高中奥林匹克物理竞赛解题方法 一 整体法 针对训练
高中物理：整体法解题方式(含例题)
高中物理：整体法解题方式（含例题）所谓整体是指整个集体或整个事物的全部，而物理学中的整体不仅可视物体系为整体，还可将物理“全过程”视为整体。
即整体法就是指对物理问题的整个系统或整个过程进行研究的方法。
整体法的思维特点就是本着整体观念，对系统进行整体分析，是系统论中的整体原理在物理中的具体应用，它把一切系统均当作一个整体来研究，从而揭示事物的本质和变化规律，而不必追究系统内各物体的相互作用和每个运动阶段的细节，因而避免了中间量的繁琐推算，简捷巧妙地解决问题。
下面通过具体例子来说明整体法在解决物理问题中的应用。
一、视物体系为研究对象当求解的物理问题不涉及系统中某个物体所受的力和运动时，则只需选取几个相关联的物体组成的系统作为研究对象，就可求得所求量与已知量之间的关系；当运用适用于物体系的物理原理、定律时，则应取该物体系为研究对象。
例如：运用机械能守恒定律时应取运动物体与地球组成的系统为研究对象；运用动量守恒定律时，应取相互作用的物体组成的系统为研究对象等。
例1. 如图1所示，质量为、倾角为的木楔ABC静置于动摩擦因数的水平地面上。
在木楔的斜面上，有一质量的物块由静止开始沿斜面匀加速下滑，当滑到路程时，其速度，在这过程中木楔没有移动。
求：地面对木楔的摩擦力大小和方向。
图1解析：物块m与木楔M在相对静止时，是一个整体；当物体从静止开始沿斜面下滑，经时间t后，m获得了速度v。
此时在水平方向上，物块m获得速度，木楔M保持静止，因此m、M组成的系统在水平方向上所受合外力不为零。
以整体（m、M组成的系统）为研究对象，则物块m与木楔M之间的相互作用为内力，系统在水平方向只受地面对木楔的静摩擦力f的作用，即系统在水平方向所受合外力为，其冲量使系统在水平方向动量发生改变物块从木楔上由静止开始匀加速下滑有对系统水平方向应用动量定理有而联立以上三式解得：方向与方向相同，即水平向左。
二、视运动全过程为研究对象当所求的物理量只涉及运动的全过程而不必分析某一阶段的运动情况时，可通过整体研究运动的全过程来解决问题；特别是运用动能定理和动量定理时，只需分析运动的初态和末态，而不必去追究运动过程的细节；对于处理变力问题及难以分析运动过程和寻找规律的问题，更显出其优越性。
高中物理高中物理竞赛系列训练题一
高中物理高中物理竞赛系列训练题（一）姓名:年级:学号:评卷人得分一、简答题（共2题）1.如图5所示，长为L、粗细不均匀的横杆被两根轻绳水平悬挂，绳子与水平方向的夹角在图上已标示，求横杆的重心位置。
【答案】解说：直接用三力共点的知识解题，几何关系比较简单。
答案：距棒的左端L/4处。
难度：容易知识点：共点力的平衡2.放在斜面上的均质长方体，按实际情况分析受力，斜面的支持力会通过长方体的重心吗？【答案】解：将各处的支持力归纳成一个N，则长方体受三个力（G 、f、N）必共点，由此推知, N 不可能通过长方体的重心。
正确受力情形如图6所示（通常的受力图是将受力物体看成一个点，这时，N 就过重心了）。
答：不会。
用9难度：容易知识点：共点力的平衡二、计算题（共6题）1.如图7所示，在固定的、倾角为a斜面上，有一块可以转动的夹板（B不定），夹板和斜面夹着一个质量为m的光滑均质球体，试求：B取何值时，夹板对球的弹力最小。
【答案】解说：方法一，平行四边形动态处理。
对球体进行受力分析，然后对平行四边形中的矢量G和N1进行平移，使它们构成一个三角形，如图8的左图和中图所示。
由于G的大小和方向均不变，而N1的方向不可变，当B增大导致N2的方向改变时，N2的变化和N1的方向变化如图8的右图所示。
显然，随着B增大，N1单调减小，而N2的大小先减小后增大，当N2垂直N1时，N2取极小值，且N2min = Gsina。
方法二，函数法。
看图8的中间图，对这个三角形用正弦定理，有：值二由“尸，即：N2 = sm ,B在0至lj180°之间取值，N2的极值讨论是很容易的。
答案：当B=90°时，甲板的弹力最小。
难度：容易知识点：共点力的平衡2.如图11所示，一个重量为G的小球套在竖直放置的、半径为R的光滑大环上，另一轻质弹簧的劲度系数为k，自由长度为L（LV2R）, 一端固定在大圆环的顶点A，另一端与小球相连。
环静止平衡时位于大环上的B点。
高一物理奥赛物体的平衡
高一物理奥赛：物体的平衡一、整体法和隔离法的应用1．如图所示，质量为M 的直角三棱柱A 放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ。
质量为m 的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B 都处于静止状态，求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？解：选取A 和B 整体为研究对象，它受到重力（M+m ）g,地面支持力N ，墙壁的弹力F 和地面的摩擦力f 的作用（如图甲所示）而处于平衡状态。
根据平衡条件有：N-(M+m)g=0,F=f, 可得 N=（M+m ）g再以B 为研究对象，它受到重力mg ，三棱柱对它的支持力N B ,墙壁对它的弹力F 的作用（如图乙所示）。
而处于平衡状态，根据平衡条件有：N B .cos θ=mg, N B .sin θ=F,解得F=mgtan θ.所以f=F=mgtan θ.2．一个倾角为θ（90°＞θ＞0°）的光滑斜面固定在竖直的光滑墙壁上， 一铁球在一水平推力Ｆ作用下静止于墙壁与斜面之间，与斜面间的接触点为Ａ，如图46所示，已知球的半径为Ｒ，推力Ｆ的作用线通过球心，则下列判断正确的是Ａ．墙对球的压力一定小于推力ＦＢ．墙对球的压力一定等于推力ＦＣ．斜面对球的支持力一定大于球的重力Ｄ．斜面对球的支持力一定大于墙对球的压力答案：A C 二、三力汇交原理3.重G 的均匀绳两端悬于水平天花板上的A 、B 两点。
静止时绳两端的切线方向与天花板成α角。
求绳的A 端所受拉力F 1和绳中点C 处的张力F 2。
解：以AC 段绳为研究对象，根据三力汇交原理，虽然AC 所受的三个力分别作用在不同的点（如图中的A 、C 、P 点），但它们必为共点力。
设它们延长线的交点为O ，用平行四边形定则作图可得：ααtan 2,sin 221G F G F ==4．一个质量为m=50千克的均匀圆柱体,放在台阶的旁边,台阶的高度h 是圆柱体半径r 的一半,如图所示(图为其横截面),圆柱体与台阶接触处(图中P 点所示)是粗糙的.现要在图中圆柱体的最上方A 处施一最小的力F,使圆柱体刚能开始以P 为轴向台阶上滚,求：(1)所加的力的大小.(2)台阶对柱体的作用力的大小.解析：要使柱体刚能绕P 轴上滚,即意味着此时地面对柱体的支持力N=0,图46设台阶对柱体的作用力为f ，根据三力汇交原理，重力mg 、拉力F 与f 必交于A 点，又因mg 是恒力，f 方向不变，要在A处施一最小的力,则力F 的方向应与f 垂直。
高中奥林匹克物理竞赛解题方法 (3)
高中奥林匹克物理竞赛解题方法四、等效法方法简介在一些物理问题中,一个过程的发展、一个状态的确定,往往是由多个因素决定的,在这一决定中,若某些因素所起的作用和另一些因素所起的作用相同,则前一些因素与后一些因素是等效的,它们便可以互相代替,而对过程的发展或状态的确定,最后结果并不影响,这种以等效为前提而使某些因素互相代替来研究问题的方法就是等效法.等效思维的实质是在效果相同的情况下,将较为复杂的实际问题变换为简单的熟悉问题,以便突出主要因素,抓住它的本质,找出其中规律.因此应用等效法时往往是用较简单的因素代替较复杂的因素,以使问题得到简化而便于求解.赛题精讲例1:如图4—1所示,水平面上,有两个竖直的光滑 墙壁A 和B,相距为d,一个小球以初速度v 0从两墙 之间的O 点斜向上抛出,与A 和B 各发生一次弹性 碰撞后,正好落回抛出点,求小球的抛射角θ. 解析:将弹性小球在两墙之间的反弹运动,可等效为 一个完整的斜抛运动（见图）.所以可用解斜抛运动的 方法求解.由题意得:gv v t v d θθθsin 2cos cos 2000⋅=⋅= 可解得抛射角 202arcsin 21v gd =θ 例2:质点由A 向B 做直线运动,A 、B 间的距离为L,已知质点在A 点的速度为v 0,加速度为a ,如果将L 分成相等的n 段,质点每通过L/n 的距离加速度均增加a /n,求质点到达B 时的速度. 解析 从A 到B 的整个运动过程中,由于加速度均匀增加,故此运动是非匀变速直线运动,而非匀变速直线运动,不能用匀变速直线运动公式求解,但若能将此运动用匀变速直线运动等效代替,则此运动就可以求解.因加速度随通过的距离均匀增加,则此运动中的平均加速度为na n n a an n an a a a a a 2)13(232)1(2-=-=-++=+=末初平 由匀变速运动的导出公式得222v v L a B -=平 解得 naLn v v B )13(20-+=例3一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v 的大小与距老鼠洞中心的距离s 成反比,当老鼠到达距老鼠洞中心距离s 1=1m 的A 点时,速度大小为s cm v /201=,问当老鼠到达距老鼠洞中心s 2=2m 的B 点时,其速度大小?2=v 老鼠从A 点到达B 点所用的时间t=？ 