物理竞赛1-35届真题分类02力学(无答案)
高中物理竞赛第三阶段 第二讲 理想气体的内能(无答案)
1. 理想气体的压强，温度的微观解释2. 理想气体的内能3. 热力学第一定律知识点拨一．理想气体的微观模型先来作个估算：在标准状态下，1mol 气体体积1330104.22--⨯=moI m V ，分子数1231002.6-⨯=moI N A ，若分子直径m d 10100.2-⨯=，则分子间的平均间距m N V L A 93/101034.3)/(-⨯==，相邻分子间的平均间距与分子直径相比17/≈d L 。
由此可知：气体分子间的距离比较大，在处理某些问题时，可以把气体分子视为没有大小的质点；同时可以认为气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞之外，分子力也忽略不计，分子在空间自由移动，也没有分子势能。
因此理想气体是指分子间没有相互作用和分子可以看作质点的气体。
这一微观模型与气体愈稀薄愈接近于理想气体的宏观概念是一致的。
1．理想气体的压强宏观上测量的气体施给容器壁的压强，是大量气体分子对器壁不断碰撞的结果。
在通常情况下，气体每秒碰撞21cm 的器壁的分子数可达2310。
在数值上，气体的压强等于单位时间内大量分子施给单位面积器壁的平均冲量。
可以用动量定理推导，其表达式为K n P ε32=设气体分子都以平均速率运动，因沿上下、左右、前后各向运动的机会均等，所以各占总数的．若分子的数密度（即单位体积内气体的分子数）为，则单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数应为．每个分子每次与器壁碰撞时将施于器壁的冲量，所以压强，假设每个分子的速率相同．每个分子的平均平动动v 16n 1(1)6n v ×2mv 211(1)263p n v mv nmv ==××知识体系介绍第二讲 理想气体的内能能，所以．，式中n 是单位体积内分子个数，221υεm K=是分子的平均平动动能，n 和K ε增大，意味着单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，分子碰撞器壁一次给予器壁的平均冲量增大，因而气体的压强增加。
中学生物理竞赛1-32力学试题分类汇编
力学（32-3）如图，一个半径为R 的固定的光滑绝缘圆环，位于竖直平面内；环上有两个相同的带电小球a 和b （可视为质点),只能在环上移动,静止时距离为R 。
现用外力缓慢推小球a 至圆环最低点c ，然后撤出外力，下列说法正确的是(）.A 。
在左球a 到达c 点的过程中，圆环对b 球的支持力变大。
B. 在左球a 到达c 点的过程中，外力做正功，电势能增加。
C. 在左球a 到达c 点的过程中，a 、b 两球的重力势能之和不变.D 。
撤出外力后，a 、b 两球在运动的过程中系统的能量守恒。
（32-4）如图，O 点时小球平抛运动抛出点；在O 点有一个频闪点光源，闪光频率为30Hz ；在抛出点的正前方，竖直放一块毛玻璃，小球初速度与毛玻璃平面垂直，小球在抛出后，点光源开始闪光。
当点光源开始闪光时,毛玻璃上有小球的一个投影点。
已知O 点与毛玻璃水平距离L=1。
20m ，测得第一、二个投影之间的距离为0.05m ，取重力加速度g=210s m ,则下列正确的是（ ）.A 。
小球平抛运动的初速度为4s m 。
B 。
小球在平抛运动的过程中,在相等的时间内动量变化不相等.C. 小球投影点的速度在相等的时间内变化量越来越大。
D 。
小球第二、三个投影点之间的距离为0。
15m 。
（32-6）水平力F 方向确定，大小随时间变化如图a 所示；用力F拉静止在桌面上小木块,在F 从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a 随时间变化的图像如图b 所示。
重力加速度大小为210s m ,由图可知，木块与水平桌面之间的最大静摩擦力为___________；木块与水平桌面间的动摩擦因数为___________；在0~4s 的时间内，合外力对木块做的功为______________。
（32-7）如图，物块A 、C 置于光滑水平面上，通过轻质滑轮和细绳悬挂物块B 。
物块A 、B 的质量均为2kg,物块C 的质量为1kg ，重力加速度大小为210s m 。
第35届全国中学生物理竞赛决赛试题(word版) (2)
第35届全国中学生物理竞赛决赛理论考试试题（上海交大）1、（35分）如图，半径为R 、质量为M 的半球静置于光滑水平桌面上，在半球顶点上有一质量为m 、半径为r 的匀质小球。
某时刻，小球收到微扰由静止开始沿半球表面运动。
在运动过程中，小球相对半球的位置由角位置?描述，?为两球心连线与竖直线的夹角。
己知小球绕其对称轴的转动惯量为225mr ，小球与半球间的动摩擦因数为?，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
重力加速度大小为g 。
（1）（15分）小球开始运动后在一段时间内做纯滚动，求在此过程中，当小球的角位置为?1时，半球运动的速度大小1()M V θ和加速度大小1()M a θ；（2）（15分）当小球纯滚动到角位置?2时开始相对于半球滑动，求?2所满足的方程（用半球速度大小2()M V θ和加速度大小2()M a θ以及题给条件表示）；（3）（5分）当小球刚好运动到角位置?3时脱离半球，求此时小球质心相对于半球运动速度的大小3()m v θ2、（35分）平行板电容器极板1和2的面积均为S ，水平固定放置，它们之间的距离为d ，接入如图所示的电路中，电源的电动势记为U 。
