高中物理竞赛模拟-试卷二
浙江名校高中物理竞赛模拟试题(二)(Word版含答案)
浙江名校高总物理竞赛模拟试题（二）一、选择题（本题共5小题，每小题6分）1、如图28预—1所示，常用示波器中的扫描电压u 随时间t 变化的图线是（ ）2、下面列出的一些说法中正确的是（ ）A ．在温度为20ºC 和压强为1个大气压时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，在此过程中，它所吸收的热量等于其内能的增量。
B ．有人用水银和酒精制成两种温度计，他都把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，并都把0刻度与100刻度之间均匀等分成同数量的刻度，若用这两种温度计去测量同一环境的温度（大于0度小于 100度）时，两者测得的温度数值必定相同。
C ．一定量的理想气体分别经过不同的过程后，压强都减小了，体积都增大了，则从每个过程中气体与外界交换的总热量看，在有的过程中气体可能是吸收了热量，在有的过程中气体可能是放出了热量，在有的过程中气体与外界交换的热量为零.D ．地球表面一平方米所受的大气的压力，其大小等于这一平方米表面单位时间内受上方作热运动的空气分子对它碰撞的冲量，加上这一平方米以上的大气的重量。
3、如图28预—2所示，把以空气为介质的两个平行板电容器a 和b 串联，再与电阻R 和电动势为E 的直流电源如图连接。
平衡后，若把一块玻璃板插人电容器a 中，则再达到平衡时，有（ ）A ．与玻璃板插人前比，电容器a 两极间的电压增大了B ．与玻璃板插人前比，电容器a 两极间的电压减小了C ．与玻璃板插入前比，电容器b 贮存的电能增大了D ．玻璃板插人过程中电源所做的功等于两电容器贮存总电能的增加量4、多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K 壳层离核最近，L 壳层次之，M 壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的电子将分布到次外的壳层。
当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X 光）的形式释放出多余的能量，但ABCD 图28预— 1图28预—2 Ea亦有一定的概率将跃迁中放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger ）效应，这样电离出来的电子叫俄歇电子。
高中物理竞赛模拟试题及答案
1．我国将于２００8年下半年发射围绕地球做圆周运动的“神舟七号”载人飞船。
届时,神舟七号将重点突破航天员出舱活动(太空行走如图甲)技术。
从神舟七号开始，我国进入载人航天二期工程。
在这一阶段里，将陆续实现航天员出舱行走、空间交会对接等科学目标。
（1)若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g。
“神舟7号”载人飞船上的宇航员离开飞船后身上的速度计显示其对地心的速度为v，求该宇航员距离地球表面的高度。
(２）已知宇航员及其设备的总质量为M,宇航员通过向后喷出氧气而获得反冲力,每秒钟喷出的氧气质量为m。
为了简化问题，设喷射时对气体做功的功率恒为Ｐ,在不长的时间t内宇航员及其设备的质量变化很小,可以忽略不计。
求喷气t秒后宇航员获得的动能。
ﻩﻩﻩﻩ2．(20分)如图所示,为一个实验室模拟货物传送的装置,A是一个表面绝缘质量为1kg的小车，小车置于光滑的水平面上,在小车左端放置一质量为0.1kｇ带电量为q=１×10－2Ｃ的绝缘货柜,现将一质量为0.９kｇ的货物放在货柜内．在传送途中有一水平电场，可以通过开关控制其有、无及方向．先产生一个方向水平向右,大小E1=3×1０2Ｎ/m的电场,小车和货柜开始运动,作用时间２ｓ后，改变电场，电场大小变为Ｅ2＝1×1０2Ｎ／m，方向向左,电场作用一段时间后，关闭Array电场，小车正好到达目的地，货物到达小车的最右端,且小车和货物的速度恰好为零。
已知货柜与小车间的动摩擦因数µ=0.1，(小车不带电，货柜及货物体积大小不计，g取10m／s２)求:⑴第二次电场作用的时间;⑵小车的长度;⑶小车右端到达目的地的距离．３.如图所示,质量为M =２ k ｇ的小车Ａ静止在光滑水平面上,A 的右端停放有一个质量为ｍ ＝0.4 kg 带正电荷ｑ ＝０.8 Ｃ的小物体B ．整个空间存在着垂直纸面向里磁感应强度B ＝0．５Ｔ的匀强磁场,现从小车的左端，给小车A 一个水平向右的瞬时冲量I =26 N·s,使小车获得一个水平向右的初速度,物体与小车之间有摩擦力作用,设小车足够长，求:（１)瞬时冲量使小车获得的动能． (２)物体Ｂ的最大速度.（3)在A 与B 相互作用过程中系统增加的内能．（ｇ =１0m ／s ２)4．如图所示,光滑水平面MN 上放两相同小物块A 、B ,左端挡板处有一弹射装置Ｐ,右端N 处与水平传送带理想连接，传送带水平部分长度L=8m ，沿逆时针方向以恒定速度ｖ=6m/s 匀速转动。
第30届全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第2套答案
0 1 Q k k Qkl Q F 2 dy y dy y 0 l /2 l / 2 2 2 4 l/2
（3 分）
（1） 由于上下电量相反， y 方向地强不变，故钉子 y 方向不受力。
（3 分）
（3 分）
故钉子压力为
（2 分）
（2 分） （2 分）
5
4 杆③
得到
8 mg ， N3 mg N1 10 10
杆④
由受力平衡 得到
N6
N6 N3 mg N1
3 mg 10
（2 分）
分析杆上提供力矩规律，发现极值只可能出现在受力点处，分析各受力点提供力矩大小，找 到最大值：
M2 8 mg 0.25m mg 0.2m 10 4 mg 0.5m mg 0.2m 10
2 1 3
（3 分）
（3 分）
在整个过程中角动量守恒，而未态 未 =未 故
I 0 mM gR2 3 0
得到 代入得
2
1 3
I 未 +mM gR 2 3 末
2
1 3
（5 分） （3 分） （3 分）
未 1.4 106 rad / s
a未 =5.8 108 m
同时 M 3
（7 分，两式只给出一个扣 3 分）
此值等于 M max 时，杆断。故 得
mg 0.2m 5N m m 2.5kg
（2 分）
题二、 （22 分）如图所示，在一个光滑的底面积为 S 1dm 高为 H 0.2m 的固定圆柱形容
2
器内，有一个可以自由上下滑动活塞（活塞下方于大气联通） ，活塞质量为 m0 1.0kg ，活 塞下方用一根劲度系数为 k 200N/m ，原长为 l0 0.3m 的轻质弹簧连接到容器底。初始 时刻活塞位于距离底面 h 0.1m 高的位置，上方盛满方有密度为 1 10 kg/m 的水，
07高中物理竞赛模拟试题二及答案
最新高物理竞赛试题1．图一（a）所示，质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连接，竖直于水平面上处于平衡状态。
一力F竖直向上作用于A，使A做匀加速直线运动。
图一（b）中的（A）、（B）、（C）、（D）分别用来表示力F从开始作用，到B将离开地面期间，力F和A的位移x之间的关系图，其中正确的是（）2．图五所示，质量为m的小球悬挂在质量为Ｍ的半圆形光滑轨道的顶端，台秤的示数为（M＋m）g。
忽略台秤秤量时的延迟因素，则从烧断悬线开始，到小球滚到半圆形光滑轨道底部这段时间内，台秤的示数为（）（A）一直小于（M＋m）g（B）一直大于（M＋m）g（C）先小于（M＋m）g后大于（M＋m）g（D）先大于（M＋m）g后小于（M＋m）g3．图十所示，半径为R、内径均匀的圆形弯管水平放置，小球在管内以足够大的初速度v0做圆周运动，小球与管壁间的动摩擦因数为 。
设小球从A到B和从B到A的连续一周内，摩擦力对小球做功的大小分别为W1和W2，在一周内摩擦力所做总功在大小为W3，则下列关系式中正确的是（）（A）W1＞W2（B）W1＝W2（C）W3＝0 （D）W3=W1＋W24．如右图所示，在足够大的光滑水平面上放有两个质量相等的物块，其中，物块A连接一个轻弹簧并处于静止状态，物块B以初速度v0向着物块A运动，当物块B与物块A上的弹簧发生相互作用时，两物块保持在一条直线上运动。
若分别用实线和虚线表示物块B和物块A的v—t图像，则两物块在相互作用过程中，正确的v—t图像是（）5．如图所示，木块M可以分别从固定斜面的顶端沿左边或右边由静止开始滑下，且滑到A点或B点停下。
假定木块M和斜面及水平面间有相同的动摩擦因数，斜图十v图一（b）v面与平面平缓连接，则（ ）（A ）距离OA 等于OB ， （B ）距离OA 大于OB ， （C ）距离OA 小于OB ，（D ）无法做出明确的判断。
6.．如图所示，有一根长为L ，质量为M 的均匀链条静止在光滑水平桌面上，其长度的1/5悬于桌边外，如果在链条的A 端施加一个拉力使悬着的部分以0.1 g （g 为重力加速度）的加速度拉回桌面。
高中物理竞赛模拟试题+物理竞赛复赛试题及答案