解析 我们知道当汽车以恒定功率行驶时,其速度v 与牵引力F 成反比,即,v =P/F,由此可把老鼠的运动等效为在外力以恒定的功率牵引下的弹簧的运动.由此分析,可写出kxP F P v == 当11,v v s x ==时 将其代入上式求解,得2211s v Ps v P k ==所以老鼠到达B 点时的速度s cm v s s v /1020211212=⨯==再根据外力做的功等于此等效弹簧弹性势能的增加,21222121ks ks Pt -= 代入有关量可得)(21212211s s s v P Pt -⋅=由此可解得s v s s s t 5.72.012122)(22112122=⨯⨯-=-=此题也可以用图像法、类比法求解.例4 如图4—2所示,半径为r 的铅球内有一半径为2r的 球形空腔,其表面与球面相切,铅球的质量为M.在铅球和空腔的中心连线上,距离铅球中心L 处有一质量为m 的小球（可以看成质点）,求铅球对小球的引力.解析 因为铅球内部有一空腔,不能把它等效成位于球心的质点. 我们设想在铅球的空腔内填充一个密度与铅球相同的小铅球△M,然后在对于小球m 对称的另一侧位置放另一个相同的小铅球△M,这样加入的两个小铅球对小球m 的引力可以抵消,就这样将空腔铅球变成实心铅球,而结果是等效的.带空腔的铅球对m 的引力等效于实心铅球与另一侧△M 对m 的引力之和. 设空腔铅球对m 的引力为F,实心铅球与△M 对m 的引力分别为F 1、F 2. 则F=F 1－F 2 ①经计算可知:M M 71=∆,所以 22178)(L GmM L M M m G F =∆+= ②图4—2222)2(7)2(r L GmMr L M m GF -=-∆= ③ 将②、③代入①式,解得空腔铅球对小球的引力为])2(7178[2221r L LGmM F F F --=-=例5 如图4-3所示,小球长为L 的光滑斜面顶端自由下滑,滑到底端时与挡板碰撞并反向弹回,若每次与挡板碰撞后的速度大小为碰撞前速度大小的54,求小球从开始下滑到最终停止于斜面下端时,小球总共通过的路程.解析 小球与挡板碰撞后的速度小于碰撞前的速度,说明碰撞过程中损失能量,每次反弹距离都不及上次大,小球一步一步接近挡板,最终停在挡板处. 我们可以分别计算每次碰撞垢上升的距离L 1、L 2、……、L n ,则小球总共通过的路程为L L L L s n ++++=)(221 ,然后用等比数列求和公式求出结果,但是这种解法很麻烦.我们假设小球与挡板碰撞不损失能量,其原来损失的能量看做小球运动过程中克服阻力做功而消耗掉,最终结果是相同的,而阻力在整个运动过程中都有,就可以利用摩擦力做功求出路程.设第一次碰撞前后小球的速度分别为v 、1v ,碰撞后反弹的距离为L 1,则θθsin 21sin 211212mgL mv mgL mv == 其中222111)54(,54===v v L L v v 所以碰撞中损失的动能为)25161(2121212212-=-=∆mv mv mv E k 根据等效性有k E L L f ∆=+)(1 解得等效摩擦力θsin 419mg f = 通过这个结果可以看出等效摩擦力与下滑的长度无关,所以在以后的运动过程中,等效摩擦力都相同. 以整个运动为研究过程,有θsin ⋅=⋅mgL s f解出小球总共通过的总路程为.941L s =此题也可以通过递推法求解,读者可试试.例6 如图4—4所示,用两根等长的轻质细线悬挂一个小球,设L 和α已知,当小球垂直于纸面做简谐运动时,其周期为 . 解析 此题是一个双线摆,而我们知道单摆的周期,若将又线摆摆长等效为单摆摆长,则双线摆的周期就可以求出来了.将双线摆摆长等效为单摆摆长αsin L L =',则此双线摆的周期为g l g L T /sin 2/2αππ='='例8 如图4—5所示,由一根长为L 的刚性轻杆和杆端的小球组成的单摆做振幅很小的图4—3图4—4自由振动. 如果杆上的中点固定另一个相同的小球,使单摆变成一个异形复摆,求该复摆的振动周期.解析 复摆这一物理模型属于大学普通物理学的内容,中学阶段限于知识的局限,不能直接求解. 如能进行等效操作,将其转化成中学生熟悉的单摆模型,则求解周期将变得简捷易行.设想有一摆长为L 0的辅助单摆,与原复摆等周期,两摆分别从摆角α处从静止开始摆动,摆动到与竖直方向夹角为β时,具有相同的角速度ω,对两摆分别应用机械能守恒定律,于是得22)2(21)(21)cos (cos 21)cos (cos l m l m mg mgl ωωαβαβ+=-+- 对单摆,得 200)(21)cos (cos l m mgl ωαβ=-联立两式求解,得l l 650=故原复摆的周期为.65220gl g l T ππ== 例9 粗细均匀的U 形管内装有某种液体,开始静止在水平面上,如图4—6所示,已知:L=10cm,当此U 形管以4m/s 2的加速度水平向右运动时,求两竖直管内液面的高度差.（g=10m/s 2）解析 当U 形管向右加速运动时,可把液体当做放在等效重力场中,g '的方向是等效重力场的竖直方向,这时两边的液面应与等效重力场的水平方向平行,即与g '方向垂直.设g '的方向与g 的方向之间夹角为α,则4.0tan ==gaα 由图4—6可知液面与水平方向的夹角为α, 所以,.04.044.010tan m cm L h ==⨯=⋅=∆α例10 光滑绝缘的圆形轨道竖直放置,半径为R,在其最低点A 处放一质量为m 的带电小球,整个空间存在匀强电场,使小球受到电场力的大小为m g 33,方向水平向右,现给小球一个水平向右的初速度0v ,使小球沿轨道向上运动,若小球刚好能做完整的圆周运动,求0v .解析 小球同时受到重力和电场力作用,这时也可以认为小球处在等效重力场中. 小球受到的等效重力为mg mg mg G 332)33()(22=+=' 等效重力加速度g m G g 332='=' 与竖直方向的夹角︒=30θ,如图4—7甲所示.所以B 点为等效重力场中轨道的最高点,图4—6图4—7如图4—7,由题意,小球刚好能做完整的圆周运动,小球运动到B 点时的速度R g v B '=在等效重力场中应用机械能守恒定律22021)cos (21B mv R R g m mv ++'=θ 将g '、B v 分别代入上式,解得给小球的初速度为gR v )13(20+=例11 空间某一体积为V 的区域内的平均电场强度（E ）的定义为∑∑==∆=∆++∆+∆∆++∆+∆=ni ini ii nn n VVE V V V V E V E V E E 11212211如图4—8所示,今有一半径为a 原来不带电的金属球,现 使它处于电量为q 的点电荷的电场中,点电荷位于金属球外, 与球心的距离为R,试计算金属球表面的感应电荷所产生的电 场在此球内的平均电场强度.解析 金属球表面的感应电荷产生的球内电场,由静电平衡知识可知等于电量为q 的点电荷在金属球内产生的电场,其大小相等,方向相反,因此求金属球表面的感应电荷产生的电场,相当于求点电荷q 在金属球内产生的电场.由平均电场强度公式得∑∑∑∑∑=====∆=∆=∆=∆∆=ni ni ii i ni i i i ni ini ii V V r kq V V E V E VVVE E 1121111 设金属球均匀带电,带电量为q,其密度为Vq=ρ,则有 ∑∑==∆=∆=ni ni iii i r q k r V k E 11221ρ ∑=∆ni ii r q k 12为带电球体在q 所在点产生的场强,因而有2R kqE =,方向从O 指向q. 例11 质量为m 的小球带电量为Q,在场强为E 的水平匀强电场中获得竖直向上的初速度为0v . 若忽略空气阻力和重力加速度g 随高度的变化,求小球在运动过程中的最小速度.解析 若把电场力E q 和重力mg 合成一个力,则小球相当于只受一个力的作用,由于小球图4—8运动的初速度与其所受的合外力之间成一钝角,因此可以把小球的运动看成在等效重力G '（即为合外力）作用下的斜抛运动,而做斜抛运动的物体在其速度方向与G '垂直时的速度为最小,也就是斜抛运动的最高点,由此可见用这种等效法可以较快求得结果.电场力和重力的合力方向如图4—9所示, 由图所示的几何关系可知Eqm g=θtan 小球从O 点抛出时,在y 方向上做匀减速直线运动,在x 轴方向上做匀速直线运动. 当在y 轴方向上的速度为零时,小球只具有x 轴方向上的速度,此时小球的速度为最小值,所以2200min )()(cos Eq mg Eqv v v +==θ此题也可以用矢量三角形求极值的方法求解,读者可自行解决. 例12 如图4—10所示,R 1、R 2、R 3为定值电阻,但阻值未 知,R x 为电阻箱.