不带电的导体薄平板3（厚度忽略不计）的质量为m 、尺寸与电容器极板相同。
平板3平放在极板2的正上方，且与极板2有良好的电接触。
整个系统置于真空室内，真空的介电常量为0ε。
合电键K 后，平板3与极板1和2相继碰撞，上下往复运动。
假设导体板间的电场均可视为匀强电场；导线电阻和电源内阻足够小，充放电时间可忽略不计；平板3与极板1或2碰撞后立即在极短时间内达到静电干衡；所有碰撞都是完全非弹性的。
重力加速度大小为g 。
（1）（17分）电源电动势U 至少为多大？（2）（18分）求平板3运动的周期（用U 和题给条件表示）。
已知积分公式(2ax b C =+++，其中a >0，C 为积分常数。
3、（35分）如图，质量线密度为?、不可伸长的软细绳跨过一盘状定滑轮，定滑轮半径为R ，轴离地面高度为L ，系统原处于静止状态。
物理竞赛1-35届真题分类04刚体力学（无答案）
物理竞赛1-35届真题分类04刚体⼒学（⽆答案）真题分类—刚体⼒学（21届复赛）六、(20分)如图所⽰，三个质量都是m 的刚性⼩球A 、B 、C 位于光滑的⽔平桌⾯上（图中纸⾯），A 、B 之间，B 、C 之间分别⽤刚性轻杆相连，杆与A 、B 、C 的各连接处皆为“铰链式”的（不能对⼩球产⽣垂直于杆⽅向的作⽤⼒）．已知杆AB 与BC 的夹⾓为，< /2．DE 为固定在桌⾯上⼀块挡板，它与AB 连线⽅向垂直．现令A 、B 、C ⼀起以共同的速度v 沿平⾏于AB 连线⽅向向DE 运动，已知在C 与挡板碰撞过程中C 与挡板之间⽆摩擦⼒作⽤，求碰撞时当C 沿垂直于DE ⽅向的速度由v 变为0这⼀极短时间内挡板对C 的冲量的⼤⼩．⼆、（23届复赛）（25分）如图所⽰，⼀根质量可以忽略的细杆，长2L ，两端和中⼼处分别固连着质量为m 的⼩球B 、D 和C ，开始时静⽌在光滑的⽔平桌⾯上。
桌⾯上另有⼀质量为M 的⼩球A ，以⼀给定的速度Vo 沿垂直于杆DB 的⽅向与右端⼩球B 作弹性碰撞求刚碰后⼩球A 、B 、C 、D 的速度，并详细讨论以后可能发⽣的运动情况。
由杆的刚性条件有 D C C B ''''-=-v v v v （21）（19）式的⾓动量参考点设在刚要发⽣第⼆次碰撞时与D 球重合的空间点．把（18）、（19）、（20）、（21）式与（1）、（2）、（3）、（4）式对⽐，可以看到它们除了⼩球B 和D 互换之外是完全相同的．因此它们也有两个解 C 0'=v （22）和 C 0456M M m'=+v v （23）C（27届复赛）三、（ 22 分）如图，⼀质量均匀分布的刚性螺旋环质量为m ，半径为 R ，螺距H =πR ，可绕竖直的对称轴OO ′，⽆摩擦地转动，连接螺旋环与转轴的两⽀撑杆的质量可忽略不计．⼀质量也为 m 的⼩球穿在螺旋环上并可沿螺旋环⽆摩擦地滑动,⾸先扶住⼩球使其静⽌于螺旋环上的某⼀点 A ，这时螺旋环也处于静⽌状态．然后放开⼩球，让⼩球沿螺旋环下滑，螺旋环便绕转轴 OO ′，转动．求当⼩球下滑到离其初始位置沿竖直⽅向的距离为 h 时，螺旋环转动的⾓速度和⼩球对螺旋环作⽤⼒的⼤⼩．（29届复赛）三、（25分）如图所⽰，两根刚性轻杆AB 和BC 在B 段牢固粘接在⼀起，AB 延长线与BC 的夹⾓α为锐⾓，杆BC 长为l ，杆AB 长为αcos l 。
第35届全国部分地区大学生物理竞赛考题和答案
夹角为
。
9.设想将地球挤压成半径为 ������0 的小球体，光子在小球体的万有引力作用下，恰好能沿着球 体表面作匀速圆周运动，地球便成为一个“黑洞”。已知地球真实半径 ������ = 6.4 × 106 m ，地
面重力加速度 ������ = 9.8 m/s2，真空光速 ������ = 3.0 × 108 m⁄s 。地球成为“黑洞”的半径 ������0 =
线，其中 ������ 的单位取为 ������������������ 。
（2）计算循环效率 ������ 。
������
������ ������
������
������
������
4 / 10
*****************************密******************封*******************线*********************************
������
������0
=
√3 4
������0
������(������) = ������������0√1���6������20���2 + 5
������
其中 ������0 为 ������ = ������0 处介质的折射率，试 求 ������ 值和在 ������ > 0 区域内的光线方程 ������~������ 。
������
摩擦。假设 ������ 端可以沿地面朝右滑动，但因受约束，不
会离开地面；������ 端可以沿着墙面朝下滑动，但不受相应
������
的约束，故可以离开墙面。试问在 ������ 端未达墙的底端 ������
������
2020年高中物理竞赛(力学篇)02运动、力学定律：对称性和守恒定律(共20张PPT)
r
U
f AB
(r)
r
B B B
U U
fBA f AB
A r A A
三、时间平移对称性与机械能守恒律
时间平移的对称性意味着时间的均匀性，表示系统 的势函数与时间无关，这将导致能量守恒。
讨论一维情况： EP x, t t E p( x, t)
对两个粒子的保守系统有：
EP x1, x2, t t Ep(x1, x2, t)
用泰勒级数展开
EP x1,
x2, t
t
E p ( x1 ,
x2, t)
EP t
t
高次项
EP x1,
x2, t
t
