物理竞赛-第七届泛珠三角物理奥林匹克竞赛
Pan Pearl River Delta Physics Olympiad 2011
2011年泛珠三角及中华名校物理奥林匹克邀请赛
Part-1 (Total 6 Problems) 卷-1（共6题）
(9:00 am – 12:00 pm, 02-10-2011)
Math hints 数学提示: (1)1x x αα+≈+ for x << 1, 11,11
n n x dx x n n +=≠?∫+.
Q1 (8 points) 题1（8分）
(a) A compound pendulum consists of a uniform rigid rod of mass m and
length L and a small ball of mass m attached to the end of the rod, as
shown in the figure. The upper end of the rod is attached to the joint
on the ceiling about which the rod can rotate freely. Find the simple
harmonic oscillation frequency of the pendulum. (4 points)
如图，一均匀硬杆，质量为m ，长度为L ，上端以光滑铰链系在
天花板上，下端有一质量也为m 的小球。求系统的简谐振动频率。 （4分）
(b) Two point charges q and 2q are fixed on a smooth horizontal rail separated by a
distance L . A small cart carrying charge q and with mass m
can move freely on the rail, as shown in the figure. Find the simple harmonic oscillation frequency of the cart. (4 points)
如图，两个点电荷q 和2q 分别固定在长为L 的水平光滑导轨的两端。一质量为
m 的小车，带电q ，可在导轨上自由滑行。求小车的简谐振动频率。 （4分）
Q2 (9 points) 题2（9分）
The mass of an electron at rest, in the unit of energy using the mass-energy equivalence relation, is 0.511 × 106 eV, or 0.511 MeV, and eV is electron-Volt. Find the momentum of an
electron, in the unit of MeV/c (c is the speed of light in vacuum) and keep only two digits,
when its kinetic energy is (i) 1.0 × 10-6 MeV, (ii) 1.0 MeV, and (iii) 1.0 × 106 MeV.
一静止电子的质量，若以质量-能量的等价关系而用能量为单位，为0.511 × 106 eV, 或
是 0.511 MeV 。eV 是电子伏特的缩写。求电子有以下动能时的动量。（以MeV/c 为单
位， c 是真空中的光速。保留2位有效数字。）(i) 1.0 × 10-6 MeV, (ii) 1.0 MeV, and (iii)
1.0 × 106 MeV 。
Q3 (8 points) 题3（8分）
(a) Find the capacitance per unit length between a pair of parallel cylindrical conductors with
radius R and separated by a distance d (>> R ), as shown in Fig. a. (b) A cylindrical conductor
with radius R is placed at a distance d (>> R ) above a grounded conductor plate , as shown in
Fig. b. Find the capacitance per unit length between the two conductors.
(b) (a) 如图a ，两平行圆柱形导体半径为R ，间距为d (>> R )。求单位长度两导体之间的电
容。 (b) 如图b ，一圆柱形导体半径为R ，离一接地导体板距离为d (>> R )。求单位长度
两导体之间的电容。
This problem demonstrates why the energy density of gravitational field is negative.
本题演示为何重力场的能量密度是负的。
(a) First, consider two large parallel flat sheets separated by a distance D, one carrying
uniform electric charge area density σ, and the other carrying –σ.
首先考虑两块平行大薄板，板之间的间距为D，一板带均匀面电荷σ，另一板带均匀面电荷–σ。
(i)Find the electric force from one sheet exerted on a unit area of the other sheet. (1
point)
求一板对另一板单位面积的作用力。（1分）
(ii)Find the electric field E near the sheets. (1 point)
求板附近的电场E。（1分）
(iii)Assume the total area of a plate is A. Let the separation distance D decrease by a δ. Find the work done by the electric force. (1 point)
small amount D
δ，求电场作的功。（1分）设板的面积为A。令板的间距D减少一小量D
(iv)Using the answer in (iii), find the energy density of the electric field and express the energy density in terms of E. (2 point)
利用(iii)的答案，求电场的能量密度，并以电场E来表达。（2分）
(b) Now, consider two neutral parallel flat sheets of uniform area mass density σ separated
by a distance D.
