全国中学生物理竞赛分类汇编
电磁学
第21届预赛
三、（15分）测定电子荷质比（电荷q 与质量m 之比q ／m ）的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K 发出的电
子，经阳极A 与阴极K 之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C 、D 间的区域。若两极板C 、D 间无电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O 点；若在两极板间加上电压U ，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P 点；若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场，则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O 点。现已知极板的长度l ＝5.00cm ，C 、D 间的距离d ＝l.50cm ，极板区的中点M 到荧光屏中点O 的距离为L ＝12.50cm ，U ＝200V ，P 点到O 点的距离 3.0y OP ==cm ；B ＝6.3×10－
4T 。试求电子的荷质比。（不计重力影响）。
五、（15分）如图所示，两条平行的长直金属细导轨KL 、PQ 固定于同一水平面内，它们之间的距离为l ，电阻可忽略不计；ab 和cd 是两根质量皆为m 的金属细杆，杆与导轨垂直，且与导轨良好接触，并可沿
导轨无摩擦地滑动。两杆的电阻皆为R 。杆cd 的中点系一轻绳，绳的另一端绕过轻的定滑轮悬挂一质量为M 的物体，滑轮与转轴之间的摩擦不计，滑轮与杆cd 之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行。导轨和金属细杆都处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度的大小为B 。现两杆及悬物都从静止开始运动，当ab 杆及cd 杆的速度分别达到v 1和v 2时，两杆加速度的大小各为多少？
八、（17分）如图所示的电路中，各电源的内阻均为零，其中B 、C 两点与其右方由1.0Ω的电阻和 2.0Ω的电阻构成的无穷组合电路相接。求图中
10μF 的电容器与E 点相接的极板上的电荷量。
第21届复赛
五、(20分)如图所示，接地的空心导体球壳内半径为R ，在空腔内一直径上的P 1和P 2处，放置电量分别为q 1和q 2的点电荷，q 1＝q 2＝q ，两
点电荷到球心的距离均为a ．由静电感应与静电屏蔽可知：导体空腔内表面将出现感应电荷分布，感应电荷电量等于－2q ．空腔内部的电场是由q 1、q 2和两者在空腔内表面上的感应电荷共同产生的．由于我们尚不知道这些感应电荷是怎样分布的，所以很难用场强叠加原理直接求得腔内的电势或场强．但理论上可以证明，感应电荷对腔内电场的贡献，可用假想的位于腔外的（等效）点电荷来代替（在本题中假想(等效)点电荷应为两个），只要假想的（等效）点电荷的位置和电量能满足这样的条件，即：设想将整个导体壳去掉，
由q 1在原空腔内表面的感应电荷的假想（等效）点电荷1
q '与q 1共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0；由q 2在原空腔内表面的感应电荷的假想（等效）
点电荷2
q '与q 2共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0．这样确定的假想电荷叫做感应电荷的等效电荷，而且这样确定的等效电荷是唯一的．等效电荷取代
感应电荷后，可用等效电荷1
q '、2q '和q 1、q 2来计算原来导体存在时空腔内部任意点的电势或场强．
1．试根据上述条件，确定假想等效电荷1
q '、2q '的位置及电量． 2．求空腔内部任意点A 的电势U A ．已知A 点到球心O 的距离为r ，OA 与1OP 的夹角为
θ ．
七、（25分）如图所示，有二平行金属导轨，相距l ，位于同一水平面内（图中纸面），处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下（垂直纸面向里）．质量
均为m 的两金属杆ab 和cd 放在导轨上，与导轨垂直．初始时刻， 金属杆ab 和cd 分别位于x = x 0和x = 0处．假设导轨及金属杆的电阻都为零，由两金属杆与导轨构成的回路的自感系数为L ．今对金属杆ab 施以沿导轨向右的瞬时冲量，使它获得初速0v ．设导轨足r
P 2
P 1 θ
R
a
a
x
O y
v 0
c a b
y
d
够长，0x 也足够大，在运动过程中，两金属杆之间距离的变化远小于两金属杆的初始间距0x ，因而可以认为在杆运动过程中由两金属杆与导轨构成的回路的自感系数L 是恒定不变的．杆与导轨之间摩擦可不计．求任意时刻两杆的位置x ab 和x cd 以及由两杆和导轨构成的回路中的电流i 三者各自随时间t 的变化关系．
第20届预赛
四、 (20分）从 z 轴上的 O 点发射一束电量为q （＞0）、质量为m 的带电粒子，它们速度统方向分布在以O 点为顶点、z 轴为对称轴的一个顶角很小的锥体内（如图所示），速度的大小都等于v ．试设计一种匀强磁场，能
使这束带电粒子会聚于z 轴上的另一点M ，M 点离开O 点的经离为d ．要求给出该磁场的方向、磁感应强度的大小和最小值．不计粒子间的相互作用和重力的作用．
七、（20分）图预20-7-1中 A 和B 是真空中的两块面积很大的平行金属板、加上周期为T 的交流电压，在两板间产生交变的匀强电场．己知B 板电势为零，A 板电势U A 随时间变化的规律如图预20-7-2所示，其中U A 的最大值为的U 0，最小值为一2U 0．在图预20-7-1中，虚线MN 表示与A 、B 扳平行等距的一个较小的面，此面到A 和B 的距离皆为l ．在此面所在处，不断地产生电量为q 、质量为m 的带负电的微粒，各个时刻产生带电微粒的机会均等．这种微粒产生后，从静止出发在电场力的作用下运动．设微粒一旦碰到金属板，它就附在板上不再运动，且其电量同时消失，不影响A 、B 板的电压．己知上述的T 、U 0、l ，q 和m 等各量的值正好满足等式
2
0222163??
? ??=T m q U l
若在交流电压变化的每个周期T 内，平均产主320个上述微粒，试论证在t ＝0到t ＝T ／2这段时间内产主的微粒中，有多少微粒可到达A 板（不计重力，不考虑微粒之间的相互作用）。
第20届复赛
一、（15分）图中a 为一固定放置的半径为R
的均匀带电球体，O 为其球心．己知取无限远处的电势为零时，球表面处的电势为U =1000 V ．在离球心O 很远的O ′点附近有一质子b ，它以 E k ＝2000 eV 的动能沿与O 'O 平行的方
向射向a ．以l 表示b 与O 'O 线之间的垂直距离，要使质子b 能够与带电球体a 的表面相碰，试求l 的最大值．把质子换成电子，再求l 的最大值． 六、(23分)两个点电荷位于x 轴上，在它们形成的电场中，
若取无限远处的电势为零，则在正x 轴上各点的电势如图中曲线所示，当0x →时，电势U →∞：当x →∞时，电势0U →；电势为零的点的坐标0x , 电势为极小值0U -的点的坐标为 0ax （a ＞2）。试根据图线提供的信息，确定这两个点电荷所带电荷的符号、电量的大小以及它们在x 轴上的位置．
第19届预赛
二、（20分）图预19-2所示电路中，电池的电动势为E ，两个电容器的电容皆为C ，K 为一单刀双掷开关。开始时两电容器均不带电
（1）第一种情况，现将K 与a 接通，达到稳定，此过程中电池内阻消耗的电能等于__________；再将K 与a 断开而与b 接通，此过程中电池供给的电能等于___________。 （2）第二种情况，现将K 与b 接通，达到稳定，此过程中电池内阻消耗的电能等于__________；再将K 与b 断开而与a 接通，此过程中电池供给的电能等于___________。
第19届复赛
二、 (18 分) 在图复19-2中，半径为R 的