E p ( x1 ,
x2, t)
E P t
t
高次项
上式中必有：EP 0 t
考虑动能和势能可推导出
dEP 0 dt
E 常数
如果系统对于时间平移是对称的，那么系统
的能量一定守恒。——能量守恒定律
x r sin cos y r sin sin z r cos
o
r
P
x
m
2x t 2
E p x
m
2 y t 2
E p y
y
EP
t
Lz
m
2z t 2
E p z
Ep具有旋转不变性，即与φ无关
EP 0
t Lz 0
Lz 常量
空间旋转对称性意味着空间旋转一个角度，系
统势函数保持不变，必然导致角动量守恒。
系统
外界
孤立系统 封闭系统 开放系统
n
外力 F Fi
i1
· ·i · ·
内力 fij f ji
第35届全国中学生物理竞赛决赛试题(word版).docx
第 35 届全国中学生物理竞赛决赛理论考试试题（上海交大）1、（ 35 分）如图，半径为R、质量为 M的半球静置于光滑水平桌面上，在半球顶点上有一质量为m、半径为r 的匀质小球。
某时刻，小球收到微扰由静止开始沿半球表面运动。
在运动过程中，小球相对半球的位置由角位置描述，为两球心连线与竖直线的夹角。
己知小球绕其对称轴的转动惯量为2mr 2，小球与半球5间的动摩擦因数为，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
重力加速度大小为 g。
（1）（ 15 分）小球开始运动后在一段时间内做纯滚动，求在此过程中，当小球的角位置为的速度大小 V M ( 1) 和加速度大小a M ( 1) ；1 时，半球运动（2）（ 15分）当小球纯滚动到角位置2 时开始相对于半球滑动，求 2 所满足的方程（用半球速度大小V M ( 2 )和加速度大小a M ( 2 ) 以及题给条件表示）；（3）（ 5 分）当小球刚好运动到角位置3时脱离半球，求此时小球质心相对于半球运动速度的大小v m ( 3 ) 2、（ 35 分）平行板电容器极板 1 和 2 的面积均为S，水平固定放置，它们之间的距离为d，接入如图所示的电路中，电源的电动势记为U。
不带电的导体薄平板3（厚度忽略不计）的质量为m、尺寸与电容器极板相同。
平板 3 平放在极板 2 的正上方，且与极板 2 有良好的电接触。
整个系统置于真空室内，真空的介电常量为0 。
合电键K 后，平板 3 与极板 1 和2 相继碰撞，上下往复运动。
假设导体板间的电场均可视为匀强电场；导线电阻和电源内阻足够小，充放电时间可忽略不计；平板 3 与极板 1 或2 碰撞后立即在极短时间内达到静电干衡；所有碰撞都是完全非弹性的。
重力加速度大小为g。
（1）（ 17 分）电源电动势 U至少为多大？（2）（ 18 分）求平板 3 运动的周期（用 U 和题给条件表示）。
已知积分公式dx1ln 2ax b 2 a ax2bx C ，其中a>0，C为积分常数。
物理竞赛专题训练(力学)
静力学难题（二）
一、四个相同的球静止在光滑的大半球形碗内，它们的中心同在一水平面内，今以另一相同的球放在四球之上，若碗的半径大于球的半径k倍时，则四球将互相分离。试求此k值。（所有的接触面都是光滑的。）
参考答案：k = 2 + 1
二、一均匀圆桌面由三条相互等距的桌腿在圆桌边缘上支撑着，桌腿重量忽略不计。某人坐在正对着一条桌腿的圆桌边上，恰好使圆桌以另两条桌腿着地点联机为轴而倾倒。圆桌倾倒后他再坐到圆桌面的最高点上，恰好又能使圆桌恢复过来。试求桌面半径与桌腿长度之比值。
静力学难题（一）
一、一很轻的水平金属丝在相距为l的两个支柱上，刚好张紧，但此时张力可以忽略不计。金属丝的弹力常数为k，一个质量m的质点系于金属丝中点，并令其下落。计算让质点开始回升前所下落之高度h。
参考答案：h =
二、如图1所示，AB、BC、CD和DE为质量可忽略的等长细线，长度均为5m，A、E端悬挂在水平天花板上，AE=14m，B、D是质量均为mo=7kg的相同小球，质量为M的重物挂于C点，平衡时C点离天花板的垂直距离为7m，则质量M应为多少？
参考答案：M =18kg
三、如图2所示，重W自然长度为a弹力常数为k的弹性圈放置在顶角为2α的光滑垂直的正圆锥体上，如图所示。试求平衡时圈面离圆锥顶点的距离h。
参考答案：h = ( cotα + a)
四、如图3所示，有一平面支架，由绳索1、2、3悬挂使它位于水平平面。杆AD、BE、与CF的长度均相等，D、E、F分别位于杆BE、CF和AD的中点，在F端作用有铅直向下之力P，求绳索张力T1、T2及T3（杆重不计）。
参考答案：φ1= φ2= cos-1
七、如图5所示，两完全相同的木板，长度均为l，质量均为m，彼此以光滑铰链B相接，并通过光滑铰链A与铅直墙相连，为使两木板均呈水平状态达到平衡，试问应在何处施力？最小的作用力是多少？
历届奥林匹克物理竞赛试题及解答
c1 ＝ c3 ＝
解：可能存在三种不同的终态： （a）只有冰；（ b）冰水共存；
（c）只有水。
m3 c3 t3
m2 c2 t2 m1 c1 t1
（ a）冰温度升高，但没有熔化，达到某一（负）温度
t a；
放出的热量和吸收的热量相等：
c 3 m3（t a－ t 3）＝（ c1 m1＋ c2 m2）（ t 12－t a ）＋ m2L
a AB
mA g ＝ 0.6g ＝ 5.88N
mA mB
绳中的张力为： T/ ＝ mAg－ mA×0.6g ＝ 1.176N
【题 2】在质量为 m1 的铜量热器中装有质量为 m2 的水，共同的温度为 t 12；一块质量为
m3、温度为 t 3 的冰投入量热器中（如右图所示） 。试求出在各种可