现在考虑两块中性平行大薄板，板之间的间距为D，质量面密度为σ。
(i)Find the gravitational force from one sheet exerted on a unit area of the other sheet.
(1 point)
求一板对另一板单位面积的引力。（1分）
(ii)Find the gravitational field g near the sheets. (1 point)
求板附近的引力场g。（1分）
(iii)Assume the total area of a plate is A. Let the separation distance D decrease by a δ. Find the work done by the gravitational force. (1 point) small amount D
δ，求引力场作的功。（1分）设板的面积为A。令板的间距D减少一小量D
(iv)Using the answer in (iii), find the energy density of the gravitational field and express the energy density in terms of g. (2 points)
利用(iii)的答案，求引力场的能量密度，并以引力场g来表达。（2分）
Q5(5 points) 题5（5分）
notebook computer to prevent peeping at large angles. Give a brief
explanation of a possible working principle of such sheet.
将一‘神奇’透明膜贴在手提电脑的屏幕上，就可防止旁边的人
偷看。试给出一个‘神奇’透明膜的工作原理。
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The operation of an internal combustion engine in automobiles can be modeled by the following four-stroke cycle in the pressure-volume (P-V) diagram as shown in the figure:
A)Adiabatic compression from V1 to V2.
B)Heating raising the temperature from T1 to T2 at constant volume.
C)Adiabatic expansion from V2 to V1, producing mechanical work.
D)Cooling at constant volume lowering the temperature from T3 to T4.
Let n be the number of moles of gas operated in a cycle, C V and C P be the molar specific heat of the gas at constant volume and constant pressure, respectively. Also let γ = C P/C V.
(a)Express the temperature ratios T2/T3 and T1/T4 in terms of the volume ratio V1/V2. (2
points)
(b)Let Q be the heat absorbed by the gas in the heating stroke, and W1 and W3 be the
work done by the gas in the compression and expansion strokes respectively.
Calculate the ratios W1/Q and W3/Q. (6 points)
(c)Find the efficiency of the engine in terms of V1, V2, and γ. (2 points)
21V
P
汽车内燃机的运转过程可用以上的四冲程过程在压强-体积(P-V)图上表述:
A)从V1到V2的绝热压缩过程。
B)等体积燃烧过程将气体温度从T1提升到T2。
C)从V2到V1的绝热膨胀过程，并作功。
D)等体积冷却过程将气体温度从T3降到T4。
设n为气体的摩尔量，C V和C P分别为单位摩尔的等体积和等压热容量，γ = C P/C V。
(a)将温度比T2/T3和T1/T4以体积比V1/V2来表达。（2分）
(b)设Q为等体积燃烧过程中气体吸的热量，W1和W3分别为气体在压缩和膨胀过
程中作的功，求功热比W1/Q、W3/Q。（6分）
(c)求内燃机的效率，并以V1、V2、γ来表达。（2分）
《THE END 完》
Pan Pearl River Delta Physics Olympiad 2011
2011年泛珠三角及中华名校物理奥林匹克邀请赛
Part-2 (Total 3 Problems) 卷-2（共3题）
(2:30 pm – 5:30 pm, 02-10-2011)
Math hints 数学提示: cos()sin()x dx x =∫; (1)1x x αα+≈+ for x << 1.