当R x 为Ω=101x R 时,通过它的电流Ω==18;121x x x R R A I 为当时,通过它的电流.6.02A I x =则当A I x 1.03=时,求电阻.3x R解析 电源电动势ε、内电阻r 、电阻R 1、R 2、R 3均未知, 按题目给的电路模型列式求解,显然方程数少于未知量数,于 是可采取变换电路结构的方法.将图4—10所示的虚线框内电路看成新的电源,则等效电 路如图4—10甲所示,电源的电动势为ε',内电阻为r '. 根据 电学知识,新电路不改变R x 和I x 的对应关系,有),(11r R I x x '+='ε ① ),(22r R I x x '+=='ε ② )(33r R I x x '+='ε ③由①、②两式,得Ω='='2,12r V ε, 代入③式,可得Ω=1183x R例13 如图4—11所示的甲、乙两个电阻电路具有这样的特性:对于任意阻值的R AB 、R BC 和R CA ,相应的电阻R a 、R b 和R c 可确定. 因此在对应点A 和a ,B 和b 、C 和c 的电位是相同的,并且,流入对应点（例如A 和a ）的电流也相同,利用这些条件图4—10图4—10甲证明:CABC ABCAAB a R R R R R R ++=,并证明对R b 和R c 也有类似的结果,利用上面的结果求图4—11甲中P 和Q 两点之间的电阻.解析 图4—11中甲、乙两种电路的接法分别叫三角形接法和星形接法,只有这两种电路任意两对应点之间的总电阻部分都相等,两个电路可以互相等效,对应点A 、a 、B 、b 和C 、c 将具有相同的电势.由R a b =R AB ,R ac =R AC ,R bc =R BC ,对a b 间,有CA BC AB BC AB CAAB BC AC AB b a R R R R R R R R R R R R +++=++=+-1)11(① 同样,a c 间和bc 间,也有CA BC AB CA BC CAAB BC AB CA c a R R R R R R R R R R R R +++=++=+-1)11(② CABC AB CA BC BCAB CA AB BC c b R R R R R R R R R R R R +++=++=+-1)11(③ 将①+②－③得:CABC ABCAAB a R R R R R R ++=再通过①－②＋③和③+②－①,并整理,就得到R b 和R C 的表达式.CABC AB ACBC c CABC ABBCAB b R R R R R R R R R R R R ++=++=下面利用以上结果求图4—12乙中P 和Q 两点之间的电阻. 用星形接法代替三角形接法,可得图4—12乙所示电路,PRQS 回路是一个平衡的惠斯登电桥,所以在RS 之间无电流,因此它与图4—12丙所示电路是等效的. 因此PQ 之间的总电阻R PQ 可通过这三个并联电阻求和得到.Ω=++=-4)61181361(1PQ R 例14 如图4—13所示,放在磁感应强度B=0.6T 的匀强磁场中的长方形金属线框a bcd,图4—11 4—12甲 4—12乙 4—12丙框平面与磁感应强度方向垂直,其中a b 和bc 各是一段粗细均匀的电阻丝R ab =5Ω,R bc =3Ω,线框其余部分电阻忽略不计.现让导体EF 搁置在a b 、cd 边上,其有效长度L=0.5m,且与a b 垂直,阻值R EF =1Ω,并使其从金属框ad 端以恒定的速度V=10m/s 向右滑动,当EF 滑过ab 长的4/5距离时,问流过a E 端的电流多大？解析 EF 向右运动时,产生感应电动势ε,当EF 滑过a b 长的54时,电路图可等效为如图4—13甲所示的电路.根据题设可以求出EF 产生的感应电动势ε,V BLV 3)105.06.0(=⨯⨯==ε Ω=Ω=Ω=3,1,4bc Eb aE R R R此时电源内阻为导体EF 的电阻,Ω==1EF R r ,则电路中的总电阻为Ω=+++⋅+=3)()(bc Eb aE bc Eb aE R R R R R R r R电路中的总电流为.1A RI ==ε∴通过a E 的电流为A I aE 5.0=例15 有一薄平凹透镜,凹面半径为0.5m,玻璃的折射 率为1.5,且在平面上镀一层反射层,如图4—14所示,在此 系统的左侧主轴上放一物S,S 距系统1.5m,问S 成像于何处？解析 本题可等效为物点S 先经薄平凹透镜成像,其像为 平面镜的物,平面镜对物成像又为薄平凹透镜成像的物,根据 成像规律,逐次求出最终像的位置.根据以上分析,首先考虑物S 经平凹透镜的成像S ', 根据公式11111f P P =+' 其中)(1)15.01)(15.1()11)(1(1121--=∞---=--=m R R n f 故有m P P 6.015.11111-='-=+'成像在左侧,为虚像,该虚像再经平凹透镜成像S ''后,其像距为图4—13图4—13甲图4—14m P P P 6.0122='-=-='成像在右侧,为虚像,该虚像再经平凹透镜成像S ''',有)(11,6.0,11112333--=='=='+m fm P P f P P 其中 故m P P 375.016.01133-='-=+'成虚像于系统右侧0.375m 处此题还可用假设法求解.针对训练1．半径为R 的金属球与大地相连,距球心L 处有一带 电量为+q 的点电荷如图4—15所示. 求（1）球上感应电荷的总电量； （2）q 受到的库仑力.2．如图4—16所示,设Ω=Ω=Ω=Ω=Ω=Ω=99,40,10,5,80,40654321R R R R R RΩ=Ω=20,10187R R ,求AB 之间的电阻.3．电路如图4—17所示,Ω====35431R R R R 时,Ω=12R ,求AB 间的等效电阻. 4．有9个电阻联成如图4—18电路,图中数字的单位是Ω,求PQ 两点间的等效电阻. 5．如图4—19所示电路,求AB 两点间的等效电阻.图4—15图4—16图4—17图4—18图4—19图4—206．如图4—20所示,由5个电阻联成的网络,试求AB 两点间的等效电阻.7．由7个阻值均为r 的电阻组成的网络元如图4—21甲所示.由这种网络元彼此连接形成的无限梯形网络如图4—21乙所示.试求P 、Q 两点之间的等效电阻.8．图4—22表示一交流电的电流随时间而变化的图像,此交流电流有效值是（ ） A ．A25 B ．A 5 C ．A 25.3 D ．A 5.39．磁流体发电机的示意图如图4—23所示,横截面为距形的管道长为L,宽为a ,高为b,上下两个侧面是绝缘体,相距为a 的两个侧面是电阻可忽略的导体,此两导体侧面与负载电阻R L 相连.整个管道放在一个匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向垂直于上下侧面向上. 现有电离气体（正、负带电粒子）持续稳定的流经管道,为了使问题简化,设横截面上各点流速相同. 已知流速与电离气体所受的压力成正比；且无论有无磁场存在时,都维持管道两端电离气体的压强差皆为p. 设无磁场存在时电离气体的流速为0v . 求有磁场存在时流体发电机的电动势的大小ε. 已知电离气体的平均电阻率为ρ.10．一匀质细导线圆环,总电阻为R,半径为a ,圆环内充满方向垂直于环面的匀强磁场,磁场以速率K 均匀地随时间增强,环上的A 、D 、C 三点位置对称. 电流计G 连接A 、C 两点,如图4—24所示,若电流计内阻为R G ,求通过电流计的电流大小.11．固定在匀强磁场中的正方形导线框a bcd,各边长为L 1, 其中a b 是一端电阻为R 的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽图4—21甲图4—21乙图4—22图4—23图4—24图4—25略的铜线,磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,现有一与a b 段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ 架在导线框上,如图4—25所示,以恒定的速度v 从a d 滑向bc,当PQ 滑过1/3L的距离时,通过a P 段电阻丝的电流是多大？方向如何？12．如图4—26所示,一根长的薄导体平板沿x 轴放置,板面位于水平位置,板的宽度为L,电阻可忽略不计,aebcfd 是圆弧形均匀导线,其电阻为3R,圆弧所在的平面与x 轴垂直,圆弧的两端a 和d 与导体板的两个侧面相接解,并可在其上滑动. 圆弧a e=eb=cf=fd=（1/8）圆周长,圆弧bc=（1/4）圆周长,一内阻R g =nR 的体积很小的电压表位于圆弧的圆心O 处,电压表的两端分别用电阻可以忽略的直导线与b 和c 点相连,整个装置处在磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场中. 当导体板不动而圆弧导线与电压表一起以恒定的速度v 沿x 轴方向平移运动时（1）求电压表的读数；（2）求e 点与f 点的电势差（U e －R f ）.13．如图4—27所示,长为2πa 、电阻为r 的均匀细导线首尾相接形成一个半径为a 的圆.