。
将符合题意的选项前面的英文字母写在答题纸对应小题后面的括号内。
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. （6分）有两个同样的梯子，其顶部用活页连在一起，在两梯中间某相对的位置用一轻绳系住，便形成了人字梯。
如图1a所示，将两个同样的人字梯甲、乙放置于水平地面上，甲梯用的绳更长一些。
当某人先、后站在甲、乙两梯顶端时，下述说法正确的是A．甲梯所受地面的支持力一定较大B．甲、乙两梯所受地面的支持力一定相等C．绳子被张紧时，甲梯所受地面的摩擦力一定比乙梯的大D．绳子被张紧时，甲梯所受地面的摩擦力一定比乙梯的小图1a2. （6分）某飞机（见图2a ）起落架结构如简图2b 所示。
当驱动杆甲转动时，通过杆上螺纹带动连杆乙，实现轮子的收放。
忽略空气对轮子的阻力。
不考虑地球自转。
下述说法正确的是A ．飞机在着陆瞬间，连杆乙、丙对轮轴的合力竖直向下B ．飞机在着陆瞬间，连杆乙、丙对轮轴的合力竖直向上C ．飞机沿直线匀速飞行时，连杆乙、丙对轮轴的合力竖直向上D ．轮子受到的重力与连杆乙、丙对轮轴的合力是一对作用力与反作用力3. （6分）某电动汽车自重2.0 t ，其电池额定容量为50kWh 。
车行驶时受到的阻力约为车重的十分之一。
电池瞬时功率最高可达90kW ，理论续航里程为400km 。
国家电网的充电桩可在电池额定容量的30%~80%范围内应用快充技术（500V ，50A ）充电，而便携充电器(220V ，16A)可将电池容量从零充至100%；不计充电电源的内阻。
第37届全国中学生物理竞赛预赛题目与参考解答
第37届全国中学生物理竞赛预赛题目与参考解答题目一题目描述一个质量为m的小球以速度v水平地向右运动，碰到一固定在水平光滑面上的质量为M的小车，小球和小车发生弹性碰撞后，小球以速度v'向左弹开，小车的速度变为V。
求小车的质量M与小球的质量m的比值。
参考解答由动量守恒定律，可以得到以下方程：$$mv = mv' + MV$$由于小球和小车发生弹性碰撞，根据动能守恒定律，可以得到以下方程：$$\frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2}mv'^2 + \frac{1}{2}MV^2$$将第一个方程中的$v'$用第二个方程中的$v'$表示，代入第一个方程中，可以得到：$$mv = \frac{m}{m+M}\sqrt{\frac{m+M}{m}}v + MV$$化简上述方程，可以得到：$$\frac{M}{m} = \frac{2(m+M)}{m}$$进一步化简，可以得到：$$M = 2m$$因此，小车的质量M与小球的质量m的比值为2:1。
题目二题目描述有一个质量为M的小球，从高度h自由落下，落到地面后反弹，反弹高度为h'。
忽略空气阻力和能量损失，请计算小球反弹高度与初始高度的比值。
参考解答由机械能守恒定律，可以得到以下方程：$$\frac{1}{2}Mv^2 = Mgh$$其中，v为小球落地时的速度，g为重力加速度，h为初始高度。
由于小球反弹后，其速度大小不变，只是方向相反，因此，可以得到以下方程：$$\frac{1}{2}Mv^2 = Mgh'$$将上述两个方程相除，可以得到：$$\frac{h'}{h} = \frac{v^2}{gh}$$根据自由落体运动的公式，可以得到：$$v^2 = 2gh$$将上述公式代入前面的方程中，可以得到：$$\frac{h'}{h} = \frac{2gh}{gh}$$化简上述方程，可以得到：$$\frac{h'}{h} = 2$$因此，小球反弹高度与初始高度的比值为2:1。
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题以及答案参考