Q1 Neutrino Oscillation (15 points) 题1 中微子振荡（15分）
(a) Neutrinos are very light particles with masses below 10 eV. Estimate the speed of a neutrino
with total energy of 108 eV in the unit of the speed of light in vacuum c . (3 points)
中微子是具有很小质量（10电子伏以下）的粒子。估算一个总能量为108电子伏的中微
子的速度（以真空中光速c 为单位）。（3分）
(b) Neutrinos have one fascinating property that no other particles have, namely they keep
changing continuously from one type to another and changing back as time goes by. For
example, an electron neutrino (state-1) will change to a muon neutrino (state-2) and change
back over a time period of T . Its mass will change from m 1 in state-1 to m 2 in state-2. This
phenomenon is called neutrino oscillation . Quantum mechanics says that the period T is determined by 12||
h T E E =?, where E 1 and E 2 are the total energy of the neutrino in state-1 and state-2, respectively, 21||E E ? is the absolute value of the energy difference, and h is the
Planck constant. For a neutrino of fixed momentum p , find T in terms of m 1, m 2, h , p , and c . (7 points)
中微子有个很有趣的独特性质。随着时间的流逝，它可以逐渐从一种中微子变成另一种中微子，再逐渐变回原来的中微子，周而复始，永不停止。比如，电子中微子（状态-
1）可以逐渐变成渺子中微子（状态-2），再逐渐变回成电子中微子。这一现象称为中微子振荡。一个循环所需的时间，即振荡周期，为T 。根据量子力学，振荡周期为
12||
h T E E =?，其中E 1和E 2分别为中微子在状态-1和状态-2的总能量，是两者之差的绝对值，h 为普郎克常数。若中微子的动量p 为恒定值，m 1、m 2、h 、p 、c 为已
知，求振荡周期T 。（7分）
21|E E ?||(c) Suppose electron neutrinos with energy of 108 eV change to muon neutrinos after traveling
through the Earth, (You need to recall roughly the order of magnitude of the Earth diameter.)
estimate the minimum value 2212|| in the unit of (eV)2. You may find the constant
6 useful. (5 points)
m m ?1.2410 hc eV m ?=×?若能量为108电子伏的电子中微子在穿过地球的过程中变成了渺子中微子，估求
的最小值（以(电子伏)2为单位）。你需要自己给出地球直径的近似值，并可能
会用到。（5分）
2212|m m ?hc 61.2410 eV m ?=×?
Q2 Bending Light with Gravity (15 points) 题2 引力场里弯曲的光线（15分）
(a) The path of light bent by gravitational field is an effect of General Relativity. However, one can analysis such phenomenon and obtain an approximate answer using Newtonian mechanics by assuming that a light beam is made of photons traveling at speed c , with the effective mass of each photon being equal to , where E is the energy of the photon. Let us first consider the case of a classical particle flying by a fixed point mass M at high initial speed v . The trajectory of the particle
2/m E c =
will be bent due to the gravity of the point mass. Because of the high speed of the particle, the bending angle is very small and can be approximately calculated in the following way.
根据广义相对论，光线在引力场里会弯曲。若把光束看作是以光速c 运动的具有能量E
的光子，并赋予光子有效质量，则此现象也可以用牛顿力学来解释，并得到近似的答案。首先，我们考虑一初始速度v 很高的经典粒子，飞过一质量为M 的固定质点。由于引力作用，粒子的轨迹会弯曲。但由于粒子的初速度很高，弯曲的角度很小，因此可用以下的近似方法求得。
2/m E c =(i) Assume that the trajectory of the particle remains straight, as if the point mass was not there.
The distance from the trajectory to the fixed point mass is b , as shown in the figure. Calculate
the total impulse the particle receives from the point mass as it travels from the far left to the
far right in terms of M , b , G the universal gravity constant, and m the mass of the particle. You may find it easier to use the angle θ as the integration variable. (4 points)
如图所示，假设粒子的轨迹一直为直线，不受引力的影响，轨迹离固定质点的距离为b ，求粒子从左到右飞过固定质点的过程中固定质点对粒子的冲量。在冲量的表达式里可能要用到引力常数G 和粒子质量m 。用角度θ作变量可能简化积分运算。（4分） (ii)
Determine the bending angle of the particle. (1 point)
求粒子轨迹的弯曲角度。（1分）
(b) The angular distance of two stars in the sky happens to be the same as the sun’s angular diameter.
天空中有两颗星的角距离刚好和太阳的角直径一样。
(i) The sun-earth distance is 1.5 × 1011 m, and the sun’s diameter is 1.4 × 109 m. Calculate the
sun’s angular diameter in the sky. (1 point)
已知日-地距离为1.5 × 1011米，太阳的直径为1.4 × 109米。求太阳的角直径。（1分）
(ii) When the sun happens to be right between the two stars in the sky, the stars appear to be ‘pushed outwards’ by the sun, as shown in the figure.
