第九届《大学物理》竞赛试卷

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中国大学生物理学术竞赛

2013年8月12日—17日，第四届中国大学生物理学术竞赛在兰州大学举行，全国38所高校的39支代表队参加了本届竞赛，最终南开大学、北京大学和哈尔滨工业大学以五轮对抗赛总成绩排名前三进入决赛，另有北京师范大学因在所有五轮预选对抗赛中均获得所在分赛场的最高成绩而作为第四支队伍进入决赛。
历届冠军
历届冠军(11张) 注：年份斜体表示夺冠时为东道主。
组织构成
1
顾问委员会
2
指导委员会
3
全国组委会
4
地方组委会
5
裁判委员会
杨国桢（中国科学院院士，中国科学院物理研究所）葛墨林（中国科学院院士，南开大学陈省身数学研究所）赵光达（中国科学院院士，北京大学理论物理研究所）朱邦芬（中国科学院院士，清华大学高等研究院）邢定钰（中国科学院院士，南京大学物理学院）张杰（中国科学院院士，中国科学院大学物理科学学院）
裁判
裁判组成裁判主席
裁判员投诉及处理
1、竞赛裁判由各高校教师担任，原则上每个参赛高校最多可派 3名裁判，同时竞赛组委会可以邀请非参赛高校教师作为独立裁判。
2、每场竞赛由 5-7名裁判组成的裁判组评判，裁判由教师担任，并回避该校队伍参赛的竞赛，同时每个裁判尽量避免多次裁判同一支队伍。
为了保证竞赛公平公正地进行，组委会制定了如下规则。每位裁判小组的主席都要尽可能严格执行本规则。竞赛前: 1、主席自我介绍，然后让评委做自我介绍，最后让参赛队伍的队长介绍他们的队伍成员。 2、提醒所有的参赛队员遵守基本的礼节和正确的科学讨论原则。竞赛中： 1、在每个比赛阶段开始时，介绍每个参赛队的角色。 2、题目确定后，各方的报告人将姓名写在黑板上，或者在报告的PPT中显示出报告人姓名。 3、比赛过程中，只允许各队在本队队员陈述的阶段进行录像和录音。 4、由裁判主席宣布某一环节结束。准备环节结束后，下一环节的计时立即开始。在陈述阶段结束后，裁判主席可以允许让发言者做最后的陈述，但时长不超过15秒。 5、在报告的准备环节，如果出现意外的技术问题，裁判主席可以决定延长这一环节的时间。

物理高等竞赛试题及答案

物理高等竞赛试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是：A. 299,792,458 m/sB. 300,000,000 m/sC. 299,792 km/sD. 300,000 km/s2. 根据牛顿第二定律，一个物体的加速度与作用在它上面的力和它的质量之间的关系是：A. 加速度与力成正比，与质量成反比B. 加速度与力成反比，与质量成正比C. 加速度与力成正比，与质量成正比D. 加速度与力成反比，与质量成反比3. 一个电子在磁场中受到的洛伦兹力的方向可以通过右手定则来确定。

如果电子的运动方向是垂直于磁场方向，那么洛伦兹力的方向是：A. 垂直于电子运动方向和磁场方向B. 与电子运动方向和磁场方向相同C. 与电子运动方向和磁场方向相反D. 与电子运动方向相同，与磁场方向垂直4. 一个物体从静止开始自由下落，忽略空气阻力，其下落过程中的位移与时间的关系是：A. 位移与时间的平方成正比B. 位移与时间成正比C. 位移与时间的立方成正比D. 位移与时间的四次方成正比二、填空题（每题5分，共20分）1. 根据能量守恒定律，一个物体在没有外力作用下，其______能保持不变。

2. 光的波长与频率的关系是：波长与频率成______比。

3. 欧姆定律表明，电流与电压和电阻之间的关系是：电流与电压成______比，与电阻成______比。

4. 一个物体在水平面上滑动时，摩擦力的大小与物体的______和摩擦系数有关。

三、计算题（每题10分，共40分）1. 一个质量为2kg的物体从高度为10m的平台上自由下落，忽略空气阻力，求物体落地时的速度。

2. 一个电阻为10Ω的电阻器通过电流为2A，求该电阻器两端的电压。

3. 一束光从空气进入水中，如果入射角为30°，求折射角。

4. 一个电荷量为1.6×10^-19 C的电子在电场强度为3×10^5 N/C的电场中受到的电场力。

第九届全国周培源大学生力学竞赛试题参考答案

第九届全国周培源大学生力学竞赛试题参考答案
出题学校：
第
(1)ω0=
(2) ∆π3σpd2σpd2(1)[F]= ≈0.4651 。
200nn
(2)不会波动，证明见详细解答。
(3)可以，许用荷载多可提高76.7％。
第
(1) α1=0，α2=arccos 100=45o。
200
L
处的轴套、弹簧，以及各处铰的重量均可以忽略。
(1)暂不考虑金属片的变形，如果在匀速转动时O′处轴套向上升起的高度H=L是额定的工作状态，那么相应的转速ω0是多少？
(2)当转速恒定于ω0时，只考虑金属片弯曲变形的影响，试计算图示角度∠OAO′相对于把金属片视为刚
体的情况而言的变化量。
图1-1
解答及评分标准
6L6
q1⎛14123⎞，
故有θ=⎜−x+Lx+C′L⎟
(1)（本小题6分）显然，在转速ω0下，各金属片均与竖直线成60o角。先分析下片的受力，如图1-2(a)所示。建立如图所示的局部坐标系。重力为均布荷载，合力为G，作用点在x= L处。
离心力为线性分布荷载，在坐标为x的截面处，集度为G rω02=3Gω02x，其合力为3Gω02L，
Lg2Lg4g
作用点在x= L处。左端O′处的竖向杆端力仅来自于弹簧。由于弹簧的压缩量为L，故总压缩力
集度的横向分量，
75 3G
=
4L
q1=1⋅3Gω02L。①(1-5) 2 2Lg
q1
(a)(b)
图1-3
记重力和离心力的横向分量在A端引起的转角数值分别为θ0和θ1，则上片转角为θu=θ0−θ1，
下片转角为θb=θ0+θ1，上下两片轴线的相对转角为