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题以及答案参考一、选择题（每题5分，共25分）1. 下列哪个物理量是标量？A. 速度B. 加速度C. 力D. 位移答案：（请在此处填写答案）2. 在自由落体运动中，物体的速度与时间之间的关系是怎样的？A. 成正比B. 成平方关系C. 成反比D. 无关答案：（请在此处填写答案）3. 一个物体在平直轨道上做匀速直线运动，以下哪个物理量是不变的？A. 速度B. 加速度C. 动量D. 动能答案：（请在此处填写答案）4. 下列哪种现象可以用光的折射来解释？A. 彩虹B. 镜子中的反射C. 太阳光的直射D. 光的干涉答案：（请在此处填写答案）5. 一个物体做简谐振动，其位移与时间的关系是怎样的？A. 正弦关系B. 余弦关系C. 直线关系D. 指数关系答案：（请在此处填写答案）二、填空题（每题5分，共25分）1. 在真空中，光速的大小为______。
答案：（请在此处填写答案）2. 物体做匀加速直线运动时，其速度与时间的关系为______。
答案：（请在此处填写答案）3. 一个物体做简谐振动，其加速度与位移的关系为______。
答案：（请在此处填写答案）4. 电容器充电后，两板间的电势差为______。
答案：（请在此处填写答案）5. 一个电阻值为R的电阻丝，其长度为L，横截面积为S，其电阻率称为______。
答案：（请在此处填写答案）三、计算题（每题10分，共30分）1. 一个物体从静止开始沿斜面向下滑动，已知斜面倾角为30°，摩擦系数为0.2，求物体滑下斜面5m时的速度。
答案：（请在此处填写答案）2. 一个频率为f的单色光波，在真空中传播速度为c，介质折射率为n，求该光波在介质中的波长。
答案：（请在此处填写答案）3. 一个电阻值为R的电路中，串联一个电容器，电容值为C，求该电路的固有频率。
答案：（请在此处填写答案）四、实验题（每题10分，共20分）1. 设计一个实验，验证光的折射定律。
清北学堂第37 届全国中学生物理竞赛理论考试模拟试题
五、（40 分）
（1） t ±
㤶 逆时针取正
㤶
±∓
∴v
tt
㤶 逆时针取+，顺时针取-
（2）
×
t
∴
㈠㤶
×
× × ㈠㤶
×
×
×
t
××
ht
㤶
tt
, 正方向向内，β
××
㤶
t 㤶 （其中方向 2’）
另解
tβ
㈠㤶
t
t
㈠㤶
t
t
㤶
∴ ± t 㤶 （其中方向 2’）
（3）
ht
t
tt
ht
∴
t ㈠㤶
其中
t
≪
径向微分方程：
h
t m/s 㤶 t m/s
三、（40 分） （1）（16 分）设在计算介质 1 中的电场时，我 们将一个像电荷放置在介质 2 距离界面为 a 处， 电荷量 q2’；同样的，设在计算介质 2 中的电场 时，我们将一个像电荷放置在介质 1 距离界面为 a 处，电荷量 q1’。 注意 q0 的四周也会极化出一部分电荷，这部分极
,作辅助图： 㤶
t 。不难由几何关系
得到
临界
h t 㤶t
㤶
㈠䁂 t耀 㤶
临界 t耀 h
h 㤶t t 耀t
㤶 t耀 t
t m/s 㤶
至此，我们得到了（尚未考虑洛希极限的情况下）地球
末速度的方向范围，下面考虑洛希极限的影响：
t
木星系中地球能量和轨道半长轴：
;
t耀 㤶
木星与地球的最短间距：
h
t ht
h t䁂 耀 耀㈠
长。设在体积 V 一定的空间内有一定个数 N 的玻色子，试利用波的观点定性说明当温度不
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题及答案解读
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题及答案解读一、选择题1. [题目] 一个物体在平地上做直线运动，下列哪个因素对该物体的运动状态影响最大？A. 物体的质量B. 物体的速度C. 物体受到的摩擦力D. 物体的加速度答案[答案] D. 物体的加速度解读[解读] 加速度是描述速度变化快慢的物理量，对物体的运动状态影响最大。
2. [题目] 在真空中，光速为多少？A. 299,792,458 m/sB. 186,000 km/sC. 150,000 km/hD. 3×10^8 m/s答案[答案] A. 299,792,458 m/s解读[解读] 光在真空中的传播速度是一个常数，为299,792,458 m/s。
