湖南省第三届大学生物理竞赛获奖名单
附件3 2014年第一届河北省大学生物理竞赛（实验部分）规则 参照国际青年物理学家锦标赛（IYPT）规则，本项竞赛以普通话为工作语言，以抽签分组、团队辩论的方式进行。赛前通过抽签分组，每支队伍均参加11月29日上午的对抗赛，每轮对抗赛由三支或四支队伍参赛。最后，依据各队竞赛成绩进行排名（见附件4），前10名进入下午的决赛。 每一轮对抗赛分为三个或四个阶段，若有三支队伍参赛，这三支参赛队在不同的阶段扮演三种不同角色，即：正方、反方和评论方,进行三个阶段的比赛。若有四支队伍参加，则这四支参赛队扮演四种不同角色，即：正方、反方、评论方和观摩方,进行四个阶段的比赛。每一轮对抗赛中角色的转换顺序如下： 三支队伍参加比赛 四支队伍参加比赛
每一阶段比赛定时50分钟，具体流程如下： 对抗赛中对不同角色的要求： 正方就某一问题做陈述时，要求重点突出，包括实验设计、实验结果、理论分析以及讨论和结论等。 反方就正方陈述中的弱点或者谬误提出质疑，总结正方报告的优点与缺点。但是，反方的提问内容不得包括自己对问题的解答，只能讨论正方的解答。 评论方对正反方的陈述给出简短评述。 观摩方不发表意见。 在每一阶段的比赛中，每支队伍只能由一人主控报告，其他队员只能做协助工作，可以和主控队员交流,但不能替代主控队员进行陈述。在每一轮对抗赛中每个队员最多只能作为主控队员出场两次。 作为正方，在一支队伍的全部比赛中，每个队员作为主控队员进行陈述次数不能超过三次。 题目挑战和拒绝规则：
在同一轮对抗赛中，题目不能相同。反方可以向正方挑战任何一道题目，正方可以拒绝一次而不被扣分，拒绝两次，将不计名次，不参与评奖。 成绩 在一轮对抗赛中，每一次阶段赛过后，每位裁判就各队承担的角色表现打分，分数为1 至10 分的整数分数，裁判组的平均分数作为该阶段赛的成绩（角色成绩），计算参赛队的一轮比赛成绩时，不同角色的加权系数不同：正方：× 3.0； 反方：× 2.0 评论方：×1.0 各参赛队在一轮对抗赛中的成绩为各阶段赛成绩的加权总和，并把结果四舍五入保留一位小数。各参赛队的总成绩为该队在所有对抗赛中取得的成绩总和。以参赛总成绩进行排名。 2014年第一届河北省大学生物理竞赛组委会 2014年10月14日
湖南省第4届大学生物理竞赛试卷 2０11年5月14日 时间：１50分钟 满分１20分 一、 选择题 （每题3分,共１8分) １.设某种气体的分子速率分布函数为)(v f ，则速率在1v ~2v 内的分子的平均速率为（ )。 (A) ?21 )(v v v d v vf ； (B ） ?2 1 )(v v v d v f v ； (C ） ? ?2 1 2 1 )()(v v v v v d v f v d v vf ; (D) ? ?∞ )()(2 1 v d v f v d v f v v 。 ２. 如图所示带负电的粒子束垂直地射入两磁铁之间的水平磁场,则( )。 （A ） 粒子向N 极移动； (B ） 粒子向S 极移动; (C ） 粒子向下偏转; (D) 粒子向上偏转。 3.如图所示,一个带电量为 q 的点电荷位于立方体的 A 角上,则通过侧面 abcd 的电场强度通量等于（ )。 A 、 06εq ； B 、012εq ; C 、 024εq ； D 、0 48εq 。 4. 如图a 所示， 一光学平板玻璃 Ａ 与待测元件 Ｂ 之间形成空气劈尖，用波长 nm 500=λ 的单色光垂直照射，看到的反射光的干涉条纹如图b 所示,有些条纹弯曲部分的顶点恰好于其右边条纹的直线部分的切线相切,则工件的上表面缺陷是 ( ) 。 （A ） 不平处为凸起纹，最大高度为nm 500; （B ） 不平处为凸起纹,最大高度为nm 250； A q c b d a
（C ） 不平处为凹槽,最大高度为nm 500； （D ） 不平处为凹槽,最大高度为nm 250。 5. 在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射,在反射光中看到干涉条纹,则在接触点Ｐ处形成的圆斑为( ) 。 （A) 全明; (Ｂ) 全暗; （C) 右半部明，左半部暗; (D) 右半部暗,左半部明。 6. 已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为： a x a x 23cos 1)(πψ?= )(a x a ≤≤- 那么粒子在6/5a x =处出现的几率密度为（ ）。 (Ａ) )2/(1a ； (Ｂ） a /1 ； (C) a 2/1 ； (D) a /1 。 二、填空题(每题3分，共2１分) 1. 一匀质细杆长为l ，质量为m ,杆两端用线吊起,保持水平,现有一条线突然断开,则断开瞬间另一条线的张力为 。 2． 图示两条曲线分别表示氦、氧两种气体在相同温度T 时分子按速率的分布,其中曲线 1 表示 _ _气分子的速率分布曲线,曲线 2 表示 ＿＿ _ 气分子的速率分布曲线。 3． 一氧气瓶的容积为V ,充入氧气的压强为1P ,用了一段时间后压强降为2P ,则瓶中剩下的氧气的内能与未用前氧气的内能之比为 。 v f(v) 1 2 I a l V A B