圆柱形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面指向纸外，磁感应强度B 随时间均匀变化，变化率/B t K ??=(K 为一正值常量),圆柱形区外空间没有磁场，沿图中AC
弦的方向画一直线，并向外延长，弦AC 与半径OA 的夹角/4απ=．直线上有一任意点，设该点与A 点的距离为x ，求从A 沿直线到该点的电动势的大小．
四、（18分）有人设计了下述装置用以测量线圈的自感系数．在图复19-4-1中，E 为电压可调的直流电源。K 为开关，L 为待测线圈的自感系数，L r 为线圈的直流电阻，D 为理想二极管，r 为用电阻丝做成的电阻器的电阻，A 为电流表。将图复19-4-1中a 、b 之间的电阻线装进图复19-4-2所示的试管1内，图复19-4-2中其它装置见图下说明．其中注射器筒5和试管1组成的密闭容器内装有某种气体（可视为理想气体），通过活塞6的上下移动可调节毛细管8中有色液注的初始位置，调节后将阀门10关闭，使两边气体隔开．毛细管8的内直径为d ． 已知在压
强不变的条件下，试管中的气体温度升高1K 时，需要吸收的热量为q C ，大气压强为p 。设
试管、三通管、注射器和毛细管皆为绝热的，电阻丝的热容不计．当接通电键K 后，线圈L 中将产生磁场，已知线圈中储存的磁场能量2
12
W LI =
，I 为通过线圈的电流，其值可通过电流表A 测量，现利用此装置及合理的步骤测量的自感系数L ．
1．简要写出此实验的步骤．
2．用题中所给出的各已知量（r 、L r 、q C 、p 、d 等）及直接测得的量导出L 的表达式，
六、（20分）在相对于实验室静止的平面直角坐标系S 中，有一个光子，沿x 轴正方向射向一个静止于坐标原点O 的电子．在y 轴方向探测到一个散射光子．已知电子的静止质量为0m ，光速为c ,入射光子的能量与散射光子的能量之差等于电子静止能量的1／10． 1．试求电子运动速度的大小v ,电子运动的方向与x 轴的夹角θ；电子运动到离原点距离为0L （作为已知量）的A 点所经历的时间t ?．
2．在电子以1中的速度v 开始运动时，一观察者S '相对于坐标系S 也以速度v 沿S 中电子运动的方向运动(即S '相对于电子静止)，试求S '测出的OA 的长度．
第18届预赛
二、（15分）两块竖直放置的平行金属大平板A 、B ，相距d ，两极间的电压为U 。一带正电的质点从两板间的M 点开始以竖直向上的初速度0v 运动，当它到达电场中某点N 点时，速度变为水平方向，大小仍为0v ，如图预18－2所示．求M 、N 两点问的电势差．（忽略带电质点对金属板上电荷均匀分布的影响）
七、（ 25分）如图预18－7所示，在半径为a 的圆柱空间中（图中圆为其横截面）充满磁感应强度大小为B 的均匀磁场，其方向平行于轴线远离读者．在圆柱空间中垂直轴线平面内固定放置一绝缘材料制成的边长为 1.6L a =的刚性等边三角形框架DEF ?，其中心O 位于圆柱的轴线上．DE 边上S 点（1
4
DS L =
）处有一发射带电粒子的源，发射粒子的方向皆在图预18-7中截面内且垂直于DE 边向下．发射粒子的电量皆为q （＞0），质量皆为m ，但速度v 有各种不同的数值．若这些粒子与三角形框架的碰撞均为完全弹性碰撞，并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边．试问：
1．带电粒子速度v 的大小取哪些数值时可使S 点发出的粒子最终又回到S 点？
2. 这些粒子中，回到S 点所用的最短时间是多少？
第18届复赛
四、（22分）如图复18-4所示，均匀磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度B 随时间t 变化，0B B kt =-（k 为大于0的常数）．现有两个完全相同的均匀金属圆环相互交叠并固定在图中所示位置，环面处于图中纸面内。圆环的半径为R ，电阻为r ，相交点的电接触良好．两个
环的接触点A 与C 间的劣弧对圆心O 的张角为60?。求0t t =时，每个环所受的均匀磁场的作用力，不考虑感应电流之间的作用．
五、（25分）如图复18-5所示，一薄壁导体球壳（以下简称为球壳）的球心在O 点．球壳通过一细导线与端电压
90V U =的电池的正极相连，电池负极接地．在球壳外A
点有一电量为911010C q =?－的点电荷，B 点有一电量为
921610C q =?－的点电荷。OA 之间的距离120cm d =
，
图复
18-4
OB 之间的距离240cm d =．现设想球壳的半径从10cm a =开始缓慢地增大到50cm ，
问：在此过程中的不同阶段，大地流向球壳的电量各是多少？己知静电力恒量
922910N m C k =???－．假设点电荷能穿过球壳壁进入导体球壳内而不与导体壁接触。
第17届预赛
四、（20分）某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的
装置转化为电磁量来测量的。一平板电容器的两个极扳竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S ，极板间的距离为d 。极板1固定不动，与周围绝缘；极板2接地，且可在水平平台上滑动并始终与极板1保持平行。极板2的两个侧边与劲度系数为k 、自然长度为L 的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定．图预17-4-1是这一装置的俯视图．先将电容器充电至电压U 后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀的向左的待
测压强p ；使两极板之间的距离发生微小的变化，如图预17-4-2所示。测得此时电容器的电压改变量为U ?。设作用在电容器极板2上的静电作用力不致引起弹簧的可测量到的形变，试求待测压强p 。
五、（20分）如图预17-5-1所示，在正方形导线回路所围的区域
1234A A A A 内分布有方向垂直于回路平面向里的匀强磁场，磁感应
强度B 随时间以恒定的变化率增大，回路中的感应电流为
1.0mA I =．已知12A A 、34A A 两边的电阻皆为零；41A A 边的电
阻1 3.0k R =Ω，23A A 边的电阻27.0k R =Ω。
1．试求12A A 两点间的电压12U 、23A A 两点间的电压23U 、34A A 两点间的电压34U 、
41A A 两点间的电压41U 。
2．若一内阻可视为无限大的电压表V 位于正方形导线回路所在的平面内，其正负端与连线位置分别如图预17-5-2、图预17-5-3和图预17-5-4所示，求三种情况下电压表的读数1U 、2U 、3U 。
第17届复赛
三、（25分）1995年，美国费米国家实验室CDF 实验组和DO 实验组在质子反质子对撞机TEVATRON 的实验中，观察到了顶夸克，测得它的静止质量
112251 1.7510eV/c 3.110kg m =?=?－，寿命 240.410s τ=?－，这是近十几年来
粒子物理研究最重要的实验进展之一．
1．正、反顶夸克之间的强相互作用势能可写为4()3S
a U r k
r
=-，式中r 是正、反顶夸克之间的距离，0.12S a =是强相互作用耦合常数，k 是与单位制有关的常数，在国际单位制中250.31910J m k =??－．为估算正、反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系统，可把束缚状态设想为正反顶夸克在彼此间的吸引力作用下绕它们连线的中点做匀速圆周运动．如能构成束缚态，试用玻尔理论确定系统处于基态中正、反顶夸克之间的距离0r ．已知处于束缚态的正、反夸克粒子满足量子化条件，即
021,2,3,22r h mv n
n π??== ???
式中02r mv ??
???为一个粒子的动量mv 与其轨道半径02r 的乘积，n 为量子数，
346.6310J s h =??－为普朗克常量．
2．试求正、反顶夸克在上述设想的基态中做匀速圆周运动的周期T ．你认为正、反顶夸克的这种束缚态能存在吗?