能情形下的最终温度。计算中 t3 取负值。铜的比热 0.1kcal/kg · 0C，水的比热 c2＝1kcal/kg · 0C，冰的比热 0.5 kcal/kg · 0C，冰的熔解热 L＝80kcal/kg 。
代入数据可得 a＝ 0.3317 g＝ 3.25m/s 2 S＝ 13.01 N F＝ 0.196 N
讨论：系统开始运动的条件是 a＞ 0。把 a＞ 0 代入（ 1）式，得出倾角的极限
α 1 为：
tan 1
m2 m1 m2
0.0667
3
α1＝3049 / 单从圆柱体来看， α 1＝０； 单从木块来看， α 1＝ tg -1 μ ＝ 11019/ 如果绳子没有拉紧，则两物体分开运动，将
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历届国际物理奥林匹克竞赛试题与解答
第１届 （ 1967 年于波兰的华沙） 【题１】质量 Ｍ＝ 0.2kg 的小球静置于垂直柱上，柱高 以速度 0＝ 500m/s 飞行的子弹水平地穿过球心。球落在 距离柱 s＝ 20m 的地面上。问子弹落在地面何处？子弹动 能中有多少转换为热能？ 解：在所有碰撞情况下，系统的总动量均保持不变：
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物理知识竞赛试题一(力学部分）一、单一选择题（每小题3分，共30分）题号12345678910答案1．下列各实例中属于静摩擦的是A．用橡皮擦纸时，橡皮和纸间的摩擦 B．小汽车急刹车时，车轮和地面间的摩擦C．皮带正常传动时,皮带和皮带轮间的摩擦D．用转笔刀削铅笔,铅笔与刀孔间的摩擦2．在江河湖海游泳的人上岸时,在由深水走向浅水的过程中,如果水底布满石头，以下体验和分析合理的是：A．脚不痛。
因人越来越轻C．脚不痛。
因水底对人的支持力越来越小B．脚越来越痛.因人越来越重D．脚越来越痛。
因水底对人的支持力越来越大3．秤杆上相邻刻度间所对应的质量差是相等的.因此秤杆上的刻度应A．是均匀的 B．从提纽开始向后逐渐变密C．从提纽开始向后逐渐变疏 D．与秤杆的粗细是否均匀有关，以上三种情况均有可能5．拖拉机深耕时总比在道路上行驶时速度慢，这是为了：A．提高传动机械的效率 B．节省燃料C．增大拖拉机的牵引力D．提高柴油机的功率6．如图3,烧杯中的冰块漂浮在水中，冰块上部高出杯口,杯中水面恰好与杯口相平。
待这些冰块全部熔化后,A．将有水从烧杯中溢出 B．不会有水从烧杯中溢出,杯中水面也不会下降C．烧杯中水面会下降 D．熔化过程中水面下降，完全熔化后有水溢出7．如图所示，放在水平桌面上的容器A为圆柱形，容器B为圆锥形，两容器本身的质量和底面积都相同，装入深度相同的水后，再分别放入相同质量的木块，如图所示,下列说法中正确的是：A．放入木块前，两容器对桌面的压力相等B．放入木块前，由于A容器中的水多于B容器，故A容器底部受水的压力大于B容器C．放入木块后，两容器底部所受水的压力相等D．放入木块后，B′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力8．如图所示，吊篮的重力为400牛，动滑轮重力为50牛，定滑轮重力为40牛,人的重力为600牛，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力：A．218牛 B．220牛 C．210牛 D．236牛9．测定血液的密度不用比重计（图为这样做需要的血液量太大）,而采用巧妙的办法：先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然后分别在每个管中滴进一滴血液。
全国物理竞赛试题力学
全国物理竞赛试题力学一、选择题（每题5分，共30分）1. 一个质量为m的物体在水平面上受到一个大小为F的恒力作用，物体与水平面之间的摩擦系数为μ。
若物体从静止开始运动，求物体的加速度a。
A. \( \frac{F}{m} \)B. \( \frac{F - \mu mg}{m} \)C. \( \frac{\mu F}{m} \)D. \( \frac{F}{m + \mu mg} \)2. 一个弹簧振子的振动周期T与振幅A无关，其周期由什么决定？A. 弹簧的劲度系数kB. 振子的质量mC. 振子的初始速度D. 振子的初始位置3. 某物体在竖直方向上做自由落体运动，忽略空气阻力，该物体下落过程中的加速度大小为：A. 0B. g（重力加速度）C. 2gD. 无法确定4. 一个物体在水平面上以初速度v0开始做匀减速直线运动，直到静止。
已知物体与水平面之间的动摩擦因数为μ，求物体滑行的总距离s。
A. \( \frac{v_0^2}{2\mu g} \)B. \( \frac{v_0^2}{2\mu} \)C. \( \frac{v_0^2}{2g} \)D. \( \frac{v_0^2}{\mu g} \)5. 一个质量为m的物体在竖直方向上受到一个向上的拉力F，若物体以加速度a向上加速，求拉力F的大小。
A. \( m(g + a) \)B. \( m(g - a) \)C. \( m(g + 2a) \)D. \( m(g - 2a) \)6. 两个质量分别为m1和m2的物体通过一根轻绳连接，挂在一个定滑轮上。
若m1 > m2，系统开始运动后，绳子的拉力大小为：A. \( m_1g - m_2g \)B. \( m_1g + m_2g \)C. \( m_1g \)D. \( m_2g \)二、计算题（每题20分，共40分）1. 一个质量为2kg的物体从静止开始在水平面上滑行，受到一个大小为10N的水平恒力作用。
第35届全国中学生物理竞赛预赛试卷及答案