高中物理竞赛模拟试题+物理竞赛复赛试题及答案模拟训练试卷①第一题 (16分)1．天文学家根据观测宣布了如下研究成果：银河系中心可能存在一个大黑洞．黑洞是一种神秘的天体，这种天体的密度极大，其表面的引力如此之强，以至于包括光在内的所有接近黑洞的物体都不能逃脱其引力的作用．人们用口径为3.5m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星体，进行了长达6年的观测，发现距黑洞6×1012m的星体以2000km ／s的速度绕其旋转．另外，根据相对论知识，光子在运动时有质量．设光子在运动时质量为m0，光子与黑洞间的吸引力同样符合万有引力定律。
由以上知识可以求出黑洞的最大半径R= m．已知引力恒量G=6.67×10-11N•m2／kg2。
计算结果取l位有效数字．2．电子电量为e，质量为m，经过电压为U的加速电场加速后，电子具有的德布罗意波的波长表达式是λ= ．若le=1.6×10-19C，m=9.1×10-31kg，代人数据计算，当U=150V时，λ= m．第二题 (20分)如图所示，半径为r的孤立金属球远离其他物体，通过电阻可以忽略的理想细导线和电阻为R的电阻器与大地连接．电子束从远处以速度v射向金属球面，若稳定后每秒钟落到金属球上的电子数目为n，电子质量为m，电子电量数值为e，不考虑电子的重力势能，试求：1．稳定后金属球每秒钟自身释放的热量Q和金属球所带电量q；2．稳定后每秒钟落到金属球上的电子数目n不会超过多少?第三题 (20分)在水平地面某一固定点用枪射击，射出的子弹在水平地面上落点所能够覆盖的最大面积是A．若在这一固定点正上方高度为h的位置用同一支枪射击．射出的子弹在水平地面上落点所能覆盖的最大面积是多大?不计空气阻力，不计枪支的长度，每次射出的子弹初速度大小相同．第四题 (18分)如图所示，固定在竖直平面内的椭圆环，其长轴沿竖直方向．有两个完全相同的小圆环套在椭圆环上，不计质量的轻线将两个小圆环连接在一起，轻线跨过位于椭圆焦点F的水平轴，小圆环与轻线系统处于平衡状态．不计各处的摩擦，小圆环的大小忽略不计．试分析说明，系统属于哪一种平衡状态?第五题 (20分)摩尔质量是μ、摩尔数是n的单原子理想气体发生了未知的状态变化(我们称之为x过程)．状态变化过程中，可以认为气体在每一状态都处于平衡状态．气体的x过程曲线在P—V图像中，向下平移P0后恰好与温度是T0的等温曲线重合，如图所示．1．试写出x过程中气体体积V随温度T变化的关系式；2．试写出x过程中气体的比热容c与压强P变化的关系式．第六题 (24分)如图所示，真空中平行板电容器水平放置，电容器下极板固定不动，上极板用轻弹簧连接在极板中心位置悬挂起来．已知电容器极板面积是A．当上极板静止不动时，弹簧伸长量为x0，此时两极板间距为d0．现将电容器与电势差为U的电源连接，使两极板充上等量电荷，上面是正电荷，下面是负电荷，上极板会发生小幅度振动．上极板在振动的平衡位置时两极板间距为d l，不计电容器边缘效应，不计电源内阻，试求：1．弹簧的劲度系数k；2．上极板做小幅度振动的周期T；3．若弹簧的劲度系数k为某一确定值，上极板做小幅度振动时，电容器充电电压不会超过多少?第七题 (22分)如图所示，在焦距f=0.15m的凸透镜L主轴上有一小光源S，凸透镜L另一侧有两个反射面相向放置的平面镜OM l和OM2．平面镜OM l和OM2彼此垂直，且与透镜L主轴成45°，两平面镜的交线与透镜主轴垂直．已知小光源中心到两平面镜的交线距离SO=0.9m，透镜到两平面镜的交线距离010=0.3m，试求：1．小光源S在透镜主轴上共成多少个像?2．小光源S在透镜主轴外共成多少个像?分别指出像的虚实、位置及放大率．答案与分析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.v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mLλ=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d (())d d d d d Y X t Y X t X t=例如，函数cos ()t θ对自变量t 的导数为dcos ()dcos d d d d t t tθθθθ=四、（20分）图中所示的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，意指在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.重力加速度大小为g . 若容器初始电势为零，求容器可达到的最高电势max V .五、（25分）平行板电容器两极板分别位于2dz =±的平面内，电容器起初未被充电. 整个装置处于均匀磁场中，磁感应强度大小为B ，方向沿x 轴负方向，如图所示.1. 在电容器参考系S 中只存在磁场；而在以沿y 轴正方向的恒定速度(0,,0)v （这里(0,,0)v 表示为沿x 、y 、z 轴正方向的速度分量分别为0、v 、0，以下类似）相对于电容器运动的参考系S '中，可能既有电场(,,)xy z E E E '''又有磁场(,,)x y z B B B '''. 试在非相对论情形下，从伽利略速度变换，求出在参考系S '中电场(,,)xy z E E E '''和磁场(,,)x y z B B B '''的表达式. 已知电荷量和作用在物体上的合力在伽利略变换下不变.2. 现在让介电常数为ε的电中性液体（绝缘体）在平行板电容器两极板之间匀速流动，流速大小为v ，方向沿y 轴正方向. 在相对液体静止的参考系（即相对于电容器运动的参考系）S '中，由于液体处在第1问所述的电场(,,)xy z E E E '''中，其正负电荷会因电场力作用而发生相对移动（即所谓极化效应），使得液体中出现附加的静电感应电场，因而液体中总电场强度不再是(,,)xy z E E E '''，而是0(,,)xy z E E E εε'''，这里0ε是真空的介电常数. 这将导致在电容器参考系S 中电场不再为零. 试求电容器参考系S 中电场的强度以及电容器上、下极板之间的电势差. （结果用0ε、ε、v 、B 或（和）d 表出. ）六、（15分）温度开关用厚度均为0.20 mm 的钢片和青铜片作感温元件；在温度为20C ︒时，将它们紧贴，两端焊接在一起，成为等长的平直双金属片. 若钢和青铜的线膨胀系数分别为51.010-⨯/度和52.010-⨯/度. 当温度升高到120C ︒时，双金属片将自动弯成圆弧形，如图所示. 试求双金属片弯曲的曲率半径. (忽略加热时金属片厚度的变化. )七、（20分）一斜劈形透明介质劈尖，尖角为θ，高为h . 今以尖角顶点为坐标原点，建立坐标系如图(a)所示；劈尖斜面实际上是由一系列微小台阶组成的，在图(a)中看来，每一个小台阶的前侧面与xz 平面平行，上表面与yz 平面平行. 劈尖介质的折射率n 随x 而变化，()1n x bx =+，其中常数0b >. 一束波长为λ的单色平行光沿x 轴正方向照射劈尖；劈尖后放置一薄凸透镜，在劈尖与薄凸透镜之间放一档板，在档板上刻有一系列与z 方向平行、沿y 方向排列的透光狭缝，如图(b)所示. 入射光的波面（即与平行入射光线垂直的平面）、劈尖底面、档板平面都与x 轴垂直，透镜主光轴为x 轴. 要求通过各狭缝的透射光彼此在透镜焦点处得到加强而形成亮纹. 已知第一条狭缝位于y =0处；物和像之间各光线的光程相等.1. 求其余各狭缝的y 坐标；2. 试说明各狭缝彼此等距排列能否仍然满足上述要求.图(a)图(b)八、（20分）光子被电子散射时，如果初态电子具有足够的动能，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射. 当低能光子与高能电子发生对头碰撞时，就会出现逆康普顿散射. 已知电子静止质量为e m ，真空中的光速为 c . 若能量为e E 的电子与能量为E γ的光子相向对碰， 1. 求散射后光子的能量；2. 求逆康普顿散射能够发生的条件；3. 如果入射光子能量为2.00 eV ，电子能量为 1.00´109 eV ，求散射后光子的能量. 已知xm e =0.511´106 eV /c 2. 计算中有必要时可利用近似：如果1x <<»1-12x .第30届全国中学生物理竞赛复赛解答与评分标准一参考解答：以滑块和地球为系统，它在整个运动过程中机械能守恒. 滑块沿半球面内侧运动时，可将其速度v 分解成纬线切向 (水平方向)分量ϕv 及经线切向分量θv .设滑块质量为m ，在某中间状态时，滑块位于半球面内侧P 处，P 和球心O 的连线与水平方向的夹角为θ. 由机械能守恒得2220111sin 222m mgR m m ϕθθ=-++v v v (1)这里已取球心O 处为重力势能零点. 以过O 的竖直线为轴. 球面对滑块的支持力通过该轴，力矩为零；重力相对于该轴的力矩也为零. 所以在整个运动过程中，滑块相对于轴的角动量守恒，故0cos m R m R ϕθ=v v .(2)由 (1) 式，最大速率应与θ的最大值相对应max max ()θ=v v .(3)而由 (2) 式，q 不可能达到π2. 由(1)和(2)式，q 的最大值应与0θ=v 相对应，即max ()0θθ=v . [(4)式也可用下述方法得到：由 (1)、(2) 式得22202sin tan 0gR θθθ-=≥v v .若sin 0θ≠，由上式得220sin 2cos gRθθ≤v .实际上，sin =0θ也满足上式。
高中物理竞赛决赛模拟试题(有答案)