Draw a diagram to briefly explain the phenomenon. (2 points)
当太阳刚好位于这两颗星的中间时，两颗星好象从它们原来的位置
(Original Position) 被推到现在观察到的视觉位置(Apparent Position)。
作简图解释此现象。（2分）
(iii) Calculate the apparent angular distance between the two stars in (ii). The mass of the sun is 2.0 × 1030 kg. The speed of light in vacuum
is . The universal gravity constant is . (5 points)
83.010/c =×Original Position Apparent Position m s kg m s kg 11226.6710/G N m ?=×?求(ii)中观察到的两星之间的视觉角距离。已知太阳质量为2.0 × 1030 kg ，真空光速为
，引力常数为。（5分）
83.010/c =×11226.6710/G N m ?=×?(iv) With the present technology, why the phenomenon in (ii) can only be observed during a total
solar eclipse? (1 point)
为何上述现象用现有的技术只有在日全食时才能观察到？（1分）
(v) If the moon’s orbit size were doubled, could we still observe total solar eclipse? (1 point)
若月球的轨道半径为现在的两倍，还会有日全食现象吗？（1分）
Q3 Magnetic monopoles (20 points) 题3 磁单极子（20分）
The uniqueness theorem of the theory of electric and magnetic fields ensures that virtual (image) charges could be placed outside the closed space in which the fields are to be determined to mimic the original boundary conditions. The fields in the closed space are then the same as the ones generated by the real charges inside the space and the virtual charges outside the space. For an interface without free charge and free electric current, the boundary conditions for electric field E G , electric displacement , magnetic field D G B G , and auxiliary field H G are ////12E E =G G , 12D D ⊥⊥=G G , 12B B ⊥⊥=G G , ////12H H =G G . Here ‘’means the components perpendicular to the interface, and ‘//’ means the components parallel to the interface.
⊥利用电、磁场理论的唯一性定理，我们可在一闭合空间外用虚拟电荷分布来产生和原来相同的边界条件，并用这些虚拟电荷分布和空间内原来的电荷分布求出闭合空间内的电、磁场。在一个无自由电荷、自由电流的界面，电场E G 、电位移矢量D G 、磁场B G 、磁辅助场的边界条件分别为H G ////12E E =G G , , 12D D ⊥⊥=G G 12B B ⊥⊥=G G , G G 。这里‘//1H =//H 2⊥’、‘//’分别代表垂直、平行于界面的分量。
(a) Consider the case of a point charge q inside medium-1 at a distance d from the
interface between two ordinary dielectric media with dielectric constants 1ε and 2ε,
respectively. The Z-axis is perpendicular to the interface, the point charge q is on the Z-
axis, and the interface is at z = 0. Two image charges q 1 and q 2 are used to solve this
problem. In medium-2, the electric field is equal to what is generated by a point charge
of (1/q q 12x z
1ε+) at position (0, 0, d ). The field in medium-1 is equal to the total field by a
point charge 1/q ε at position (0, 0, d ) and a point charge q 2 at position (0, 0, –d ). 已知介质-1、介质-2为介电常数分别为1ε、2ε的普通绝缘体。一点电荷q 在介质-1内，