第35届全国中学生物理竞赛预赛试卷及详细解析本卷共16题，满分200分。
一、选择題，本题共5小题，每小题6分。
在毎小题给出的4个选项中，有的小题只有一项符合題意，有的小题有多项符合题意。
把符合题意的选项前面的英文字母写在每小題后面的方括号内全部，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.居里夫人发现了元家钋（Po), 其衰变的核反应方程式为Po b a αd c Pb +82206γf e 其中，a 、b 、c 、d 、e 、f 的值依次为A. 211、84、4、2、1、0B. 210、84、4、2、0、0C. 207、84、1、1、0、1D. 207、83、1、1、0、02.如图，一劲度系数为k 的轻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. 12kx 02-m g x 0B. 12k(x 0+mg k )2−mgx 0 C. 12k(x 0+mg k )2 D. 12kx 023.库伦扭摆装置如图所示，在细银丝下悬挂一根绝缘棒，捧水平静止；棒的两端各固定一相同的金属小球a 和b ，另一相同的金属小球c 固定在插入的竖直杆上，三个小球位于同一水平圆周上，圆心为棒的悬点O 。
细银丝自然悬挂时，a 、c 球对O 点的张角θ=4°。
现在使a 和c 带相同电荷，库伦力使细银丝扭转，张角α增大，反向转动细银丝上端的旋钮可使张角α变小；若将旋钮缓慢反向转过角度β=30°，可使小球a 最终回到原来位置，这时细银丝的扭力矩与球a 所受球c 的静电力的力矩平衡。
设细银丝的扭转回复力矩与银丝的转角β成正比。
为使最后a 、c 对O 点的张角α=2°，旋钮相对于原自然状态反向转过的角度应为A.β=45°B. β=60°C.β=90°D.β = 120°4．霍尔传感器的结构如图所示，图中H 为一块长方体半导体薄片，外加磁场的磁感应强度B 和外加电流I 的方向如相应箭头所示（B 与长方体的前后两个表面及电流I 均重直），电压表（可判断直流电压的正负）按图中方式与H 的上下表面相连。
近几年全国物理竞赛复赛力学
近几年全国物理竞赛复赛力学1.（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 . （30届复赛）2.如图所示，两根刚性轻杆AB 和BC 在B 段牢固粘接在一起，AB 延长线与BC 的夹角α为锐角，杆BC 长为l ，杆AB 长为αcos l 。
在杆的A 、B 和C 三点各固连一质量均为m 的小球，构成一刚性系统。
整个系统放在光滑水平桌面上，桌面上有一固定的光滑竖直挡板，杆AB 延长线与挡板垂直。
现使该系统以大小为0v 、方向沿AB 的速度向挡板平动。
在某时刻，小球C 与挡板碰撞，碰撞结束时球C 在垂直于挡板方向的分速度为零，且球C 与挡板不粘连。
若使球C 碰撞后，球B 先于球A 与挡板相碰，求夹角α应满足的条件。
（29届复赛）3.（20分）如图所示，哈雷彗星绕太阳S沿椭圆轨道逆时针方向运动，其周期T为76.1年。
1986年它过近日点P0时，与太阳S的距离r0=0.590AU，AU是天文单位，它等于地球与太阳的平均距离。
经过一段时间，彗星到达轨道上的P点，SP与SP0的夹角θP=72.0°.已知：1AU=1.50×1011m，引力常量G=6.67×10-11m3•kg-1•s-2，太阳质量m S=1.99×1030kg.试求P到太阳S的距离r P及彗星过P点时速度的大小及方向（用速度方向与SP0的夹角表示）。
（28届复赛）Pr PθPS P04、（20分）质量均匀分布的刚性杆AB 、CD 如图放置，A 点与水平地面接触，与地面间的静摩擦因数为μA ，B 、D 两点与光滑竖直墙面接触，杆A B 和CD 接触处的静摩擦因数为μC ，两杆的质量均为m ，长度均为l .（1）已知系统平衡时AB 杆与墙面夹角θ，求CD 杆与墙面的夹角α应满足的条件（用α及已知量满足的方程式表示）。
全国高中物理力学竞赛试题卷(部分)百度文库
全国高中物理力学竞赛试题卷(部分)考生须知：时间150分钟，ｇ取10ｍ／ｓ2(, 题号带△的题普通中学做)一． 单选题（每题5分）△1.如图所示，一物体以一定的初速度沿水平面由A 点滑到B 点，摩擦力做功为W 1；若该物体从M 点沿两斜面滑到N ，摩擦力做的总功为W 2。
已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同，则：A ．W 1＝W 2B ．W 1＜W 2C ．W 1＞W 2D ．无法确定△2.下面是一位科学家的墓志铭： 爵士安葬在这里。
他以超乎常人的智力第一个证明了行星的运动与形状、彗星的轨道和海洋的潮汐。
他孜孜不倦地研究光线的各种不同的折射角，颜色所产生的种种性质。
对于自然、历史和圣经，他是一个勤勉、敏锐的诠释者。
让人类欢呼，曾经存在过这样一位伟大的人类之光。
这位科学家是：A ．开普勒B ．牛顿C ．伽利略D ．卡文迪许3.2002年3月25日，北京时间22时15分，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了一艘正样无人飞船，除航天员没有上之外，飞船技术状态与载人状态完全一致。
它标志着我国载人航天工程取得了新的重要进展，为不久的将来把中国航天员送上太空打下了坚实的基础。