2022大学生物理竞赛试卷B卷

2022年浙江省大学生物理竞赛理论竞赛卷（B 卷）考试形式：闭卷，允许带无存储功能的计算器入场考试时间： 2023 年 03 月 04 日上午8:30~11:30题序选择填空计1 计2 计3计4 计5总分得分评卷人气体摩尔常量8.31J/(mol K)R =⋅ 玻尔兹曼常量231.3810J/K k -=⨯ 基本电荷191.610C e -=⨯电子质量319.110kg e m -=⨯ 电子伏特191eV 1.610J -=⨯真空中光速8310m/s c =⨯真空介电常数122208.8510C /(N m )ε-=⨯⋅ 真空磁导率70410H /m μπ-=⨯一、选择题：（单选题，每题5分，共50分）1．对不同的惯性参考系，下列物理量中与参考系无关的是（）．A ．动能B ．功C ．力D ．声音频率2．一个质量为M 的物体从距离地面高度为H 处落下，该物体落到松软的地面后继续下陷，由于受到阻力的作用，下陷H/2的距离后静止．不考虑空气阻力，则在下陷过程中，地面对物体施加的平均作用力是（）．A ．2Mg/3B ．Mg C．2Mg D ．3Mg3．如图所示，飞船绕着某一行星沿椭圆轨道运动，已知飞船与行星间的最小距离为R ，飞船与行星间的最大距离为2R．在距离最远处，飞船的速度为0v ．宇航员点燃推进器，把飞船推进到一个半径为2R 的圆轨道作匀速圆周运动，则此时飞船的速度变为（）．A．02/3vB ．05vC ．05/3vD ．02v4．一个圆锥摆的摆线长度为l ，摆线与竖直方向的夹角恒为θ，如图所示．则摆锤转动的周期T 为（）．ABC ．2D ．2 姓名准考证号__________所在高校__________专业______________ _____________密_________________封_____________线_____________ 密封线内不要答题5．有一哨子，其空气柱两端是打开的，基频为每秒5000次，若空气中的声速为340 m/s ，则下列数值中，最接近于哨子最短长度的值为（）．A ．1.7 cmB ．3.4 cmC ．6.8 cmD ．10.2 cm6．有N 个点电荷，电量均为q ，以两种方式分布在相同半径的圆周上：一种是无规则地分布，另一种是均匀分布．比较这两种情况下在过圆心O 并垂直于圆平面的z 轴上任一点P （如图所示）的电场强度与电势，则有（）． A ．电场强度相等，电势相等 B ．电场强度不等，电势不等 C ．电场强度分量E z 相等，电势相等D ．电场强度分量E z 相等，电势不等7．若电量Q 均匀地分布在半径为R 的球体内，若设球体内、外介电常量相同，则球内的静电能与球外的静电能之比为（）．A ．1/5B ．1/2C ．3/4D ．28．如图所示，正方形的四个角上固定有四个电荷量均为q 的点电荷．此正方形以角速度ω绕AC 轴旋转时，在中心O 点产生的磁感应强度大小为B 1；此正方形以同样的角速度ω绕过O 点且垂直于正方形平面的轴旋转时，在O 点产生的磁感应强度的大小为B 2，则B 1与B 2间的关系为（）． A ．B 1 = B 2B ．B 1 = 2B 2C ．B 1 = B 2/2D ．B 1 = B 2/49．让一块磁铁顺着一根很长的铅直钢管落下，若不计空气阻力，则磁铁的运动为（）． A ．始终是加速运动 B ．简谐振动C ．先是加速运动，后是减速运动D ．先是加速运动，后是匀速运动10．氢原子中，带正电的原子核与带负电的电子之间的吸引力为F = -ke 2/r 2．假设原子核是固定不动的．原来在半径为R 1的圆周上绕核运动的电子，突然跳入较小半径为R 2的圆形轨道上运动．这过程中原子的总能量减少了（）．A ．)11(2212R R ke + B ．)11(221222R R ke -C ．)11(2122R R ke -D ．)(12212R R R R ke -ACqq二、填空题：（10题，每题5分，共50分）1．当火车静止时，乘客发现雨滴下落方向偏向车头，偏角为30︒，当火车以35 m/s 的速率沿水平直路行驶时，发现雨滴下落方向偏向车尾，偏角为45︒，假设雨滴相对于地的速度保持不变, 则雨滴相对于地的速度大小为________________．2．一竖直向上发射之火箭，原来静止时的初质量为m 0，经时间t 燃料耗尽时的末质量为m ，喷气相对火箭的速率恒定为u ，不计空气阻力，重力加速度g 恒定．则燃料耗尽时火箭速率为__________．3．一质量为m 的质点沿着一条曲线运动，其位置矢量在空间直角座标系中的表达式为j t b i t a rωωsin cos +=，其中a 、b 、ω皆为常量，则此质点对原点的角动量大小L=________________；此质点所受对原点的力矩大小M =________________．4．一质点在保守力场中的势能为c rkE +=P ，其中r 为质点与坐标原点间的距离，k 、c 均为大于零的常量，作用在质点上的力的大小F =______________，其方向为_____________．5．已知一静止质量为m 0的粒子，其固有寿命为实验室测量到寿命的1/n ，则实验室观测的此粒子动能是________________．6．一环形薄片由细绳悬吊着，环的内、外半径分别为R/2和R ，并有电量Q 均匀分布在环面上；细绳长为3R ，并有电量Q 均匀分布在绳上．若圆环中心在细绳的延长线上，则圆环中心O 处的电场强度大小为________________．7．如图所示，有一半径为R ，带电量为Q 的导体球，在距球心O 点d 1处放置一已知点电荷q 1，在距球心d 2处再放置一点电荷q 2．若以无穷远处为零电势，欲使导体球表面的电势为零，则点电荷q 2的电量为________________．8．将条形磁铁插入与冲击电流计串联的金属环中，有q = 2.0⨯10-5 C 的电荷通过电流计．若连接电流计的电路总电阻R = 25 Ω，则穿过环的磁通量的变化∆Φ = ________________．19．如图所示，导体棒MN 和PQ 分别通过平行的导轨左、右两个线圈组成闭合回路，而且MN 和PQ 可以在水平光滑导轨上自由滑动，导轨之间的匀强磁场方向如图所示，当MN 向左加速运动时，PQ 导体棒的运动方向为________________．10．如图所示为电磁流量计的示意图．直径为d 的非磁性材料制成的圆形导管内，有导电液体流动，磁感应强度为B 的磁场垂直于导体液体流动方向而穿过一段圆形管道．若测得管壁内a 、b 两点的电势差为U ，则管中导电液的流量Q 为________________．三、计算题：（5题，共 100分）1．（本题20分）如图所示，均匀细杆质量为m 、长为l ，上端连接一个质量为m 的小球，可绕通过下端并与杆垂直的水平轴转动．设杆最初静止于竖直位置，受微小干扰而往下转动．求转到水平位置时：（1）杆的角速度；（2）杆的角加速度；（3）轴对杆的作用力．a bm2．（本题20分）如图所示，质量为M、半径为R的均匀圆盘中心C系于一水平的轻弹簧上，圆盘可在水平面上作无滑滚动，弹簧的劲度系数为k．现将圆盘中心C从平衡位置向右平移x0后，由静止释放，可以证明圆盘的质心将作简谐振动．（1）求圆盘质心的振动周期；（2）如果以平衡位置为坐标原点，向右为x轴正方向建立坐标，并以释放这一时刻作为计时起点，试写出圆盘质心的振动方程．3．（本题20分）如图所示，某静电机由一个半径为R、与环境绝缘的开口（朝上）金属球壳形的容器和一个带电液滴产生器G组成．质量为m、带电量为q的球形液滴从G缓慢地自由掉下（所谓缓慢，是指在G和容器口之间总是只有一滴液滴）．液滴开始下落时相对于地面的高度为h．设液滴很小，容器足够大，容器在达到最高电势之前进入容器的液体尚未充满容器．忽略G的电荷对正在下落的液滴的影响．重力加速度的大小为g．若设无穷远处为零电势，容器的初始电量为0，求容器可达到的最高电势U max．4．（本题20分）如图所示，板间距为2d 的大平行板电容器水平放置，电容器的右半部分充满相对介电常量为εr 的固态电介质，左半部分空间的正中位置有一带电小球P ，电容器充电后P 恰好处于平衡状态．拆去充电电源，将固态电介质快速抽出，略去静电平衡经历的时间，不计带电小球对电容器极板电荷分布的影响，求小球P 从电介质抽出到与电容器的一个极板相碰前所经历的时间t ．5．（本题20分）如图所示，一个长圆柱形螺线管包括了另一个同轴的螺线管，它的半径R是外面螺线管半径的一半，两螺线管单位长度具有相同的圈数，且初始都没有电流．在同一瞬间，电流开始在两个螺线管中线性地增大，任意时刻，通过里边螺线管的电流为外边螺线管中电流的两倍且方向相同．由于增大的电流，一个处于两个螺线管之间初始静止的带电粒子开始沿一条同心圆轨道运动（见图中虚线所示），求该圆轨道的半径r ．2。