五、（25分）在真空中建立一坐标系，以水平向右为x 轴正方向，竖直向下为y 轴正方向，z 轴垂直纸面向里（图复17-5）．在
0y L ≤≤的区域内有匀强磁场，0.80m L =，磁场的磁感强度
的方向沿z 轴的正方向，其大小0.10T B =．今把一荷质比
1/50C kg q m =?－的带正电质点在0x =，0.20m y =-，0z =处静止释放，将带电质点过
原点的时刻定为0t =时刻，求带电质点在磁场中任一时刻t 的位置坐标．并求它刚离开磁场时的位置和速度．取重力加速度210m s g =?－。
第16届预赛
四、（20分）位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd 。ab 长为1l ，是水平的，bc 长为2l ，线框的质量为m ，电阻为R .。其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界'PP 和'QQ 均与ab 平行，两边界间的距离为H ，2H l >，磁场的磁感应强度为B ，方向与线框平面垂直，如图预16-4所示。令线框的dc 边从离磁场区域上边界'PP 的距离为h 处自由下落，已知在线框的dc 边进入磁场后，ab 边到达边界'PP 之前的某一时刻线
框的速度已达到这一阶段的最大值。问从线框开始下落到dc 边刚刚到达磁场区域下边界
'QQ 的过程中，磁场作用于线框的安培
六、（15分）如图预16-4-1所示，电阻121k R R ==Ω，电动势6V =E ，两个相同的二极管D 串联在电路中，二极管D 的D D I U -特性曲线如图预16-6-2所示。试求：
1. 通过二极管D 的电流。
2. 电阻1R 消耗的功率。
第16届复赛
三、（25分）用直径为1mm 的超导材料制成的导线做成一个半径为5cm 的圆环。圆环处于超导状态，环内电流为100A 。经过一年，经检测发现，圆环内电流的变化量小于
610A －。试估算该超导材料电阻率数量级的上限。
提示：半径为r 的圆环中通以电流I 后,圆环中心的磁感应强度为02I
B r
μ=
,式中B 、
I 、r 各量均用国际单位，720410N A μπ=??－－。
五、（25分）六个相同的电阻（阻值均为R ）连成一个电阻环，六个接点依次为1、2、3、4、5和6，如图复16-5-1所示。现有五个完全相同的这样的电阻环，分别称为1D 、2D 、┅5D 。
现将2D 的1、3、5三点分别与1D 的2、4、6三点用导线连接，如图复16-5-2所示。然后将3D 的1、3、5三点分别与2D 的2、4、6三点用导线连接，┅ 依此类推。最后将5D 的1、3、5三点分别连接到4D 的2、4、6三点上。
1．证明全部接好后，在1D 上的1、3两点间的等效电阻为724
627
R 。 2．求全部接好后，在5D 上的1、3两点间的等效电阻。
六、（25分）如图复16-6所示，z 轴竖直向上，xy
平面是一绝缘的、固定的、刚性平面。在0(,0,0)A x 处放一带电量为(0)q q ->的小物块，该物块与一细线相连，细线的另一端B 穿过位于坐标原点O 的光滑小孔，可通过它牵引小物块。现对该系统加一匀强电场，场强方向垂直与x 轴，与z 轴夹角为θ（如图复16-6所示）。设小物块和绝缘平面间的摩擦系数为tan μθ=,且静摩擦系数和滑动摩擦系数相
同。不计重力作用。现通过细线来牵引小物块，使之移动。在牵引过程中，我们约定：细线的B 端只准沿z 轴向下缓慢移动，不得沿z 轴向上移动；小物块的移动非常缓慢，在任何时刻，都可近似认为小物块处在力平衡状态。若已知小物块的移动轨迹是一条二次曲线，试求出此轨迹方程。
参考答案
第21届预赛
三、设电子刚进入平行板电容器极板间区域时的速度为v 0，因为速度方向平行于电容器的极板，通过长度为l 的极板区域所需的时间
t 1＝l /v 0 （1）
当两极板之间加上电压时，设两极板间的场强为E ，作用于电子的静电力的大小为qE 方向垂直于极板由C 指向D ，电子的加速度
qE
a m
=
（2） 而
U
E d
=
（3） 因电子在垂直于极板方向的初速度为0，因而在时间t 1内垂直于极板方向的位移
2111
2
y at = （4）
电子离开极板区域时，沿垂直于极板方向的末速度
v y ＝at 1 （5）
设电子离开极板区域后，电子到达荧光屏上P 点所需时间为t 2
t 2＝（L －l /2）/v 0 （6）
在t 2时间内，电子作匀速直线运动，在垂直于极板方向的位移
y 2＝v y t 2 （7）
P 点离开O 点的距离等于电子在垂直于极板方向的总位移
y ＝y 1+y 2 （8）
由以上各式得电子的荷质比为
20v q y m UlL
d = （9） 加上磁场B 后，荧光屏上的光点重新回到O 点，表示在电子通过平行板电容器的过程中电子所受电场力与磁场力相等，即
qE ＝qv 0B （l0）
注意到（3）式，可得电子射入平行板电容器的速度
0U
v Bd
=
（11） 代人（9）式得
2q U y m B lLd
= （12） 代入有关数据求得
111.610q
m
=? C/kg （13） 评分标准：
本题15分．（l ）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）式各1分，（10）式3分，（12）、（13）式各2分。
五、用E 和I 分别表示abdc 回路的感应电动势和感应电流的大小，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知
E ＝Bl （v 2－v 1） （1）
2I R
=
E
（2） 令F 表示磁场对每根杆的安培力的大小，则
F ＝IBl （3）
令a 1和a 2分别表示ab 杆cd 杆和物体M 加速度的大小，T 表示绳中张力的大小，由牛顿定律可知
F ＝ma 1 （4） Mg －T ＝ma 2 （5） T －F ＝ma 2 （6）
由以上各式解得
22211()2B l v v a Rm
-= （7）
222122()
2()MgR B l v v a M m R
--=
+ （8） 评分标准：
本题15分．（l ）式3分，（2）式2分，（3）式3分，（4）、（5）、（6）式各1分，（7）、（8）式各2分。
八、设B 、C 右方无穷组合电路的等效电阻为R BC ，则题图中通有电流的电路可以简化为图1
中的电路。B 、C 右方的电路又可简化为图2的电路，其中B C R ''是虚线右方电路的等效电阻。由于B '、C '右方的电路与B 、C 右方的电路结构相同，而且都是无穷组合电路，故有
BC B C R R ''
=
（1）
由电阻串、并联公式可得
212B C BC B C R R R ''
''
=+
+
（2）
由式（1）、（2）两式得
220BC BC R R -=-
解得
R BC ＝2.0 Ω （3） 图1所示回路中的电流为
201024
A=0.10A 1030182
I +-=
+++ （4）
电流沿顺时针方向。
设电路中三个电容器的电容分别为C 1、C 2和C 3，各电容器极板上的电荷分别为Q 1、Q 2和Q 3，极性如图3所示。由于电荷守恒，在虚线框内，三个极板上电荷的代数和应为零，即
Q 1＋Q 2－Q 3＝0 （5） A 、E 两点间的电势差
3
113
E A Q Q U U C C -=-
+ （6） 又有
(10300.10)V=7.0V E A U U -=-? （7）
B 、E 两点间的电势差
3
223
B E Q Q U U
C C -=
+ （8） 图
3
图1
图2
又有
(24200.10)V=26V B E U U -=+? （9）
根据（5）、（6）、（7）、（8）、（9）式并代入C 1、C 2和C 3之值后可得
Q 3＝1.3×10－
4C （10）
即电容器C 3与E 点相接的极板带负电，电荷量为1.3×10－
4C 。
评分标准：
本题17分．求得（3）式给3分，（4）式1分，（5）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）式各2分，指出所考察的极板上的电荷是负电荷再给1分。
第21届复赛
五、1．解法Ⅰ：
如图1所示，S 为原空腔内表面所在位置，1
q '的位置应位于1OP 的延长线上的某点B 1处，2
q '的位置应位于2OP 的延长线上的某点B 2处．设A 1为S 面上的任意一点，根据题意有
0111111='+B A q k
P A q k
(1)
02
12
2
12='+B A q k
P A q k (2)
怎样才能使 (1) 式成立呢？下面分析图1中11A OP ?与11B OA ?的关系．
若等效电荷1
q '的位置B 1使下式成立，即
2
11R OB OP ＝?
(3) 即
1
11
1OB OA OA OP =
(4)
则
1111B OA A OP ∽△
△
有
R
a
OA OP B A P A =
=
1
11
111 (5)
由 (1)式和 (5)式便可求得等效电荷1
q '
11
q a
R
q -=' (6)
B 2
B 1
P 2 P 1 O R
a a θ
图1
S
A 1
由 (3) 式知，等效电荷1
q '的位置B 1到原球壳中心位置O 的距离
a
R OB 2
1=
(7)
同理，B 2的位置应使2112B OA A OP ∽△△，用类似的方法可求得等效电荷
22
q a
R
q -=' (8)
等效电荷2
q '的位置B 2到原球壳中心O 位置的距离 a
R OB 2
2=
(9)
解法Ⅱ：
在图1中，设111r P A =，1
11r B A '=，d OB =1．根据题意，1q 和1q '两者在A 1点产生的电势和为零．有
01111='
'
+r q k r q k
（1＇）
式中
21221)cos 2(θRa a R r -+=
（2＇）
2
1221)cos 2(θRd d R r -+='
（3＇）
由（1＇）、（2＇）、（3＇）式得
)cos 2()cos 2(222
1
222
1θθRa a R q Rd d R q -+'=-+
（4＇）
（4＇）式是以θcos 为变量的一次多项式，要使（4＇）式对任意θ均成立，等号两边的相应系数应相等，即
)()(222
1
222
1a R q d R q +'=+ （5＇）
a q d q 2
1
2
1'=
（6＇）
由（5＇）、（6＇）式得
0)(2222=++-aR d R a ad
（7＇）
解得
a
R a R a d 2)
()(2222-±+=
（8＇）
由于等效电荷位于空腔外部，由（8＇）式求得
a
R d 2
=
（9＇）
由（6＇）、（9＇）式有
2
1222
1
q a
R q =' （10＇）
考虑到（1＇）式，有
11
q a
R
q -='
（11＇）
同理可求得
a
R OB 2
2=
（12＇）
22
q a
R
q -=' （13＇）
2．A 点的位置如图2所示．A 的电势由q 1、1
q '、q 2、2q '共同产生，即
?
??? ??-
+-=A B a R A P A B a R A P kq U A 2211
1111 (10)
因
2
21cos 2a ra r A P +-=θ
2
222
1cos 2???