这是一个基础知识点，需要准确掌握。
二、填空题3. [题目] 在自由落体运动中，物体下落的加速度称为________。
答案[答案] 重力加速度解读[解读] 自由落体运动中，物体仅受重力作用，下落的加速度称为重力加速度。
三、计算题4. [题目] 一个物体从静止开始沿着光滑的斜面滑下，已知斜面倾角为30°，物体滑下距离为5m，求物体滑下的速度。
答案[答案] v = 5 m/s解读[解读] 根据机械能守恒定律，物体从斜面顶端滑到底端的过程中，重力势能转化为动能。
通过计算可以得出物体滑下的速度为5m/s。
四、实验题5. [题目] 某同学进行了一个测定弹簧常数的实验，实验过程中，同学将一个质量为200g的物体悬挂在弹簧测力计下，记录弹簧测力计的读数为2N。
请计算弹簧的劲度系数。
答案[答案] k = 10 N/m解读[解读] 弹簧的劲度系数 k 可以通过公式 F = kx 计算，其中 F 为弹簧所受力，x 为弹簧的形变量。
在本题中，弹簧所受力为2N，形变量为0.2m（物体下垂的高度），因此劲度系数 k = 2N / 0.2m = 10 N/m。
五、论述题6. [题目] 请简述光的干涉现象及其产生条件。
第37届全国中学生物理竞赛预赛问题及答案参考
第37届全国中学生物理竞赛预赛问题及答案参考一、选择题（每题5分，共计25分）1. 下列哪个物理量是标量？A. 速度B. 加速度C. 力D. 位移答案：A2. 在自由落体运动中，物体的速度与时间之间的关系是？A. 成正比B. 成平方关系C. 成反比D. 无关答案：B3. 一个物体在水平面上做匀速直线运动，下列哪个因素不会影响其运动状态？A. 物体的质量B. 水平面的摩擦力C. 物体的速度D. 外加的力答案：C4. 在电路中，电阻、电流和电压之间的关系是？A. 电阻与电流成正比，与电压成反比B. 电阻与电流成反比，与电压成正比C. 电流与电压成正比，与电阻成反比D. 电压与电流成正比，与电阻成反比答案：C5. 一个物体做简谐振动，其位移与时间的关系是？A. 正弦关系B. 余弦关系C. 直线关系D. 指数关系答案：A二、填空题（每题5分，共计25分）1. 物理学中，将_____作为基本单位，其他物理量通过基本单位进行推导。
答案：力学单位2. 在一维直线运动中，物体的位移与时间的关系可以用公式_____表示。
答案：s = v0t + 1/2at^23. 并联电路中，各个电阻的等效电阻为_____。
答案：倒数之和4. 物体做匀速圆周运动时，向心加速度的大小为_____。
答案：v^2/r5. 两个物体碰撞后，如果碰撞是弹性的，那么它们的速度之比为_____。
答案：v2/v1 = (m1 - m2)/(m1 + m2)三、计算题（每题10分，共计30分）1. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，已知加速度a =2m/s^2，时间t = 5s，求物体的位移和速度。
答案：位移s = 1/2 * a * t^2 = 1/2 * 2 * 5^2 = 25m；速度v = a * t = 2 * 5 = 10m/s2. 电路中有两个电阻R1 = 5Ω和R2 = 10Ω，它们串联连接，求电路的总电阻和通过电路的电流，已知电压U = 12V。
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题参考解答
第37届全国中学生物理竞赛预赛试题参考解答（2020年9月5日9:00-12:00）一、选择题（本题30分，含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。
将符合题意的选项前面的英文字母写在答题纸对应小题后面的括号内。
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. B2. C3. C D4. C D5. D二、填空题（本题50 分，每小题10分。