江苏省常州中学高二物理竞赛辅导（电场一） 1、相距2r的两个等量同种正电荷带电量为Q，求在其连线的中垂线上场强的最大值及位置。 2、两个完全相同的带电小球，用等长的绝缘细线悬于同一点，因相斥处于静止状态时，两球间距为d。若把其中一个带电小球固定在悬点O正下方悬线长处，另一小球静止时，测出两球间距为d’。设两小球均不得失电荷，则下列情况可能的是（） A．d’=d B．d’ 7、在水平方向的匀强电场中，有一质量为m 的带电小球，用长为l 的细 线悬于O 点，当小球平衡时，细线和竖直方向成θ角，如图，现给小球一个冲量，冲量方向和细 线垂直，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动，问：⑴小球做圆周运动过程中，在哪个位置有最 小速度？并求这个速度值。⑵施加的冲量值至少有多大？ 8、如图所示，两个面积S 足够大的平行金属板正对着平行放置、中间用两根直径相同的细绝缘棒隔开，让两板带上等量异性电荷+Q 和-Q ，不计板所受重力，欲将上板提升h ，外力至少要做多少功？ 9、一半径为R ，带电量为Q 的均匀带电圆环，求过圆心垂直于环面的轴线上的场强最大值及其位置。 10、一无限长均匀带电细线弯成如图所示的平面图形，其中AB 是半径为R 的半圆弧，AD 平行于BE ，求圆心O 处的电场强度。 1 ---○---○--- ---○---○--- ……… 评卷密封线…………… 密封线内不要答题， 密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理…………… 评卷密封………线 … 第三届湖南省大学物理竞赛试卷 一、判断题（20分，每小题2分）判断下列说法的正确性，正确的请在每题后的括 号内用“√”表示，错误的在每题后的括号内用“?”表示。 1. 任何做平面曲线运动的质点的加速度方向总是指向曲线凹侧，并且有可能在某时刻的法向加速度为零。 [ ] 2. 一个有固定轴的刚体，受到两个力的作用。当这两个力的合力为零时，它们对轴的合力矩也一定为零, 因此刚体相对于该定轴的角动量守恒。 [ ] 3. 根据狭义相对论，一切物体的运动速率以光在真空中的速率为极限。地球与银河系中心之间的距离大约为23000光年，因此，在一个人的有生之年不可能乘飞船从地球出发到达银河系的中心。 [ ] 4. 根据气体动理论，温度是气体分子平均平动动能的量度。如果盛有气体的容器相对某参照系做匀速运动，容器内的分子速率及动能相对该参照系也增大了，因此温度也会升高。 [ ] 5. 在相同的时间内，一束波长为λ 的单色光在真空中和在玻璃中传播的几何路程不相等，但走过的光程相等。 [ ] 6．三个等量同号的点电荷分别放在等边三角形的三个顶点上。为求该带电体系所产生的电场强度，可以以三角形中心为球心作一个球面为高斯面，再利用高斯定理求场强。 [ ] 7. 一球形导体，带电量q ，置于任意形状的空腔导体中，如图1-7所示。当用导线将 =? 2 两者连接后，与未用导线连接相比，系统静电场能量将减小。 [ ] 8. 由于磁场对运动电荷有作用力F qv B =?， 因此我们可以利用磁场对带电粒子的作用来增大粒子的动能。 [ ] 9. 根据麦克斯韦电磁场理论，真空中电磁波的电场强度与磁感应强度大小之比等于光在真空中的速率c ，即 E c B =。真空中电磁波的能量密度22 00 122B w E εμ=+，因此电磁波的能量中，电场能量所占的比例 大于磁场能量。 [ ] 10. 一维无限深势阱中运动的粒子，其归一化定态波函数为()n x x a πψ= ， 其能量为 222 2 2n n E ma π=，因此当取0n = 时，粒子的最小可能能量(零点能)00E =. [ ] 二、填空题（20分，每小题4分） 1. 2.0 mol 的单原子理想气体经历了一可逆过程，该过程的温度与熵的关系如图2-1所示，则在该过程中（a ）气体吸收的热量为 ；（b ）气体所做的功为 。 2. 如图2-2所示，边长为a 的正方形线圈载有电流I ，处在水平方向的均匀外磁场B 中，线圈可以绕通过中心的竖直光滑轴OO ' 转动，转动惯量为J 。则线圈在平衡位置附近作微小摆 动的周期为 。 图2-1 图2-2 图2-3 3. 如图2-3所示，二胡的“千斤”（弦的上方固定点）和 “码子”（弦的下方固定点）之间的 距离是L = 0.3 m 。其上一根弦的质量线密度为μ = 3.8?10-4 kg/m ，拉紧它的张力F = 9.4 N 。 则此弦所发出的声音的基频及三次谐频分别为 ； 。 图1-7 湖南省大学生物理竞赛 试卷精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8- ---○---○--- ---…… 评卷密封线…………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理…………… 评卷密封………线 ……… 第三届湖南省大学物理竞赛试卷 总分120分 时间150分钟 2016年5月21日 两者连接后，与未用导线连接相比，系统静电场能量将减小。 [ ] 8. 由于磁场对运动电荷有作用力F qv B =?， 因此我 们可以利用磁场对带电粒子的作用来增大粒子的动能。 [ ] 9. 根据麦克斯韦电磁场理论，真空中电磁波的电场强度与磁感应强度大小之比等于光在真空中的速率c ，即 E c B =。真空中电磁波的能量密度22 00 122B w E εμ=+ ，因此电磁波的能量中，电场能量所占的比例大于磁场能量。 [ ] 10. 一维无限深势阱中运动的粒子，其归一化定态波函数为 2()sin n x x a a πψ=， 其能量为 222 2 2n n E ma π=，因此当取0n = 时，粒子的最 小可能能量(零点能)00E =. [ ] 二、填空题（20分，每小题4分） 1. 2.0 mol 的单原子理想气体经历了一可逆过程，该过程的温度与熵的关系如图2-1所示，则在该过程中（a ）气体吸收的热量 为 ；（b ）气体所做的功为 。 图1-7 2.如图2-2所示，边长为a的正方形线圈载有电流I，处在水平方向的均匀外磁场B中，线圈可以绕通过中心的竖直光滑轴OO转动，转动惯量为J。则线圈在平衡位置附近作微小摆动的周期为。 图2-1图2-2 图2-3 3. 如图2-3所示，二胡的“千斤”（弦的上方固定点）和“码子” （弦的下方固定点）之间的距离是L = m。其上一根弦的质量线密度为 = 104 kg/m，拉紧它的张力F = N。则此弦所发出的声音的基频及三次谐频分别为；。 4. 测量星球表面温度的方法之一是将星球看成绝对黑体，利用维恩位移 来决定温度T。天狼星是天空 定律，通过测量其单色辐出度的峰值波长 m 1）为了使茶水杯所盛茶水尽可能多并保持足够稳定，杯中茶水的最佳高度是多少？ 2）现该茶水杯的底面边缘刚好缓慢滑移到与圆凳的边缘内切于D 点时静止（凳面边有小凸缘，可防止物体滑出；凳面和凳面边的凸缘各自的质量分布都是均匀的），且OD AC （见图b ），求此时旅行车内底板对各凳脚的支持力相对于滑移前（该茶水杯位于凳面中心处）的改变． 图b G R D A B O a G R A B O a 图a 第 36 届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题 2019年 9月 21 日 一（40 分）、如图 a ，旅行车上有一个半径为 R 的三脚圆凳(可视为刚性结构)，三个相同凳脚的端点连线（均水平）构成边长为 a 的等边三角形，凳子质心位于其轴上的 G 点．半径 为 r 的一圆筒形薄壁茶杯放在凳面上，杯底中心位于凳面中心 O 点处，茶杯质量为 m （远 小于凳子质量），其中杯底质量为m （杯壁和杯底各自的质量分布都是均匀的），杯高为 H 5 （与杯高相比，杯底厚度可忽略）．杯中盛有茶水，茶水密度为 ．重力加速度大小为g ． 二（50分）、农用平板车的简化模 型如图a 所示，两车轮的半径均为r （忽略内外半径差），质量均为m （车轮辐条的质量可忽略），两轮可 绕过其中心的光滑细车轴转动（轴 的质量可忽略）；车平板长为l 、质量为2m ，平板的质心恰好位于车轮的轴上；两车把手（可视为细直杆） 的长均为2l 、质量均为m ，且把手 前端与平板对齐．平板、把手和车 轴固连成一个整体，车轮、平板和把手各自的质量分布都是均匀的．重力加速度大小为g ． 1）该平板车的车轮被一装置（图中未画出）卡住而不能前后移动，但仍可绕车轴转动．将把手提至水平位置由静止开始释放，求把手在与水平地面碰撞前的瞬间的转动角速度． 2）在把手与水平地面碰撞前的瞬间立即撤去卡住两车轮的装置，同时将车轮和轴锁死，在碰后的瞬间立即解锁，假设碰撞时间较短（但不为零），碰后把手末端在竖直方向不反弹．已知把手与地面、车轮与地面之间的滑动摩擦系数均为 （最大静摩擦力等于滑动摩擦力）．求在车轮从开始运动直至静止的过程中，车轴移动的距离． 把手 末端 图a. 农用平板车的简化模型 ---○---○--- ---○---○--- ……… 评卷密 封线 …………… 密封线内不要答题 ，密封线外不准填写考 生信 息，违者考试成绩按0分处理…………… 评卷密封………线 ……… 第三届湖南省大学物理竞赛试卷 4. 根据气体动理论，温度是气体分子平均平动动能的量度。如果盛有气体的容器相 对某参照系做匀速运动，容器内的分子速率及动能相对该参照系也增大了，因此温度 也会升高。 [ ] 5. 在相同的时间内，一束波长为? 的单色光在真空中和在玻璃中传播的几何路程不 相等，但走过的光程相等。 [ ] 6．三个等量同号的点电荷分别放在等边三角形的三个顶点上。为求该带电体系所产 生的电场强度，可以以三角形中心为球心作一个球面为高斯面，再利用高斯定理求场 强。 [ ] 7. 一球形导体，带电量q ，置于任意形状的空腔导体中，如图1-7所示。当用导线将 两者连接后，与未用导线连接相比，系统静电场能量将减小。（ ） 8. 由于磁场对运动电荷有作用力F qv B =?r r r ， 因此我们可以利用磁场对带电粒子的 作用来增大粒子的动能。