? ??+???? ??-=a R a R r r A B θ 2
22cos 2a ra r A P ++=θ
2
222
2cos 2???
? ??+???? ??+=a R a R r r A B θ 代入 (10) 式得
??+--+-=4
22222cos 2cos 21R raR r a R
a
ra r kq U A θθ ?
??
?
++-
+++
42222
2
cos 2cos 21
R raR r a R
a
ra r θθ (11)
评分标准：
本题20分．第1问18分，解法Ⅰ中(1)、(2)、(6)、(7)、(8)、(9) 式各3分．解法Ⅱ的评分可参考解法Ⅰ．
第2问2分，即(11)式2分． 七、解法Ⅰ：
当金属杆ab 获得沿x 轴正方向的初速v 0时，因切割磁力线而产生感应电动势，由两金属杆与导轨构成的回路中会出现感应电流．由于回路具有自感系数，感应电流的出现，又会在回路中产生自感电动势，自感电动势将阻碍电流的增大，所以，虽然回路的电阻为零，但回路的电流并不会趋向无限大，当回路中一旦有了电流，磁场作用于杆ab 的安培力将使ab 杆减速，作用于cd 杆的安培力使cd 杆运动．
设在任意时刻t ，ab 杆和cd 杆的速度分别为v 1和v 2（相对地面参考系S ），当v 1、v 2
为正时，表示速度沿x 轴正方向；若规定逆时针方向为回路中电流和电动势的正方向，则因两杆作切割磁力线的运动而产生的感应电动势
()21v v -=Bl E
(1)
当回路中的电流i 随时间的变化率为t i ??时，回路中的自感电动势
t
i L
L ??-=E (2)
根据欧姆定律，注意到回路没有电阻，有
0=+L E E
(3)
B 2
B 1
P 2
P 1 O R
a a θ
A
图2
S
金属杆在导轨上运动过程中，两杆构成的系统受到的水平方向的合外力为零，系统的质心作匀速直线运动．设系统质心的速度为V C ，有 C mV m 20=v
(4)
得
2
v =
C V (5)
V C 方向与v 0相同，沿x 轴的正方向．
现取一新的参考系S '，它与质心固连在一起，并把质心作为坐标原点O '，取坐标轴
x O ''与x 轴平行．设相对S '系，金属杆ab 的速度为u ，cd 杆的速度为u '，则有 u V C +=1v (6)
u V C '+=2v
(7)
因相对S '系，两杆的总动量为零，即有
0='+u m mu
(8)
由(1)、(2)、(3)、(5)、(6) 、(7) 、(8)各式，得
t
i L
Blu ??=2 (9)
在S '系中，在t 时刻，金属杆ab 坐标为x '，在t ＋?t 时刻，它的坐标为x x '?+'，则由速度的定义
t
x u ?'
?=
(10)
代入 (9) 式得
i L x Bl ?='?2
(11)
若将x '视为i 的函数，由（11）式知i x ?'?为常数，所以x '与i 的关系可用一直线方程表示
b i Bl
L
x +=
'2 (12)
式中b 为常数，其值待定．现已知在t ＝0时刻，金属杆ab 在S '系中的坐标x '＝02
1
x ，这时i = 0，故得
02
12x i Bl L x +=' (13)
或
??
? ??-'=
0212x x L Bl i (14)
02
1
x 表示t ＝0时刻金属杆ab 的位置．x '表示在任意时刻t ，杆ab 的位置，故??? ?
?
-'021x x 就是杆ab 在t 时刻相对初始位置的位移，用X 表示，
02
1
x x X -
'= (15)
当X >0时，ab 杆位于其初始位置的右侧；当X <0时，ab 杆位于其初始位置的左侧．代入(14)式，得
X L
Bl
i 2=
(16)
这时作用于ab 杆的安培力
X L
l B iBl F 2
22-=-=
(17)
ab 杆在初始位置右侧时，安培力的方向指向左侧；ab 杆在初始位置左侧时，安培力的方向指向右侧，可知该安培力具有弹性力的性质．金属杆ab 的运动是简谐振动，振动的周期
(
)
L
l B m
T 2
22π
2= (18)
在任意时刻t ， ab 杆离开其初始位置的位移
??
?
??+=?t T A X π2cos
(19)
A 为简谐振动的振幅，? 为初相位，都是待定的常量．通过参考圆可求得ab 杆的振动速度
??
?
??+??? ??-=?t T T A u π2sin π2 (20)
(19)、(20)式分别表示任意时刻ab 杆离开初始位置的位移和运动速度．现已知在t ＝0时刻，ab 杆位于初始位置，即
X = 0
速度
00002
121v v v v =-=-=C V u
故有
?cos 0A =
物理总复习电磁学 复习容：高二物理（第十三章 电场、第十四章 恒定电流、第十五章 磁场、第十六章 电磁感应、第十七章 变交电流、第十八章 电磁场与电磁波） 复习围：第十三章～第十八章 电磁学 §.1 第十三章 电场 1. （1）电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移给另一个物体或者从物体的一部分转移到另一部分. （2）应用起电的三种方式：摩擦起电（前提是两种不同的物质发生摩擦）、感应起电（把电荷移近不带电的导体（不接触导体），使导体带电）、接触带电. 注意：①电荷量e 称为元电荷电荷量C 1060.119-?=e ；②电子的电荷量e 和电子的质量m 的比叫做电子的比荷 C/kg 1076.111?=e m e . ③两个完全相同的带电金属小球接触时．．．．．．．．．．．．．．．．电荷量分配规律：原带异种电荷的先中和后平分；原带同种电荷的总电荷量平分. 2. 库仑定律. ⑴适用对象：点电荷. 注意：①带电球壳可等效点电荷. 当带电球壳均匀带电时，我们可等效在球心处有一个点电荷；球壳不均匀带电荷时，则等效点电荷就靠近电荷多的一侧. ②库仑力也是电场力，它只是电场力的一种. ⑵公式：2 21r Q Q k F ?=（k 为静电力常量等于229/c m N 109.9??）. 3.（1）电场：只要有电荷存在，电荷周围就存在电场（电场是描述自身的物理量．．．．．．．．．．．），电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力. （2）ⅰ. 电场强度（描述自身的物理量．．．．．．．．）： E = F / q 这个公式适用于一切电场，电场强度E 是矢量，物理学中规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的电场力的方向相同，即正电荷受的电场力方向，即E 的方向为负电荷受的电场力的方向的反向. 此外F = Eq 与2 21r Q Q k F ?=不同就在于前者适用任何电场，后者只适用于点电荷. 注意：①对检验电荷（可正可负）的要求：一是电荷量应当充分小；二是体积也要小. ②E = F / q 中F 是检验电荷所受电场力，q 为检验电荷的电量 ③凡是“描述自身的物理量”统统不能说××正此，××反比（下同）. ⅱ. 点电荷的电场场强2 r kQ E =对象就必须是以点电荷Q 为场源电荷的电量，因此它只适用于点电荷形成的电场. 注意：若两个点电荷相距为r ，将两个点电荷移近至r 趋近于零，由2 r kQ E =知，这时的E 为无穷大.（×）（这时的 两个点电荷不能看作质点了，不符和2 r kQ E =的适用条件） 4. 电场线：电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致（与电场线的走向方向相同的那一个方向）. ①电场线的疏密程度表示场强的大小，电场线越密（疏）场强越大（小）. ②电场线的分布情况可用实验来摸拟，而电场线都是假想的线. 相等的平行直线. 附：若电场线平行，但间距不等，则这样的电场不存在.[简证：假设存在，W AB = qES =U AB q ，因为E 不同（由于间距不同造成）且S 相同，所以S E U S E q q U AB AB ?=???=?] ④点电荷的电场线分布是直线型（如图）.