请将答案填在答题纸对应题号后面的横线上。
只需给出结果，不需写出求得结果的过程。
）6. 1.2，2.07. 低于，正负号和大小都不变8. 3.1×102， 16 9. 72，2.3 10. 3.74，3.74三、计算题（本题 120分，本题共6小题，每小题20 分。
计算题的解答应写出必要的文字 说明、方程式和重要的演算步骤, 只写出最后结果的不能得分。
有数值计算的, 答案中必须 明确写出数值，有单位的必须写出单位。
）11. 漏电大气层可视为高度为50 km 、横截面积为地球表面积的物质，漏电电流为 qI t=① 根据欧姆定律，漏电大气层的电阻为UR I= ② 由电阻定律，漏电大气层的电阻率ρ满足 24πl lR S r ρρ==③ 由此得2124π 1.710m r Rlρ=≈⨯Ω ④向地球的平均漏电功率为583101800W 5.410W P UI ==⨯⨯=⨯ ⑤评分标准：本题20分，①②③④⑤式各4分。
（1）由牛顿第二定律，潜艇刚“掉深”时加速度1a 满足1ma F mg =- ①式中，按题给数据，此时潜艇所受浮力72.410 N F =⨯。
解得21 2.0 m/s a =，方向竖直向下 ②“掉深”历时110s t =时，潜艇下落高度为2211111.010 m 2h a t ==⨯ ③潜艇速度为11120 m/s a t ==v ④减重后，潜艇以加速度22 1.0 m/s a =匀减速下落，直至其速度为零，潜艇下落的距离为221222.010 m 2h a ==⨯v ⑤潜艇“掉深”达到的最大深度为2012 5.010 m h h h h =++=⨯ ⑥ （2）潜艇在减重后减速下降过程中，由牛顿第二定律有112F m g m a -= ⑦解得61 2.210 kg m ≈⨯ ⑧设潜艇从水面下200 m 处升到水面的过程中加速度为3a ，按运动学公式有 02212302()2h h a h h a h ==+=v ， ⑨解得23/5.1s m a =，方向竖直向下 ⑩在潜艇从水面下200 m 处升到达水面的过程中，由牛顿第二定律有322a m F g m =-, ⑪解得62 2.810kg m ≈⨯ ⑫评分标准：本题20分，第（1）问10分，①②③④式各2分，⑤⑥式各1分；第（2）问10分，⑦式2分，⑧式1分，⑨⑩⑪式各2分，⑫式1分。
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题与答案参考
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题与答案参考一、选择题（每题5分，共25分）1. 下列哪个物理量是标量？A. 速度B. 加速度C. 力D. 位移答案：D2. 在自由落体运动中，物体的____与下落时间成正比。
A. 速度B. 加速度C. 位移D. 动能答案：A3. 一个物体做直线运动，当速度与加速度的方向相同时，物体的速度将____。
A. 增大B. 减小C. 保持不变D. 无法确定答案：A4. 下列哪种情况不属于平衡状态？A. 物体静止在水平地面上B. 物体做匀速直线运动C. 物体受到两个力的作用，且这两个力大小相等、方向相反D. 物体受到三个力的作用，且这三个力无法构成三角形答案：D5. 功率的单位是____。
A. WB. JC. ND. m/s答案：A二、填空题（每题5分，共25分）1. 牛顿第一定律又称为____定律。
答案：惯性2. 物体在受力平衡时，其加速度为____。
答案：零3. 功的计算公式为____。
答案：W = F * s * cosθ4. 物体从高度h自由落下，落地时的速度v可以通过公式____计算。
答案：v = √(2gh)5. 电路中电流I与电压U、电阻R之间的关系由欧姆定律描述，其公式为____。
答案：I = U / R三、解答题（每题10分，共30分）1. （10分）一个物体在水平地面上受到一个恒力F的作用，从静止开始做直线运动。