离两介质之间的界面的距离为d 。坐标Z 轴与界面垂直，点电荷q 在Z 轴上，界面位置为z = 0。求解本题需要用到两个虚拟电荷q 1 、q 2。在介质-2内的电场由在(0, 0, d )的点电荷11/q q ε+产生；在介质-1内的电场由在(0, 0, d )的点电荷1/q ε和在(0, 0, –d )的点电荷q 2共同产生。 (i) Apply the above boundary conditions to determine q 1 and q 2. (3 points)
利用上述边界条件，求q 1、q 2。（3分）
(ii) Determine the total surface charge density at the interface. (1 point)
求界面上的总电荷面密度。（1分）
(iii) Verify your answer with the special condition 12εε=. (1 point)
用特殊情况12εε=来验证你的答案。（1分）
(iv) Verify your answer with the special condition 12εε<<. (1 point)
用特殊情况12εε<<来验证你的答案。（1分）
(b) A magnetic dipole is made of a south pole and a north pole. Interestingly, so far no magnetic monopoles, namely the objects carrying only a south pole or a north pole, have ever been discovered. If a magnetic monopole of ‘magnetic charge’ g ever exists, it will generate a magnetic field in the same way as an electric point charge generates an electric field. Recently, pseudo particles behaving like magnetic monopoles generated by the collective motions of electrons in a particular type of
materials, called the ‘topological insulators’, was theoretically predicted. Such particle can be induced by an external electric point charge. Similar to part-a, a point electric charge q is placed at a distance d from the interface between an ordinary dielectric medium (medium-1) with dielectric constant 1εand
magnetic permeability 1μ, and a topological insulator (medium-2) with dielectric constant 2ε, magnetic
permeability 2μ, and a magneto-electric coupling constant β. The relations between various fields in medium-1 are 1D 11E ε=G G , and 111B H μ=G G .Those in medium-2 are 222D E 2B εβ=?G G G , and 2222
B H E βμ=+G G G . The electric field and the magnetic field in both media can again be found by using image charges as in part-a. For simplicity, let us use a set of specially chosen units such that the electric field at position generated by a point electric charge q at position r G 0r G is 030()E r ||r r q r r ?=?G G G G G G , and the magnetic field produced by a magnetic monopole of magnetic charge g in a similar spatial setting is 030()r r B r g r r ||?=?G G G G G G 1. In medium-2, the electric field is generated by a point electric charge of (1/q q ε+) at position (0, 0, d ), and the magnetic field is generated by a magnetic monopole with charge g 1 at position (0, 0, d ). In medium-1, the electric field is generated by a point electric charge of 1/q ε at position (0, 0, d ) and a point charge q 2 at position (0, 0, –d ), and the magnetic field is generated by a magnetic monopole with charge g 2 at position (0, 0, –d ).