第十四届全国中学生物理竞赛预赛试题 ( 全卷共九题，总分为 140 分） 一 .(10 分 ) 一质点沿χ轴作直线运动 , 其中ν随时间 t 的变化如图 1(a) 所示 , 设 t=0 时 , 质点位于坐标原点Ο处 . 试根据ν -t 图分别在图 1(b) 及图 1(c) 中尽可能准确的画出 : 1. 表示质点运动的加速度α随时间 t 变化关系的α -t 图 . 2. 表示质点运动的位移χ随时间 t 变化关系的χ -t 图 . 二 .(12 分 ) 三个质量相同的物块 A,B,C 用轻弹簧和一根轻线相连 ,, 挂在天花板上 , 处于平衡状态 , 如图 2 所示。现将 A,B 之间的轻线剪断 , 在刚剪断的瞬间 , 三个 ` 物体的加速度分别是 ( 加速度的方向以竖直向下为正 ):
A 的加速度是 ________; B 的加速度是 _________; C 的加速度是 _________; 三 (10 分 ) 测定患者的血沉 , 在医学上有助于医生对病情作出判断 , 设血液是由红血球和血浆组成的悬浮液 . 将次悬浮液放入竖直放置的血沉管内 , 红血球就会在血浆中匀速下沉 , 其下沉速率称为血沉 . 某人的血沉υ的值大约是 10毫米/小时. 如果把红血球近似看作是半 径为 R 的小球 , 且认为它在血浆中所受的粘滞阻力为f=6πηRυ . 在室温下η≈ 1.8 × 10-3帕. 秒 . 已知血浆的密度ρ0≈1.0 × 103千克 / 米3, 红血球的密度ρ≈1.3 × 103千克 / 米3 . 试由以上数据估算红血球半径的大小 ( 结果取一位有效数字 ). 四 .(12 分 ) 有一半径为 R 的不导电的半球薄壳 , 均匀带电 , 倒扣在χΟ y 平面上 , 如图 3 所示图中Ο为球心 ,ABCD 为球壳边缘 ,AOC 为直径 . 有一电量为 q 的点电荷位于 OC 上的 E 点 ,OE=r. 已知将此点电荷由 E 点缓慢移至球壳顶点 T 时 , 外力需要作功 W,W>0, 不计重力影响 . 1. 试求将次点电荷由 E 点缓慢移至 A 点外力需做功的正负大小 , 并说明理由 .
全国中学生物理竞赛真题汇编---光学 1.（19Y5）五、（20分）图预19-5中，三棱镜的顶角α为60?，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为 30.0cm f =的两个完全相同的凸透镜L 1和 L 2．若在L 1的前焦面上 距主光轴下方14.3cm y =处放一单色点光源S ，已知 其像S '与S 对该光学系统是左右对称的．试求该三棱 镜的折射率． 2.（21Y6）六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。 杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O 下方玻璃中的 C 点，球面的半径R ＝，O 到杯口平面的距离为。在杯脚底中心处P 点紧贴一张画片，P 点距O 点。这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n 1＝，酒的折射率n 2＝。试通过分析计算与论证解释这一现象。 3．（22Y3）三、(18分)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为尺的黑球，距球心为2R 处有一点光源S ，球心p 和光源s.皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r 最大为多少? 4．（16F2）（25分）两个焦距分别是1f 和2f 的薄透镜1L 和 2L ，相距为d ，被共轴地安置在光具座上。 1. 若要求入射光线和与 之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果， 分别画出各种可能条件下的光路示意图。 5．（17F2） 如图1所示，在真空中有一个折射率为ｎ（ｎ＞ｎ0，ｎ0为真空的折射率），半径为ｒ的质地均匀的小球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线ＢＣ传播，直线BC 与小球球心O 的距离为ｌ（ｌ＜ｒ），光束于小球体表面的点Ｃ经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D 又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小． 图1 6.（17F6）、普通光纤是一种可传输光的圆柱形细丝，由具有圆形截面的纤芯Ａ和包层Ｂ组成，Ｂ的折射率小于Ａ的折射率，光纤的端面和圆柱体的轴垂直，由一端面射入的光在很长的光纤中传播时，在纤芯Ａ和包层Ｂ的分界面上发生多次全反射．现在利用普通光纤测量流体F 的折射率．实验方法如下：让光纤的一端（出射端）浸在流体F 中．令与光纤轴平行的单色平行光束经凸透镜折射后会聚光纤入射端面的中心Ｏ，经端面折射进入光纤，在光纤中传播．由点Ｏ出发的光束为圆锥形，已知其边缘光线和轴的夹角为α0，如图3甲所示．最后光从另一端面出射进入流体Ｆ．在距出射端面ｈ1处放置一垂直于光纤轴的毛玻璃屏Ｄ，在Ｄ上出现一圆形光斑，测出其直径为ｄ1，然后移动光屏Ｄ至距光纤出射端面ｈ２处，再测出圆形光斑的直径ｄ２，如图3乙所示．
高二物理电磁学综合试题 第Ⅰ卷选择题 一.选择题：（本题共10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个 选项正确，有的小题有多个选项正确，全对得3分，漏选得1分，错选、不选得0分） １、下列说法不符合 ．．．物理史事的是（） Ａ、赫兹首先发现电流能够产生磁场，证实了电和磁存在着相互联系 Ｂ、安培提出的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质 Ｃ、法拉第在前人的启发下，经过十年不懈的努力，终于发现电磁感应现象 Ｄ、19世纪60年代，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在 ２、图1中带箭头的直线是某电场中的一条电场线，在这条直线上有a、b两点，若用 E a、E b表示a、b两点的场强大小，则（） Ａ、a、b两点的场强方向相同 Ｂ、电场线是从ａ指向ｂ，所以有E a＞E b Ｃ、若一负电荷从b点逆电场线方向移到ａ点，则电场力对该电荷做负功 Ｄ、若此电场是由一负点电荷所产生的，则有E a＜E b ３、质量均为ｍ、带电量均为＋ｑ的Ａ、Ｂ小球，用等长的绝缘细线悬在天花板上的同一点，平衡后两线张角为２θ，如图２所示，若Ａ、Ｂ小球可视为点电荷，则Ａ小球所在处的场强大小等于（） Ａ、mgsinθ/q Ｂ、mgcosθ/q Ｃ、mgtgθ/q Ｄ、mgctgθ/q ４、如图３所示为某一LC振荡电路在某时刻的振荡情况，则由此可知，此刻（）Ａ、电容器正在充电 Ｂ、线圈中的磁场能正在增加 Ｃ、线圈中的电流正在增加 Ｄ、线圈中自感电动势正在阻碍电流增大 是（） A、它的频率是50H Z Ｂ、电压的有效值为311V Ｃ、电压的周期是 002s Ｄ、电压的瞬时表达式是u=311 sin314t v 图３ －311 311 u/v 0 1 2 t/10－2s 图４ ａｂ 图１ B 图２ A θθ q q
高一下物理竞赛试题 一、单项选择题（共6小题，每题3分，共18分） 1．如图，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A （A 、B 接触面竖直），此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知A 与B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与B 的质量之比为（ ） A ． 2 11 μμ B ． 212 1-1μμμμ C ． 21211μμμμ+ D ．2 12 12μμμμ+ 2．如图所示，轻杆BC 的一端铰接于C ，另一端悬挂重物G ，并用细绳绕过定滑轮用力拉住．开始时，∠BCA ＞90°，现用拉力F 使∠BCA 缓慢减小，直到BC 接近竖直位置的过程中，杆BC 所受的压力（ ） A ．保持不变 B ．逐渐增大 C ． 逐渐减小 D ． 先增大后减 小 3、如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内 ）。与稳定在竖直位置时相比，小球高度 A 一定升高 B 一定降低 C 保持不变 D 升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 4、一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L 1和L 2，中间球网高度为h 。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h 。不计空气的作用，重力加速度大小为g 。若乒乓球的发射速率为v 在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v 的最大取值范围是 A ．1 2266g g v h h L L << B ．2 2 1 12(4)4 6g g v h h L L L +<< C ．2 2 1 12(4)12 626g g v h h L L L +<< D ．2 2 1 12(4)14 26g g v h h L L L +<<
全国中学生物理竞赛真题汇编---热学 1.（19Y4） 四、（20分）如图预19-4所示，三个绝热的、容积相同的球状容器A 、B 、C ，用带有阀门K 1、K 2的绝热细管连通，相邻两球球心的高度差 1.00m h =．初始时，阀门是关闭的，A 中装有1mol 的氦（He ）,B 中装有1mol 的氪（Kr ）,C 中装有lmol 的氙（Xe ），三者的温度和压强都相同．气体均可视为理想气体．现打开阀门K 1、K 2，三种气体相互混合，最终每一种气体在整个容器中均匀分布，三个容器中气体的温度相同．求气体温度的改变量．已知三种气体的摩尔质量分别为 31He 4.00310kg mol μ--=?? 在体积不变时，这三种气体任何一种每摩尔温度升高1K ，所吸收的热量均为 3/2R ，R 为普适气体常量． 2．（20Y3）（20分）在野外施工中，需要使质量m ＝4.20 kg 的铝合金构件升温；除了保温瓶中尚存有温度t ＝90.0oC 的1.200kg 的热水外，无其他热源。试提出一个操作方案，能利用这些热水使构件从温度t 0＝10.0oC 升温到66.0oC 以上(含66.0oC)，并通过计算验证你的方案． 已知铝合金的比热容c ＝0.880×103J ·(k g·oC)－1 ， 水的比热容c ＝ 4.20×103J ·(kg ·oC)－1 ，不计向周围环境散失的热量． 3．（22Y6）(25分)如图所示。两根位于同一水平面内的平行的直长金属导轨，处于恒定磁场中。 磁场方向与导轨所在平面垂直．一质量为m 的均匀导体细杆，放在导轨上，并与导轨垂 直，可沿导轨无摩擦地滑动，细杆与导轨的电阻均可忽略不计．导轨的左端与一根阻值为 尺0的电阻丝相连，电阻丝置于一绝热容器中，电阻丝的热容量不计．容器与一水平放置的开口细管相通，细管内有一截面为S 的小液柱(质量不计)，液柱将l mol 气体(可视为理想气体)封闭在容器中．已知温度升高1 K 时，该气体的内能的增加量为5R ／2(R 为普适气体常量)，大气压强为po ，现令细杆沿导轨方向以初速V 0向右运动，试求达到平衡时细管中液柱的位移． 4．（16F1）20分）一汽缸的初始体积为0V ，其中盛有2mol 的空气和少量的水（水的体积可以忽略）。平衡时气体的总压强是3.0atm ，经做等温膨胀后使其体积加倍，在膨胀结束时，其中的水刚好全部消失，此时的总压强为2.0atm 。若让其继续作等温膨胀，使体积再次加倍。试计算此时： 1.汽缸中气体的温度； 2.汽缸中水蒸气的摩尔数； 3.汽缸中气体的总压强。 假定空气和水蒸气均可以当作理想气体处理。 5．（17F1）在一大水银槽中竖直插有一根玻璃管，管上端封闭，下端开口．已知槽中水银液面以上的那部分玻璃管 的长度ｌ＝76ｃｍ，管内封闭有ｎ＝1．0×10－3 ｍｏｌ的空气，保持水银槽与玻璃管都不动而设法使玻璃管内空气的温度缓慢地降低10℃，问在此过程中管内空气放出的热量为多少?已知管外大气的压强为76ｃｍＨｇ，每摩尔空 气的内能Ｕ＝ＣＶＴ，其中Ｔ为绝对温度，常量ＣＶ＝20．5Ｊ·（ｍｏｌ·Ｋ）－1 ，普适气体常量Ｒ＝8．31Ｊ·（ｍ ｏｌ·Ｋ）－1 31Kr 83.810kg mol μ--=??31Xe 131.310kg mol μ--=??