上海大学09级大学物理A(2)每周竞赛题目及答案

竞赛题目（第一周）1．由电场强度的定义式可知：（）A. E与F成正比。

F越大，E越大；B. E与q成反比。

q越大，E越小；C. 电场强度的方向与力的方向相同；D. E的大小可由F/q的绝对值来确定。

2．空间某点的电场强度由（）来确定；3．为什么引入电场中的试验电荷，体积必须很小，带电量也必须很小？（）4．一点电荷，放在球形高斯面的中心。

下列哪种情况，通过高斯面的电通量会发生变化？（）A．将另一点电荷放到高斯面外；B．将另一电荷放进高斯面内；C．将球心的点电荷移开，但仍在高斯面内；E．将高斯面半径缩小。

5．一个带电体要能被看作点电荷，必须（）6．把一个电量为Q的点电荷分成电量q和（Q－q）的两个点电荷，欲使这两个相距一定距离的点电荷之间的斥力最大，则q应等于（）7．对静电场高斯定理的理解，下列说法中正确的是（）A. 如果通过高斯面的电通量不为零，则高斯面内必有净电荷；B. 如果通过高斯面的电通量为零，则高斯面内必无电荷；C. 如果高斯面内无电荷，则高斯面上电场强度必处处为零；D. 如果高斯面上电场强度处处不为零，则高斯面内必有电荷；E．如果高斯面内电荷代数和为零时，则高斯面上电场强度不一定都为零。

竞赛题目（第二周）1．当一对电偶极子对称地分布在一圆球面内的一条直径上时，则有：（）A. 球面上电场强度处处相等；B. 球面上电场强度处处为零；C. 球面上总的电通量为零；D. 球面内没有包围电荷。

2，根据高斯定理的数学表达式可知下述各种说法中，正确的是（）。

A．闭合高斯面内的电荷代数和为零时，闭合面上的各点电场强度一定为零；B．闭合高斯面内的电荷代数和不为零时，闭合面上的各点电场强度一定处处不为零；C．闭合高斯面内的电荷代数和为零时，闭合面上的各点电场强度不一定处处为零；D．闭合高斯面上各点电场强度均为零时，闭合面内一定处处无电荷。

E．如果闭合高斯面内无电荷分布，闭合面上的各点电场强度处处为零；F．如果闭合高斯面上的电场强度处处不为零，则闭合面内必有电荷分布；G．如果闭合高斯面内有净电荷，则通过闭合面的电通量必不为零；H．高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。

大学物理竞赛力学1试题文档_A[1]

力学1A卷院系：_______________________________ 专业：_________________________________班级：_______________________________ 任课教师：_____________________________ 姓名：_______________________________ 学号：_________________________________考试说明1.力学12. 本试卷包含2个大题，17个小题。