磁偶极子由一对南、北极组成。有趣的是，到现在为止我们还没能找到只带南极或北极的所谓磁单极子。一个带‘磁荷’ g 的磁单极子产生的磁场和一个点电荷产生的电场的表达式是一样的。最近，有理论预言，在一种叫拓扑绝缘体（topological insulator ）的物质里，电子的运动可以产生象磁单极子这样的准粒子。这种粒子可由点电荷感应产生。与(a)部分类似，一点电荷q 在普通的介质-1内，离介质-1与拓扑绝缘体（介质-2）的界面的距离为d 。介质-1的介电常数为β，磁化率为1μ。介质-2的介电常数为1ε2ε2μ，磁化率为，电磁偶合系数为。介质-1内各个场之间的关系为11D E 1ε=G G ，111
B H μ=G G 。介质-2内各个场之间的关系为222D E 2B εβ?=G G G , 222E 2B H βμ=+G G G 。与(a)部分类似，介质里的电、磁场也能用虚拟电、磁荷来求解。为方便起
见，我们选用一套特殊的单位，使一位于0r G 的点电荷q 在r 030()E r =G G G 处的电场为||r r q r r ??G G G G ，而磁荷g 产生的磁场为030||
r r r r ??G G G G ()B r G G g =。在介质-2内的电场由位于(0, 0, d )的电荷1/q q 1ε+产生，磁场由位于(0, 0, d )的磁荷g 1产生。在介质-1内的电场由位于(0, 0, d )的电荷1/q ε和位于(0, 0, –的电荷q 2共同产生，磁场由位于(0, 0, –d )的磁荷g 2产生。
d )(i) Us
e the boundary conditions to determine q 1, q 2, g 1, and g 2. (10 points)
利用边界条件，求q 1、q 2、g 1、g 2。（10分）
(ii) Find the total surface electric charge density at the interface. To shorten the answers, you may
treat q 1 and g 1 as known. (1 point)
求界面上的总电荷面密度。为简化起见，可把q 1、g 1当作已知。（1分）
(iii) Find the total electric current density at the interface. As the electric current density is a vector,
you should find both the components parallel and perpendicular to the interface. To shorten the answers, you may treat q 1 and g 1 as known. (3 points)
求界面上的总电流密度。由于电流密度是矢量，你必须给出电流密度垂直和平行于界面的分量。为简化起见，可把q 1、g 1当作已知。（3分）
《THE END 完》
高中物理竞赛流程详细解析
高中物理竞赛流程详细解析 高中物理竞赛国内竞赛主要分为：物理竞赛预赛、物理竞赛复赛、物理竞赛决赛三个流程，国际性赛事分为国际物理奥林匹克竞赛和亚洲物理奥林匹克竞赛。 一、全国中学生物理竞赛预赛（CPhO） 1、高中物理竞赛入门级赛事，每年9月上旬举办（也就是秋学期开学），由全国竞赛委员会统一命题，各省市、学校自行组织，所有中学生均可报名； 2、考试形式：笔试，共3小时，5道选择题、每题6分，5道填空题、每题10分，6道大题、每题20分，共计200分； 3、考试主要考力学、热学、电磁学、光学、近代物理等相关内容（回台回复“物竞考纲”查看明细）； 4、比赛分别设置了一等奖、二等奖和三等奖，因为预赛主要是各省市为了选拔复赛选手而筹备的，所以一般一等奖可以参加复赛。 5、一般来说，考完试后2~3天即可在考点查询成绩。 二、全国中学生物理竞赛复赛（CPhO） 1、高中阶段最重要的赛事，其成绩对于自主招生及参加清北学科营等有直接影响，每年9月下旬举办（也就是预赛结束后）。 2、复赛分为笔试+实验： 笔试，共3小时，8道大题，每题40分，共计320分； 实验，共90分钟，2道实验，每道40分，共计80分； 总分400分。 3、笔试由全国竞赛委员会统一命题，各省市自行组织、规定考点，大多数省份只有预赛一等奖的同学可以参加； 实验由各省市自行命题，根据笔试成绩组织前几十名左右考生参加（也就是说实验不是所有人都考，只有角逐一等奖的同学才参加），最终根据实验和笔试的总成绩评定出一等奖、二等奖、三等。 4、各省市的实验时间稍有不同，具体可参考当地往年的考试时间。 5、考试内容在预赛的基础上稍有增加，具体考纲后台回复“物竞考纲”查看。 6、比赛设置了一等奖、二等奖、三等奖，也就是我们常说的省一、省二、省三，其中各省省一前几名入选该省省队，可参加决赛。 7、成绩有什么用？ 省一等奖可基本满足除清华、北大、复旦以外其他985/211高校的自主招生条件； 省二等奖可满足部分985/211高校的自主招生条件； 省三等奖可满足大部分211学校的自主招生条件。 8、各省省队成员可参加清北金秋营、冬令营，并根据成绩获得降分优惠。
物理竞赛选拔赛打印版
高一物理竞赛选拔题 一、选择题（每道题目有一个或两个选项是正确的，每题4分，共40分） 1．关于自由落体运动，下列说法正确的是 (AC) A.某段时间的平均速度等于初速度与末速度和的一半 B.某段位移的平均速度等于初速度与末速度和的一半 C.在任何相等时间内速度变化相同 D.在任何相等时间内位移变化相同 2.物体作匀减速直线运动，3 s末停下，则此3 s的前1 s内、前2 s内、前3 s内的平均速度之比为（B） （A）5 : 3 : 1，（B）5 : 4 : 3，（C）5 : 8 : 9，（D） 3 : 2 : 1。 3．如图所示，质点沿直线ab做匀变速直线运动，ao=ob,co=od。ab段的平均速度为V1，cd段的平均速度，则有（ B ） 为V A V1＞V2 B V1＜V2 C V1＝V2 D 因为不知道是加速减速运动，无法比较V1、V2的大小 4.如图所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=4×102N/m，悬挂的重物的质量分别为 m1=2kg和m2=4kg.