高中物理竞赛模拟试题（决赛）一、在一边长为a 的正n 边形的个顶点上,各有一个质点.从t=0时刻开始,各质点以相同的速率ν开始运动,运动过程中所有的质点都为逆时针方向,并且始终对准它的下一个质点运动,问经过多少时间后所有质点同时相遇？二、如图所示,物体A 质量为m,吊索拖着A 沿光滑竖直杆上升,吊索通过滑轮B 与卷扬机相连,收吊索的速度为ν0,滑轮B 到竖直杆的距离为0l ,B 滑轮在水平杆上向右以速度ν运动.求左边吊索恰好竖直,AB 绳与水平方向成θ角时,吊索中的张力是多少？三、一个空心半圆形圆管竖直在铅垂面内,管口连线在水平面内.管内装满重量为W 的一系列小球,左、右最高的一个小球恰好和管口平面相切,共有2n 个小球.求从左边起第k 个和第k+1个小球之间的相互压力（忽略所有摩擦）四、如图所示,O 、A 、B 三点在同一水平直线面上,O 点有一个固定的水平长钉,A 点为一固定点,OA 相距l .B 处有一小球,用一根长2l 的轻绳和A 点相连.现给B 球一个竖直向下的速度ν0,使它要能击中A 点.求ν0的最小值为多少？五、质量为M 的宇航站和和质量为m 的飞船对接在一起沿半径为nR 的圆形轨道绕地球运动,这里的n=1.25,R 为地球半径,然后飞传从宇航站沿运动方向发射出去,并沿某椭圆轨道飞行,其最远点到地心的距离为8nR,如果希望飞船绕地球运动一周后恰好与宇航站相遇,则质量比m/M 应该为多少？六、液体A 、B 互不相溶,它们的饱和气压p 与温度T 的关系是k0(i n ip a l i A B p T b ==+）（或） 式中p 0为标准大气压,a 、b 为液体本身性质所决定的常量.已测得两个温度点的p i/p 0值如下：（1）在外部压强为p 0时,确定A 、B 的沸点.（2）现将液体A 和B 各100g 注入容器中,并在A 表层覆盖有薄层无挥发性的液体C,C 与A 、B 互不相溶,C 的作用防止A 自由挥发,各液层不厚,液内因重力而形成的附加压均可忽略,A 、B 的摩尔质量比γ=M A /M B =8今对容器缓慢持续加热,液体温度t ℃随时间τ的变化如图所示.请确定图中温度t 1、t 2（精确到1℃）以及在1τ时刻液体A 和液体B 的质量（精确到0.1克）假设A 、B 蒸汽均能作理想气体处理,因此也也服从道尔顿分压定律.七、平行板电容器两极板都是正方形,其面积均为S=1.0×10-2m 2,相距为d=1.0×10-3m,将这个电容器与电源相连接,电源的电动势ε=100,再把厚度为d,长度等于电容器极板长度的电解质板（相对介电常数εr =2）以匀速ν=2.3×10m/S 引入两极板间,问：（1）电路中的电流强度为多少？（2）介质板插入过程中电源的输出能量为多少？（3）电容器中电解质板引入前后所储存的能量有何变化？比较电源输出的能量与电容器中能量的变化是否相同？说明原因.八、图是有24个等值电阻连接而成的网络,图中电源的电动势为ε=3.00V,内阻r 为2.00Ω的电阻与一阻值为28.0Ω的电阻R ′及二极管D 串联后引出两线；二极管的正向伏安曲线如图所示.P 0C BAt 2 t 1τ100400.284,0.0727890 1.476,0.6918A B A B p p C p pC ====0000：p p ：p p（1）若将P、Q两端与图中电阻网络E、G两点相接,测得二极管两端的电压为0.86V,求电阻网络两点E与G的电压.（2）若将P、Q两端与图中电阻网络B、D两点相接,求同二极管D的电流I D和网格中E、G间的电压U EG.九、考虑不用发射到绕太阳运动的轨道上的方法,要在太阳系建立一个质量为m静止的太空站.这个太空站有一个面向太阳的大反射面（反射系数为1）,来自太阳的辐射功率L产生的辐射压力使太空站受到一个背离太阳的力,此力与质量为M S的太阳对太空站的万有引力方向相反,大小相等,因而太空站处于平衡状态.忽略行星对太空站的作用,求：（1）此太空站的反射面面积A；（2）平衡条件和太阳与太空站之间的距离是否有关？（3）设反射面是边长为d的正方形,空间站的质量为106kg,确定d之值.已知太阳的辐射功率是3.77×1026W.太阳质量为1.99×1030kg.7142122 23 24参考答案一、□解Ⅰ 对一个正n 边形,内角的度数是(2)n nπ-,设每边的长度是a （以五边形为例）A 顶点对着B 质点运动到点F 处,B 质点对着C 顶点运动到了G 处（如图）,在△BGF 中用余弦定理FG 2=（a-ν∆t ）2+（ν∆t ）2-2（ν∆t ）（a-ν∆t ）cos (2)n nπ- 舍去高阶小量12212222cos()2211cos()n FG a v ta v ta n vt n a a n ππ-⎡⎤=-∆-∆⎢⎥⎣⎦⎧-⎫⎡⎤=-+⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭因为22[1cos()]1v t n a nπ-+<< 所以2{1[1cos()]}2[1cos()]v t n FG a a nn a FG v t n ππ-=-+--=+每边边长的减短率为2[1cos()]n v nπ-+ 相遇时间22[1cos()](1cos )a at n v v n nππ==-+- □解Ⅱ 在整个运动过程中所有质点总是在一个正n 形的顶点上（只是正n 形不断变小）,因此α和θ不会变,即α=nπ,θ=2n ππ-.质点向着正n 边形中点O 运动的速度为cos sin /sin 2v v v na l nπθπ⊥===到达中点的时间222sin ()(1cos )l a at v v v n nππ⊥===- 二、□解Ⅰ 这是一个比较复杂的运动,将此运动看成两个运动的合成：一个是B 滑轮不动,卷扬机以速度ν0收吊索；另一个是AB 段吊索长度不变,B 滑块以ν向右运动.第一个运动使A 滑EG ADFCBν块得到了一个速度ν1=sin v θ第二个运动使A 滑块得到另一个速度 ν2=-cot θ·ν A 的真实速度 νA =ν1+ν2=0cos sin v v θθ-将A 的速度分解成沿吊索方向的分量νA Ⅱ和垂直吊索方向的分量A v ⊥'0cos cos sin A v v v θθθ⊥-'=B 速度的垂直于吊索的分量sin B v v θ⊥=所以A 相对于B 垂直于吊索方向的速度0cos sin A B A v v v v v θθ⊥⊥⊥-'=-=A 物体的向心加速度2200cos /cos A A v v a l l θθ⊥⊥==分析A 的受力情况可知sin cos cos T mg N maT Nθθθ--==联立,即可求得T□解Ⅱ 以滑轮B 为参照物,A 物体速度可看成水平方向的速度ν和竖直方向的速度ν′的合成,卷扬机虽然也有向左的速度ν,但不影响吊索的速度,所以物体A 沿吊索方向的速度亦为ν0.即0cos sin v v v θθ'=+得0cos sin v v v θθ-'=A 速度垂直吊索的分量0sin cos cos sin A v v v v v θθθθ⊥'=--=以下同解Ⅰ 三、如图,对第k(k ≥2)个滚珠进行受力分析,它受到左右两侧的压力分别记为N k-1和N K ,还受到管壁的经向弹力P 和重力W.建立如图直角坐标系,只讨论在x 方向上的合力为零的条件则有1cos cos cos 0K K N W N αβα-+-=有图中几何关系可知ν/2/2nαθθπ==所以有α=4nπ同时有(1)24(21)4k n nk nππβπ-=+-=将α,β值代入式可得1(21)cos4[]cos4k k k n N N W n ππ---=即有213213cos4[]cos45cos4[]cos4(21)cos4[]cos4k k n N N W n n N N W nk n N N W nππππππ--=-=--=两边相加后可得13521coscos cos 444{}cos4k k n nn N N W nππππ-+++-=（）对第一个钢珠受力分析不难得到1cos 4[]cos4n N W nππ=因此xN k111121[cos ]4cos4[2cos sin ]2144cos 42sin41{[sinsin ]}22sin4sin 22sin4ki k kki i ki i n N Wni i n nn ni i n nk nnππππππππππππ====-=--=--==∑∑∑∑（）（）（）2n （）2n所以sin2()sin2k k n N W nππ=四、如图,小球沿半圆轨道运动到B ′位置时,有机械能受恒定理可知,它应具有向上速度ν0.若ν0足够大,则小球可沿较小半圆轨道击中A 点.若ν0较小,则可能在较小半圆轨道的某C 点脱离半圆轨道改取斜抛轨道,也有可能击中A 点,这种方式对应的ν0即为所求的最小值.为C 点引入方位角.小球在C 点脱离圆轨道故此时绳中张力恰为零.小球速度ν应满足以下关系式2sin /mg F mv l θ==心式中m 为小球质量.l 为半圆轨道半径,又由机械能受恒可得22011sin 22mv mv mgl θ=+ 上述两式可解得20sin 2v glθ=建立如图坐标O-xy 系,小球在点C 时刻定为t=0,则C 点后斜抛运动的x 、y 分运动为2cos (sin )1sin (cos )2x l v t y l v t gt θθθθ=-+⎧⎪⎨=+-⎪⎩ 消去t,可得22222cos (cos )1(cos )sin []sin 2sin 1(cos )cos 2sin (cos )sin sin v x l x l y l g v v x gl x l l l l v θθθθθθθθθθθθ++=+-+=++- 由前面所述,可得2sin v gl θ=代入上式可得23(cos )cos (cos )sin sin 2sin x xyl ll θθθθθθ++=+- 要求小球与A 点相遇,即抛物线轨道需过x=l ,因此23(1cos )cos (1cos )0sin sin 2sin θθθθθθ++=+-可展开并逐渐化简为42222222222322322sin sin cos 2sin cos 12cos cos 02sin (sin cos )2cos (1sin )1cos 02sin 2cos 1cos 022cos 2cos 1cos 0θθθθθθθθθθθθθθθθθθθ++---=+----=---=----=最后得cos θ的三次方程式2313cos 2cos 0θθ--=其解为1cos 2θ=因此3sin θ=与前面的20sin /3v gl θ=联立,即算得最小ν0值为033/2v gl =.