高考物理电磁学大题习题20题 1.如图所示，虚线MO 与水平线PQ 相交于O ，二者夹角θ=30°，在MO 左侧存在电场强度为 E 、方向竖直向下的匀强电场，MO 右侧某个区域存在磁感应强度为B 、垂直纸面向里的匀强 磁场，O 点处在磁场的边界上。现有一群质量为m 、电量为+q 的带电粒子在纸面内以不同的速度（0≤v ≤ E B ）垂直于MO 从O 点射入磁场，所有粒子通过直线MO 时，速度方向均平行于PQ 向左。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，求： （1）粒子在磁场中的运动时间。 （2）速度最大的粒子从O 开始射入磁场至返回水平线POQ 所用时间。 （3）磁场区域的最小面积。 【答案】（1）23m qB π（2）)m t qB π=或23m qB π（3）22 24 4(12m E S q B π-?= 或22 24 (3m E q B π 【解析】 【详解】（1）粒子的运动轨迹如图所示，设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R ，周期为T ，粒子在匀强磁场中运动时间为t 1， 则2 mv qvB R =，即mv R qB =，22R m T v qB ππ==，11233m t T qB π== （2）设粒子自N 点水平飞出磁场，出磁场后应做匀速运动至OM ，设匀速运动的距离为x ，匀速运动的时间为t 2，由几何关系知：
tan R x θ= ，2x t v =，2t =过MO 后粒子做类平抛运动，设运动的时间为t 3，则： 2 33122qE R t m = 又：E v B = ，3t = 则速度最大的粒子自O 进入磁场至重回水平线POQ 所用的时间123t t t t =++ 联立解得：t = （3）由题知速度大小不同的粒子均要水平通过OM ，其飞出磁场的位置均应在ON 的连线上，故磁场范围的最小面积S ?是速度最大的粒子在磁场中的轨迹与ON 所围成的面积。扇形 OO N '的面积21 3S R π= OO N ?'的面积为：22 cos30sin 30S R R =??= ' 又S S S ?=-' 联立解得2224m E S q B ?=或22 24(3m E q B π。 2.如图甲所示，两平行金属板接有如图乙所示随时间t 变化的电压U ，两板间电场可看作均匀的，且两金属板外无电场，两金属板长L ＝0.2 m ，两板间距离d ＝0.2 m ．在金属板右侧边界MN 的区域有一足够大的匀强磁场，MN 与两板中线OO ′垂直，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里．现有带正电的粒子流沿两板中线OO ′连续射入电场中，已知每个粒子速度v 0＝105 m/s ，比荷＝108 C/kg ，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的． (1)试求带电粒子射出电场时的最大速度； (2)任意时刻从电场射出的带电粒子，进入磁场时在MN 上的入射点和在MN 上出射点的距离是一确定的值s ，试通过计算写出s 的表达式（用字母m 、v 0、q 、B 表示）． 【答案】（1）。方向：斜向右上方或斜向右下方，与初速
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，下列说确的有 A.若甲的初速度比乙大，则甲的速度后减到0 B.若甲的初动量比乙大，则甲的速度后减到0 C.若甲的初动能比乙大，则甲的速度后减到0 D.若甲的质量比乙大，则甲的速度后减到0 3.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F1；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F2（如图Ⅰ-3），关于F1 和F2的大小，下列判断中正确的是 A.F1 = F2＞(M + m)g B.F1＞(M + m)g,F2＜(M + m)g C.F1＞F2＞(M + m)g D.F1＜(M + m)g，F2＞(M + m)g 5.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
全国中学生高中物理竞赛预赛试题分类汇编 力学 第16届预赛题. 1.（15分）一质量为M 的平顶小车，以速度0v 沿水平的光滑轨道作匀速直线运动。现将一质量为m 的小物块无初速地放置在车顶前缘。已知物块和车顶之间的动摩擦系数为μ。 1. 若要求物块不会从车顶后缘掉下，则该车顶最少要多长？ 2. 若车顶长度符合1问中的要求，整个过程中摩擦力共做了多少功？ 参考解答 1. 物块放到小车上以后，由于摩擦力的作用，当以地面为参考系时，物块将从静止开始加速运动，而小车将做减速运动，若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度，则物块就刚好不脱落。令v 表示此时的速度，在这个过程中，若以物块和小车为系统，因为水平方向未受外力，所以此方向上动量守恒，即 0()Mv m M v =+ （1） 从能量来看，在上述过程中，物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功，即 2 112 mv mg s μ= （2） 其中1s 为物块移动的距离。小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功，即 22021122 Mv mv mgs μ-=- （3） 其中2s 为小车移动的距离。用l 表示车顶的最小长度，则 21l s s =- （4） 由以上四式，可解得 2 2()Mv l g m M μ=+ （5） 即车顶的长度至少应为20 2() Mv l g m M μ=+。 2．由功能关系可知，摩擦力所做的功等于系统动量的增量，即 22 11()22 W m M v Mv =+- （6） 由（1）、（6）式可得 2 2() mMv W m M =-+ （7） 2.（20分）一个大容器中装有互不相溶的两种液体，它们的密度分别为1ρ和2ρ（12ρρ<）。现让一长为L 、密度为 121 ()2 ρρ+的均匀木棍，竖直地放在上面的液体内，其下端离两液体分界面的距离为
电学实验 测定金属的电阻率 1.在“测定金属的电阻率”的实验中，所测金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出该金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。用米尺测出该金属丝的长度L，用螺旋测微器测量该金属丝直径时的刻度位置如图所示。 (1)从图中读出金属丝的直径为______________mm。 (2)实验时，取来两节新的干电池、开关、若干导线和下列器材： A．电压表0～3 V，内阻10 k B．电压表0～15 V，内阻50 k C．电流表0～0.6A，内阻0.05 D．电流表0～3 A，内阻0.01 E．滑动变阻器，0～10 F．滑动变阻器，0～100 ①要较准确地测出该金属丝的电阻值，电压表应选_______________，电流表应选______________，滑动变阻器选_____________(填序号)。 ②实验中，某同学的实物接线如图所示，请指出该实物接线中的两处明显错误。 错误l：_____________________________；
错误2：_____________________________。 2.为了测量某根金属丝的电阻率，根据电阻定律需要测量长为L的金属丝的直径D.电阻R。某同学进行如下几步进行测量： （1）直径测量：该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图，由图可知，该金属丝的直径d= 。 （2）欧姆表粗测电阻，他先选择欧姆×10档，测量结果如图所示，为了使读数更精确些，还需进行的步骤是。 A.换为×1档，重新测量 B.换为×100档，重新测量 C.换为×1档，先欧姆调零再测量 D.换为×100档，先欧姆调零再测量 （3）伏安法测电阻，实验室提供的滑变阻值为0～20Ω，电流表0～0.6A（内阻约0.5Ω），电压表0～3V（内阻约5kΩ），为了测量电阻误差较小，且电路便于调节，下列备选电路中，应该选择。 3.在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图（a）所示．闭合开关后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：
高中物理电磁学部分试题选 填空题（把答案填在题中的括号内）。 0.1.1如图3-51所示，在厚金属板M附近放置一个负点电荷Q，比较图中a、b、c三点的 场强E a、E b、E c大小关系为（）；电势U a、U b、U c高低关系为（）． 图3-51 0.1.2带电量为q1、q2，质量分别为m１和m２的两带异种电荷的粒子，其中q1＝2q2，ｍ１＝ 4m２，均在真空中．两粒子除相互之间的库仑力外，不受其它力作用．已知两粒子到某固定点的距离皆保持不变，由此可知两粒子一定做（）运动，该固定点距两带电粒子的距离之比L１∶L２＝（）． 0.1.3在一次雷雨闪电中，两块云之间的电势差均为10９V，从一块云移到另一块云的电量 均为30C，则在这次闪电中放出的能量是（）J． 0.1.4如图3-52所示，在电场为竖直方向的匀强电场中，质量为m、带电量为-q的质点P， 沿直线AB斜向下运动，直线AB与竖直方向间的夹角为θ，若AB长度为L，则A、B两点间的电势差为（）． 图3-52 0.1.5用三个完全相同的金属环，将其相互垂直放置，并把相交点焊接起来成为如图3-53 所示的球形骨架，如整个圆环的电阻阻值为4Ω，则A、C间的总电阻阻值R AC＝（）。（A、B、C、D、E、F为六个相交焊接点，图中B点在外，D点在内） 图5-53