现将电阻为R 的电压表,以及电阻可以忽略的导线,按图a 和图b所示的方式分别与圆的两点相连接. 这两点之间的弧线所对圆心角为θ.若在垂直圆平面的方向上有均匀变化的匀强磁场,已知磁感应强度的变化率为k,试问在图a 、b 两种情形中,电压表的读数各为多少？14．一平凸透镜焦距为f,其平面上镀了银,现在其凸面一侧距它2f 处,垂直于主轴主置一高为H 的物,其下端位于透镜的主轴上如图4—28所示.（1）用作图法画出物经镀银透镜所成的像,并标明该像是虚、是实；（2）用计算法求出此像的位置和大小.15．如图4—29所示,折射率n=1.5的全反射棱镜上方6cm 处放置一物体AB,棱镜直角边长为6cm,棱镜右侧10cm 处放置一焦距f 1=10cm 的凸透镜,透镜右侧15cm 处再放置一焦距f 2=10cm 的凹透镜,求该光学系统成像的位置和放大率.图4—26图4—27图28 图29答案:1．2222)(,R L q KRL q L R -- 2．Ω11120 3．Ω37 4．Ω4 5．Ω5.0 6．Ω4.1 7．1.32r 8．C 9．Lb R a BL a Bv p p10++ρ 10．RqR K a G 232+π 11．R v BL 1161 a 向P 12．（1）R nR Bav nR 232+ （2）Bav n n )223122(+++- 13．0,2224)2(sin 2πθπθθπ+-Rr k a 14．（1）图略 （2）距光心H f 31,32 15．凹透镜的右侧10cm 处,放大率为2。
解答高中物理力学奥数题的技巧与方法
解答高中物理力学奥数题的技巧与方法高中物理力学是学生们较为困扰的一门学科，其中尤其是力学奥数题更是令人头疼的难题。
然而，只要掌握了一些解题的技巧和方法，就能轻松解决这些难题。
本文将介绍一些解答高中物理力学奥数题的技巧和方法。
首先，理解问题中所给的条件是解题的关键。
高中物理力学奥数题通常会给出一些条件，而解题过程就是根据这些条件来得出结果。
因此，在开始解题之前，一定要花时间仔细阅读题目，并理解其中的条件和要求。
其次，建立一个清晰的思路是解决问题的基础。
在解答力学奥数题时，列出一些可以推导出所求结果的方程是非常有效的方法。
例如，在求解质点运动的问题时，可以利用牛顿第二定律来建立方程，通过代入已知条件，使用代数方法解方程，从而求解未知量。
这种建立方程的方法可以帮助我们在解决问题时不至于迷失方向。
另外，注意图示分析也是解答力学奥数题的重要步骤。
力学问题通常涉及质点的运动轨迹、力的方向和大小等情况，通过画出详细的示意图，可以更好地理解问题，并方便我们进行推理和分析。
例如，对于斜抛运动的问题，画出运动轨迹和投射角的示意图，可以直观地理解问题，从而找出解题的方法。
此外，化繁为简也是解答力学奥数题的一个技巧。
高中物理力学问题经常涉及复杂的计算和推导，但是不必一味地追求复杂的计算过程，有时简化问题可以更好地解决问题。
例如，对于平面运动的问题，如果可以把问题简化成一维运动的问题，就可以减少计算的复杂性，更容易得出结果。
最后，多做题、多总结也是提高解题能力的关键。
物理力学奥数题并非一蹴而就，需要不断地练习和总结。
通过多做题，我们可以熟悉各种不同类型的题目，并积累解题的经验。
同时，在解题的过程中，也要注意总结解题的思路和方法，形成自己的解题思维模式。
综上所述，解答高中物理力学奥数题的技巧和方法主要包括理解问题中的条件、建立清晰的思路、进行图示分析、化繁为简以及多做题和总结。
通过掌握这些方法，我们可以更好地解决高中物理奥数题，提高解题的准确性和效率。
2023年高中奥林匹克物理竞赛解题方法二隔离法针对训练
针对训练1. 质量为8kg旳木块m放在质量为16kg旳木板M上, 并通过滑轮用细绳连接, 如图2—17所示, M与m间, M与水平地面间旳动摩擦因数μ均为0.25, 滑轮摩擦不计.欲使M向匀速运动, 水平拉力应为多大？（g取10m/s2）2. 在水平面上有两个物体A和B, 它们之间用不可伸缩旳质量不计旳细绳连接起来, 其中mA=3kg,mB=2kg, 它们与地面间旳动摩擦因数μ=0.1.如图2—18所示, 今用一与水平方向成37°角、大小为10N旳恒力拉B, 使AB一起向右做匀加速直线运动, 试求A对B旳拉力.（g取10m/s2）3．如图2—19所示, 小物体m放在大物体M上, M系在固定于墙上旳水平弹簧旳另一端, 并置于光滑水平面上, 若弹簧旳劲度系数为k, 将M向右拉离平衡位置x后无初速度释放, 在后来旳运动中M与m保持相对静止, 那么m在运动中受到旳最大和最小摩擦力分别为多大？4. 电梯内有一种物体, 质量为m, 用细线挂在电梯旳天花板上, 当电梯以g/3旳加速度竖直加速度竖直加速下降时（g为重力加速度）, 细线对物体旳拉力为（）A. 2/3mgB. 1/3mgC.4/3mg D. mg5．两物体A和B, 质量分别为m1和m2, 互相接触放在光滑水平面上, 如图2—20所示, 对物体A施以水平旳推力F, 则物体A对物体B旳作用力等于（）A. m1F/(m1+m2)B. m2F/(m1+m2)C. FD. m2/m1F6. 在光滑水平面上有一木板, 一木棒A.B可沿水平轴O转动, 其下端B搁在木板下, 而整个系统处在静止状态（如图2—21所示）.目前用水平力F向左推木板, 但木板仍未动.由此可以得出结论: 施力F后, 木板和木棒之间旳正压力（）A. 变大B. 不变C. 变小D. 条件局限性, 不能判断怎样变化7．如图2—22所示, 两木块旳质量分别为m1和m2, 两轻质弹簧旳劲度系数分别为k1和k2, 上面木块压在上面旳弹簧上（但不拴接）, 整个系统处在平衡状态.现缓慢向上提上面旳木块, 直到它刚离开上面弹簧, 在这过程中下面木块移动旳距离为（）A. m1g/k1B. m2g/k1C. m1g/k2D. m2g/k28. 如图2—23, 质量为2m旳物块A与水平地面旳摩擦可忽视不计, 质量为m旳物块B与地面旳摩擦系数为μ.在已知水平推力F旳作用下, AB做加速运动, A对B旳作用力为.9．如图2—24所示, 两块木块A和B, 质量分别为mA和mB, 紧挨着并排在水平桌面上, AB 间旳接触面垂直于图中纸面且与水平面成θ角。
高中物理竞赛备战物理竞赛掌握物理问题的解题技巧和思路
高中物理竞赛备战物理竞赛掌握物理问题的解题技巧和思路在高中物理竞赛备战期间，掌握物理问题的解题技巧和思路是非常重要的。
本文将分享一些有效的方法和策略，帮助同学们在竞赛中更好地应对物理问题。
一、理清物理知识框架在备战物理竞赛之前，同学们需要系统地学习相关的物理知识，并理清知识的框架。
可以从重要的基础知识出发，逐步扩展到更高级的内容。
例如从力学、热学、光学、电磁学等方面入手，逐层递进地学习相关的理论和公式。
二、强化基本概念和公式的理解熟练掌握基本概念和公式是解决物理问题的基础。
同学们需要逐个概念进行理解，通过实例和图表进行实际应用，加深对概念的理解和记忆。
同时，要掌握一些常见的公式和其推导过程，这有助于加深对公式的理解和记忆，并能更好地运用到解题中。
三、注重解题方法的培养解题方法的培养至关重要。
需要培养一些常见的问题解决思路和方法，例如分析-分类-求解法、模型建立法、变形和逆向思维法等。
这些方法能够帮助同学们更快、更准确地解决物理问题，并在竞赛中取得好成绩。
四、多做习题和模拟试题理论学习只是第一步，同学们还需要通过多做习题和模拟试题来巩固所学知识，并提高解题的能力。
可以选择一些经典习题和竞赛试题进行训练，熟悉不同类型的题目和解题思路。
同时，需要注意进行错题总结，分析错误原因，找到解题的漏洞，以避免类似错误的再次发生。
五、培养逻辑思维和分析问题的能力物理竞赛中，逻辑思维和分析问题的能力非常重要。
同学们需要培养逻辑思维，学会抓住问题的关键点，建立问题与知识之间的联系。
培养逻辑思维能力可以通过解决一些有逻辑推理的问题，如逻辑谜题、思维游戏等。
同时，多进行物理问题的思考和讨论，加深对问题本质的理解和把握。
六、关注前沿科技和物理研究领域对于物理竞赛选手来说，关注前沿科技和物理研究领域的最新动态是非常有益的。
通过阅读相关的科技新闻、研究报告和论文，能够拓宽知识面，了解物理学的最新发展和应用。
这些信息的获取有助于拓展思维，提升解题能力，并能在竞赛中运用到实际问题中。
高中物理竞赛(解题方法： 整体法)