五、如图所示,斜线覆盖的内圆是地球,其外为飞船离开后的椭圆轨道,再外面是飞船与宇航站开始的圆轨道,最外面是飞船的新轨道.地球质量记为M e ,飞船被发射前,它与宇航站一起运动的速度为u,则有22()()()eG M m M M m u nR nR ++=得BB′A yCν0xθ O2llu =飞船发射后的瞬间,飞船的速度记为u,宇航站的速度记为V,根据动量受恒有：()M m u MV mv +=+即得所需要的比值为()()V u m M u v -=- 于是问题转化为求v 和V分离后飞船近地点与地心相距nR,速度大小为ν,远地点与地心相距8nR,飞船速度大小记为ν′,则由开普勒第二定律和动能受恒得22811228e e vnR v nR GM m GM m mv mv nR nR '=⎧⎪⎨'-=-⎪⎩ 由此解得43v u ==分离后宇航站远地点与地心间距离设为nR,速度大小记为V.近地点与地心间距r,速度大小为V ℃.同样可列方程组：221122e e V nR V rGMM MV GMM r MV nR ''=⎧⎪'=-⎨-⎪⎩ 可解得V =由可以看出,若求得r 便可算出m/M 值为求r,可利用开普勒第三定律,设飞船新轨道的周期为t,而它的半轴长则为(8)2nR nR +；宇航站新轨道周期设为T,而它的半长轴则为()2nR r +,有 3322(8)()nR nR nR r t T ++=即329()()nR t nR r T ⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦飞船运行一周后恰好与宇航站相遇,因此t=Kt k=1、2、3、…… 代入上式后便可得2323(9)k nRr k-=宇航站不能与地球相碰,否则它不可能再与飞船相遇,故要求 r>R代入上式,并考虑到n=1.25,可得 k ≤11现由上式计算m/M 值()()33m V u M u v -==-=-=要求 m/M>0 因此 k 2/3>9/2 即 k ≥10可见k 取值只可为 k=10或k=11 因此0.048mM=或0.153 六、（1）沸点即01i p p =时的温度,由于0()0i n p l p =,可得沸点i i iaT b -=.对于A 0.284[](273.1540)1.476[](273.1590)An AAn Aa lb a l b =++=++解之得3748.49,10.711A A a K b =-=同理得5121.64,13.735B B a K b =-=据此可得液体A 、B 沸点00349.4577372.89100A B T K C T K C===≈（2）系统有两次沸腾现象,t 1、t 2是沸点.第一次应发生在A 、B 交界面处,界面上气泡内压强等于A 、B 的饱和气压之和,其值先达到p 0,此时沸腾温度t 1低于A 、B 各自的沸点.有110()()A B p t p t p +=由于(/)0i ai T b ip e p += 令11001,273.15,T t t t t =+=满足即代入0,,,,A A B B a b a b t 值,采用二分逼近方法取值,可得t 1=67℃ A 、B 交界面一消失,第一次沸腾结束.容器内仅剩一种液体,要加热到t 2该液体的沸点才出现第二次沸腾.T 2必为100℃或者77℃.在温度t 1的沸腾过程中,从交界面出升离的气泡中,A 、B 的饱和气质量比1122()()8()()A A A A AB B B B B m M p t p t m M p t p t ρρ=== 由（2）式可得t 1时,A 、B 的饱和气压：100()0.734,0.267A B p t p p p ==因此22.0ABm m = 这表明A 蒸发质量是B 的22倍,液体A 的100克全部蒸发掉,液体B 仅剩4.5克,可见在t 1时刻容器中,液体A 的质量为0,液体B 的质量为95.5克,因此t 2=100℃ 七、（1）在电介质匀速插入过程中,电容不断增加经过t 之后,电容为00(4r r SvC C Kd Kdt C Kdεεπ=+-=+电容增量之值0(4r tC C C Kdεπ-=-=因Q=C ε,故电容器上电量相应增加之值为(4r tQ C Kdεεεπ-==所以充电电流29(4(21)10210()r Q I t KdA εεπ---==-⨯==⨯（2）电源输出的电能972210100910()2.310W I t J ε---==⨯⨯⨯=⨯⨯ （3）介质未插入时,电容所贮电能为2210229371122411010024 3.14910104.4310()S W C Kd J εεπ---==⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ 插入介质后,电容所贮电能增加22700011() 4.4310()22r W C C C J εεε-=-==⨯所以电源输出能量W>∆W,由题设电源内阻,线路电阻均不计,那么电源多输出的电能W-∆W 到什么地方去了.把介质插入电容器之间时,在介质板上产生极化电荷,极板上自由电贺对极化电荷产生吸引力,在忽略介质板和电容器极板之间的摩擦力时,要使介质板匀速地插入电容器中去,必须在加一个外力与此吸引力相平衡.因此,在介质板匀速插入电容器时,外力做负功,使电源输出的一部分能量W-∆W 变成了其它形式的能量. 八、（1）当引线两端P 、Q 与电阻网格E 、G 两点连接时,二极管两端的电压U D1=0.86V,此时对应的电流从图中查得为25.0mA,则E 、G 两点间的电压为11130.025(28.02)0.861.39()EG D U I R U rI V ε'=---=-⨯+-=考虑到对称性,网格EG 两端的等效电阻R EG 可由图表示,其值 R EG =13R/3而1011118151201055.6()729.9()133()()()()(16/7)2722130.695()14EGEG EG EA U R I R R I II U R R R R I R V ==Ω==Ω=++=+==从图可看出EA EG U U =的一半,即0.695V(2)当引线两端P 、Q 与电阻网格B 、D 两点相接时,由图求得等效电阻R BD 与R 0关系,并代入R 0的阻值05529.97721.4()BD R R ==⨯=Ω 通过二极管D 的电流i D 与二极管两端的电压关系22()D D BD U I R R r ε'=-++代入数据得22351.4D D U I =-这是一条联系U D 与的I D 直线方程,而U D 、I D 同时又满足二极管伏安特性曲线中一直线22351.4D D U I =-与二极管伏安特性曲线的纵坐标即为二极管的电流,由图读出240.5D I mA =R 1 F根据对称性,图中,M 、P 两点等势, N 、Q 两点等势,流过R 18、R 22及R 3、R 7流过电阻的电流均为零,因此E 、G 间的电势差与M 、N 两点之间的电势差相等241112418120()2[]722352()72D EG MN D I R R U U R R R R R R I R V +==+++++==九、(1)设空间站与太阳距离为r,则太阳辐射在空间站反射面单位面积内的功率即为光强Ф=4L rπ,太阳对反射面产生的压强是光子的动量传递给反射面的结果,这一光压为于是反射面受到的辐射压力22LF PA A r cπ==辐射 太阳对太空站的万有引力为2S M mGF r =引力.式中G 为万有引力常数.在太空站处于平衡状态时,F F =辐射引力即222S M mG L A r c rπ= 这就得到,反射面面积2S GM mcA Lπ=(2)有上面的讨论可知,由于辐射压力和太阳引力都与r 2成反比,因而平衡条件与太阳和空间站的距离r 无关.(3)若A=d 2,并以题给数据代入前式得到HR 142.5810d m===⨯。
高中物理竞赛试题及答案