（ ） Question One. Fill in the blanks (24 marks total ，4 marks each) 1. A particle moves in circular motion with radius 0.5 m and speed described by 21v t =+ (SI). At any time t , the tangential acceleration of the particle is and its centripetal acceleration is . 2. A particle moves along a parabolic path 22y x =. The force acting on it is 3i 4j F y =+r r r (N). Work done on the particle as it moves from x = ?1 m to x = 2 m is _______; the change in kinetic energy of the particle in this process is___________. 3. A 2.0-kg particle moves so that its position (in meters) as a function of time (in seconds) is 2i 4j r t =+r r r . At any time t , the angular momentum of the particle about the origin is __________; the torque acting on the particle about 1 ---○---○--- ---○---○--- ………… 评卷密封线………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理…………评卷密封线………… 湖南省第一届大学生物理竞赛试题 2008年4月26日 时间：150分钟 满分120分 一、填空题（每空3分，共36分） 1．一质点作直线运动，加速度为t A a ωωsin 2=，已知0=t 时，质点的初始状态为00=x ，A v ω-=0，则该质点的运动方程为 。 2．用波长为400-760nm 的白光垂直照射衍射光栅，其衍射光谱的第2级和第3级重叠，则第2级光谱被重叠部分的波长范围为 。 3．一远洋货轮在北冰洋中夜航，发出波长为589.3nm 的脉冲激光束，并用激光探测仪接收前方障碍物的反射光束。若货轮航线的正前方有一漂浮的冰山，该冰山在洋面上的最大高度为10m ，最大宽度为50m 。设探测仪镜头的直径为1.0cm ，当探测仪恰能显示冰山浮出洋面上的大致轮廓时，货轮距冰山的距离为 m 。 4．如图，A 、B 为两相干波源，相距4m ，波长为1m ，一探测仪由A 点出发沿x 轴移动，第一次探测到强度极大值时移动的距离为 m 。 5．将温度为1T 的1mol 2H 和温度为2T 的1mol He 相混合，在混合过程中与外界不发生任何能量交换，若这两种气体均可视为理想气体，则达到平衡后混合气体的温度为 。 6．设高温热源的绝对温度是低温热源的n 倍，则在一个卡诺循环中，气体将把从高温热源吸收热量的 倍放给低温热源。 7．中空球形静电高压金属电极球面半径为R ，电势为U ，其表面有一面积为S ?的极小锈孔，则球心处电场强度的大小为 。 考场 姓名 准考证号 所在学校 *****************************密******************封*******************线**************************** 考生类别 第25届全国部分地区大学生物理竞赛试卷 北京物理学会编印 2008.12.14 北京物理学会对本试卷享有版权，未经允许，不得翻印出版或发生商业行为，违者必究。 一 二 题号 1 ~ 12 13 14 15 16 分数 阅卷人 三 题号 17 18 19 总分 分数 阅卷人 答题说明：前16题是必做题，满分是100分；文管组和农林医组只做必做题；非物理B 组限做17题，满分110分；非物理A 组限做17、18题，满分120分；物理组限做17、19题，满分120分。请同学们自觉填上与准考证上一致的考生类别，若两者不符，按废卷处理，请各组考生按上述要求做题，多做者不加分，少做者按规定扣分。 一、填空题（必做，共12题，每题2空，每空2分，共48分） 1. 沿x 轴运动的质点，速度υ = αx ，α > 0。t = 0时刻，质点位于x 0 > 0处，而后的运动过程中， 质点加速度与所到位置 x 之间的函数关系为a = ，加速度与时刻t 之间的函数 关系为a = 。 2. 质量可忽略的圆台形薄壁容器内，盛满均匀液体。 容器按图1所示方式平放在水平地面上时，因液体重力而使容器底面所受压强记为P 1，地面给容 器底板向上的支持力记为N 1；容器按图2所示方式放置时，相应的力学参数记为P 2、N 2。