高中奥林匹克物理竞赛解题方法一、整体法方法简介整体是以物体系统为研究对象，从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律，是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体，多个状态，或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维，也可以说是一种综合思维，也是多种思维的高度综合，层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决问题，一方面表现为知识的综合贯通，另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果，显现“变”的魅力，把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1：如图1—1所示，人和车的质量分别为m 和M ，人用水平力F 拉绳子，图中两端绳子均处于水平方向，不计滑轮质量及摩擦，若人和车保持相对静止，且水平地面是光滑的，则车的加速度为 .解析：要求车的加速度，似乎需将车隔离出来才 能求解，事实上，人和车保持相对静止，即人和车有相同的加速度，所以可将人和车看做一个整体，对整体用牛顿第二定律求解即可.将人和车整体作为研究对象，整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力.在竖直方向重力与支持力平衡，水平方向绳的拉力为2F ，所以有：2F=(M+m)a ，解得：mM F a +=2 例2 用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图1—2所示，今对小球a 持续施加一个向左偏下30°的恒力，并 对小球b 持续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力，最后达到平衡，表示平衡状态的图可能是 （ ）解析 表示平衡状态的图是哪一个，关键是要求出两条轻质细绳对小球a 和小球b 的拉力的方向，只要拉力方向求出后，。
图就确定了。
先以小球a 、b 及连线组成的系统为研究对象，系统共受五个力的作用，即两个重力(m a +m b )g ，作用在两个小球上的恒力F a 、F b 和上端细线对系统的拉力T 1.因为系统处于平衡状态，所受合力必为零，由于F a 、F b 大小相等，方向相反，可以抵消，而(m a +m b )g 的方向竖直向下，所以悬线对系统的拉力T 1的方向必然竖直向上.再以b 球为研究对象，b 球在重力m b g 、恒力F b 和连线拉力T 2三个力的作用下处于平衡状态，已知恒力向右偏上30°，重力竖直向下，所以平衡时连线拉力T 2的方向必与恒力F b 和重力m b g 的合力方向相反，如图所示，故应选A.例3 有一个直角架AOB ，OA 水平放置，表面粗糙，OB 竖直向下，表面光滑，OA 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两个环的质量均为m ，两环间由一根质量可忽略、不何伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图1—4所示.现将P 环向左移动一段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比，OA 杆对P 环的支持力N 和细绳上的拉力T 的变化情况是 （ ）A ．N 不变，T 变大B ．N 不变，T 变小C ．N 变大，T 变小D ．N 变大，T 变大解析 先把P 、Q 看成一个整体，受力如图1—4—甲所示，则绳对两环的拉力为内力，不必考虑，又因OB 杆光滑，则杆在竖直方向上对Q 无力的作用，所以整体在竖直方向上只受重力和OA 杆对它的支持力，所以N 不变，始终等于P 、Q 的重力之和。
高中奥林匹克物理竞赛解题方法 一 整体法 针对训练
例14：一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图1—13所示，最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上，气体柱的高度为H 0 ，压强等于大气压强p 0 。
现对气体缓慢加热，当气体温度升高了ΔT = 60K 时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升。
继续加热直到气柱高度为H 1 = 1.5H 0 。
此后，在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高度变为H 2 = 1.8H 0 ，求此时气体的温度。
（不计活塞与气缸之间的摩擦）解析：气缸内气体的状态变化可分为三个过程：等容变化→等压变化→等温变化；因为气体的初态压强等于大气压p 0 ，最后铁砂全部取走后气体的压强也等于大气压p 0 ，所以从整状态变化来看可相当于一个等压变化，故将这三个过程当作一个研究过程。
根据盖·吕萨克定律：01H S T =22H S T ① 再隔离气体的状态变化过程，从活塞开始离开卡环到把温度升到H 1时，气体做等压变化，有：01H S T T +∆=12H S T ② 解①、②两式代入为数据可得：T 2=540K例15：一根对称的“∧”形玻璃管置于竖直平面内，管所有空间有竖直向上的匀强电场，带正电的小球在管内从A 点由静止开始运动，且与管壁的动摩擦因数为μ ，小球在B 端与管作用时无能量损失，管与水平面间夹角为θ ，AB 长L ，如图1—14所示，求从A 开始，小球运动的总路程是多少？（设小球受的电场力大于重力）解析：小球小球从A 端开始运动后共受四个力作用，电场力为qE 、重力mg 、管壁 支持力N 、摩擦力f ，由于在起始点A 小球处于不平衡状态，因此在斜管上任何位置都是不平衡的，小球将做在“∧”管内做往复运动，最后停在B 处。
若以整个运动过程为研究对象，将使问题简化。
以小球为研究对象，受力如图1—14甲所示，由于电场力和重力做功与路径无关，而摩擦力做功与路径有关，设小球运动的总路程为s ，由动能定理得：qELsin θ－mgLsinθ－fs = 0 ①又因为f = μN ②N = (qE －mg)cos θ ③ 所以由以上三式联立可解得小球运动的总路程：s =Ltan θμ例16：两根相距d = 0.20m 的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B = 0.2T ，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r = 0.25Ω ，回路中其余部分的电阻可不计。
物理竞赛解题思路指南
物理竞赛解题思路指南物理竞赛是一种考察学生对物理知识和解题思路的能力的竞赛形式。
在这篇文章中，我们将为大家介绍一些物理竞赛解题的思路和指导方法，希望能帮助读者在物理竞赛中取得更好的成绩。
1. 问题分析在参加物理竞赛时，首先要仔细阅读题目，理解问题的要求。
要特别注意题目中的关键词和条件，它们对解题过程至关重要。
同时，还要注意题目是否已经给出了所需的公式或数据，若有则应牢记在心。
2. 梳理已知条件将题目中给出的已知条件一一列出，归纳整理，以便更好地理解题目并快速寻找解题思路。
对于一些复杂的条件，可以作适当的简化和转化，使其更易理解。
3. 利用物理原理在解题过程中，要善于运用物理学的基本原理和定律，结合已知条件进行推理和分析。
熟练地掌握基本的物理公式，灵活运用公式之间的转化关系，可以在解题过程中减少计算量，提高解题效率。
4. 创造性思维物理竞赛中，往往存在一些较为复杂的问题，需要学生具备创造性的解题思维。
要善于运用所学知识，充分发挥自己的想象力，寻找解决问题的新思路。
可以通过建立适当的模型、引入合适的参数、进行近似计算等方式，突破解题的困难。
5. 实践与实验物理学是一门实践性很强的学科，实践和实验可以帮助学生更好地理解物理概念和原理，培养解决实际问题的能力。
因此，在备战物理竞赛时，要注重实践和实验，通过动手操作和观察实验现象，加深对物理原理的理解和记忆。
6. 多做题目，总结经验要在物理竞赛中取得好成绩，练习是非常重要的环节。
多做题目，包括练习册、历年试题或者参加模拟竞赛等，可以提高解题能力和应对复杂问题的能力。
同时，在解题的过程中，要及时总结解题经验和错题原因，明确不足之处，并加以改进。
总结：物理竞赛解题不仅仅是对知识的考验，更是对学生的思维能力和解决问题的能力的挑战。
通过深入的问题分析，巧妙运用物理原理，发挥创造性思维，结合实践和实验，多做题目并总结经验，相信你一定能在物理竞赛中取得优异的成绩。
努力学习，不断提高，相信你一定能成为一名优秀的物理竞赛选手！。
高中物理奥林匹克竞赛解题方法解物理竞赛题的数学技巧