0.1.6电路如图3-54所示，R１＝R３＝R，R２＝2R，若在b、d间接入理想电压表，读数为 （）；若在b、d间接入内阻为R的电压表，读数为（）。 图5-54 0.1.7如图3-55所示的图线，a是某电源的U-I图线，b是电阻R的U-I图线，这个电源 的内电阻等于( )，用这个电源和两个电阻Ｒ串联成闭合电路，电源输出的电功率等于( )。 图3-55 0.1.8如图3-56所示电路中，已知R１＝100Ω，右边虚线框内为黑盒，情况不明，今用电 压表测得U AC＝10V，U CB＝40V．则A、B间总电阻R AB是( )。 图5-56 0.1.9电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干 后的保温状态。如图3-57所示是电饭锅电路的示意图，S是感温材料制造的开关，R１是电阻，R２是加热用的电阻丝，那么当开关S接通时，电饭锅所处的工作状态为（）。如果要使Ｒ２在保温状态时的功率是加热状态时的1/9，那么R１/R２＝（）。 图3-57
全国中学生物理竞赛真题汇编---光学 1.（19Y5）五、（20分）图预19-5中，三棱镜的顶角α为60?，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为 30.0cm f = 的两个完全相同的凸透镜L 1和 L 2．若在L 1的前焦面上 距主光轴下方14.3cm y =处放一单色点光源S ，已知 其像S '与S 对该光学系统是左右对称的．试求该三棱 镜的折射率． 2.（21Y6）六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O 下方玻璃中的C 点，球面的半径R ＝1.50cm ，O 到杯口平面的距离为8.0cm 。在杯脚底中心处P 点紧贴一张画片，P 点距O 点6.3cm 。这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n 1＝1.56，酒的折射率n 2＝1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。 3．（22Y3）三、(18分)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为尺的黑球，距球心为2R 处有一点光源S ，球心p 和光源s.皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r 最大为多少? 4．（16F2）（25分）两个焦距分别是1f 和2f 的薄透镜1L 和2L ，相距为d ，被共轴地安置在光具座上。 1. 若要求入射光线和与之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。 5．（17F2） 如图1所示，在真空中有一个折射率为ｎ（ｎ＞ｎ0，ｎ0为真空的折射率），半径为ｒ的质地均匀的小球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线ＢＣ传播，直线BC 与小球球心O 的距离为ｌ（ｌ＜ｒ），光束于小球体表面的点Ｃ经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D 又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小． 图1
高中物理典型例题集锦 (电磁学部分) 25、如图22-1所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板 的中央各有小孔M、N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上)，空气阻力不计，到达N点时速度恰好 为零，然后按原路径返回。若保持两板间的电压不变，则： A.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。 B.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。 C.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过 N孔继续下落。 图22-1 D.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N 孔继续下落。 分析与解：当开关S一直闭合时，A、B两板间的电压保持不变，当带电质点从M向N 运动时，要克服电场力做功，W=qU AB，由题设条件知：带电质点由P到N的运动过程中，重力做的功与质点克服电场力做的功相等，即：mg2d=qU AB 若把A板向上平移一小段距离，因U AB保持不变，上述等式仍成立，故沿原路返回， 应选A。 若把B板下移一小段距离，因U AB保持不变，质点克服电场力做功不变，而重力做功 增加，所以它将一直下落，应选D。 由上述分析可知：选项A和D是正确的。 想一想：在上题中若断开开关S后，再移动金属板，则问题又如何(选A、B)。 26、两平行金属板相距为d，加上如图23-1(b)所示的方波形电压，电压的最大值为U0，周期为T。现有一离子束，其中每个 离子的质量为m，电量为q，从与两板 等距处沿着与板平行的方向连续地射 入两板间的电场中。设离子通过平行 板所需的时间恰为T(与电压变化周图23-1 图23-1(b)
高中物理电学经典试题
实验：电表的改装 基础过关：如果某电流表内阻为R g Ω，满偏电流为I g uA ，要把它改装为一个UV 的电压表，需 要_____联一个阻值为________________Ω的电阻；如果要把它改装为一个IA 的电流表，则应____联一个阻值为_ ______________Ω的电阻． 1．电流表的内阻是R g =200Ω，满刻度电流值是I g =500微安培，现欲把这电流表改装成量程为1．0V 的电压表，正确的方法是 [ ] A ．应串联一个0．1Ω的电阻 B ．应并联一个0．1Ω的电阻 C ．应串联一个1800Ω的电阻 D ．应并联一个1800Ω的电阻 2.(2011年临沂高二检测)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程．已知某一表头G ，内阻R g ＝30 Ω，满偏电流I g ＝5 mA ，要将它改装为量程为0～3 A 的电流表，所做的操作是( ) A ．串联一个570 Ω的电阻 B ．并联一个570 Ω的电阻 C ．串联一个0.05 Ω的电阻 D ．并联一个0.05 Ω的电阻 3．如图2－4－17所示，甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流表G 和一个变阻器R 组成，下列说法正确的是( ) A ．甲表是电流表，R 增大时量程增大 B ．甲表是电流表，R 增大时量程减小 C ．乙表是电压表，R 增大时量程增大 D ．乙表是电压表，R 增大时量程减小 4．用两只完全相同的电流表分别改装成一只电流表和一只电压表．将它们串联起来接入电路中，如图2－4－21所示，此时( ) A ．两只电表的指针偏转角相同 B ．两只电表的指针都不偏转 C ．电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 D ．电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 5.(2011年黄冈高二检测)已知电流表的内阻R g ＝120 Ω，满偏电流I g ＝3 mA ，要把它改装成量程是6 V 的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A 的电流表，应并联多大的电阻？ 6、用相同的灵敏电流计改装成量程为3V 和15V 两个电压表，将它们串联接人电路中，指针偏角之比为______，读数之比________。用相同电流计改装成0.6A 和3A 的两个电流表将它们并联接入电路中，指针偏角之比_______，读数之比_________． 7.一只电流表，并联0.01Ω的电阻后，串联到电路中去，指针所示0.4A ，并联到0.02Ω的电阻后串联 到同一电路中去（电流不变），指针指示0.6A 。则电流表的内阻R A ＝_______Ω 8.在如图所示的电路中，小量程电流表的内阻为100Ω满偏 电流为 1mA,R 1=900ΩR 2=999100 Ω.(1)当S 1和 S 2均断开时，改装所成的表是什么表？量程多大？（2）当S 1和 S 2均闭合时，改装所成的表是什么表？量程多 大？ 9．一电压表由电流表G 与电阻R 串联而成，如图所示，若在使用中发现此电压表计数总比准确值稍小一些，可以加以改正的措施是 10、有一量程为100mA 内阻为1Ω的电流表，按如图所示的电路改 装，量程扩大到1A 和10A 则图中的R 1=______ G R 2 R 1 S 1 S 2 R G G 公共 10A 1A R 1 R 2