那么，必定有P 1 P 2，N 1 N 2。（分别选填“小于”、“等于”或“大于”。） 图2 3. 在一车厢内，有图示的水平桌面、质量分别为m A 和m B 的物块A 和 B 、轻绳和质量可忽略的滑轮装置。（1）设系统处处无摩擦，车厢具有竖直向上的匀加速度a 0，则物块B 相对车厢竖直向下的加速度a = 。（2）设B 与水平桌子侧面间的摩擦因 1.3抛体运动 一、抛体运动的分解 1、平抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 2、斜抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动。 斜抛运动也可以看成沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 在斜面问题中，斜抛运动经常看成沿斜面的匀变速直线运动和垂直于斜面的匀变速直线运动。 例1、在倾角为α的下面顶端P点以初速度V水平抛 出一个小球，最后落在斜面上的Q点，求：①小球在空中 运动的时间以及P、Q间的距离②小球抛出多长时间后离开 斜面的距离最大？最大距离是多少？ 例2、倾角为α的一个光滑斜面，由斜面上一点O通过斜面最大斜率的竖直平面内斜上抛一个小球，初速为v，抛出方向与斜面成β角，α+β<π/2． (1)若小球与斜面的每次碰撞不消耗机械能，并且小球在第n次与斜面相碰时正好回到抛射点O，试求α、β、n满足的关系式． (2)若小球与斜面每次碰撞后，与斜面垂直的速度分量满足：碰后的值是碰前值的e倍．0 此时满足关系式：e n-2e r+1=0 二、斜抛运动的性质 1、运动轨迹方程 2、射高、最大射高，射程、最远射程 射高：最大射高： 射程：最远射程： 例3、一个喷水池的喷头以相同的速率喷出大量水射 流．这些水射流以与地面成00～900的所有角度喷出，竖直 射流可高达2 .0m，如图所示．取g=10m／s2，试计算水射流在水池中落点所覆盖的圆的半径． 例4、从离地面的高度为h的固定点A，将甲球以速 度v0抛出，抛射角为α(O<α<π／2)．若在A点前方适当 的地方放一质量非常大的平板OG，让甲球与平板做完全 弹性碰撞，并使碰撞点与A点等高，如图所示，则当平 板倾角θ为恰当值时(0<θ<π／2)，甲球恰好能回到A点．另有一个小球乙，在甲球自A点抛出的同时，从A点自由落下，与地面做完全弹性碰撞．试讨论v0，α，θ应满足怎样的一些条件，才能使乙球与地面碰撞一次后与甲球同时回到A点? 3、包络线方程 例5、初速度为v0的炮弹向空中射击，不考虑空气阻力，试求空间安全区域的边界方程． 4、曲率半径 例6、求抛物线y=kx2任意位置x0处的曲率半径。 湖南省第2届大学生物理竞赛试卷 （2009年4月25日） 时间150分钟 满分120分 一、填空题（共52分） 1、（4分）人造地球卫星绕地球作圆周运动，由于受到空气摩擦阻力，人造卫星速度____________（填减小或增大或不变），轨道半径________________（填减小或增大或不变）。 2、（4分）面积为S 的接地金属板，距板为d 处有一点电荷q +（q 很小），则板上离点电荷最近处的感应电荷面密度为___________________________。 3、（4分）半圆形载流线圈，半径为R ，电流为I 与B 共面，且直 径与B 夹角为θ。则线圈受的磁力矩大小为 _____________________；方向___________________。 4、（3分）从单一热源吸取热量并将其完全用来对外作功，则[ ]（请选A 或B 并填空） A 、此过程违反热力学第二定律； B 、此过程不违反热力学第二定律，例如_______________过程就是这种情况。 5、（4分）图中MN 为某理想气体的绝热曲线，AB C 是任意过程，箭头表示过程进行的方向，ABC 过程结束后气体的温度_______________（填 增加、减小或不变）；气体所吸收的热量为_______________（填正、负 或零）。 6、（6分）标准声源能发出频率为250.0o Hz ν=的声波，一音叉与该标准声 源同时发声，产生频率为1.5Hz 的拍音，若在音叉的臂上粘上一小块橡皮泥， 则拍频增加，音叉的固有频率ν_________________；将上述音叉置于盛水的玻璃管口，调节管中水面的高度，当管中空气柱高度L 从零连续增加时，发现在0.34L m =和1.03m 时相继产生两次共鸣，由以上数据算得声波在空气中的传播速度_________________________。 7、（5分）一容器内储有1mol 氧气，其压强为1atm ，温度为27℃，则单位体积中的分子数n =__________________，分子的平均速率v =____________________；氧气的内能E =______________________。 8、（5分）一束光强为0I 的自然光连续通过三个偏振片，它们的偏振化方向分别为13P P ⊥， 2P 与3P 夹角为θ，当出射光强I 为0332I 时，θ角的大小为___________________。 