已知物体的质量m、力F和运动时间t，求物体在这段时间内的位移s。
答案：（此处为解答过程）2. （10分）一个物体从高度h自由落下，已知重力加速度g，求物体落地时的速度v。
答案：（此处为解答过程）3. （10分）一个电阻R与电容C并联后与电源相连，已知电源电压为V，求电路中的电流I。
答案：（此处为解答过程）四、实验题（每题10分，共20分）1. （10分）简述如何通过实验测量重力加速度g。
答案：（此处为解答过程）2. （10分）简述如何通过实验测量一个电阻的阻值。
第37届全国高中生物理竞赛预赛试题及参考答案
第37届全国高中生物理竞赛预赛试题及参考答案一、选择题（每题5分，共计25分）1. 物体在平直轨道上运动，下列说法正确的是：A. 物体速度的变化一定是由外力作用引起的B. 物体的加速度与速度方向相同时，速度会增加C. 物体在平衡状态下，加速度为零D. 所有物体在没有外力作用时都会保持静止或匀速直线运动2. 下列哪个物理量是标量？A. 速度B. 力C. 位移D. 加速度3. 一根电阻丝的电阻为R，当通过它的电流增加到原来的两倍时，其发热功率为：A. 4PRB. PRC. 2PRD. 8PR4. 在真空中，光速为c，一束光线从空气射入水中，下列说法正确的是：A. 光速会增加到c/1.33B. 光速会减少到c/1.33C. 光的频率不变D. 光的波长不变5. 一个物体做直线运动，下列哪个物理量不变？A. 速度B. 加速度C. 动能D. 势能二、填空题（每题5分，共计20分）6. 在自由落体运动中，物体下落的距离与时间的平方成______。
7. 牛顿第一定律又称为______定律。
8. 一个物体做匀速圆周运动，其向心加速度的大小为______。
9. 电荷量的大小单位是______，符号为______。
10. 一个电阻值为R的电阻丝，通过它的电流为I，则其发热功率为______。
三、解答题（每题10分，共计30分）11. 一个小球从高度h自由落下，求落地时的速度v。
12. 一个物体在水平面上做匀加速直线运动，初速度为v0，加速度为a，求经过时间t后的速度v。
13. 一个电路由一个电阻R和一个电容C组成，电路中的电压v随时间t的变化关系为v=V0*sin(ωt)，其中V0为电压峰值，ω为角频率。
求电路中的电流i与时间t的关系。
四、论述题（每题10分，共计20分）14. 论述牛顿第三定律的内容及应用。
15. 论述光的干涉现象及其产生的条件。
五、计算题（每题15分，共计30分）16. 一个物体从高度h自由落下，求落地时的动能。
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题和参考答案
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题和参考答案试题一1. 一辆汽车以40 m/s的速度匀速行驶，行驶了2000 m。
求汽车的行驶时间。
答案：50 s试题二2. 一颗子弹从离地面1.5 m的地方以600 m/s的速度射出，求子弹在离开枪口后0.3 s 时的高度。
答案：181.5 m试题三3. 一个物体以1 m/s²的加速度匀变速运动，从静止开始经过多久后速度达到5 m/s？答案：5 s试题四4. 一个自由落体运动的物体从高度为100 m的位置下落，求物体下落到地面所需的时间。
答案：4.52 s试题五5. 一辆汽车以恒定的速度行驶，行驶了100 km。
若汽车的速度为20 m/s，求汽车行驶的时间。
答案：5000 s试题六6. 一个质点以2 m/s 的速度做直线运动，经过5 s 后速度变为4 m/s。
求质点的加速度。
答案：0.4 m/s²试题七7. 一个物体以3 m/s²的加速度匀变速运动，从静止开始经过多久后速度达到9 m/s？答案：3 s试题八8. 一个自由落体运动的物体从高度为80 m的位置下落，求物体下落到地面所需的时间。
答案：4.04 s试题九9. 一辆汽车以恒定的速度行驶，行驶了200 km。