全卷满分100分，考试用时120分钟。

一、选择题（每道题有多个备选答案，其中只有一个是正确的，请选出正确的答案。

本大题共30分，共计10小题。

）1.（3.0分）用细绳系一小球使之在竖直平面内作圆周运动，当小球运动到最高点时，它［］A.将受到重力、绳的拉力和向心力的作用B.将受到重力、绳的拉力和离心力的作用C.绳子的拉力可能为零D.小球可能处于受力平衡状态2.（3.0分）如图所示，一水平刚性轻杆，质量不计，杆长20cml=，其上穿有两个小球．初始时，两小球相对杆中心O对称放置，与O的距离5cmd=，二者之间用细线拉紧．现在让细杆绕通过中心O的竖直固定轴作匀角速的转动，转速为ω，再烧断细线让两球向杆的两端滑动．不考虑转轴和空气的摩擦，当两球都0滑至杆端时，杆的角速度为［］A.2ωωB.C.012ωD.014ω 3.（3.0分）竖立的圆筒形转笼，半径为F，绕中心轴'O O 转动，物块A 紧靠在圆筒的内壁上，物块与圆筒间的摩擦系数为μ ，要使物块A 不下落，圆筒转动的角速度ω至少应为［］4.（3.0分）一水平放置的轻弹簧，劲度系数为 k ，其一端固定，另一端系一质量为m 的滑块A ，A 旁又有一质量相同的滑块B ，如图所示．设两滑块与桌面间无摩擦．若用外力将A 、B 一起推压使弹簧压缩量为d 而静止，然后撤消外力，则B 离开时的速度为［］A.0B.dC.dD.d5.（3.0分）一辆汽车从静止出发，在平直公路上加速前进的过程中，如果发动机的功率一定，阻力大小不变，那么，下面哪一个说法是正确的？［］ A.汽车的加速度是不变的 B.汽车的加速度不断减小C.汽车的加速度与它的速度成正比D.汽车的加速度与它的速度成反比6.（3.0分）质量为m 的一艘宇宙飞船关闭发动机返回地球时，可认为该飞船只在地球的引力场中运动．已知地球质量为M ，万有引力恒量为G ，则当它从距地球中心1R 处下降到2R 处时，飞船增加的动能应等于［］ A.2G M m RB.22G M m RC.1212R R G M mR R -D.1212R R G M m R R -E.122212R R G M m R R -7.（3.0分）光滑的水平桌面上，有一长为2L 、质量为 m 的匀质细杆，可绕过其中点且垂直于杆的竖直光滑固定轴O 自由转动，其转动惯量为 213m L ，起初杆静止．桌面上有两个质量均为m 的小球，各自在垂直于杆的方向上，正对着杆的一端，以相同速率υ 相向运动，如图所示．当两小球同时与杆的两个端点发生完全非弹性碰撞后，就与杆粘在一起转动，则这一系统碰撞后的转动角速度应为［］A.2v 3LB.4v 5LC.6v 7LD.8v 9LE.12v 7L8.（3.0分）一质量为m 的质点，在半径为R 的半球形容器中，由静止开始自边缘上的A 点滑下，到达最低点B 时，它对容器的正压力为N ．则质点自A 滑到B 的过程中，摩擦力对其作的功为［］ A.1(3)2R N m g - B.1(3)2R N mg - C.1()2R N m g - D.1(2)2R N m g -9.（3.0分）一质量为m 的质点，自半径为R 的光滑半球形碗口由静止下滑，质点在碗内某处的速率为υ ，则质点对该处的压力数值为［］ A.2v m RB.23v 2m RC.22v m RD.25v 2m R10.（3.0分）A 、B 二弹簧的劲度系数分别为A k 和B k ，其质量均忽略不计．今将二弹簧连接起来并竖直悬挂，如图所示．当系统静止时，二弹簧的弹性势能pA E 与pB E 之比为［］A.pA A pB B E k E k =B.2pA A 2pB BE k E k =C.pA B pB A E k E k =D.2pA B 2pBA E k E k=二、计算题（请按照试题要求列出计算过程，并给出计算结果。

我校在第九届全国大学生物理实验竞赛(教学赛)上再获佳绩

我校在第九届全国大学生物理实验竞赛（教学赛）上再获佳绩
7月23日-7月27日，第九届全国大学生物理实验竞赛（教学赛）在中山大学成功举办，江苏科技大学获二等奖一项（周铭昊）、三等奖两项（许仁皓、焦明昊、唐晓刚），实现了我校在该赛事上获奖级别的新突破。

全国大学生物理实验竞赛，由高等学校国家级实验教学示范中心联席会、全国高等学校实验物理教学研究会、中国物理学会主办，分为教学赛及创新赛，创新赛每年举办一次、教学赛每两年举办一次。

本届比赛为教学赛，由中山大学承办，参赛对象为国家级物理实验教学示范中心及在第七届、第八届全国大学生物理实验竞赛（创新赛）获一等奖的高校，此次参加比赛的高校包括清华大学、北京大学、中国科学技术大学、复旦大学、南京大学等985、211高校在内的120所高校，其中大部分高校为双一流高校。