q B 第30届江苏省中学生物理竞赛复赛考试试题解答与评分标准 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 . 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?v 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 222 m mgR m m ?θθ=-++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 ?θ=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π 2. 由(1)和(2)式，q 的最大值应与0θ=v 相对应，即 max ()0θθ=v . (4) [ (4)式也可用下述方法得到：由 (1)、(2) 式得 222 02sin tan 0gR θθθ-=≥v v . 若sin 0θ≠，由上式得 22 sin 2cos gR θθ≤v . 实际上，sin =0θ也满足上式。由上式可知 max 22 max 0sin 2cos gR θθ=v . 由(3)式有 22 2max max 0max ()2sin tan 0gR θθθθ=-=v v . (4’) ] 湖南省第4届大学生物理竞赛试卷 2011年5月14日 时间：150分钟 满分120分 一、 选择题 (每题3分，共18分) 1.设某种气体的分子速率分布函数为)(v f ，则速率在1v ～2v 内的分子的平均速率为（ ）。 (A) ?21 )(v v v d v vf ； (B) ?2 1 )(v v v d v f v ； (C) ? ?2 1 2 1 )()(v v v v v d v f v d v vf ； (D) ? ?∞ )()(2 1 v d v f v d v f v v 。 2. 如图所示带负电的粒子束垂直地射入两磁铁之间的水平磁场，则( )。 (A) 粒子向N 极移动； (B) 粒子向S 极移动； (C) 粒子向下偏转； (D) 粒子向上偏转。 3.如图所示，一个带电量为 q 的点电荷位于立方体的 A 角上，则通过侧面 abcd 的电场强度通量等于（ ）。 A 、 06εq ； B 、012εq ； C 、 024εq ； D 、0 48εq 。 4. 如图a 所示, 一光学平板玻璃 A 与待测元件 B 之间形成空气劈尖，用波长 nm 500=λ 的单色光垂直照射，看到的反射光的干涉条纹如图b 所示，有些条纹弯曲部分的顶点恰好于其右边条纹的直线部分的切线相切，则工件的上表面缺陷是 ( ) 。 （A ） 不平处为凸起纹，最大高度为nm 500； （B ） 不平处为凸起纹，最大高度为nm 250； A q c b d a （C ） 不平处为凹槽，最大高度为nm 500； （D ） 不平处为凹槽，最大高度为nm 250。 5. 在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P 处形成的圆斑为( ) 。 (A) 全明； (B) 全暗； (C) 右半部明，左半部暗； (D) 右半部暗，左半部明。 6. 已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为： a x a x 23cos 1)(πψ?= )(a x a ≤≤- 那么粒子在6/5a x =处出现的几率密度为（ ）。 (A) )2/(1a ； (B) a /1 ； (C) a 2/1 ； (D) a /1 。 二、填空题(每题3分，共21分) 1. 一匀质细杆长为l ，质量为m ，杆两端用线吊起，保持水平，现有一条线突然断开，则断开瞬间另一条线的张力为 。 2. 图示两条曲线分别表示氦、氧两种气体在相同温度T 时分子按速率的分布，其中曲线 1 表示 _ _气分子的速率分布曲线，曲线 2 表示 __ _ 气分子的速率分布曲线。 3. 一氧气瓶的容积为V ，充入氧气的压强为1P ，用了一段时间后压强降为2P ，则瓶中剩下的氧气的内能与未用前氧气的内能之比为 。 4. 长直导线中通有电流 I ，长L 的金属棒AB 以速度V 平行于 v f(v) 1 2 I a l V A B 湖南省第三届大学生物理竞赛试题及答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2 湖南省第3届大学生物理竞赛试卷 （2010年4月24日） 时间150分钟 满分120分 一、选择题（每题3分，共12分） 1、真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ，若A ，B 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为 [ ] (A) 1.5λ (B) 1.5n λ (C) 1.5n λ (D) 3λ 2、氢原子中处于2p 状态的电子，描述其量子态的四个量子数(,,,)l s n l m m 可能取的值为 [ ] (A) 1(2,2,1,)2 - (B) 1(2,0,0,)2 (C) 1(2,1,1,)2 -- (D) 1(2,0,1,)2 3、某元素的特征光谱中含有波长分别为1450nm λ=和2750nm λ=（9 110nm m -=）的光 谱线。