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 0B.若甲的初动量比乙大，则甲的速度后减到0C.若甲的初动能比乙大，则甲的速度后减到0D.若甲的质量比乙大，则甲的速度后减到03.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 )gB.F 1＞(M + m )g ,F 2＜(M + m )gC.F 1＞F 2＞(M + m )gD.F 1＜(M + m )g ，F 2＞(M + m )g5.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，相邻等势面图Ⅰ-3 图Ⅰ-2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 是这条轨迹上的两点，据此可知A.三个等势面中，a 的电势最高B.带电质点通过 P 点时电势能较大C.带电质点通过 P 点时的动能较大D.带电质点通过 P 点时的加速度较大7.如图Ⅰ-5所示，L 为电阻很小的线圈，G 1 和G 2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计.当开关 K 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方，那么，当K 断开时，将出现A.G 1 和G 2 的指针都立即回到零点B.G 1 的指针立即回到零点，而G 2 的指针缓慢地回到零点C.G 1 的指针缓慢地回到零点，而G 2 的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D.G 1 的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点8.普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的，磁头结构示意如图Ⅰ-6（a ）所示，在一个环形铁芯上绕一个线圈，铁芯有一个缝隙，工作时磁带就贴着这个缝隙移动，录音时磁头线圈跟话筒、放大电路（亦称微音器）相连（如图Ⅰ-6（b ）所示）；放音时，磁头线圈改为跟扬声器相连（如图Ⅰ-6（c ）所示）.磁带上涂有一层磁粉，磁粉能被磁化且留下剩磁.微音器的作用是把声音的变化转化为电流的变化；扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.由此可知①录音时线圈中的感应电流在磁带上产生变化的磁场，②放音时线圈中的感应电流在磁带上产生变化的磁场，③录音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感应电流，④放音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感应电流.以上说法正确的是A.②③B.①④C.③④D.①②9.下列说法中正确的是A.水中的气泡有时看上去显得格外明亮，这是由于光从空气射向水时发生了全反射的缘故B.凸透镜成虚像时，物的移动方向与像的移动方向相反C.当物体从两倍焦距以外沿主光轴向凹透镜靠近时，物体与像之间的距离不断变小，而像则不断变大D.红光和紫光在同一种玻璃中传播时，红光的传播速度比紫光的大10.经典波动理论认为光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由波的振幅决定图Ⅰ-5图Ⅰ-6的，跟频率无关，因此，面对光电效应，这种理论无法解释以下哪种说法A.入射光频率v ＜v 0（极限频率）时，不论入射光多强，被照射的金属不会逸出电子B.光电子的最大初动能只与入射光频率有关，而与入射光强度无关C.从光照射金属到金属逸出电子的时间一般不超过 10-9 sD.当入射光频率 v ＞v 0 时，光电流强度与入射光强度成正比第Ⅱ卷 （非选择题 共 110 分）二、本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分.11.起重机以恒定功率从地面竖直提升一重物，经 t 时间物体开始以速度 v 匀速运动，此时物体离地面高度 h = ______.12.如图图Ⅰ-7所示，足够大的方格纸 P Q 水平放置，每个方格边长为 l ，在其正下方水平放置一宽度为 L 的平面镜 MN ，在方格纸上有两小孔 A 和 B ，AB 宽度为 d ，d 恰为某人两眼间的距离，此人通过 A 、B 孔从平面镜里观察方格纸，两孔的中点 O 和平面镜中的点 O ′在同一竖直线上，则人眼能看到方格纸的最大宽度是________，人眼最多能看到同一直线上的方格数是________.13.如图Ⅰ-8所示，固定于光滑绝缘水平面上的小球 A 带正电，质量为 2 m ，另一个质量为 m ，带负电的小球 B 以速度 v 0 远离 A 运动时，同时释放小球 A ，则小球 A 和B 组成的系统在此后的运动过程中，其系统的电势能的最大增量为________.三、本题共 3 小题，共 20 分，把答案填在题中的横线上或按题目要求作图.14.（6分）在"测定玻璃砖折射率"的实验中，已画好玻璃砖界面的两条直线 aa ′和bb ′，无意中将玻璃砖平移到图Ⅰ-9中的虚线所示位置.若其他操作正确，则测得的折射率将_______（填“偏大”“偏小”或“不变”）. 15.（6分）在“研究电磁感应现象”实验中：（1）首先要确定电流表指针偏转方向和电流方向间的关系.实验中所用电流表量程为 100μA ，电源电动势为 1.5 V ，待选的保护电阻有：R 1 = 100 k Ω，R 2 = 1 k Ω，R 3 = 10 Ω，应选用_______作为保护电阻.（2）实验中已得出电流表指针向右偏转时，电流是"+"接线柱流入的，那么在如图Ⅰ-10所示的装置中，若将条形磁铁 S 极朝下插入线圈中，则电流表的指针应向______偏转.16.（8分）一种供仪器使用的小型电池标称电压为 9 V ，允许电池输出的最大电流为50 mA ，为了测定这个电池的电动势和内电阻，可用如下器材：电压表○V 内阻很大，R 为电阻箱，阻值范围为 0~9999Ω；R 0 为保护电阻，有四个规格，即：A.10 Ω，5 WB.190 Ω，21W 图Ⅰ-7 图Ⅰ- 8 图Ⅰ-9图Ⅰ-10C.200 Ω，41WD.1.2 k Ω，1W （1）实验时，R 0应选用_______（填字母代号）较好；（2）在虚线框内画出电路图.四、本题共 6 小题，共75 分，解答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.17.（10分）激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲.现有红宝石激光器，发射功率为 P= 1.0×106 W ，所发射的每个脉冲持续的时间为Δt = 1.0×10-11 s 波长为 6693.4 nm(1 nm =1×10-9 m)问：每列光脉冲含有的光子数是多少？（保留两位有效数字）18.（10分）两个定值电阻，把它们串联起来，等效电阻为 4Ω，把它们并联起来，等效电阻是 1Ω，求：（1）这两个电阻的阻值各为多大？（2）如果把这两个电阻串联后接入一个电动势为E ，内电阻为 r 的电源两极间，两电阻消耗的总功率等于 P 1；如果把这两个电阻并联后接入同一个电源的两极间，两电阻消耗的总功率等于 P 2，若要求 P 1 = 9 W ，且P 2≥P 1，求满足这一要求的 E 和 r 的所有值.19.（12分）地球质量为M ，半径为 R ，自转角速度为ω，万有引力恒量为 G ，如果规定物体在离地球无穷远处势能为 0，则质量为 m 的物体离地心距离为 r 时，具有的万有引力势能可表示为 E p = -G rMm .国际空间站是迄今世界上最大的航天工程，它是在地球大气层上空地球飞行的一个巨大的人造天体，可供宇航员在其上居住和进行科学实验.设空间站离地面高度为 h ，如果在该空间站上直接发射一颗质量为 m 的小卫星，使其能到达地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行，则该卫星在离开空间站时必须具有多大的动能？20.（13分）如图Ⅰ-11所示，绝缘木板 B 放在光滑水平面上，另一质量为 m 、电量为 q 的小物块 A 沿木板上表面以某一初速度从左端沿水平方向滑上木板，木板周围空间存在着范围足够大的、方向竖直向下的匀强电场.当物块 A 滑到木板最右端时，物块与木板恰好相对静止.若将电场方向改为竖直向上，场强大小不变，物块仍以原初速度从左端滑上木板，结果物块运动到木板中点时两者相对静止，假设物块的带电量不变.试问：（1）物块所带电荷的电性如何？（2）电场强度的大小为多少？21.（15分）如图Ⅰ-12所示，质量为 M = 3.0 kg 的小车静止在光滑的水平面上，AD 部分是表面粗糙的水平导轨，DC 部分是光滑的41圆弧导轨，整个导轨由绝缘材料做成并处于 图Ⅰ-11B = 1.0 T 的垂直纸面向里的匀强磁场中，今有一质量为 m = 1.0 kg 的金属块（可视为质点）带电量 q = 2.0×10-3 C 的负电，它以v 0 = 8 m/s 的速度冲上小车，当它将要过 D点时，它对水平导轨的压力为 9.81 N(g 取 9.8 m/s 2)求：（1）m 从 A 到 D 过程中，系统损失了多少机械能？（2）若 m 通过D 点时立即撤去磁场，在这以后小车获得的最大速度是多少？22.（15分）“加速度计”作为测定运动物体加速度的仪器，已被广泛地应用于飞机、潜艇、航天器等装置的制导系统中，如图Ⅰ-13所示是“应变式加速度计”的原理图，支架 A 、B 固定在待测系统上，滑块穿在 A 、B 间的水平光滑杆上，并用轻弹簧固定于支架 A 上，随着系统沿水平做变速运动，滑块相对于支架发生位移，滑块下端的滑动臂可在滑动变阻器上相应地自由滑动，并通过电路转换为电信号从 1、2 两接线柱输出. 已知：滑块质量为 m ，弹簧劲度系数为 k ，电源电动势为 E ，内阻为 r ， 滑动变阻器的电阻随长度均匀变化，其总电阻 R = 4 r ，有效总长度 L ，当待测系统静止时，1、2 两接线柱输出的电压 U 0 = 0.4 E ，取 A 到 B 的方向为正方向.