解物理竞赛题的数学技巧在生物理竞赛中，不难发现这样一类试题：题目描述的物理情境并不陌生，所涉及的物理知识也并不复杂，若能恰当地运用数学技巧求解，问题就可顺利得到解决．然而，选手在处理这类问题时，往往由于不能灵活运用数学技巧而前功尽弃．辅导教师在对参赛选手进行物理知识传授、物理方法渗透的同时，利用某些典型的物理问题去传授和强化他们的数学技巧，提高他们运用数学解决物理问题的能力是十分必要的．笔者通过实例剖析，就解物理竞赛题中的数学技巧作一简要探讨．一、引入参数方程，简解未知量多于方程数的问题例1（第15届全国生物理竞赛试题） 1ｍｏｌ理想气体缓慢的经历了一个循环过程，在ｐ－Ｖ图中这一过程是一个椭圆，如图1所示．已知此气体若处在与椭圆中心Ｏ′点所对应的状态时，其温度为Ｔ０＝300Ｋ，求在整个循环过程中气体的最高温度Ｔ１和最低温度Ｔ２各是多少．图1分析与解由题给条件，可列出两个相对独立的方程．即气体循环过程的椭圆方程和理想气体的状态方程，即，①ｐＶ＝ＲＴ．②①、②两方程中含三个未知量ｐ、Ｖ、Ｔ，直接对①、②两式进行演算，要求出循环过程中的最高温度Ｔ１或最低温度Ｔ２，是较为困难的．现根据①式引入含参数定义的方程为②式则转化为Ｔ＝（1／Ｒ）（ｐ０＋（ｐ０／2）ｓｉｎα）（Ｖ０＋（Ｖ０／2）ｃｏｓα即Ｔ＝［1＋（1／2）（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）＋（1／4）ｓｉｎαｃｏｓα］Ｔ０，③（上式中Ｔ０＝ｐ０Ｖ０／Ｒ，为Ｏ′点对应的温度）因为ｓｉｎα＋ｃｏｓα＝ｓｉｎ（（π／4）＋αｓｉｎαｃｏｓα＝（（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）２－1）／2，④而－1≤ｓｉｎ（（π／4）＋α）≤1，所以－≤ｓｉｎα＋ｃｏｓα≤，当ｓｉｎα＋ｃｏｓα≤，取ｓｉｎα＋ｃｏｓα＝时，由④式知ｓｉｎαｃｏｓα＝1／2，将上式代入③式得Ｔ≤［1＋（1／2）×＋（1／4）×（1／2）］Ｔ０，即最高温度Ｔ１＝549Ｋ．当ｓｉｎα＋ｃｏｓα≥－，取ｓｉｎα＋ｃｏｓα＝－时，由④式知ｓｉｎαｃｏｓα＝1／2，代入③式，得Ｔ≥［1＋（1／2）（－＋（1／4）·（1／2））］Ｔ０，即最低温度Ｔ２＝125Ｋ．二、实施近似处理，解决物理规律不明显的问题例2如图2所示，两个带电量均为Ｑ的正点电荷，固定放置在ｘ轴上的Ａ、Ｂ两处，点Ａ、Ｂ到原点的距离都等于ｒ，若在原点Ｏ放置另一带正电的点电荷，其带电量为ｑ．当限制点电荷ｑ在哪些方向上运动时，它在原点Ｏ处才是稳定的?图2分析与解设限制点电荷ｑ在与ｘ轴成θ角的ｙ轴上运动．当它受扰动移动到Ｐ点，即沿ｙ轴有微小的位移ｙ（＝ｙ）时，Ａ、Ｂ两处的点电荷对ｑ的库仑力分别为ｆＡ、ｆＢ．则ｑ在ｙ轴上的合力为ｆｙ＝ｋ（Ｑｑ／）ｃｏｓα－ｋ（Ｑｑ／）ｃｏｓβ，由余弦定理知＝ｒ２＋ｙ２＋2ｒｙｃｏｓθ，＝ｒ２＋ｙ２－2ｒｙｃｏｓθ．又由三角形知，ｃｏｓα＝（ｒｃｏｓθ＋ｙ）／，ｃｏｓβ＝（ｒｃｏｓθ－ｙ）／，故ｆｙ＝ｋＱｑ（ｒｃｏｓθ＋ｙ）／（ｒ２＋ｙ２－2ｒｙｃｏｓθ）３／２－（ｋＱｑ（ｒｃｏｓθ－ｙ）／（ｒ２＋ｙ２－2ｒｙｃｏｓθ）３／２）．上式已表示出ｆｙ与θ、ｙ间的定量关系．可它们满足的规律并不明显．怎样将合力ｆｙ与方向角θ、位移ｙ之间的物理规律显现出来?由于ｙ很小，故ｙ的二次项可略去，得ｆｙ＝ｋ（Ｑｑ／ｒ３即ｆｙ＝ｋ（Ｑｑ／ｒ３）［（ｒｃｏｓθ＋ｙ）（1＋（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）－３／２－（ｒｃｏｓθ－ｙ）（1－（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）－３／２］，根据二项式展开式（1＋ｔ）Ｓ＝1＋Ｓｔ＋（Ｓ（Ｓ－1）／2！）ｔ２＋…＋（（Ｓ（Ｓ－1）…（Ｓ－ｎ＋1））／ｎ！）ｔｎ＋……，（其中Ｓ为任意实数）有（1＋（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）－３／２＝1＋（－3／2）（（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）＋（（－3／2）（（－3／2）－1）／2！）（（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）２＋……，（1－（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）－３／２＝1＋（－3／2）（（－2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）＋（（－3／2）（（－3／2）－1）／2！）（（－2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）２＋……，又由于ｙ＜＜ｒ，或（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ＜＜1，故（（2ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）的二次项及二次项以上高次项可略去，得ｆｙ＝ｋ（Ｑｑ／ｒ３）［（ｒｃｏｓθ＋ｙ）（1－（3ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）－（ｒｃｏｓθ－ｙ）（1＋（3ｙ／ｒ）ｃｏｓθ）］，＝－ｋ（2Ｑｑ／ｒ３）（3ｃｏｓ２θ－1）ｙ．由此可见，当（3ｃｏｓ２θ－1）＞0时，ｆｙ＜0，即合力方向指向原点，与位移方向相反，即ｆｙ具有回复力的特征．因而点电荷ｑ是稳定的．图3根据3ｃｏｓ２θ－1＞0，即ｃｏｓθ＞／3时，得－ａｒｃｃｏｓ（／3）＜θ＜ａｒｃｃｏｓ（／3或当ｃｏｓθ＜－／3时，得π－ａｒｃｏｓ（／3）＜θ＜π＋ａｒｃｃｏｓ（／3）．故当限制点电荷ｑ在如图3的阴影区域运动时，它在原点Ｏ处才是稳定的．三、利用特殊值，求解一般性问题特殊值是指物理量在某一特殊情况下的取值．物理量在一般情况下的量值之间必然与特殊值之间存在一定的联系．我们若能确定某一特殊值，则往往可以借助数学技巧来求出一般情况下该物理量的量值．例3 一个空心的环形圆管沿一条直径截成两部分，一半竖立在铅垂平面内，如图4所示，管口连线在一水平线上．今向管内装入与管壁相切的2ｍ个小滚珠，左、右侧顶部的滚珠都与圆管截面相切．已知单个滚珠重Ｇ，并设系统中处处无摩擦．求从左边起第ｎ个和第（ｎ＋1）个滚珠之间的相互压力Ｑｎ．图4分析与解研究一般性问题——分析第ｎ个滚珠的受力情况，此滚珠受四个力的作用：重力Ｇ，管壁对它的弹力Ｔｎ，第（ｎ－1）个滚珠对它的压力Ｑｎ－１及第（ｎ＋1）个滚珠对它的压力Ｑｎ．由于Ｔｎ的量值未知，且不为本题所求，故选取如图5所示的与Ｔｎ方向共线的轴作为ｙ轴建立直角坐标系．图5 图6由平衡条件知ｘ轴方向的合力为零，得Ｑｎ－１ｃｏｓα＋Ｇｃｏｓβ－Ｑｎｃｏｓα＝0，由几何知识，得α＝θ／2（其中θ＝π／2ｍβ＝（（ｎ－1）π／2ｍ）＋α，故Ｑｎ－Ｑｎ－１＝．①根据①式，如何求得Ｑｎ？对第1个滚珠进行受力分析，如图6所示，得到一特殊值，即Ｑ１＝，②故可对①式进行递推，得Ｑ２－Ｑ１＝，Ｑ３－Ｑ２＝，……Ｑｎ－Ｑｎ－１＝．将上面所列等式左、右两边分别相加，得Ｑｎ－Ｑ１＝［ｃｏｓ（3π／4ｍ）＋ｃｏｓ（5π／4ｍ）＋…＋ｃｏｓ（（2ｎ－1）π／4ｍ）］·Ｇ／ｃｏｓ（π／4ｍ把②式代入，得Ｑｎ＝［ｃｏｓ（（2ｋ－1）π／4 ｍ）］·Ｇ／ｃｏｓ（π／4ｍ）．而ｃｏｓ（（2ｋ－1）π／4ｍ）＝（1／2ｓｉｎ（π／4ｍ））2ｃｏｓ（（ｋπ／2ｍ）－（π／4ｍ））ｓｉｎ（π／4ｍ）＝（1／2ｓｉｎ（π／4ｍ））［ｓｉｎ（ｋπ／2ｍ）－ｓｉｎ（（ｋ－1）π／2ｍ）］，又［ｓｉｎ（ｋπ／2ｍ）－ｓｉｎ（（ｋ－1）π／2ｍ）］＝［ｓｉｎ（π／2ｍ）－0］＋［ｓｉｎ（2π／2ｍ）－ｓｉｎ（π／2ｍ）］＋［ｓｉｎ（3π／2ｍ）－ｓｉｎ（2π／2ｍ）］＋…＋［ｓｉｎ（ｎπ／2ｍ）－ｓｉｎ（（ｎ－1）π／2ｍ）］＝ｓｉｎ（ｎπ／2ｍ故Ｑｎ＝（ｓｉｎ（ｎπ／2ｍ）／ｓｉｎ（π／2ｍ））·Ｇ。
高中物理竞赛解题方法
高中物理竞赛解题方法在高中物理竞赛中，学生们常常遇到各种各样具有一定难度的题目。
要想在竞赛中取得好成绩，除了良好的基础知识外，解题方法也是至关重要的。
下面将介绍几种在高中物理竞赛中常用的解题方法，希望能够帮助同学们更好地备战竞赛。
1. **理清题意**在面对物理竞赛题目时，首先要认真阅读题目，充分理解题意。
有些题目可能会采用文字描述、图表、公式等多种形式，学生需要耐心地将这些信息进行整合，确定问题的关键点和目标。
只有明确了题目要求，才能有针对性地进行解答。
2. **画图辅助**在解答一些涉及几何或者力学问题的物理竞赛题目时，通过画图可以更直观地理解问题，并找出解题思路。
尤其是对于一些复杂的题目，画图可以帮助学生建立清晰的思维框架，更好地把握问题的本质。
3. **利用已知信息**在解题过程中，要善于利用已知信息来推导未知结果。
通过综合运用所学知识和给出的条件，可以引导思维，解决问题。
有时候，一两个简单的公式就足以解决一个复杂的问题，关键在于如何正确运用这些知识。
4. **分类讨论**将题目中的情况进行分类讨论，可以帮助学生更好地理解问题的本质，并找出解题的关键点。
有时候，一个问题可能需要分几种情况进行讨论，将问题分解成若干个小问题来求解，最后再合并得到结果。
5. **试错法**在解题过程中，有时候可能会遇到困难或迷惘，此时可以尝试用试错法来寻找答案。
通过试探性地假设、计算，找出错误的原因，不断调整思路和方法，直至找到正确答案。
6. **查漏补缺**解题过程中，要时刻检查答案和计算过程，防止出现粗心大意导致的错误。
尤其是一些计算题目，稍有疏漏就可能得到完全不同的结果。
在确定答案之前，要反复核实每一步的计算过程，确保没有遗漏。