在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处2λ的谱线的级数将是 [ ] (A) 2,3,4,5…… (B) 2,5,8,11…… (C) 2,4,6,8…… (D) 3,6,9,12…… 4、长为2L 、质量为m 的均匀直棒的两端用绳自天花板竖直吊住，若一端突然剪断，剪断绳的瞬间另一端绳中的张力为： [ ] (A) 1 2 mg (B) mg (C) 34 mg (D) 14 mg 二、填空题（每题3分，共18分） 1、电子枪的加速电压4 510U V =?，则电子的速度（考虑相对论效应）__________________，电子的德布罗意波长_______________________。 2、弦上一驻波，其相邻两节点的距离为65cm ，弦的振动频率为230Hz ，则波长为__________，形成驻波的行波的波速为______________。 3、长为L 的铜棒ab 在垂直于匀强磁场B 的平面内以角速度ω作逆时针转动，B 垂直于转动平面向里，如图所示。则棒中的动生电动势为______________，a 、b 两端何端电势高_________（填a 或b ）。 4、一均匀带正电的无限长直导线，电荷线密度为λ，其单位长度上总共发出的电场线（E 线）的条数是___________________。 5、用白光垂直照射在厚度为5 410cm -?，折射率为1.5的薄膜表面上，在可见光范围内， B ? ??? ??? ? ?a b ω 江苏省常州高级中学 2018级高一年级学科竞赛选拔考试 物理试卷（第一试） 命题人：丁岳林 一、选择题（每题3分，共30分） 1．用t 1代表太阳表面的温度，t 2代表火箭燃烧室内燃气的温度，t 3代表液态氮的沸点，t 4代表南极洲的最低温度，它们温度高低的正确顺序是（ ） A ．t 4＜t 3＜t 2＜t 1 B ．t 4＜t 3＜t 1＜t 2 C ．t 3＜t 4＜t 1＜t 2 D ．t 3＜t 4＜t 2＜t 1 2．如图所示，静止的传送带上有一木块正在匀速下滑，当传送带突然向下开 动时，木块滑到底部所需时间ｔ与传送带始终静止不动所需时间ｔ０相比是 （ ） Ａ．ｔ＝ｔ０ Ｂ．ｔ＜ｔ０ Ｃ．ｔ＞ｔ０ Ｄ．Ａ、Ｂ两种情况都有可能 3．如图所示，质量为Ｍ的圆环用轻绳吊在天花板上，环上有两个质量均为ｍ的 小环自大环顶部开始分别向两边滑下，当两个小环下落至与大环圆心等高时， 小环所受摩擦力为ｆ，则此时绳对大环的拉力为（ ） Ａ．（Ｍ＋ｍ）ｇ Ｂ．（Ｍ＋2ｍ）ｇ Ｃ．Ｍｇ＋ｆ Ｄ．Ｍｇ＋2ｆ 4.用一支可以写出红颜色字的笔在一张白纸上写一行字，则下列说法中正确的是（ ） A 、白纸上的这一行字，在阳光下会吸收白光中的红色光，所以这一行字是红色的， B 、白纸上的这一行字，在阳光下会反射白光中的红色光，所以这一行字是红色的， C 、白纸上的这一行字，由于它能发出红光，所以这一行字是红色的， D 、白纸上的这一行字，如果只用绿色光照射上去，这一行字就会是绿色的。 5．早在公元前318年，著名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0．1％。他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城(今埃及阿斯旺)正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在S 千米以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之 间的夹角为8。，由此得出地球的周长为（ ） 千米、0360 S A ?θ 千米θS B 、?360 千米180S C 、?θ 千米θS D 、?180 6．在图所示的电路中，当滑动变阻器Ｒ的滑片Ｐ从Ｂ向Ａ滑动的 过程中，电压表Ｖ1、Ｖ２示数的变化量的值分别为ΔＵ1、ΔＵ２， 则它们的大小相比较应该是（ ） Ａ．ΔＵ1＜ΔＵ２ Ｂ．ΔＵ1＞ΔＵ２ 黄凯，31岁。现南京物理学会竞赛部负责人，2011届NPhO南京物理竞赛集训队领队，第三届“随园杯”南京初中物理选拔NPhO初复试命题组组长。曾任NPhO物理竞赛初复赛阅卷组组长。曾于2008——2010年6次组织江苏省的大型高中物理竞赛集训（含实验）。现以主编的身份正参与编写南京物理学会物理竞赛教程（初级、中级、高级篇）。 如何学好高中物理竞赛 一、高中物理竞赛简介 本部分只介绍全国中学生物理竞赛，民间比赛不讨论。 全国中学生物理竞赛CPhO（以下用简写）是目前教育部认可的五大学科竞赛之一，其影响力与数学联赛相当。下面以表格的形式介绍此项比赛的省级选拔。 