这飞船是A ．北斗导航卫星B ．海洋一号C ．风云一号D 星 D ．神舟三号4.如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动，不计其它外力及空气阻力，则中间一质量为ｍ的土豆A 受到其它土豆对它的总作用力大小应是：A ．μmgB ．mg 21μ+C ．mg 21μ-D ．mg 12-μB 、C 、D 、E 、F 五个球并排放置在光滑的水平面上，B 、C 、D 、E 四个球质量相同，均为m=2kg ，A 球质量等于F 球质量，均为m=1kg ，现在A 球以速度v 0向B 球运动，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后：A ．五个球静止，一个球运动 B. 四个球静止，二个球运动 C ．三个球静止，三个球运动 D ．六个球都运动6．一物体原来静置于光滑的水平面上。
物理竞赛1-35届真题分类12(热学2)
真题分类----热学2（26届决赛）四、（10分）热机和热泵利用物质热力学循环实现相反功能：前者从高温处吸热，将部分热量转化为功对外输出，其余向低温处放出；后者依靠外界输入功，从低温处吸热，连同外界做功转化成的热量一起排向高温处，按热力学第二定律，无论热机还是热泵，若工作物质循环过程中只与温度为12,T T 的两个热源接触，则吸收的热量12,Q Q 满足不等式12120Q Q T T +≤，其中热量可正可负，分别表示从热源吸热与向热源放热。
原供暖设备原本以温度T 0的锅炉释放的热量向房间直接供暖，使室内温度保持恒温T 1,高于户外温度T 2。
为提高能源利用率，拟在利用原有能源的基础上采用上述机器改进供暖方案，与直接供暖相比，能耗下降的理论极限可达到多少？参考答案：为表述方便，以下热量均用绝对值表示。
可以采用热机热泵联合供暖方案：利用热机从锅炉吸收热量，转化为功；此功驱动热泵，从户外吸热，向室外放热。
热机的高温热源锅炉，低温热源可选室内或户外环境。
以室外为例，设热机从锅炉吸热0Q ,向室外放热10Q ，则有010000Q Q T T -≤ (1) 热泵的高、低温热源分别为室内、户外环境。
设热泵从户外吸热2,Q 向室外放热12,Q 则有122120Q Q T T -+≤ (2) 通过热机、热泵联合工作，室内获得的总能量为11012Q Q Q =+ (3) 将（1）、（2）两式相加，得0210210Q Q Q T T T +-≤ (4) 若热机以户外环境为低温热源，同理可得上式。
由能量守恒定律给出102Q Q Q =+ （5）直接供暖时，给室内供热1,Q 锅炉所释放的热量为/01Q Q = （6） 联立（4）（5）两式，可得热机热泵供暖锅炉释放的热量为01201102()()T T T Q Q T T T -≥-（7）能耗下降率为/00201/0102()()Q Q T T T Q T T T --≤- （8） 理论极限为上式取等号。
第35届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案(2018年12月)
������
杆静止，后因微小扰动，细杆开始运动，设系统处处无
������
摩擦。假设 ������ 端可以沿地面朝右滑动，但因受约束，不
会离开地面；������ 端可以沿着墙面朝下滑动，但不受相应
������
的约束，故可以离开墙面。试问在 ������ 端未达墙的底端 ������
������
之前，������ 端会否离开墙面？若会，再问 ������ 达何值时 ������ 端
如图 2 所示，每边长为 ������ 的均匀正方形电阻薄平板，已测得 ������、������ 两端间电阻 ������������������ = 5Ω 。若将每边长都增为 2������ ，质材不变， 试分析地判定相应的电阻 ���������∗��������� = ？
������ ������1
考场
准考证号
三、限做题（根据考生类别选做）
15.（20 分）相对论中，质点在惯性系 ������ 中静止时，它的质量 ������0 称为静质量，质点内在的能
量称为静能 ������0 ，且有
������0 = ������0������2
质点在 ������ 系中运动时，速度记为 ���⃑��� ，质点质量 ������ 和内含的能量 ������ 分别为
大学生物理竞赛试题大全
13.（15 分）如图所示，轻的细杆 ������������������ 的 ������ 端靠在竖直
墙上，������ 端落在水平地面上，������ 端、������ 端和杆的中点 ������
������
处各有质量相同的固定小球。开始时图中角 ������ = 0 ，细
������ = ������0 , ������ = ������������2
物理竞赛1-35届真题分类4(力学2)
真题分类--力学2（28届决赛）一、（15分）在竖直面内将一半圆形光滑导轨固定在A、B两点，导轨直径AB=2R，AB与竖直方向间的夹角为60°，在导轨上套一质量为m的光滑小圆环，一劲度系数为k的轻而细的光滑弹性绳穿过圆环，其两端系与A、B两点，如图28决—1所示。
当圆环位于A点正下方C点时，弹性绳刚好为原长。
现将圆环从C点无初速度释放，圆环在时刻t运动到C'点，C'O与半径OB的夹角为θ，重力加速度为g.试求分别对下述两种情形，求导轨对圆环的作用力的大小：（1）θ=90°（2）θ=30°(33届复赛)四、（20 分）蹦极是年轻人喜爱的运动。
为研究蹦极过程，现将一长为 L 、质量为 m 、当仅受到绳本身重力时几乎不可伸长的均匀弹性绳的一端系在桥沿b，绳的另一端系一质量为 M的小物块（模拟蹦极者）；假设 M比 m 大很多，以至于均匀弹性绳受到绳本身重力和蹦极者的重力向下拉时会显著伸长，但仍在弹性限度内。