（1）确定“加速度计”的测量范围.（2）设在1、2 两接线柱间接入内阻很大的电压表，其读数为 U ，导出加速度的计算式.（3）试在1、2 两接线柱间接入内阻不计的电流表，其读数为 I ，导出加速度的计算式.答案一、（40分）1.D 2.B 3.A 4.C 5.C 6.B 、D 7.D 8.B 9.CD 10.ABC二、（15分）11.vt -gv 2212.d +2l ;l l d 2+ 13.31 mv 02 三、（20分）14.（6分）不变； 15.（6分）（1）R 1；（2）右；16.（8分）（1）B ；（2）如图Ⅰ′-1所示四、17.（10分）设每个光脉冲的能量为E ，则 E = P Δt ，（3分）又光子的频率 ν=λc，（2分）所以每个激光光子的能量为 E 0 = h λc（2分），则每列光脉冲含有的光子数 n =0E E =hc t P λ∆（2分） 即n =83491161031063.6104.693100.1101⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯---=3.5×1013（1分） 18.（10分）（1）串联电阻：R 1 + R 2 = 4（Ω）串联电阻：2121R R R R += 1 Ω图Ⅰ-13图Ⅰ′-1R 1 = 2 Ω R 2 = 2 Ω……(2分)（2）由题意有 P 1=)()(221212R R R R R E +++= 9 W ……（2分） 将前式代入解得：E = 6+1.5r ……（2分）由题中的条件 P 2≥P 1得1(22r E +≥224E ……（2分） 19.（12分）由G 2rMm =r m v 2（1分）得，卫星在空间站上的动能为 E k =21 mv 2 = G )(2h R Mm +（2分）卫星在空间站上的引力势能在 E p = -G h R Mm +（1分） 机械能为 E 1 = E k + E p =-G )(2h R Mm +（2分） 同步卫星在轨道上正常运行时有 G 2rMm =m ω2r （1分）故其轨道半径 r =32ωMG （1分） 由③式得，同步卫星的机械能E 2 = -G r Mm 2=-G 2Mm 32GM ω=-21m (3ωGM )2（2分） 卫星在运行过程中机械能守恒，故离开航天飞机的卫星的机械能应为 E 2，设离开航天飞机时卫星的动能为 E k x ，则E k x = E 2 - E p -21 32ωGM +G hR Mm +（2分） 20.（13分）（1）带负电（2分）s（2）当 E 向下时，设物块与木板的最终速度为v 1，则有mv 0 = (M + m )v 1（2分） μ(mg - qE )L =21mv 02 -21 (M + m )v 12(2分) 当 E 向上时，设物块与木板的最终速度为 v 2，则有mv 0 = (M +m )v 2（2分）μ(mg + qE )2L =21 mv 02 -21 (M + m )v 22（2分） 解得 E =qm g 2（3分） 21.（15分）（1）设 m 抵达D 点的速度为v 1 ，则：Bqv 1 +mg =N （2分）∴v 1 =Bq m g N -=0.1100.280.99813⨯⨯--= 5.0 m/s （1分）设此小车速度为v 2，金属块由 A-D 过程中系统动量守恒则：mv 0 = mv 1 +Mv 2（1分）∴v 2 = 1.0 m/s （1分）∴损失的机械能ΔE =21mv 02 -21mv 12-21Mv 22 = 18 J （2分） （2）在 m 冲上41圆弧和返回到 D 点的过程中，小车速度一直在增大，所以当金属块回到D 点时小车的速度达到最大（2分），且在上述过程中系统水平方向动量守恒，则：mv 1 + Mv 2 = mv 1 ′+Mv 2′（2分）系统机械能守恒，则：21mv 12 + 21Mv 22 = 21mv 1′2+21Mv 02（2分）v 2′=1 m/s 和v 2′=3 m/s （1分） v 2′=1 m/s 舍去，∴小车能获得的最大速度为 3 m/s （1分）22.（15分）（1）当待测系统静止时，1、2 接线柱输出的电压 U 0 =r R +ε·R 12（1分）由已知条件 U 0 = 0.4ε可推知：R 12 = 2r ，此时滑片 P 位于变阻器中点（1分）待测系统沿水平方向做变速运动分加速运动和减速运动两种情况，弹簧最大压缩与最大伸长时刻，P 点只能滑至变阻器的最左端和最右端，故有：a 1 =m L k 2⋅（1分） a 2 =-mL k 2⋅（1分） 所以"加速度计"的测量范围为［-m L k 2⋅·m L k 2⋅］（2分） （2）当1、2两接线柱接电压表时，设P 由中点向左偏移 x ，则与电压表并联部分的电阻 R 1 =（2L - x ）·L r ⋅4（1分） 由闭合电路欧姆定律得：I =r R +1ε（1分）故电压表的读数为：U = IR 1（1分）根据牛顿第二定律得：k ·x = m ·a （1分）建立以上四式得：a =m L k 2⋅ -mU L k ⋅⋅⋅ε45（2分） （3）当1、2 两接线柱接电流表时，滑线变阻器接在 1、2 间的电阻被短路.设P 由中点向左偏移 x ，变阻器接入电路的电阻为：R 2 =（2L + x ）·L r ⋅4 由闭合电路欧姆定律得：ε=I (R 2 +r )根据牛顿第二定律得：k ·x = m · a联立上述三式得：a =rm I r I L k ⋅⋅⋅-⋅4)3(ε（2分）。
高二级物理竞赛试题和答案
高二级学科竞赛试题理科综合本试卷共7页，36小题，满分300分。
考试用时150分钟。
注意事项：1．答卷前，务必在答题卷指定位置填写自己的班级、姓名、座位号。
2．答题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔作答，答案必须写在答题卷各题目指定区域内相应位置上。
请注意每题答题空间，预先合理安排。
如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案。
不准使用铅笔和涂改液。
不按以上要求作答的答案无效。
3．考生必须保持答题卡的整洁。
考试结束后，将答题卷分科交回。
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Na-23 Cl-35.5一、单项选择题：本大题共16小题，每小题4分。
共64分。
在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分。
13．图为喜庆节日里挂的灯笼，由于天气刮风，重量为G 的灯笼向右飘起，设风对灯笼的作用力F 恒定，灯笼看成质点。
在某一时间内灯笼偏离竖直方向的角度恒为θ，设轻绳对灯笼的拉力为T 。
下列说法正确的是 A ．T 与F 的合力方向竖直向下（ ） B ．T 与F 的合力大于GC ．绳索所受拉力的大小为D ．T 和G 是一对平衡力14．无风时气球匀速竖直上升，速度为3m/s ．现吹水平方向的风，使气球获4m/s 的水平速度，气球经一定时间到达某一高度h ，则A ．气球实际速度的大小为7m/sB ．气球的运动轨迹是曲线C ．若气球获5m/s 的水平速度，气球到达高度h 的时间变短D ．若气球获5m/s 的水平速度，气球到达高度h 的路程变长15．如图，金属杆ab 静放在水平固定的“U ”形金属框上，处于竖直向上的匀强磁场中．现使ab 突然获得一初速度v 向右运动，下列表述正确的是（ ）A ．安培力对ab 做正功B ．安培力对ab 不做功C ．杆中感应电流逐渐减小D ．杆中感应电流保持不变 16．关于平抛运动，下列说法正确的是A ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其水平位移一定越大B ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，其飞行时间一定越长C ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，飞得一定越远D ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其飞行时间一定越长二. 双项选择题：本大题共9小题，每小题6分，共54分。
宝应县中学高中物理竞赛复赛模拟卷(二)答案与分析
高中物理竞赛复赛模拟试题（二）答案与分析第一题（25分）本题中，物体受耗散力的作用，做减幅振动。
物体在水平方向仅受弹性力x F 20-=和摩擦力、合力为： mg x F μ±-=20合物体向左运动时，第二项取正号，向右运动取负号，设弹性力与滑动摩擦力平衡时的位置为a.ma m g a 2.0020±==±-μ显然，物体速度为零时的位置在m x 2.00≤≤区间时，静摩擦力能与弹性力平衡，物体将静止。
1、开始时，物体从x 0向左运动，受力为：)(2020a x mg x F --=+-=μ合由此可知，物体从00→x 是作平衡点为x=a 的简谐振动的一部分，振幅和周期分别为：m a x A 9.001=-= s k m T 4.1/2==π从00→x 运动时间为1t ∆，如图所示，物体在x=0处反弹，速度大小不变，方向相反。