若汽车的速度为25 m/s，求汽车行驶的时间。
答案：8000 s试题十10. 一个质点以5 m/s 的速度做直线运动，经过2 s 后速度变为10 m/s。
求质点的加速度。
答案：2.5 m/s²。
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题和参考答案
全国第37届中学生物理竞赛预赛试题和参考答案一、选择题（每题4分，共20分）1. 物体在平直轨道上运动，下列哪种情况是可能的？A. 加速度不为零，速度为零B. 加速度为零，速度不为零C. 加速度方向与速度方向相同，物体做减速运动D. 加速度方向与速度方向相反，物体做加速运动二、填空题（每题4分，共20分）1. 在真空中，光速为______，这是一个自然常数。
2. 一个物体做匀速圆周运动，其向心加速度大小为______，方向始终指向圆心。
3. 根据牛顿第三定律，如果物体A对物体B施加了一个力F，那么物体B对物体A一定会施加一个大小为______，方向相反的力。
4. 电荷量为q的点电荷，在真空中产生的电场强度E与距离r 的关系为______。
三、计算题（每题10分，共30分）1. 一个质量为m的小球，从高度h自由落下，求小球落地时的速度v。
已知：重力加速度g = 9.8 m/s^2提示：使用自由落体运动公式h = 1/2gt^2和v = gt2. 一个电阻为R的电阻丝，通过一个电流I，求电阻丝产生的热量Q。
已知：电压U = IR提示：使用热量公式Q = I^2Rt，其中t为通电时间3. 一个平面电磁波在真空中传播，其电场振幅E0 = 10^(-3) V/m，磁场振幅B0 = 10^(-3) T。
求该电磁波的波长λ。
提示：使用电磁波的关系式c = λf，其中c为光速，f为频率四、实验题（每题10分，共20分）1. 实验目的：测定重力加速度g实验器材：尺子、重物、计时器实验步骤：（1）将尺子固定在墙上，使其垂直于地面（2）将重物挂在尺子上，记录重物下端到墙面的距离h（3）释放重物，用计时器测量重物落地的时间t（4）根据自由落体运动公式h = 1/2gt^2，求解重力加速度g提示：尽量减小空气阻力的影响2. 实验目的：测定电阻丝的电阻实验器材：电阻丝、电流表、电压表、电源、开关实验步骤：（1）将电阻丝接入电路，打开开关，让电流通过电阻丝（2）用电流表测量通过电阻丝的电流I（3）用电压表测量电阻丝两端的电压U（4）根据欧姆定律U = IR，求解电阻丝的电阻R提示：注意电阻丝的温度变化对电阻的影响五、论述题（每题10分，共20分）1. 论述电磁波的产生和传播过程。
清北学堂第37届全国中学生物理竞赛决赛模拟试题及答案【完整版】
清北学堂第37届全国中学生物理竞赛决赛模拟试题一、如1图所示，一斜面与水平面夹角为α，其上放置以横截面为正六边形的铅笔，边长为a ，质量为M ，其长度a l >>。
铅笔棱边与水平面方向夹角为ϕ，铅笔与桌面摩擦系数足够大。
一根细绳穿过斜面与桌面上的狭缝系在铅笔的一角，如图2，另一端悬挂一质量为m 的小球。
为使铅笔既不向前滚，也不向后滚，试分析m 取值范围。
图一 图二二、一根光滑的细杆被弯成如图所示的形状，并被固定在竖直平面内，形状曲线方程为221x a y =（a 为正常数）。
杆上套有一质量为m 的小环。
（1）若小环从杆上a x 2=处静止释放，求运动到a x =处时对杆的作用力大小； （2）若杆绕y 轴以固定角速度0w 转动，问0w 为多大事，小环可在杆任意处平衡；（3）若杆绕 轴转动角速度去（2）问中的22，即022w w =，则小环从杆上的a x 2=处 由相对静止释放，求小环运动到a x =处时对杆的作用力大小。
三、如图，光滑水平面上放有一质量为M 的直角细构件ABD ，L BD BE AE 2121===，初始静止。
质量为m 的质点P 以平行于BD 方向的速度与构件的E 点相碰，碰撞时恢复系数为4.0=e ，之后质点P 又能与构件的D 点相碰，求mM 。