在蹦极者从静止下落直至蹦极者到达最下端、但未向下拉紧绳之前的下落过程中，不考虑水平运动和可能的能量损失。
重力加速度大小为g 。
（1）求蹦极者从静止下落距离y（y<L）时的速度和加速度的大小，蹦极者在所考虑的下落过程中的速度和加速度大小的上限。
（2）求蹦极者从静止下落距离 y ( y>L），在其左端悬点 b处张力的大小。
（34届复赛17年）三、（40分）一质量为M 的载重卡车A的水平车板上载有一质量为m 的重物B ，在水平直公路上以速度0v 做匀速直线运动，重物与车厢前壁间的距离为L （0L >）。
因发生紧急情况，卡车突然制动。
已知卡车车轮与地面间的动摩擦因数和最大静摩擦因数均为1μ，重物与车厢底板间的动摩擦因数和最大静摩擦因数均为2μ（21μμ<）。
若重物与车厢前壁发生碰撞，则假定碰撞时间极短，碰后重物与车厢前壁不分开。
重力加速度大小为g 。
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真题分类--力学（17初赛）二、（15分）一半径为 1.00m R =的水平光滑圆桌面，圆心为O ，有一竖直的立柱固定在桌面上的圆心附近，立柱与桌面的交线是一条凸的平滑的封闭曲线C ，如图预17-2所示。
一根不可伸长的柔软的细轻绳，一端固定在封闭曲线上的某一点，另一端系一质量为27.510kg m =⨯－的小物块。
将小物块放在桌面上并把绳拉直，再给小物块一个方向与绳垂直、大小为0 4.0m/s v =的初速度。
物块在桌面上运动时，绳将缠绕在立柱上。
已知当绳的张力为0 2.0NT =时，绳即断开，在绳断开前物块始终在桌面上运动．1．问绳刚要断开时，绳的伸直部分的长度为多少?2．若绳刚要断开时，桌面圆心O 到绳的伸直部分与封闭曲线的接触点的连线正好与绳的伸直部分垂直，问物块的落地点到桌面圆心O 的水平距离为多少？已知桌面高度0.80m H =．物块在桌面上运动时未与立柱相碰．取重力加速度大小为210m/s ．（15届复赛）二、（25分）如图2所示，有两条位于同一坚直平面内的水平轨道，相距为h 。
轨道上有两个物体A 和B ，它们通过一根绕过定滑轮O 的不可伸长的轻绳相连接。
物体A 在下面的轨道上以匀速率v 运动。
在轨道间的绳子与轨道成300角的瞬间，绳子BO 段的中点处有一与绳相对静止的小水滴P 与绳子分离，设绳长BO 远大于滑轮直径，求：1、小水滴P 脱离绳子时速度的大小和方向。
2、小水滴P 离开绳子落到下面轨道所需要的时间。
（18届复赛）六、（27分）一玩具“火箭”由上下两部分和一短而硬（即劲度系数很大）的轻质弹簧构成．上部分1G 的质量为1m ，下部分2G 的质量为2m ，弹簧夹在1G 与2G 之间，与二者接触而不固连．让1G 、2G 压紧弹簧，并将它们锁定，此时弹簧的弹性势能为己知的定值0E ．通过遥控可解除锁定，让弹簧恢复至原长并释放其弹性势能，设这—释放过程的时间极短．第一种方案是让玩具位于一枯井的井口处并处于静止状态时解除锁定，从而使上部分1G 升空．第二种方案是让玩具在井口处从静止开始自由下落，撞击井底（井足够深）后以原速率反弹，反弹后当玩具垂直向上运动到离井口深度为某值h 的时刻解除锁定．1．在第一种方案中，玩具的上部分1G 升空到达的最大高度（从井口算起）为多少？其能量是从何种形式的能量转化来的？2．在第二种方案中，玩具的上部分1G 升空可能达到的最大高度（亦从井口算起）为多少？并定量地讨论其能量可能是从何种形式的能量转化来的．（19届复赛）七、（26分）一根不可伸长的细轻绳，穿上一粒质量为m 的珠子（视为质点），绳的下端固定在A 点，上端系在轻质小环上，小环可沿固定的水平细杆滑动（小环的质量及与细杆摩擦皆可忽略不计）。
细杆与A 在同一竖直平面内。
开始时，珠子紧靠小环，绳被拉直，如图复19-7-1所示。
已知：绳长为L ，A 点到杆的距离为h ，绳能承受的最大张力为Td ，珠子下滑过程中到达最低点前绳子被拉断。
求细绳被拉断时珠子的位置和速度的大小（珠子与绳子之间无摩擦）。
注：质点在平面内做曲线运动时，它在任一点的加速度沿该点轨道法线方向的分量称为法向加速度an ，可以证明，an = v2/R ，v 为质点在该点的速度大小，R 为轨道曲线在该点的“曲率半径”。
所谓平面曲线上某点的曲率半径，就是在曲线上取包含该点在内的一段弧线，当这段弧极小时，可以把它看做是某个“圆”的弧，则此圆的半径就是曲线在该点的曲率半径。
如图复19-7-2中，曲线在A 点的曲率半径为RA ，在B 点的曲率半径为RB 。
（20届复赛）七、(25分)如图所示，将一铁饼状小物块在离地面高为h 处沿水平方向以初速0v 抛出．己知物块碰地弹起时沿竖直方向的分速度的大小与碰前沿竖直方向的分速度的大小之比为e （＜1＝．又知沿水平方向物块与地面之间的滑动摩擦系数为μ（≠0）：每次碰撞过程的时间都非常短，而且都是“饼面”着地．求物块沿水平方向运动的最远距离．一、（22届复赛）（20分）图中的AOB 是游乐场中的滑道模型，它位于竖直平面内,由两个半径都是R 的1/4圆周连接而成，它们的圆心1O 、2O 与两圆弧的连接点O 在同一竖直线上。
B O 2沿水池的水面。
一小滑块可由弧AO 的任意点从静止开始下滑。
①、若小滑块从开始下滑到脱离滑道过程中，在两个圆弧上滑过的弧长相等，则小滑块开始下滑时应在圆弧AO 上的何处？（用该处到1O 的连线与竖直线的夹角表示）。
②、凡能在O 点脱离滑道的小滑块，其落水点到2O 的距离如何？二、（24届复赛）（25分）图中所示为用三角形刚性细杆AB 、BC 、CD 连成的平面连杆结构图。
AB 和CD 杆可分别绕过A 、D 的垂直于纸面的固定轴转动，A 、D 两点位于同一水平线上。