该项赛事报名实行邀请制，参赛门槛高、获奖难度大。

我校自2020年首次参加全国大学生物理实验竞赛（创新赛）以来，每届均获有一等奖名次，由此获得参加本届教学赛资格。

在理学院领导和实验中心的支撑下，由仲志强、高国军、汪海宾、万佳和厉淑贞五位老师组成竞赛指导团队，对参赛学生进行赛前集训。

我校理学院实现在该项赛事上的新突破，体现了学院教学质量以及物理实验教学水平的稳步提升。

学院将继续坚持以赛促学、以赛促教的理念，不断提升物理实验教学水平，为培养更多高素质创新性人才做出更大贡献。

大学物理竞赛

大学物理竞赛大学物理竞赛是一个旨在测试学生物理知识和解决实际问题能力的比赛。

这种比赛不仅考察学生对基础物理原理的理解，还需要学生能够熟练运用这些原理去解决具体问题。

参加大学物理竞赛不仅能够提升学生的物理水平，还能培养学生的思维能力、团队协作精神和表达能力等。

大学物理竞赛的题目通常分为多个部分，每个部分都会涵盖不同的物理知识点和技巧。

首先，比赛常常以选择题形式出现，考察学生对基本物理原理和公式的掌握。

这些选择题不仅要求学生能够正确答出结果，还需要学生能够准确地解释答案的原因和依据。

此外，比赛还常常设置一些计算题，要求学生熟练运用物理公式，进行复杂的计算和推导。

这些计算题往往涉及到多个物理知识点的综合应用，考验学生的实际解决问题的能力。

其次，大学物理竞赛还常常设置实验题，要求学生通过实验数据和观察结果，推断出物理过程的规律和规则。

这类题目重点考察学生对物理实验的设计和分析能力。

学生需要根据实验条件、实验数据，运用逻辑推理和物理原理，给出合理的解释和结论。

实验题通常与学生平时在实验课上所接触的实验内容相关，但难度和深度更高，旨在考察学生对实验原理和方法的掌握及其在解决实际问题中的应用能力。

另外，在大学物理竞赛中，常常出现一些开放性问题，要求学生根据给定的条件，运用物理知识和解决问题的能力，给出自己的见解和答案。

这类题目往往涉及到较为复杂的物理现象和情境，要求学生能够综合运用所学的物理知识，以及自己的思维和创造力，去解决实际问题。

这些开放性问题能够锻炼学生的综合应用能力和创新思维，培养学生的科学精神和探索精神。

除了学科知识和解决问题的能力，大学物理竞赛还注重学生的团队协作和交流能力。

在比赛过程中，学生往往需要组队进行合作，共同解决问题。

团队合作不仅需要学生之间相互配合和协作，还要求学生具备有效的沟通和交流能力，能够清晰地表达自己的观点和思路，并能够听取他人的建议和意见。

这种团队合作精神和交流能力对于学生今后的学习和工作都具有重要意义。

大学物理竞赛选拔试卷及答案

A BDl 0v大学物理竞赛选拔试卷1. （本题6分）一长度为l的轻质细杆，两端各固结一个小球A、B（见图），它们平放在光滑水平面上。

另有一小球D，以垂直于杆身的初速度v0与杆端的Α球作弹性碰撞．设三球质量同为m，求：碰后（球Α和Β）以及D球的运动情况．2. （本题6分）质量m =10 kg、长l =40 cm的链条，放在光滑的水平桌面上，其一端系一细绳，通过滑轮悬挂着质量为m1 =10 kg的物体，如图所示．t = 0时,系统从静止开始运动, 这时l1 = l2 =20 cm< l3．设绳不伸长，轮、绳的质量和轮轴及桌沿的摩擦不计，求当链条刚刚全部滑到桌面上时，物体m1速度和加速度的大小．3.（本题6分）长为l的匀质细杆，可绕过杆的一端O点的水平光滑固定轴转动，开始时静止于竖直位置．紧挨O点悬一单摆，轻质摆线的长度也是l，摆球质量为m．若单摆从水平位置由静止开始自由摆下，且摆球与细杆作完全弹性碰撞，碰撞后摆球正好静止．求：(1) 细杆的质量．(2) 细杆摆起的最大角度?．4. （本题6分）质量和材料都相同的两个固态物体，其热容量为C．开始时两物体的温度分别为T1和T2（T1 > T2）．今有一热机以这两个物体为高温和低温热源，经若干次循环后，两个物体达到相同的温度，求热机能输出的最大功A max．5. （本题6分）如图所示，为某种一定量的理想气体进行的一个循环过程，它是由一个卡诺正循环12341 和一个卡诺逆循环15641 组成．已知等温线温度比T1/ T2= 4，卡诺正逆循环曲线所包围面积大小之比为S1 / S2 = 2．求循环的效率?．6. （本题6分）将热机与热泵组合在一起的暖气设备称为动力暖气设备，其中带动热泵的动力由热机燃烧燃料对外界做功来提供.热泵从天然蓄水池或从地下水取出热量，向温度较高的暖气系统的水供热.同时，暖气系统的水又作为热机的冷却水.若燃烧1kg燃料，锅炉能获得的热量为H，锅炉、地下水、暖气系统的水的温度分别为210℃，15℃，60℃.设热机及热泵均是可逆卡诺机.试问每燃烧1kg燃料，暖气系统所获得热量的理想数值（不考虑各种实际损失）是多少？7. （本题5分）如图所示，原点O是波源，振动方向垂直于纸面，波长是?．AB为波的反射平面，反射时无相位突变?．O点位于A点的正上方，hAO=．Ox轴平行于AB．求Ox轴上干涉加强点的坐标（限于x≥0）．8. （本题6分）一弦线的左端系于音叉的一臂的A点上，右端固定在B点，并用T = 7.20 N的水平拉力将弦线拉直，音叉在垂直于弦线长度的方向上作每秒50次的简谐振动（如图）．这样，在弦线上产生了入射波和反射波，并形成了驻波．弦的线密度?= 2.0 g/m，弦线上的质点离开其平衡位置的最大位移为4 cm．在t = 0时，O点处的质点经过其平衡位置向下运动，O、B之间的距离为L = 2.1 m．试求：(1) 入射波和反射波的表达式；(2) 驻波的表达式．9. （本题6分）用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱．已知红谱线波长?R在0.63─0.76?m范围内，蓝谱线波长?B在0.43─0.49 ?m范围内．当光垂直入射到光栅时，发现在衍射角为24.46°处，红蓝两谱线同时出现．(1) 在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现？(2) 在什么角度下只有红谱线出现？10. （本题6分）如图所示，用波长为?= 632.8 nm (1 nm = 10-9 m)的单色点光源S照射厚度为e = 1.00×10-5 m、折射率为n2 = 1.50、半径为R = 10.0 cm的圆形薄膜F，点光源S与薄膜F的垂直距离为d = 10.0 cm，薄膜放在空气（折射率n1 = 1.00）中，观察透射光的等倾干涉条纹．问最多能看到几个亮纹？（注：亮斑和亮环都是亮纹）．11. （本题6分）507⨯双筒望远镜的放大倍数为7，物镜直径为50mm.据瑞利判据，这种望远镜的角分辨率多大？设入射光波长为nm 550.眼睛瞳孔的最大直径为7.0mm .求出眼睛对上述入射光的分辨率.用得数除以7，和望远镜的角分辨率对比，然后判断用这种望远镜观察时实际起分辨作用的是眼睛还是望远镜.12. （本题6分）一种利用电容器控制绝缘油液面的装置示意如图. 平行板电容器的极板插入油中，极板与电源以及测量用电子仪器相连，当液面高度变化时，电容器的电容值发生改变，使电容器产生充放电，从而控制电路工作. 已知极板的高度为a ，油的相对电容率为εr ，试求此电容器等效相对电容率与液面高度h 的关系.13. （本题6分）在平面螺旋线中，流过一强度为I 的电流，求在螺旋线中点的磁感强度的大小．螺旋线被限制在半径为R 1和R 2的两圆之间，共n 圈．[提示：螺旋线的极坐标方程为b a r +=θ，其中a ，b 为待定系数]14. （本题6分）一边长为a 的正方形线圈，在t = 0 时正好从如图所示的均匀磁场的区域上方由静止开始下落，设磁场的磁感强度为B(如图)，线圈的自感为L ，质量为m ，电阻可忽略．求线圈的上边进入磁场前，线圈的速度与时间的关系．15. （本题6分）如图所示，有一圆形平行板空气电容器，板间距为b ，极板间放一与板绝缘的矩形线圈．线圈高为h ，长为l ，线圈平面与极板垂直，一边与极板中心轴重合，另一边沿极板半径放置．若电容器极板电压为U 12 = U m cos ? t ，求线圈电压U 的大小． 16. （本题6分）在实验室中测得电子的速度是0.8c ，c 为真空中的光速．假设一观察者相对实验室以0.6c 的速率运动，其方向与电子运动方向相同，试求该观察者测出的电子的动能和动量是多少？（电子的静止质量m e ＝9.11×10?31kg ）17. （本题6分）已知垂直射到地球表面每单位面积的日光功率（称太阳常数）等于1.37×103 W/m 2． (1) 求太阳辐射的总功率． (2) 把太阳看作黑体，试计算太阳表面的温度．（地球与太阳的平均距离为1.5×108 km ，太阳的半径为6.76×105 km ，? = 5.67×10-8 W/(m 2·K 4)） 18. （本题6分））已知氢原子的核外电子在1s 态时其定态波函数为 a r a /3100e π1-=ψ，式中 220e m h a e π=ε ．试求沿径向找到电子的概率为最大时的位置坐标值．( ?0 = 8.85×10-12 C 2·N -1·m -2 ，h = 6.626×10-34 J ·s ， m e = 9.11×10-31 kg ， e = 1.6 ×10-19 C )参考答案1. （本题6分）解：设碰后刚体质心的速度为v C ，刚体绕通过质心的轴的转动的角速度为?，球D 碰后的速度为v ?，设它们的方向如图所示．因水平无外力，系统动量守恒：C m m m v v v )2(0+'= 得：(1)20C v v v ='- 1分弹性碰撞，没有能量损耗，系统动能不变；222220])2(2[21)2(212121ωl m m m m C ++'=v v v ，得 (2)22222220l C ω+='-v v v 2分系统对任一定点的角动量守恒,选择与A 球位置重合的定点计算．A 和D 碰撞前后角动量均为零，B 球只有碰后有角动量，有])2([0C B l ml ml v v -==ω，得(3)2lC ω=v 2分(1)、(2)、(3)各式联立解出 lC 00;2;0vv v v ==='ω。