通过以上几种解题方法的灵活运用，相信同学们在高中物理竞赛中能够更加游刃有余地应对各种难题。
同时，坚持练习和思考，不断拓展物理知识和解题技巧，也是取得好成绩的关键。
希望同学们在竞赛中取得优异的成绩，为自己的物理学习之路添砖加瓦。
高中物理竞赛试题解题方法：整体法 针对训练.doc
高中物理竞赛试题解题方法：整体法针对训练1．质量为m的小猫，静止于很长的质量为M的吊杆上，如图1—17所示。
在吊杆上端悬线断开的同时，小猫往上爬，若猫的高度不变，求吊杆的加速度。
（设吊杆下端离地面足够高）2．一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中，若把在空中下落的过程称为过程I，进入泥潭直到停止的过程称为过程II，则（）A、过程I中钢珠动量的改变量等于它重力的冲量B、过程II中阻力的冲量的大小等于全过程中重力冲量的大小C、过程II中钢珠克服阻力所做的功等于过程I与过程II中钢珠所减少的重力势能之和D、过程II中损失的机械能等于过程I中钢珠所增加的动能3．质量为m的运动员站在质量为m2的均匀长板AB的中点，板位于水平面上，可绕通过B点的水平轴转动，板的A端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后，握在运动员手中。
当运动员用力拉绳时，滑轮两侧的绳子都保持在竖直方向，如图所示。
要使板的A 端离开地面，运动员作用于绳子的最小拉力是。
4．如图1—19，一质量为M的长木板静止在光滑水平桌面上。
一质量为m的小滑块以水平速度v0从长木板的一端开始在木板上滑动，直到离开木板。
滑块刚离开木板时的速度为0v 3。
若把该木板固定在水平桌面上，其他条件相同，求滑决离开木板时的速度v 。
5．如图1—20所示为一个横截面为半圆，半径为R 的光滑圆柱，一根不可伸长的细绳两端分别系着小球A 、B ，且m A = 2m B ，由图示位置从静止开始释放A 球，当小球B 达到半圆的顶点时，求线的张力对小球A 所做的功。
6．如图1—21所示，AB 和CD 为两个斜面，其上部足够长，下部分别与一光滑圆弧面相切，EH 为整个轨道的对称轴，圆弧所对圆心角为120°，半径为2m ，某物体在离弧底H 高h=4m 处以V 0=6m/s 沿斜面运动，物体与斜面的摩擦系数μ=0.04，求物体在AB 与CD 两斜面上（圆弧除外）运动的总路程。
2024-2025高中物理奥赛解题方法：五.极限法含答案
2024-2025高中物理奥赛解题方法：五.极限法五、极限法方法简介极限法是把某个物理量推向极端，即极大和极小或极左和极右，并依此做出科学的推理分析，从而给出判断或导出一般结论。
极限法在进行某些物理过程的分析时，具有独特作用，恰当应用极限法能提高解题效率，使问题化难为易，化繁为简，思路灵活，判断准确。
因此要求解题者，不仅具有严谨的逻辑推理能力，而且具有丰富的想象能力，从而得到事半功倍的效果。
赛题精讲例1：如图5—1所示， 一个质量为m 的小球位于一质量可忽略的直立弹簧上方h 高度处，该小球从静止开始落向弹簧，设弹簧的劲度系数为k ，则物块可能获得的最大动能为 。
解析：球跟弹簧接触后，先做变加速运动，后做变减速运动，据此推理，小球所受合力为零的位置速度、动能最大。
所以速最大时有mg = kx ①由机械能守恒有：mg (h + x) = E k +12kx 2 ②联立①②式解得：E k = mgh －22m g 2k例2：如图5—2所示，倾角为α的斜面上方有一点O ，在O 点放一至斜面的光滑直轨道，要求一质点从O 点沿直轨道到达斜面P 点的时间最短。
求该直轨道与竖直方向的夹角β 。
解析：质点沿OP 做匀加速直线运动，运动的时间t 应该与β角有关，求时间t 对于β角的函数的极值即可。
由牛顿运动定律可知，质点沿光滑轨道下滑的加速度为： a = gcos β该质点沿轨道由静止滑到斜面所用的时间为t ，则：12at 2=OP 所以：t =2OPg cos β① 由图可知，在ΔOPC 中有：o OP sin(90)-α=o OCsin(90)+α-β图5—1图5—2所以：OP =OCcos cos()αα-β ②将②式代入①式得：t =2OCcos g cos cos()αβα-β=[]4OCcos cos cos(2)g αα+α-β显然，当cos(α－2β) = 1 ，即β =2α时，上式有最小值。
所以当β =2α时，质点沿直轨道滑到斜面所用的时间最短。
高中物理竞赛方法集锦整体法1
高中物理竞赛方法集锦整体法1方法简介整体是以物体系统为研究对象，从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律，是一种把具有相互联系、相互依靠、相互制约、相互作用的多个物体，多个状态，或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维，也能够讲是一种综合思维，也是多种思维的高度综合，层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决咨询题，一方面表现为知识的综合贯穿，另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维能够产生不同凡响的成效，显现〝变〞的魅力，把物理咨询题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1：如图1—1所示，人和车的质量分不为m和M ，人用水平力F拉绳子，图中两端绳子均处于水平方向，不计滑轮质量及摩擦，假设人和车保持相对静止，且水平地面是光滑的，那么车的加速度为。
解析：要求车的加速度，看起来需将车隔离出来才能求解，事实上，人和车保持相对静止，即人和车有相同的加速度，因此可将人和车看做一个整体，对整体用牛顿第二定律求解即可。
将人和车整体作为研究对象，整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力。
在竖直方向重力与支持力平稳，水平方向绳的拉力为2F ，因此有：2F = (M + m)a ，解得：a =2FM m例2：用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图1—2所示，今对小球a连续施加一个向左偏下30°的恒力，并对小球b连续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力，最后达到平稳，表示平稳状态的图可能是〔〕解析：表示平稳状态的图是哪一个，关键是要求出两条轻质细绳对小球a和小球b的拉力的方向，只要拉力方向求出后，。
图就确定了。
先以小球a 、b及连线组成的系统为研究对象，系统共受五个力的作用，即两个重力(m a + m b)g ，作用在两个小球上的恒力F a、F b和上端细线对系统的拉力T1。
因为系统处于平稳状态，所受合力必为零，由于F a、F b大小相等，方向相反，能够抵消，而(m a+ m b)g的方向竖直向下，因此悬线对系统的拉力T1的方向必定竖直向上。
物理竞赛方法1.整体法
解析 表示平衡状态的图是哪一个，关键是要求出两条轻质细绳对小 球a和小球b的拉力的方向，只要拉力方向求出后，。图就确定了。
先以小球a、b及连线组成的系统为研究对象，系统共受五个力的作 用，即两个重力(ma+mb)g，作用在两个小球上的恒力Fa、Fb和上端细 线对系统的拉力T1.因为系统处于平衡状态，所受合力必为零，由于 Fa、Fb大小相等，方向相反，可以抵消，而(ma+mb)g的方向竖直向 下，所以悬线对系统的拉力T1的方向必然竖直向上.再以b球为研究对 象，b球在重力mbg、恒力Fb和连线拉力T2三个力的作用下处于平衡状
相应的牵引力对机车多做了FL的功，这就要求机车相对于末节车厢多走 一段距离△S，依靠摩擦力做功，将因牵引力多做功而增加的动能消耗 掉，使机车与末节车厢最后达到相同的静止状态。所以有：
FL=f·△S 其中F=μMg, f=μ(M－m)g 代入上式得两部分都静止时，它们之间的距离：△S=ML/(M－m) 例11 如图1—10所示，细绳绕过两个定滑轮A和B，在两端各挂 个 重为P的物体，现在A、B的中点C处挂一个重为Q的小球，Q<2P，求小 球可能下降的最大距离h.已知AB的长为2L，不讲滑轮和绳之间的摩擦 力及绳的质量.
重均为G，木板与墙的夹角为θ，如图1—8所示，不计一切摩擦，求BC 绳上的张力。
解析 以木板为研究对象，木板处于力矩平衡状态，若分别以圆柱 体A、B、C为研究对象，求A、B、C对木板的压力，非常麻烦，且容易 出错。若将A、B、C整体作为研究对象，则会使问题简单化。
以A、B、C整体为研究对象，整体受 到重力3G、木板的支持力F和墙对整体的 支持力FN，其中重力的方向竖直向下，如 图1—8—甲所示。合重力经过圆柱B的轴 心，墙的支持力FN垂直于墙面，并经过圆 柱C的轴心，木板给的支持力F垂直于木 板。由于整体处于平衡状态，此三力不平 行必共点，即木板给的支持力F必然过合 重力墙的支持力FN的交点.