2、物体向右运动受力为：)(2020a x mg F +-=--=μ合所以物体向右运动可看成是平衡点为x=－a 的简谐振动的一部分，周期不变： s k m x T 4.1/2==3、由于在x=0，振动的总能量对于平衡点为a 和－a 的振动是相等的，所以两振动的振幅一样，即物体从x=0向右运动到m a x a A x 7.02011=-=-=处再向左运动，时间为2t ∆（如图）。
显然，2/21T t t =∆+∆①同理，物体从x 1=0.7m 处向左运动（振幅m a x A 5.012=-=）经碰撞后向右运动至.3.0212m a x x =-=时间仍为半个周期②从x 2=0.3m 再向左运动，其振幅为m a x A 1.023=-=，以m a x 2.0==为平衡点，所以运动至x=0.1m 处物体停止，这一段时间也是半个周期。
③所以物体运动的时间为： )(1.2)2/(3s T t =⨯=∆④物体克服摩擦力做功为： )(122/)(2/)(220J kx kx A =-⑤评分标准：结果①、8分；②、4分；③、4分；④、4分；⑤、5分。
高中物理竞赛模拟题(二)
高中物理竞赛复赛模拟题（二）1.飞机以090/v km h =的水平速度滑行着陆。
着陆期间受到的空气阻力为2x c v ，升力为2y c v ，其中v 为飞机的滑行速度，两常数之比为5y xc k c ==，称为升阻比。
设飞机与跑道的摩擦系数为0.10μ=，试求飞机从触地到停止所滑行的距离？（20分）2.如图1，实心圆柱体从桌边静止下滚，圆柱体与桌边的摩擦系数为μ，圆柱体下滚的过程中所转过的角度用θ表示。
试求圆柱体从开始相对桌边滑动时相应角度所满足的关系式，并用图解法在图上标出这个角度以及不滑动的转角范围。
（20分）3.如图2，质量为m的滑块可在光滑水平直导轨上上滑动。
滑块经过长为l质量1可忽略的细杆与质量为m的重锤相连，细杆与重锤可绕滑块无摩擦的自由旋转。
2，从静止释放开始摆动。
设t=0时，细杆与导轨构成铅垂面，细杆与铅垂线夹角试求：1.重锤m的运动轨迹；2.系统作小角度摆动时，滑块位置随时间的变化。
2（20分）4.半径分别为a和b的两个同轴无限长圆柱面如图3所示，设在这两个圆柱面之间有静电场，其电势分布为ln bkr，其中k为常数，r是到轴的垂直距离，质量为m，电量为-q(0q＞)的粒子以初速度v从图中所示的左方射入，v既与圆柱面的轴垂直，又与入射出圆柱截面的直径垂直，入射点与轴的距离为ρ。
试求：1.什么条件下，粒子能沿半圆轨道运动；2.若入射方向与原来的半圆轨道有很小的偏向角β，如图3所示，那么粒子轨道也将偏离原来的半圆轨道，设两个轨道的交点为P。
试证明对于很小的角度β，P点的位置与β无关，并求出P 点的方位角AOP的大小。
（20分）5. 如图4所示，在xy平面上有一束稀疏的电子（其间相互作用可忽略），在＜＜范围内，从x的负半轴的远处以相同的速率v沿着x轴方向平行地向y-H Hy轴射来。
试设计一磁场区域，使得1.所有电子都能在磁场力的作用下通过坐标原点O；2.这一片电子最后拓展到-2H H＜＜2范围内继续沿着x轴方向向x轴y正半轴的远处以相同的速率v射去。
高二物理竞赛模拟2
高二物理模拟（二）一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共36分。
在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1、下列说法中正确的是A ．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量B ．力学单位制中质量是基本单位，其国际单位是千克C ．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，运用了“控制变量”的研究方法D ．物理学中引入了“质点”的概念，从科学方法上来说属于理想化模型 2、如图所示，一个重力G ＝4 N 的物体放在倾角为30°的光滑斜面上，斜面放在台秤上，当烧断细线后，物块正在下滑 的过程中与稳定时比较，台秤示数 A ．减小2 N B ．减小1 N C ．增大2 N D ．增大1 N3、在某次自由式滑雪比赛中，一运动员从弧形雪坡上沿水平方向飞出后，又落回到斜面雪坡上，如图所 示，若斜面雪坡的倾角为θ，飞出时的速度大小为 v 0，不计空气阻力，运动员飞出后在空中的姿势保 持不变，重力加速度为g ，则 A ．运动员在空中经历的时间是gv θtan 0 B ．运动员落到雪坡时的速度大小是θcos 0v C ．如果v 0不同，则该运动员落到雪坡时的速度方向也就不同 D ．不论v 0多大，该运动员落到雪坡时的速度方向都是相同的 4、如图所示，质量为m 的物体静止在水平光滑的平台上，系在物体上的绳子 跨过光滑的定滑轮，由地面上的人以 速度v 0水平向右匀速拉动，设人从地 面上平台的边缘开始向右行至绳与水 平方向夹角为 45°处，在此过程中人 的拉力对物体所做的功为A ．220mvB ．2220mv C ．420mv D ．20mv5、如图甲所示，一矩形金属线圈abcd 垂直匀强磁场并固定于磁场中，磁场是变化的，磁感应强度B 随时间t 的变化关系图象如图乙所示，则线圈的ab 边所受安培力F 随时间t 变化的图象是图中的(规定向右为安培力F 的正方向) ：（ ）6、放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6s 内其速度与时间图像和该拉力的功率与时间的图像如图所示。
全国高中物理竞赛模拟题二
全国高中物理竞赛模拟题试卷二1.设法使边长为L 的正方形环在任何情况下均以匀速度v 沿着它的AB 边方向运动,在其运动的空间区域内有一匀强电场,场强E 垂直于环的运动速度。
运动期间,环始终在同一平面上,电场E 相对于环平面的倾角为θ。
设环上串有大量小球,这些小球象珠子串在项链上那样被串在环上。
小球的大小可忽略,各球都带有电量q 。
今在相对于环不动的参照系中设法让这些小球均以匀速u 沿环边运动,各边上相邻两球的间距均为a,且L 远大于a （参见图52-2）,环是用不导电的线制作的,在相对于环不动的参照系中它有均匀的电荷线密度,正好把全部小球的电荷完全抵消掉。
考虑相对论效应,在一个从其上看环的运动速度为v 的惯性参照系上计算以下各量：1、环路各边上相邻两个小球之间的距离a AB ,a BC ,a CD 和a DA ；2、环路各边净电量（各边上线电荷与小球电荷之和）Q AB ,Q BC ,Q CD 和Q DA ；3、使环与小球系统受到转动作用的电力矩模量M ；4、环与小球系统和电场之间相互作用的电势能W 。
所有解答均需用题中给定的量来描述。
AD CaυuuuuL Eθ图52-22. 如图11-189所示,一块均匀的细长木板以倾角θ静止地放在两根水平的固定平行细木棒A 和B 之间。
若两棒相距为d,两棒和木板间的摩擦因数均为μ,试求木板重心G 与木棒A 之间的距离。
3. A 、B 两点相距s,将s 平分为n 等份。
今让一物体（可视为质点）从A 点由静止开始向B 做加速运动,但每过一个等分点,加速度都增加a/n 。
试求该物体到达B 点的速度。
4. 一个质点从静止开始,先以加速度a 1作匀加速运动,后以大小为a 2的加速度作匀减速直线运动,直至静止,质点运动的总时间为t,则运动的总位移是多少？5．如图24-29所示,截面均匀,下端A 封闭的细长试管AB 竖直放置,管下端AABdθ水平线图11-189Ovv t tαβ内封有长为L 0的空气,管中间是长为4L 0的水银柱,管上端B 有长为L 0的空气。
高中物理竞赛模拟试题及参考答案
物理竞赛模拟试题及参考答案1．在听磁带录音机的录音磁带时发觉，带轴于带卷的半径经过时间t1=20 min减小一半．问此后半径又减小一半需要多少时间？2.一质量为m、电荷量为q的小球，从O点以和水平方向成α角的初速度v0抛出，当达到最高点A时，恰进入一匀强电场中，如图，经过一段时间后，小球从A点沿水平直线运动到与A相距为S的A`点后又折返回到A点，紧接着沿原来斜上抛运动的轨迹逆方向运动又落回原抛出点，求（1）该匀强电场的场强E的大小和方向；（即求出图中的θ角，并在图中标明E的方向）（2）从O点抛出又落回O点所需的时间。
3.两个正点电荷Q1＝Q和Q2＝4Q分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点，A、B两点相距L，且A、B两点正好位于水平放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处，如图所示。
（1）现将另一正点电荷置于A、B连线上靠近A处静止释放，求它在AB连线上运动过程中达到最大速度时的位置离A点的距离。
（2）若把该点电荷放于绝缘管内靠近A点处由静止释放，已知它在管内运动过程中速度为最大时的位置在P处。
试求出图中P A和AB连线的夹角θ。
4.（16分）如图所示，AB为光滑的水平面，BC是倾角为α的足够长的光滑斜面(斜面体固定不动)。
AB、BC间用一小段光滑圆弧轨道相连。
一条长为L的均匀柔软链条开始时静止的放在ABC面上，其一端D至B的距离为L－a。
现自由释放链条，则：⑴链条下滑过程中，系统的机械能是否守恒？简述理由；⑵链条的D端滑到B点时，链条的速率为多大？5.（22分）一传送带装置示意图，其中传送带经过AB区域时是水平的，经过BC区域时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成，未画出），经过CD区域时是倾斜的，AB和CD都与BC相切。