BC 杆的两端分别与AB 杆和CD 杆相连，可绕连接处转动（类似铰链）。
当AB 杆绕A 轴以恒定的角速度ω转到图中所示的位置时，AB 杆处于竖直位置。
BC 杆与CD 杆都与水平方向成45°角，已知AB 杆的长度为l ，BC 杆和CD 杆的长度由图给定。
求此时C点加速度a的大小和方向（用与CD杆之间的夹角表示）c（22届决赛）4．此主题相关图片如下：缓冲器是用来减小车辆间冲击的装置，如图是一种常见的摩擦缓冲器的横截面。
楔块PQ与图中所有接触面的摩擦系数都是0.25，楔块的斜面与水平面的夹角是22度，竖弹簧的劲度系数K=1.2×107N/m，横弹簧的劲度系数。
K=1.5×106N/m，由于需要，安装时竖弹簧已经压缩1.0mm，横弹簧已经压缩4.0cm，横弹簧最多还可以再压缩6.3cm。
工程上定义的吸收率可以表示缓冲器的性能优劣。
左边的滑块在外力作用下缓慢压缩到最大程度，再缓慢恢复到原来位置。
压缩过程外力做功W，恢复时缓冲器反抗外力做功W'，定义1-W'/W为吸收率，求这台缓冲器的吸收率。
（25届决赛）一（18分）、足球比赛，一攻方队员在图中的A处沿AX方向传球，球在草地上以速度V匀速滚动，守方有一队员在图中B处以d表示A、B间的距离，以θ表示AB与AX 之间的夹角，已知θ＜90︒，设在球离开A处的同时，位于B处的守方队员开始沿一直线在匀速运动中去抢球，以Vp表示他的速率，在不考虑场地边界限制的条件下，求解以下问题（要求用题中所给参量间的关系式表示所求得的结果）。
1．求出守方队员可以抢到球的必要条件。
2．如果攻方有一接球队员个处在AX线上等球，以Lr表示他到A点的距离，求球不被原在B处的守方队员抢断的条件。
3．如果攻方有一接球队员个处在AX线上等球，以L表示他到A点的距离，在球离开A 处的同时，他开始匀速跑动去接球，以Vr表示其速率，求在这种情况下球不被原在B处的守方队员抢断的条件。
(27届决赛)二、（20分）图示为一利用传输带输送货物的装置，物块（视为质点）自平台经斜面滑到一以恒定速度v 运动的水平长传输带上，再由传输带输送到远处目的地，已知斜面高 2.0m h =，水平边长 4.0m L =，传输带宽 2.0m d =，传输带的运动速度 3.0m/s v =。
物块与斜面间的摩擦系数10.30μ=。
物块自斜面顶端下滑的初速度为零。
沿斜面下滑的速度方向与传输带运动方向垂直。
设斜面与传输带接触处为非常小的一段圆弧，使得物块通过斜面与传输带交界处时其速度的大小不变，重力加速度210m/s g =。
1．为使物块滑到传输带上后不会从传输边缘脱离，物块与传输带之间的摩擦系数2μ至少为多少？2．假设传输带由一带有稳速装置的直流电机驱动，与电机连接的电源的电动势200V E =，内阻可忽略；电机的内阻10R =Ω，传输带空载（无输送货物）时工作电流0 2.0A I =，求当货物的平均流量（单位时间内输送货物的质量），稳定在640kg/s 9η=时，电机的平均工作电流等于多少？假设除了货物与传输带之间的摩擦损耗和电机的内阻热损耗外，其它部分的能量损耗与传输带上的货物量无关。
(27届决赛)四、如图所示，A 、B 、C 为三个质点，A 的质量远远大于B 、C 的质量，B 和C 的质量相等。
已知A 、B 之间，A 、C 之间存在相互吸引力。
B 、C 之间存在相互排斥力，三个把质点在相互间引力或斥力的作用下运动，如果作用力合适，可以存在一种如下形式的运动：A 、B 、C 的相对位置固定，它们构成一个平面，三个质点绕着位于这个平面内的某条轴匀速转动；因为质点A 的质量远远大于B 、C 的质量，可认为该轴过质点A 且固定不动；连线AB 与转轴的夹角1ϕ与连线AC 与转轴的夹角2ϕ不相等，且1π02ϕ<<，2π02ϕ<<。
若AB 之间吸引力的大小a AB f k AB =，AC 之间吸引力的大小为a a f k AC =，其中AB 、AC 分别为A 、B 与A 、C 之间的距离，k 为比例系数，不计重力的影响。
试问a 的值在什么范围内，上述运动才能实现？（28届决赛）一、（15分）在竖直面内将一半圆形光滑导轨固定在A 、B 两点，导轨直径AB =2R ，AB 与竖直方向间的夹角为60°，在导轨上套一质量为m 的光滑小圆环，一劲度系数为k 的轻而细的光滑弹性绳穿过圆环，其两端系与A 、B 两点，如图28决—1所示。
当圆环位于A 点正下方C 点时，弹性绳刚好为原长。
现将圆环从C 点无初速度释放，圆环在时刻t 运动到C'点，C'O 与半径OB 的夹角为θ，重力加速度为g .试求分别对下述两种情形，求导轨对圆环的作用力的大小：（1）θ=90°（2）θ=30°(33届复赛)四、（20 分）蹦极是年轻人喜爱的运动。
为研究蹦极过程，现将一长为 L 、质量为 m 、当仅受到绳本身重力时几乎不可伸长的均匀弹性绳的一端系在桥沿b，绳的另一端系一质量为 M的小物块（模拟蹦极者）；假设 M比 m 大很多，以至于均匀弹性绳受到绳本身重力和蹦极者的重力向下拉时会显著伸长，但仍在弹性限度内。
在蹦极者从静止下落直至蹦极者到达最下端、但未向下拉紧绳之前的下落过程中，不考虑水平运动和可能的能量损失。
重力加速度大小为g 。
（1）求蹦极者从静止下落距离y（y<L）时的速度和加速度的大小，蹦极者在所考虑的下落过程中的速度和加速度大小的上限。
csg.竞赛.真题分类 6 / 6（2）求蹦极者从静止下落距离 y ( y>L ），在其左端悬点 b 处张力的大小。
（34届复赛17年）三、（40分）一质量为M 的载重卡车A 的水平车板上载有一质量为m 的重物B ，在水平直公路上以速度0v 做匀速直线运动，重物与车厢前壁间的距离为L （0L >）。