山东省大学生物理竞赛试题

山东省第九届大学生科技节山东省第一届大学生物理竞赛试卷答题说明：A 类考生所有题目全做，满分是160分；B 类考生不做第五题，满分是140分；C 类考生不做四、五两题，满分是120分。

请同学们自觉填上与准考证一致的考生类别，若两者不符，按废卷处理，各组考生按上述要求做题，多做者不加分，少做者按规定扣分。

一、填空题（各类别考生必做，共8题，每题2空，每空5分，共80分） 1、地球、月球的半径分别记为R e 、R m ，质量分别记为M eM m ，地心、月心的间距记为r 地心、月心连线上有一个称为拉格朗日点的几何位置L ，如图所示。

放在L 处的物体，所受地球、月球万有引力之和为零，则L 点与地心的间距r L =____________________。

（答案可用参量M e 、M m 和r 表述。

）将内部无动力装置的太空探测器P ，从地球表面沿地心、月心连线以v 0初速度射出。

略去地球大气阻力，为使P 能到达月球表面，v 0可取的最小值v 0min = ________________。

（答案可用M e 、M m 、R e 、r 和直接写出的r L 等参量来表述。

） 2、地球、月球的半径分别记为R e 、R m ，质量分别记为M e 、M m ，地心、月心的间距记为r ，月心绕地球的公转角速度记为ω，月球自转的角速度也为ω。

在地心参考系中，月球的动能E k =__________________；在月心参考系中，月球的动能E k =_______________。

（地心、月心参考系分别指随地心、月心一起相对于背景惯性系平动的参考系。

）3、如图所示，在每边长为3a ，质量为m 的均匀正方形薄板上，过板的中心点C 设置三条转轴A 1B 1、 A 2B 2、A 3B 3。

它们题号一1~4 一5~8二三四五总得分审核人得分（1~4）得分评卷人*******************密**************************************封*************************************线*********************考生类别______________•••••aaa aa a aa1A 2B 3B 2A 1B 3A •a•••a各自对应的转动惯量记为I 1、I 2、I 3，其大小排列关系（用>、=、<号表示）为___________________；且有I 1+I 2=________________I 3。