现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上，放置时初速度为零，经传送带运送到D处，D和A的高度差为h。
稳定工作时传送带速度不变，CD段上各箱等距排列，相邻两箱的距离为L。
高中物理竞赛复赛模拟试题(有答案)
高中物理竞赛模拟试题〔复赛〕一、某一构件由两个菱形组成，AB 和DE 是两根硬杆，各焦点都用铰链连接，大菱形的边长是2l ，小菱形的边长是l ，现设法使顶点F 以加速度a 水平向右运动，求： 〔1〕C 点的加速度多大？〔2〕当两个菱形都是正方形，F 点的速度为ν时，A 点的加速度的大小和方向。
二、长为L 的杆AO 用铰链固定在O 点，以角速度ω围绕O 点转动，在O 点的正上方有一个定滑轮B ，一轻绳绕过B 滑轮的一端固定在杆的A 端，另一端悬挂一质量为M 的重物C ，O 、B 之间的距离为h ，求：〔1〕当AB 绳与竖直方向成θ角时，重物的运动速度； 〔2〕此时绳上的张力为多少？三、一对半径为r 的轻轮安装在一根细轴上它们共同以某一速度ν沿图示的平面向右滚动。
斜面与平面接触的顶角A 处足够粗糙〔即轮不会产生滑动〕，斜面与水平面成α角，要求轮从平面滚动到斜面时不要离开顶角，问ν的最大值为多少？四、一架大型民航飞机在降落到机场前撞上一只正在飞行的天鹅，试估算，天鹅转击飞机的力为多少〔只要数量级正确即可〕？五、有一汽缸，除底部外都是绝热的。
上面是一个不计重量的活塞，中间是固定的导热隔板，把汽缸分成相等的两局部A 和B ，上下各有1mol 氮气，现从底部将350J 的热量传送给气体，求：〔1〕A 、B 内的气体温度各改变了多少？ 〔2〕它们各吸收了多少热量？假设是将中间的隔板变成一个导热的活塞其他条件不变，如此A 、B 的温度又是多少？〔不计一切摩擦〕A六、两个绝缘的相距较远的球形导体，半径分别为r 1、r 2，带电后电势分别为ν1和ν2，假设用细导线将两个球连接起来，求在导线上放出的电量。
七、一个正方形的导线框ABCD ，边长为l ，每边的电阻为R ，在它中点处内接一个小一些的正方形线框EFGH ，然后在各边中点在内接一个更小的正方形导线框 一直下去，直至无穷。
如果所有正方形导线框用的导线都是一样的，所有接触点接触良好。
高中物理竞赛模拟试题二
德钝市安静阳光实验学校高中物理竞赛模拟试题二一. 物体放在水平上，用与水平方向成30°角的力拉物体时，物体匀速前进，若此力大小不变，改为沿水平方向拉物体，物体仍能匀速前进，求物体与水平面间动摩擦因数μ。
分析：物体在大小相同的两个力的作用下均处于相同的运动状态，似乎力的作用效果与力的方向无关。
实际上，当力F 的方向改变时，地面的弹力和摩擦力均发生了变化。
在以前弹力是一个被动力，往往随外力或运动状态的变化而变化。
本题中，滑动摩擦力N f μ=，μ和N 中的任何一个发生了变化，它将随之变化，对物体进行受力分析时，切不可事前形成定势，而应通过分析和思考得出正确的结论，本题的解法二是利用了摩擦角和矢量三角形进行求解，两种解法比较，应用摩擦角比较直观。
解法一：物体两次在大小相同、方向不同力的作用下，而处于相同的运动状态，分别作出物体在两种情况下的受力图如图11-2中的（1）和（2）所示。
对于（1）图有：G N F a =+30sin)223(μμ-=GF (1)对于（2）图有：G N b = G N f b b μμ== F G =μ （2）由(1)(2)两式可得 27.032=-=μ解法二：物体受到三个力的作用，重力y G 外力F 和地面的作用力P ，P 是地面弹力和滑动摩擦力的合力，P 与竖直方向的夹角为θ且μθ==N ftan ，物体匀速运动，这三个力是平衡力，故可以组成一个封闭的矢量三角形，外力F 的方向不同，但力P 与竖直方向的夹角却不变，这两个封闭的矢量三角形如图11-3所示，由图可以得出两次作用力F 与P 之间的夹角（指锐角）均为===-=θμθtan ,15)7590( 27.015tan = 。
二. 两滑块A 1和A 2叠放在水平的桌面上，如图11-12所示，已知A 1的质量为m 1，A 2的质量为m 2，A 2与桌面间的静摩擦系数为μ2，设用μ1表示A 1与A 2间的静摩擦系数，F 表示作用于滑块A 1上的水平拉力，则当μ1和F 各取各种不同值时，A 1与A 2可能发生的运动情况有下列四种：（1）A 2相对于桌面滑动，但A 1与A 2相对静止。
2021全国中学生物理竞赛模拟测试及答案
全国高中物理竞赛模拟测试试题及解析一、帆船（40分）在15-16世纪，人们通过远洋航行对科学有了很多重大发现，同时也为各个国家带来了大量财富，史称大航海时代。
大航海时代里，大型帆船是人们不可或缺的工具。
我们现在构建一模型加以计算。
（1）假设帆船的帆面积是S，空气分子视为光滑刚性小球，数密度为n，质量为m，与帆碰撞时恢复系数为e，试计算当风向与帆的法线成θ角且帆船静止时风的推力。
（8分）（2）杰克船长想要向正北方向行驶，不幸的是，现在正在刮东北风，风向和北方成ϕ角，如图所示。
杰克船长是位经验老道的船长，可以通过改变船头指向和帆的方向来获得最大的前进速度。
为简化模型，假设风力与船速无关。
帆船向前行驶受到海水正比于速度的阻力系数为γ1，横向漂移阻力系数γ2，其中γ2γ1=100。
阻力系数γ定义为f⃗=−γv⃗。
求帆船可能达到的最大速度，假设海水静止。
（答案中不要出现γ2，假设ϕ=1.7 rad，结果中无量纲数保留三位有效数字）（24分）（3）杰克船长在眺望台上（距离海平面ℎ=20m）看到了敌军的旗帜，但没有看到敌军的帆船，这时船长下令立刻开炮攻击。
假设敌军帆船与我军的帆船尺寸规格都相同。
估算此时炮弹初速至少是多少才能击中敌军。
（可忽略空气阻力，科里奥利力的影响）（8分）参考解答：（1）与帆碰撞的分子数为dN=nSvdt cosθ(1)2分给予的冲量为dI=dN∙mv(1+e)cosθ(2)2分由(1)和(2)积分得到（F0=nSv2m(1+e)）F=dIdt=nSv2m(1+e)cos2θ=F0cos2θ(3)4分（2）设帆船的位形与北方成α角，帆的方向与北方成β角，如图所示。
由牛顿第二定律得F sin β−f 2sin α−f 1cos α=0(4)3分 F cos β+f 1sin α−f 2cos α=0(5)3分根据题意f 1=γ1u cos α,f 2=γ2u sin α(6)2分把(3)(6)带入(4)(5)得F 0sin 2(−β+ϕ)sin β−γ2u sin 2α−γ1u cos 2α=0(7)4分 F 0sin 2(−β+ϕ)cos β−γ2u sin αcos α+γ1u sin αcos α=0(8)4分化简得（78式都可以求出u F 0，两式联立即可）tan β=γ1cos 2α+γ2sin 2α(γ2−γ1)sin αcos α(9)2分 上式给出了α~β关系，将β用α表达，代入(7)可得出u =u (α)，由计算器打表u (α)求出u 的最大值以及此时的α取值，得u ≈F 0γ1×0.450,α≈0.0123,β≈0.693(10)6分 （3）由几何关系（2ψ对应圆心角）cos ψ=RR +ℎ(11)2分 做小量展开ψ=√2ℎR(12)2分故两船距离为l =2ψR =2√2ℎR =32 km(13)2分 由抛体运动知识v 0=√gl =560 m/s(14)2分二、水星的奥秘（40分）水星（Mercury）是离太阳最近的行星，它有着许多独特的性质，例如自转周期与公转周期相当，表面不存在大气，太阳系行星中最大的轨道倾角等等。
高中物理竞赛试卷及答案2篇
高中物理竞赛试卷及答案2篇高中物理竞赛试卷及答案是很多物理爱好者所关注的内容，因为这些试卷涵盖了广泛的物理知识，有助于考生提升自己的物理素养。
在本文中，我们将为大家提供两篇高中物理竞赛试卷及答案，以供参考。
第一篇试卷：题目一：力学1. 用什么仪器来测量物体的质量？2. 什么是动能？如何计算物体的动能？3. 什么是功？如何计算物体的功？4. 什么是引力？如何计算物体之间的引力？5. 请简述牛顿第三定律。
答案：1. 用天平来测量物体的质量。
2. 动能是物体由于运动而具有的能量。
计算公式为：动能=1/2 × 质量× 速度^2。
3. 功是力量对物体所做的效果。
计算公式为：功=力× 距离× cosθ（其中θ为力和物体移动方向之间的夹角）。
4. 引力是物体之间由于质量而产生的吸引力。
计算公式为：引力=质量1 × 质量2 / 距离^2。
5. 牛顿第三定律指出，任何两个物体之间都存在相互作用力，且这两个力大小相等、方向相反。
题目二：热学1. 什么是热力学第一定律？简要解释其含义。
2. 什么是热能？如何计算物体的热能？3. 什么是温度？与热量有何区别？4. 请列举三种传热方式，并简要解释每种方式的原理。
5. 什么是比热容？如何计算物质的比热容？答案：1. 热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的表达方式，即能量可以转化形式，但总能量始终保持不变。
简而言之，能量不会从无到有，也不会从有到无。
2. 热能是物体由于温度差而具有的能量。
计算公式为：热能=质量× 比热容× 温度变化。
3. 温度是物体内部分子平均动能的反映，用来表示物体冷热程度的物理量。
热量指的是能够传递给其他物体的能量。
4. 传热方式包括导热、对流和辐射。
导热通过物质之间的直接接触传递热量，对流通过流体的流动传递热量，辐射通过电磁波传递热量。
5. 比热容是物质单位质量在单位温度变化下所吸收或释放的热量。