2014第31届全国中学生物理竞赛预赛试题及参考答案与评分标准 一、选择题．本题共5小题，每小题6分，在每小题给出的4个选 项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意．把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分． 1．一线膨胀系数为α的正立方体物块，当膨胀量较小时，其体膨胀系数等于 A．αB．α1/3 C．α3D．3α 2．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着一体积为lcm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度．当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示，当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度．下列说法中错误的是 A．密度秤的零点刻度在Q点 B．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边 C．密度秤的刻度都在Q点的右侧 D．密度秤的刻度都在Q点的左侧 3．一列简谐横波在均匀的介质中沿z轴正向传播，两质点P1和P2的平衡位置在x轴上，它们相距60cm，当P1质点在平衡位置处向上运动时，P2质点处在波谷位置，若波的传播速度为24 m/s，则该波的频率可能为 A．50Hz B．60Hz C．400Hz D．410Hz 4．电磁驱动是与炮弹发射、航空母舰上飞机弹射起飞有关的一种新型驱动方式，电磁驱动的原理如图所示，当直流电流突然加到一固定线圈上，可以将置于线圈上的环弹射出去．现在同一个固定线圈上，先后置有分别用钢、铝和硅制成的形状、大小和横截面积均相同的三种环；当电流突然接通时，它们所受到的推力分别为F1、F2和F3．若环的重力可忽略，下列说法正确的是 A．F1>F2>F3B．F2>F3 >F1 C．F3 >F2> F1D．F1=F2=F3 5．质量为m A的A球，以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动，并与B球发生弹性正碰．假设B球的质量m B可选取为不同的值，则 A．当m B=m A时，碰后B球的速度最大 B．当m B=m A时，碰后B球的动能最大 C．在保持m B>m A的条件下，m B越小，碰后B球的速度越大
例3-1 【新课标全国Ⅰ】关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）。 A 安培力的方向可以不垂直于直导线 B 安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D 将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 例3-2 图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属 导轨，是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端、，导轨两端、， 分别接到两个不流电源上时，便在导轨上滑动。下列说法正确的是（）。 A若接正极，接负极，接正极，接负极，则向右滑动B若接正极，接负极，接负极， 接正极，则向右滑动 C若接负极，接正极，接正极，接负极，则向左滑动D若接负极，接正极，接负极，接正极，则向左滑动 例3-3 如图所示，磁感应强度大小为的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方向所夹 的锐角为45°。将一个34金属圆环置于磁场中，圆环的圆心为，半径为，两条半径 和0 相互垂直，且沿水平方向。当圆环中通以电流I时，圆环受到的安培力大小为（）。 A 2 B 32 CD 2 例3-4 如图所示，边长为的等边三角形导体框是由3根电阻均为 3 的导体棒构成， 磁感应强度为的匀强磁场垂直导体框所在平面，导体框两顶点与电动势为,内阻为 的电源用电阻可忽略的导线相连，则整个线框受到的安培力大小为（）。 A 0B3 C2 D 例4-1 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为、质量为的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是（）。 A 此过程中磁感应强度逐渐增大 B 此过程中磁感应强度先减小后增大 C 此过程中磁感应强度的最小值为sin D 此过程中磁感应强度的最大值为 tan 例4-2 【上海卷】如图所示，质量为、长度为的直导线用两绝缘细线悬挂于、′， 并处于匀强磁场中，当导线中通以沿正方向的电流，且导线保持静止时悬线与 竖直方向夹角为。磁感应强度方向和大小可能为（）。 A 正向，tan B 正向， C 负向，tan D 延悬线向上，sin 例4-3 【新课标全国Ⅰ卷】如图，一长为10 的金属棒用两个完全相同的弹 簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 ，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端 与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 的电池相连，电路总电阻为2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 ；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 ，重力加速度大小取10 / 2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并 求出金属棒的质量。 例5-1 如图所示，一个长方形线框静止放在同一平面内直导线附近，线框可以自由移动， 直导线固定不动。当直导线和线框中分别通以图示方向的恒定电流′和时，则线框的受 力情况和运动情况是（）。 A 线框四个边受到安培力的作用 B 线框仅左边和右边受到安培力 C 线框向左运动 D 线框向右运动
高中物理竞赛习题 1、圆环放在光滑水平面上，有一甲虫，质量与环相等，沿环爬行，相对环的角速度为ω0，求甲虫在环上爬行一周，环的角位移。 2、一小水滴在均匀的静止雾气中凝结成核，当它下落时，扫光位于路径上的雾气，假如它留住了收集到的全部雾气，仍能保持球形，且没有粘滞阻力，渐渐地它会趋于匀速下落：v ( t ) = a t ( 对应较大的t )。试求系数a 。 3、处于固定的、绝热长方体密封器中央的绝热活塞，质量为m，截面积为S，两边的气体压强均为P0，气柱长度均为L ，若不计摩擦，求活塞微振动的周期。
4、0.1 mol 的单原子气体作如图1所示的循环，已知P 1 = 32P a ，V 1 = 8.00m 3 ，P 2 = 1.0P a V 2 = 64.0m 3，试求： （1）循环中的最高温度； （2）循环中气体对外界做的功。 5、如图2所示，等边三角形ABC 以及内含的无 限网络均由相同的、均质的细铜线连成。现在BC 边上又接上同种导线组成的等边三角形。已知铜线单位 长度的电阻为R 0 ，试求AB 两端的等效电阻R AB 。 6、如图3所示，在空间有相互垂直的场强为E 的匀强电场和磁感强度为B 的匀强磁场。一电子从原点静止释放，试求其在y 轴方向前进的最大距离。 V 图 1图 3A B C a a a a -2图 2
7、为了测量玻璃楞镜的折射率n ，采用如图4所示的装置。棱镜放在会聚透镜的前面，AB 面垂直于透镜的主光轴，在透镜的焦平面上放一个屏，当散射光照在AC 面上时，在屏上可以观察到两个区域：照亮区和非照亮区。连接两区分界处（D 点）与透镜光心O 的直线与透镜的主光轴O O '成30°角。已知棱镜的顶角α= 30°，试求棱镜的折射率n 。 高中物理竞赛习题答案 1、 θ= －32π 2、 a = 7 1g 3、 T = S P 28mL 20π 4、 (1) m T = 721K ; (2) W = 636 J 5、 0AB aR 127 75R -= 6、 2m eB E 2Y π= 7、 n = 1)ctgj j sin i sin ( 20 +- ( 其中0i = 30°，j = 30°) A B C O O′30°图 4
全国高中物理竞赛历年试题与详解答案汇编 ———广东省鹤山市纪元中学 2014年5月
全国中学生物理竞赛提要 编者按：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第九次全体会议的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国目前中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛和决赛命题的依据，它包括理论基础、实验基础、其他方面等部分。其中理论基础的绝大部分内容和国家教委制订的（全日制中学物理教学大纲》中的附录，即 1983年教育部发布的《高中物理教学纲要（草案）》的内容相同。主要差别有两点：一是少数地方做了几点增补，二是去掉了教学纲要中的说明部分。此外，在编排的次序上做了一些变动，内容表述上做了一些简化。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在南宁由全国中学生物理竞赛委员会第10次全体会议正式通过，开始实施。 一、理论基础 力学 1、运动学 参照系。质点运动的位移和路程，速度，加速度。相对速度。 矢量和标量。矢量的合成和分解。 匀速及匀速直线运动及其图象。运动的合成。抛体运动。圆周运动。 刚体的平动和绕定轴的转动。 2、牛顿运动定律 力学中常见的几种力 牛顿第一、二、三运动定律。惯性参照系的概念。 摩擦力。 弹性力。胡克定律。 万有引力定律。均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）。开普勒定律。行星和人造卫星的运动。 3、物体的平衡 共点力作用下物体的平衡。力矩。刚体的平衡。重心。 物体平衡的种类。 4、动量 冲量。动量。动量定理。 动量守恒定律。 反冲运动及火箭。 5、机械能 功和功率。动能和动能定理。 重力势能。引力势能。质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式（不要求导出）。弹簧的弹性势能。 功能原理。机械能守恒定律。 碰撞。 6、流体静力学 静止流体中的压强。 浮力。 7、振动 简揩振动。振幅。频率和周期。位相。