山东省大学生物理竞赛试题

请同学们自觉填上与准考证一致的考生类别，若两者不符，按废卷处理，各组考生按上述要求做题，多做者不加分，少做者按规定扣分。

放在L 处的物体，所受地球、月球万有引力之和为零，则L 点与地心的间距r L =____________________。

（答案可用参量M e 、M m 和r 表述。

）将内部无动力装置的太空探测器P ，从地球表面沿地心、月心连线以v 0初速度射出。

略去地球大气阻力，为使P 能到达月球表面，v 0可取的最小值v 0min = ________________。

（答案可用M e 、M m 、R e 、r 和直接写出的r L 等参量来表述。

在地心参考系中，月球的动能E k =__________________；在月心参考系中，月球的动能E k =_______________。

（地心、月心参考系分别指随地心、月心一起相对于背景惯性系平动的参考系。

）3、如图所示，在每边长为3a ，质量为m 的均匀正方形薄板上，过板的中心点C 设置三条转轴A 1B 1、 A 2B 2、A 3B 3。

第9届国际物理奥林匹克竞赛试题及解答(英文).doc

9th IPhO (Budapest, 1976)Theoretical problemsProblem 1A hollow sphere of radius R = 0.5 m rotates about a vertical axis through its centre with an angular velocity of ω = 5 s-1. Inside the sphere a small block is moving together with the sphere at the height of R/2 (Fig. 6). (g = 10 m/s2.)a) What should be at least the coefficient of friction to fulfill this condition?b) Find the minimal coefficient of friction also for the case of ω = 8 s-1.c) Investigate the problem of stability in both cases,α) fo r a small change of the position of the block,β) for a small change of the angular velocity of thesphere.Solutiona) The block moves along a horizontal circle of radius Rsinα . The net force acting on the block is pointed to the centre of this circle (Fig. 7). The vector sum of the normal force exerted by the wall N, the frictional force S and the weight mg is equal to the resultant:mω 2Rsinα .The connections between the horizontal and vertical components:mω 2Rsinα = N sinα − S cosα ,mg = N cosα + S sinα .The solution of the system of equations:The block does not slip down ifIn this case there must be at least this friction to prevent slipping, i.e. sliding down.friction is necessary to prevent the block to slip upwards. mω 2Rsinα must be e qual to the resultant of forces S, N and mg. Condition for the minimal coefficient of friction is (Fig. 8):c) We have to investigate μa and μb as functions of α and ω in the cases a) and b) (see Fig. 9/a and9/b):In case a): if the block slips upwa rds, it comes back; if it slips down it does not return. If ω increases, the block remains in equilibrium, if ω decreases it slips downwards. In case b): if the block slips upwards it stays there; if the block slips downwards it returns. If ω increases the block climbs upwards-, if ω decreases the block remains in equilibrium.Problem 2The walls of a cylinder of base 1 dm2, the piston and the inner dividing wall are perfect heat insulators (Fig. 10). The valve in the dividing wall opens if the pressure on the right side is greater than on the left side. Initially there is 12 g helium in the left side and 2 g helium in the right side. The lengths of both sides are 11.2 dm each and the temperature is 0o C.Outside we have a pressureof 100 kPa. The specific heat at constant volume is c v = 3.15 J/gK, at constant pressure it is c p =5.25 J/gK. The piston is pushed slowly towards the dividing wall. When the valve opens we stop then continue pushing slowly until the wall is reached. Find the work done on the piston by us.SolutionThe volume of 4 g helium at 0o C temperature and a pressure of 100 kPa is 22.4 dm3 (molar volume). It follows that initially the pressure on the left hand side is 600 kPa, on theright hand side 100 kPa. Therefore the valve is closed. An adiabatic compression happens until thepressure in the right side reaches 600 kPa (κ = 5/3).hence the volume on the right side (when the valve opens):V = 3.82 dm3.From the ideal gas equation the temperature is on the right side at this pointDuring this phase the whole work performed increases the internal energy of the gas:Next the valve opens, the piston is arrested. The temperature after the mixing has been completed:During this phase there is no change in the energy, no work done on the piston.An adiabatic compression follows from 11.2 + 3.82 = 15.02 dm3 to 11.2 dm3:henceT3 = 381 K.The whole work done increases the energy of the gas:Problem 3Somewhere in a glass sphere there is an air bubble. Describe methods how to determine the diameter of the bubble without damaging the sphere.SolutionWe can not rely on any value about the density of the glass. It is quite uncertain. The index of refraction can be determined using a light beam which does not touch the bubble. Another method consists of immersing the sphere into a liquid of same refraction index: its surface becomes invisible.A great number of methods can be found. We can start by determining the axis, the line which joins the centers of the sphere and the bubble. The easies t way is to use the “tumbler-over” method. If the sphere is placed on a horizontal plane the axis takes up a vertical position. The image of the bubble, seen from both directions along the axis, is a circle.If the sphere is immersed in a liquid of same index of refraction the spherical bubble is practically inside a parallel plate (Fig. 11). Its boundaries can be determined either by a micrometer or using parallel light beams.Along the axis we have a lens system consisting, of two thick negative lenses. The diameter of the bubble can be determined by several measurements and complicated calculations.If the index of refraction of the glass is known we can fit a plano-concave lens of same index of refraction to the sphere at the end of the axis (Fig. 12). As ABCD forms a parallel plate the diameter of the bubble can be measured using parallel light beams.Focusing a light beam on point A of the surface of the sphere (Fig. 13) we get a diverging beam from point A inside the sphere. The rays strike the surface at the other side and illuminate a cap. Measuring the spherical cap we get angle ϕ. Angle ψ can be obtained in a similar way at point B. FromThe diameter of the bubble can be determined also by the help of X-rays. X-rays are not refracted by glass. They will cast shadows indicating the structure of the body, in our case the position and diameter of the bubble.We can also determine the moment of inertia with respect to the axis and thus the diameter of the bubble.Experimental problemThe whole text given to the students:At the workplace there are beyond other devices a test tube with 12 V electrical heating, a liquid with known specific heat (c0 = 2.1 J/g o C) and an X material with unknown thermal properties. The X material is insoluble in the liquid.Examine the thermal properties of the X crystal material between room temperature and 70 o C. Determine the thermal data of the X material. Tabulate and plot the measured data.(You can use only the devices and materials prepared on the table. The damaged devices and the used up materials are not replaceable.)SolutionHeating first the liquid then the liquid and the crystalline substance together twotime-temperature graphs can be plotted. From the graphs specific heat, melting point and heatof fusion can be easily obtained.Literature[1] W. Gorzkowski: Problems of the 1st International Physics Olympiad Physics Competitions 5, no2 pp6-17,[2] R. Kunfalvi: Collection of Competition Tasks from the Ist through XVth International Physics Olympiads 1967-1984Roland Eötvös Physical Society in cooperation with UNESCO, Budapest, 1985[3] A Nemzetközi Fizikai Diákolimpiák feladatai I.-XV.Eötvös Loránd Fizikai Társulat, Középiskolai Matematikai Lapok, 1985。