时间难度知识点通过率备注 省级初赛9月第一周难度高考高中三年课 内全覆盖 较高 省级复赛9月底难度很高， 甚至在某些 年份省卷难 度高于全国 卷。 中学课本的 基础上考察 部分大学普 物内容+实 验。 全省 200—300 个省一等 奖，南京约 80—100 人。 通过初赛即 省三等奖。 省前10名 进入省队集 训 注：由于省队人员只有10人左右，对多数同学而言，物理竞赛在省级复赛后就结束了。 二、第一阶段——学习高中课程。 江苏省除了南京集训队的50名同学，其余同学竞赛准备期是从高一入学 开始的。这里针对多数学生来谈竞赛准备，集训队的同学可直接进入第二阶段，具体的准备我会在集训时的家长会上谈到。 针对省初赛的考察内容，我们务必在高一暑假结束前学完高中三年的物理 课程。我建议以如下方式完成： 力学部分：9月——次年1月。学习所有力学知识（包括必修2、以及波动力学）。完成指定教材中的所有例题。力学是电磁学的基础，基础一定要打好。 光学、热学部分：高一寒假。此部分是独立知识点，也可与力学部分对调时间完成。初赛中考察此部分较少，复赛考察一或两道大题。 电磁学：2月——6月。学习所有电磁学知识（包括交流电等）。完成相应习题。 近代物理及相对论：7月。近年来相对论题型在复赛中频繁出现且得分率很低。如能在相对论上有所突破，一等奖就会容易很多。 三、第二阶段——扫题（高考篇） 这是很多同学会忽略的一个阶段。往年集训时出现过这样的情况：学生在第一阶段后直接开始演练竞赛题，可在考试时竟然连初赛都没有通过。同学们急于求成的心理是可以理解的，但物理竞赛的学习必须循序渐进。 有的同学会觉得此阶段放在高一暑期8月冲刺期有点浪费时间，我也这样 认为。所以这一阶段应该结合第一阶段，在暑期7月完成。 选用的资料应是高考总复习的资料，要做到滚瓜烂熟的程度方可进入下一阶段。如高二9月份竞赛没有取得理想的成绩，建议在高二前两个月重新“扫题”，然后再进入第三阶段。 四、第三阶段——啃书（一本竞赛书） 目前市面上的竞赛书很多，物理学会也在组织人手编写（即高级教程）。有同学喜欢比较各本书的优劣，其实大致上都差不多。比如我校校友范小辉主编的竞赛教程；科大程教授主编的三本；早年张大同编写的教程等等。均是不错的选择，也各有优劣。 我们需要做的是认准一本适合自己的，一直用下去。除非该参考书有不适合你的硬伤，否则就不要中途换书。 看书的细节：竞赛书看一遍是远远不够的；做一遍还是远远不够的；要“啃”书，把书做到每页都破了，火候就到了。通常一本书需要做到3遍方可达到这个境界。 近几年组织大型集训时，总结了一个看似玩笑的规律：“桌上书本越破的学生水平越高”。记得去年暑期大集训时，本人作为领队迎接了几位湖南省的同学。在和他们聊复习的情况时，不经意间看到他们的竞赛书都是破烂不堪，很多页都是用透明胶粘上的。在往后的集训过程中，这几个孩子确实很强，老师在讲某典型例题时，他们立刻能报出此题的出处以及答案。确实做到了烂熟于胸。其 中一名同学最终取得了湖南省前30名的好成绩（两湖地区的物理竞赛极强，前 11.2电势 一、电势叠加原理 某点的总电势等于各场源电荷在该点产生的电势的标量和。 二、几种常见电场的电势 1、距离点电荷 r 处的电势（微元法证明） r kQ = ? 2、半径为R 的均匀带电薄球壳 壳外：r kQ = ? 壳内：R kQ =? 例1、（1）解释：接触起电中电量均分定理的适用条件为两个小球完全相同。 （2）解释：不规则导体，尖的部位电荷面密度较大。 244kQ k R k R R R σπ?πσ=== 例2、求带电量为Q ，半径为R 的均匀带电细环在圆心处的电势 kQ R ?= 例3、半径为R 2的导体球壳包围半径为R 1的金属球，金属球具有电势U 1。如果让球壳接地。那么金属球的电势变为多少？ 例4、一个半径为a 的孤立带电金属丝环，其中心处电势为U 0，将此球靠近圆心为O 1、半径为b 的接地的导体球，只有球中心O 位于球面上，如图所示，试求球上感应电荷的电量。 例5、如图所示，两个同心导体球，内球半径为R 1，外球是个球壳，内半径为R 2，外半径R 3.在下列各种情况下求 内外球壳的电势差以及壳内空腔和壳外空间的电势分布 规律. （1）内球带q +，外球壳带Q +. （2）内球带q +，外球壳不带电. （3）内球带q +，外球壳不带电且接地. b a O O 1 （4）内球通过外壳小孔接地，外球壳带Q +. 【解析】如错误!未找到引用源。所示，根据叠加原理: (1)R 1处有均匀的+q ，R 2必有均匀的-q ，R 3处当然有+(Q+q)电荷，因此： 内球1123q q Q q U k k k R R R +=-+ 外球233 ()() q q k Q q k Q q U k k r r R R ++=-+ = 上式中23R r R << 电势差121212 q q U U U k k R R =-=- 腔内23()q q k Q q U k k r R R +=-+内 (R 12016年湖南省大学生物理竞赛试卷
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