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例14：一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图1—13所示，最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上，气体柱的高度为H 0 ，压强等于大气压强p 0 。
现对气体缓慢加热，当气体温度升高了ΔT = 60K 时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升。
继续加热直到气柱高度为H 1 = 1.5H 0 。
此后，在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高度变为H 2 = 1.8H 0 ，求此时气体的温度。
（不计活塞与气缸之间的摩擦）解析：气缸内气体的状态变化可分为三个过程：等容变化→等压变化→等温变化；因为气体的初态压强等于大气压p 0 ，最后铁砂全部取走后气体的压强也等于大气压p 0 ，所以从整状态变化来看可相当于一个等压变化，故将这三个过程当作一个研究过程。
根据盖·吕萨克定律：01H S T =22H S T ① 再隔离气体的状态变化过程，从活塞开始离开卡环到把温度升到H 1时，气体做等压变化，有：01H S T T +∆=12H S T ② 解①、②两式代入为数据可得：T 2=540K例15：一根对称的“∧”形玻璃管置于竖直平面内，管所有空间有竖直向上的匀强电场，带正电的小球在管内从A 点由静止开始运动，且与管壁的动摩擦因数为μ ，小球在B 端与管作用时无能量损失，管与水平面间夹角为θ ，AB 长L ，如图1—14所示，求从A 开始，小球运动的总路程是多少？（设小球受的电场力大于重力）解析：小球小球从A 端开始运动后共受四个力作用，电场力为qE 、重力mg 、管壁 支持力N 、摩擦力f ，由于在起始点A 小球处于不平衡状态，因此在斜管上任何位置都是不平衡的，小球将做在“∧”管内做往复运动，最后停在B 处。
若以整个运动过程为研究对象，将使问题简化。
以小球为研究对象，受力如图1—14甲所示，由于电场力和重力做功与路径无关，而摩擦力做功与路径有关，设小球运动的总路程为s ，由动能定理得：qELsin θ－mgLsinθ－fs = 0 ①又因为f = μN ②N = (qE －mg)cos θ ③ 所以由以上三式联立可解得小球运动的总路程：s =Ltan θμ例16：两根相距d = 0.20m 的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B = 0.2T ，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r = 0.25Ω ，回路中其余部分的电阻可不计。
已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v = 5.0m/s ，如图1—15所示。
不计导轨上的摩擦。
（1）求作用于每条金属细杆的拉力的大小；（2）求两金属细杆在间距增加0.40m 的滑动过程中共产生的热量。
解析：本题是电磁感应问题，以两条细杆组成的回路整体为研究对象，从力的角度看，细杆匀速移动，拉力跟安培力大小相等。
从能量的角度看，外力做功全部转化为电能，电又全部转化为内能。
根据导线切割磁感线产生感应电动势公式得：ε总 = 2BLv从而回路电流：I =2Blv 2r由于匀速运动，细杆拉力：F = F 安 = BIl =22B l v r= 3.2×10－2N 根据能量守恒有：Q = Pt = 2Fvt = Fs = 1.28×10－2J即共产生的热量为1.28×10－2J 。
例17：两金属杆ab 和cd 长均为l ，电阻均为R ，质量分别为M 和m ， M ＞m 。
用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。
两金属杆都处在水平位置，如图1—16所示。
整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B 。
若金属杆ab 正好匀速向下运动，求运动的速度。
解析：本题属电磁感应的平衡问题，确定绳上的拉力，可选两杆整体为研究对，确定感应电流可选整个回路为研究对象，确定安培力可选一根杆为研究对象。
设匀强磁场垂直回路平面向外，绳对杆的拉力为T ，以两杆为研究对象，受力如1—16甲所示。
因两杆匀速移动，由整体平衡条件得： 4T = (M + m)g ①对整个回路由欧姆定律和法拉第电磁感应定律得： I =BlV 2R② 对ab 杆，由于杆做匀速运动，受力平衡：BIl + 2T －Mg = 0 ③联立①②③三式解得：v =22(M m)gR 2B l 针对训练1．质量为m 的小猫，静止于很长的质量为M 的吊杆上，如图1—17所示。
在吊杆上端悬线断开的同时，小猫往上爬，若猫的高度不变，求吊杆的加速度。
（设吊杆下端离地面足够高）图1—17 图1—182．一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中，若把在空中下落的过程称为过程I ，进入泥潭直到停止的过程称为过程II ，则（ ）A 、过程I 中钢珠动量的改变量等于它重力的冲量B 、过程II 中阻力的冲量的大小等于全过程中重力冲量的大小C 、过程II 中钢珠克服阻力所做的功等于过程I 与过程II 中钢珠所减少的重力势能之和D 、过程II 中损失的机械能等于过程I 中钢珠所增加的动能3．质量为m 的运动员站在质量为m 2的均匀长板AB 的中点，板位于水平面上，可绕通过B 点的水平轴转动，板的A 端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后，握在运动员手中。
当运动员用力拉绳时，滑轮两侧的绳子都保持在竖直方向，如图1—18所示。
要使板的A 端离开地面，运动员作用于绳子的最小拉力是 。
4．如图1—19，一质量为M 的长木板静止在光滑水平桌面上。
一质量为m 的小滑块以水平速度v 0从长木板的一端开始在木板上滑动，直到离开木板。
滑块刚离开木板时的速度为0v 3。
若把该木板固定在水平桌面上，其他条件相同，求滑决离开木板时的速度v 。
5．如图1—20所示为一个横截面为半圆，半径为R 的光滑圆柱，一根不可伸长的细绳两端分别系着小球A 、B ，且m A = 2m B ，由图示位置从静止开始释放A 球，当小球B 达到半圆的顶点时，求线的张力对小球A 所做的功。
6．如图1—21所示，AB 和CD 为两个斜面，其上部足够长，下部分别与一光滑圆弧面相切，EH 为整个轨道的对称轴，圆弧所对圆心角为120°，半径为2m ，某物体在离弧底H 高h = 4m 处以V 0 = 6m/s 沿斜面运动，物体与斜面的摩擦系数μ = 0.04 ，求物体在AB 与CD 两斜面上（圆弧除外）运动的总路程。
（取g = 10m/s 2）7．如图1—22所示，水平转盘绕竖直轴OO ′转动，两木块质量分别为M 与m ，到轴线的距离分别是L 1和L 2 ，它们与转盘间的最大静摩擦力为其重力的μ倍，当两木块用水平细绳连接在一起随圆盘一起转动并不发生滑动时，转盘最大角速度可能是多少？8．如图2—23所示，一质量为M ，长为l 的长方形木板B ，放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m 的小木块，且m ＜M 。
现以地面为参考系，给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度，使A 开始向左运动，B 开始向右运动，且最后A 没有滑离木板B ，求以地面为参考系时小木块A 的最大位移是多少？摩擦力做的功是多大？9．如图1—24所示，A 、B 是体积相同的气缸，B 内有一导热的、可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C 、D 为不导热的阀门。
起初，阀门关闭，A 内装有压强P 1 = 2.0×105Pa ，温度T 1 = 300K 的氮气。
B 内装有压强P 2 = 1.0×105Pa ，温度T 2 = 600K的氧气。
阀门打开后，活塞C 向右移动，最后达到平衡。
以V 1和V 2分别表示平衡后氮气和氧气的体积，则V 1∶V 2 = 。
（假定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接气体的管道体积可忽略）10．用销钉固定的活塞把水平放置的容器分隔成A 、B 两部分，其体 积之比V A ∶V B = 2∶1 ，如图1—25所示。
起初A 中有温度为127℃ ，压强为1.8×105Pa 的空气，B 中有温度27℃ ，压强为1.2×105Pa 的空气。
拔出销钉，使活塞可以无摩擦地移动（不漏气）。
由于容器缓慢导热，最后气体都变成室温27℃ ，活塞也停住，求最后A 中气体的压强。
11．如图1—26所示，A 、B 、C 三个容器内装有同种气体，已知V A = V B = 2L ，V C = 1L ，T A = T B = T C = 300K ，阀门D 关闭时p A = 3atm ，p B = p C = 1atm 。
若将D 打开，A 中气体向B 、C 迁移（迁移过程中温度不变），当容器A 中气体压强降为P a ′= 2atm 时，关闭D ；然后分别给B 、C 加热，使B 中气体温度维持T b ′= 400K ，C 中气体温度维持T c ′= 600K ，求此时B 、C 两容器内气体的压强（连通三容器的细管容积不计）。
12．如图1—27所示，两个截面相同的圆柱形容器，右边容器高为H ，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的活塞。
两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的。
开始时，阀门关闭，左边容器中装有热力学温度为T 0的单原子理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H ，右边容器内为真空。
现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到平衡，求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。
（提示：一摩尔单原子理想气体的内能为32RT ，其中R 为摩尔气体常量，T 为气体的热力学温度。
）13．如图1—28所示，静止在光滑水平面上已经充电的平行板电容器的极板距离为d ，在板上开个小孔，电容器固定在一绝缘底座上，总质量为M ，有一个质量为m 的带正电的小铅丸对准小孔水平向左运动（重力不计），铅丸进入电容器后，距左极板的最小距离为d 2，求此时电容器已移动的距离。
14．一个质量为m ，带有电量－q 的小物体，可在水平轨道OX 上运动，O 端有一与轨道垂直的固定墙壁，轨道处于匀强电场中，场强大小为E ，方向沿OX 正方向，如图1—29所示，小物体以初速v 0从x 0点沿Ox 运动时，受到大小不变的摩擦力f的作用，且f ＜qE ；设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s 。
15．如图1—30所示，一条长为L 的细线，上端固定，下端拴一质量为m 的带电小球。
将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E ，方向是水平的，已知当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡。
求：（1）小球带何种电荷？小球所带的电量；（2）如果使细线的偏角由α增大到φ ，然后将小球由静止开始释放，则φ应为多大，才能使在细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？16．把6只相同的电灯泡分别接成如图1—31所示的甲乙两种电路，两电路均加上U 等于12V 的恒定电压，分别调节变阻器R 1和R 2 ，使6只灯泡均能正常工作，这时甲乙两种电路消耗的总功率分别为P 1和P 2 ，试找出两者之间的关系。