第九届中国大学生物理学术竞赛简讯

２第０１３９８年卷２第月２期
大学物理
ＣＯＬＬＥＧＥＰＨＹＳＩＣＳ
Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１９
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櫍信櫍息櫍与櫍动櫍态櫍殻
第九届中国大学生物理学术竞赛简讯
宿星亮，李保春，李鹏，师玉军，马杰
（山西大学物理电子工程学院，山西太原）０３０００６
附录１第九届中国大学生物理学术竞赛获奖名单
获奖等级获奖代表队，选手（按照拼音排序）
特等奖大连理工大学、哈尔滨工业大学、南开大学
北京大学、复旦大学、吉林大学、南京大学、山
一等奖
西大学一队、四川师范大学、天津大学、西安交通大学、厦门大学、浙江大学、中国科学技
第九届中国大学生物理学术竞赛在各方的共同努力下，已经落下帷幕．整体来说，竞赛组织圆满成功，来自山西大学物理电子工程学院的１００余名志愿者同学参加了本届大赛的志愿者服务工作，他们的热情服务展示了东道主的风采，赢得了参赛学校老师和同学们的赞誉．第十届中国大学生物理学术竞赛将于２０１９年８月在青岛大学举行．
；收稿日期：修回日期：
２０１８－０９－１８
２０１８－０９－２９
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大学物理
第３８卷
２）参赛学生对裁判工作提出了更高的要求．一方面，随着比赛激烈程度的提升，要打出公正公平的分数需要裁判在短时间内对三方学生有一个准确的评价；另一方面，越来越多的参赛学生愿意在赛后与裁判老师进行交流，获得对其题目除分数外更全面的评价和建议．这就对裁判提出了更高的要求，裁判需要对竞赛题目、竞赛规则和竞赛宗旨有相当程度的熟悉．

大学物理实验竞赛综合考题C

大学物理实验竞赛试卷一、判断题（“对”在“（）”中打√，“错”打×）（20分）（）1．误差是指测量值与量的真值之差，即误差＝测量值－真值。

这一定义的误差反映的是，测量值偏离真值的大小和方向，误差有正负符号，不应该将它与误差的绝对值相混淆。

（）2．残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差，它与误差定义差不多。

（）3．精密度是指重复测量所得结果相互接近程度，反映的是随机误差大小的程度。

（）4．精确度指精密度与正确度的综合，它既描述数据的重复性程度，又表示与真值的接近程度，其综合反映了误差的大小程度。

（）5．根据随机误差与系统误差的性质可知，系统误差的特征是它的确定性，而随机误差的特征是它的随机性。

（）6．用算术平均值代替真值称为测量结果的最佳值，那么平均值代替真值可靠性如何，要对它进行估算和评定，用以下方法估算和评定都是正确的，如算术平均偏差、标准偏差、不确定度。

（）7．系统误差和随机误差是两种不同性质的误差，但它们又有着内在的联系，在一定条件下，它们有自己的内涵和界限，但条件改变时，彼此又可能互相转化。

如测量温度在短时间内可保持恒定或缓慢变化，但在长时间中却是在某个平均值附近作无规则变化，因此温度变化造成的误差在短段时间内可以看成随机误差，而在长时间内看作系统误差处理。

（）8．大量的随机误差服从正态分布，一般说来增加测量次数求平均可以减小随机误差。

（）9．测量不确定度是评价测量质量的一个重要指标，是指测量误差可能出现的范围。

（）10．不确定度A类分量与随机误差相对应，不确定度B类分量与系统误差相对应。

（）11．正确度是指测量值或实验所得结果与真值符合的程度，它是描述测量值接近真值程度的尺度，其反映的是系统误差大小的程度。

但有人认为，正确度和精确度含义是一样的。

（）12．有一个0.5级的电流表，其量程数为10μA，单次测量某一电流值为6.00μA，用不确定度表示测量结果为I真=（6.00±0.05）μA。

全国大学生物理竞赛历年考试习题(含答案)

全国大学生物理竞赛历年考试习题(含答案)一、选择题1. 下列哪个物理量是标量？A. 速度B. 加速度C. 力D. 质量答案：D解析：质量是标量，因为它只有大小，没有方向。

而速度、加速度和力都是矢量，它们既有大小，又有方向。

2. 下列哪个物理现象可以用牛顿第一定律解释？A. 摩擦力B. 重力C. 弹力D. 惯性答案：D解析：牛顿第一定律也被称为惯性定律，它指出一个物体如果不受外力作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态。

惯性是物体保持其运动状态的性质。

3. 下列哪个物理量是功的单位？A. 焦耳B. 牛顿C. 瓦特D. 库仑答案：A解析：焦耳是功和能量的单位，1焦耳等于1牛顿的力作用在物体上，使物体在力的方向上移动1米的距离所做的功。

4. 下列哪个物理现象可以用安培环路定理解释？A. 电流B. 电阻C. 磁场D. 电压答案：C解析：安培环路定理是电磁学中的一个重要定理，它描述了磁场与电流之间的关系。

该定理指出，通过一个闭合路径的磁场线积分等于该路径所包围的电流总和。

5. 下列哪个物理现象可以用波尔兹曼分布律解释？A. 热力学B. 统计力学C. 量子力学D. 相对论答案：B解析：波尔兹曼分布律是统计力学中的一个重要定律，它描述了在热力学平衡状态下，不同能量状态的粒子数目的分布。

该定律是统计力学的基础之一。

6. 下列哪个物理现象可以用薛定谔方程解释？A. 光的干涉B. 量子隧穿C. 原子光谱D. 相对论效应答案：B解析：薛定谔方程是量子力学中的一个基本方程，它描述了微观粒子在量子态下的行为。

量子隧穿是量子力学中的一个重要现象，它可以用薛定谔方程来解释。

7. 下列哪个物理现象可以用广义相对论解释？A. 光的折射B. 引力透镜C. 狭义相对论效应D. 光的干涉答案：B解析：广义相对论是爱因斯坦提出的一种引力理论，它描述了引力的本质和作用。

引力透镜是广义相对论的一个重要预言，它可以用广义相对论来解释。

8. 下列哪个物理现象可以用电磁感应定律解释？A. 法拉第电磁感应定律B. 安培环路定理C. 楞次定律D. 电磁感应答案：A解析：法拉第电磁感应定律是电磁学中的一个基本定律，它描述了磁场变化产生的感应电动势。