四、几何图形化的R 、L 网络如图所示，其中每一根直线段都代表一条相同的R 、L 串联电路，对于所取的交流角频率w ，有R wL 3= 。
（1）计算A 、B 之间的等效电抗（答案仅用R 表示）；（2）以A 为输入段，B 为输出端，为使A 、D 之间网络总功率的功率因数成为22cos =ϕ，可在每一支路上串联一个相同的电容1C 。
求最小的1C 值（答案仅用w 和R 表示）；（3）每一支路都不串联电容，但在D 点之外串联一个电容2C ，使网络AD 与2C 构成的串联组总功率的功率因数成为22cos =ϕ，求最小的2C 值（答案仅用w 和R 表示）。
全国中学生物理竞赛第37届预赛试题及其答案参考
全国中学生物理竞赛第37届预赛试题及
其答案参考
试题部分
1. 以下哪个选项是正确的？
A. 物体在匀速直线运动中，速度的大小不变，方向也不变。
B. 物体在匀速直线运动中，速度的大小不变，方向可以改变。
C. 物体在匀速直线运动中，速度的大小可以改变，方向也可以改变。
D. 物体在匀速直线运动中，速度的大小可以改变，方向不变。
2. 一辆汽车以20 m/s的速度匀速行驶了5秒，求汽车行驶的距离。
3. 在一个封闭的中，一定量的气体温度升高，其压强也随之增加。
这是因为：
A. 气体分子的平均速度增加。
B. 气体分子的平均速度减小。
C. 气体分子的平均自由程增加。
D. 气体分子的平均自由程减小。
4. 一个物体以5 m/s的速度向右运动，在力的作用下加速度为2 m/s²，求物体在2秒钟内所走的距离。
5. 下图所示是一根弹簧，在不同位置加上不同的力后，弹簧的伸长量如图所示。
根据图示，弹簧的劲度系数大小为：
A. 1 N/m
B. 2 N/m
C. 3 N/m
D. 4 N/m
6. 一辆汽车以10 m/s的速度通过一个弯道，半径为50米。
根据转弯半径和速度的关系，以下哪个选项正确？
A. 转弯半径越小，速度越大。
B. 转弯半径越小，速度越小。
C. 转弯半径越大，速度越大。
D. 转弯半径越大，速度越小。
答案参考部分
1. B
2. 100m
3. A
4. 14m
5. C
6. B。
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第37届全国物理竞赛模拟试题（2020、9）
考试时间180分钟每题40分，共320分
一、在一台式弹簧秤的托盘正上方有一装满细沙的漏斗，细沙颗粒之间的动摩擦因数为μ，漏斗口离
托盘的高度为H，沙子从漏斗口缓慢均匀向下流，流速为
m
tλ
∆
=
∆
，沙子出口速度认为是零，细沙单位体
积的质量为ρ，沙子落下后速度随机减小为零，沙子在正下方自然堆积。
若以沙子刚落到托盘上时为0
t=，求任意任意t时刻（沙子尚未流完）弹簧秤的读数。
二、若惯性参考系S 的坐标轴,,x y z 轴与惯性参考系/S 的坐标轴///,,x y z 轴分别平行，/S 系相对于
S 系沿x 正向以速度v 匀速运动，且两参考系的时钟零时刻是对齐的。
在S 系中的时空坐标（,,,x y z t ），
在/S 系中对应////(,,,)x y z t
，则有/x =，/y y =，/z z =，2/v t x c t -
=（1）若一质点在S 系中的速度为：x y z u u i u j u k =++v v v v ，根据以上关系推导出在/
S 系中该质点的速度分量///,,x y z u u u 的表达式，
（2）若物体相对于一个参考系的速率小于光速C ，证明该物体相对于任意参考系的速率也小于光速C
三、如图所示，一条长度为l，线电荷密度为 的均匀带电直导线AB水平固定，该导线产生的电场中一条电场线恰好经过图中P点，P点位于B端的正上方，距离B点恰为l，若以B点为圆心，PB为半径使P点绕导线旋转一周得到一个半径为l的圆面，求电场在该圆面上的电通量是多少？这条电场线延伸到无穷远处时其方向与导线方向成的夹角为多大？
四、一质量为m 、截面半径为r 的均匀圆柱体的侧面连接一轻质长绳，然后将绳子缠绕在圆柱体上，绳子另一端拴在天花板上，如图所示。
绳子竖直伸直并由静止释放圆柱体，释放时圆柱体最低点离地面高度为12h r =，圆柱体下落34h 时绳子突然断开并从圆柱体上脱落，圆柱体再下落14
h 碰到地面，碰撞地面后圆柱体竖直速度瞬间减为零，在碰撞点右侧较远处有一倾角为030θ=的斜面（圆柱体与地面碰撞、与斜面的作用过程，时间很短可忽略重力的冲量），若圆柱体与地面及斜面间动摩擦因数均为0.5μ=，求圆柱体沿斜面上升到最高处时，圆柱体与斜面接触点离水平面的高度。
五、如图所示，光滑水平面上固定一小球A ，在A 的右侧距离为3l 处有一固定的竖直挡板，质量为m 的小球B 置于A 和挡板之间（A 、B 连线与挡板垂直），已知A 、B 之间存在相互作用的斥力，斥力大小与两球间距离x 之间的关系为3
k F x =，式中k 为正常数。
将小球B 由距离A 为l 处自静止释放，小球B 与挡板相碰时，由于小球B 材质的特殊性质，导致碰撞的恢复系数受撞击力度的影响，从而使得每次碰撞的恢复系数均不相同，若第i 次碰撞的恢复系数为i e ，有122229(32)19(32)1
i i i e ------=--，求（1）小球B 从释放到第一次碰撞挡板所用的时间
（2）小球B 停止运动前运动总路程
（3）小球B 停止运动前运动总时间（可用求和表达式表示）
六、在注射器前段接上一细管，细管另一端蘸肥皂水，然后通过缓慢推压注射器“吹”起一个半径为r的肥皂泡，开始时注射器内的空气压强与外界大气压相同。
已知肥皂水表面张力系数为σ，外界大气压强为0p，空气视为理想气体，解决下列问题：
（1）若该过程中注射器内的空气温度保持不变，求吹成该肥皂泡推压注射器所做的功。
（2）若该过程对于气体为绝热准静态过程，且已知开始时注射器内气体温度为0T，最后注射器内空气已全部进入气泡中，空气的绝热指数为γ，空气按双原子气体处理，则吹成的肥皂泡内气体温度升高多少？该过程中因做功除引起气泡膨胀、气体内能增加外的其它能量损失为多少？
七、在xyz 坐标系里，有一旋转抛物面反射镜（内侧面为反射面），其方程为222x y pz +=，p 为正
常数，如图所示（y 轴垂直于纸面向里）为抛物面与xoz 面的交线，z 轴为对称轴，F 点为该抛物面的焦点。
在其对称轴即z 轴上固定一细杆，细杆上有一点光源S 可向空间个方向均匀发射光线，光源发出的光
照射在抛物面镜上将被反射（认为抛物面反射镜沿z 轴方向足够长）
，有的或被多次反射。
确定以下问题：（1）若点光源S 的坐标为 2.5z p =，则光源S 发出的光经一次反射后照射在细杆的SF 部分的光线占光源发射光线的百分比是多少？
（2）将点光源S 的坐标移至25.5z p =处，若不考虑细杆的遮挡，S 发出的光线中在xoz 先经左侧面反射再经右侧面反射后，光线沿原路返回S ，确定这两次反射点的坐标。
八、如图所示甲为一闪光灯电路，AB 之间所接的电源电压是一个周期性变化的电压（周期为T t +∆），如图乙所示。
电路中含有一个阻值为0R 的电阻、电容量为0C 的电容器，闪光灯D 与电容器并联，电路接通后，闪光灯D 只在电源电压达到最大值0U 时才导通，从而引起电容器出现放电现象发出闪光，其它时候闪光灯D 不导通，电容器处于充电状态。
每次放电时间为t ∆，在每次放电过程中，电容器都将电量完全释放。
解决下列问题：
（1）电容器每次放掉多少电量？
（2）在电源电压的一个周期里，电源提供多少电能？
（3）闪光灯每次放电时会在空间释放电磁波，每次释放的电磁波能量占一次放电总能量的110，且电磁波均匀向各个方向传播，在距离闪光灯为l 处P 点的探测器接收到的电磁波电场强度变化规律如图丙所示（通过示波器观察），其周期为τ（t τ<<∆），光速为C ，求P 点的电磁波中场强最大值?
o E =（4）若在（3）中的P 点放置一半径为r ，阻值为R 的闭合金属圆环，通过调整其方位，使得其内产生最强的电磁感应现象，在一次放电中，写出感应电流的随时间变化的关系式。
图甲
图乙图丙提示：21(1)ax ax xe dx ax e C a
=-+⎰。