若不计弹簧质量，取g=10m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为(C) A.5cm，10cm B.10cm，5cm C.15cm，10cm D.10cm，15cm 5. 如图所示，甲、乙两玩具小车相距1.5米，甲在后，乙在前，沿相互平行的两条直线向同一方向运动，它们的速度－时间图线如图所示，则它们相遇的时刻是(A) A 、1秒末B、2秒末C、3秒末D、4秒末 6．小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度一时间图象如图所示，则由图可知（g=10m/s2）(AB) A．小球下落的最大速度为5 m/s B．小球第一次反弹初速度的大小为3 m/s C．小球能弹起的最大高度0. 45 m D．小球能弹起的最大高度1. 25 m 7. 甲、乙两物体相距s，同时同向沿同一直线运动。甲在前面做初速度为零，加速度为a1的匀加速直线运动。乙在后面做初速度为v0，加速度为a2的匀加速直线运动，则（BD ）=a2，则两物体可能相遇一次 A．若a B．若a1>a2，则两物体可能相遇两次 C．若a1
2016年泛珠三角物理竞赛综合试卷一答
Pan Pearl River Delta Physics Olympiad 2016 2016 年泛珠三角及中华名校物理奥林匹克邀请赛 Sponsored by Institute for Advanced Study, HKUST 香港科技大学高等研究院赞助 Simplified Chinese Part-1 (Total 5 Problems) 简体版卷-1（共5题） (9:00 am – 12:00 pm, 18 February, 2016) 1. Electrostatic Force (4 marks) 静电力（4分） Consider a 2017-side regular polygon. There are 2016 point charges, each with charge q and located at a vertex of the polygon. Another point charge Q is located at the center of the polygon. The distance from the center of the regular polygon to its vertices is a. Find the force experienced by Q. 考虑一2017-边正多边形。其中2016个角上各有一点电荷q。另有一个点电荷Q位于多边形的中心。中心到每一个角的距离为a。求Q所受的力。 Consider the polygon with a charge q at each vertex. In other words, there are 2017 charges. The system has a discrete rotational symmetry and hence the force acting on Q must be zero. Now our system is equivalent to the above system but with a charge –q added to one vertex. Hence the force is F= Qq 4πε0a2 a? where a? is a unit vector pointing from the center to the empty vertex. 2.Capacitors (13 marks)电容器（13分） (a-c) Consider two clusters of electric charges. Cluster A consists of N charges q1, q2, …, q N, located at positions r?1,r?2,…,r?N respectively. Cluster B consists of M charges q1′,q2′,…,q M′, located at positions r?1′,r?2′,…,r?M′ respectively. (a-c) 考虑两组电荷。组A由N个电荷q1, q2, …, q N组成, 并分别位于位置r?1,r?2,…,r?N。组B 由M个电荷q1′,q2′,…,q M′组成, 并分别位于位置r?1′,r?2′,…,r?M′。 (a)Write the electric potential ?A(r?) at position r? due to the charges in cluster A. (1 mark) B|A A B|A A|B E B|A和E A|B有何关系? (1分)
高一物理竞赛选拔考试题 题题经典
B A 物理竞赛选拔考试（时间90分钟总分120分） 姓名__________ 班级__________ 学号__________ 一、选择题15*3分，共45分 1．斜拉索大桥以其造型优美、建造方便等优点在现代跨江（河）大桥中占主导地位．根据你的观察和思考，你认为相邻两根斜拉钢绳间的距离应该是（） A．离主桥墩越远的地方钢绳间的距离越大 B．离主桥墩越近的地方钢绳间的距离越大 C．大桥上各处钢绳间的距离都相等 D．不同的斜拉索大桥钢绳间的距离分布不一样 2．一家中外合资工厂要制造一种特殊用途的钢铝罐，钢罐内表面要压接一层0.25mm厚的铝膜，一时难倒了焊接专家和锻压专家．后经中外科学家联合攻关解决了这一难题．他们先把薄薄的铝片装到钢罐内表面相贴，再往钢罐内灌满水，水中插入冷冻管使水结冰，冷冻后铝膜就与钢罐接触牢了．这里使铝膜与钢罐接牢的原因是（） A．铝膜与钢罐之间的水把它们冻牢了 B．水结冰时放出的热量把它们焊牢了 C．水结冰时膨胀产生的巨大压力把它们压牢了 D．水结冰时铝膜和钢罐间的冰把它们粘牢了 3．摄影师帮我们拍摄完全班合影后，又用同一照相机帮我们每个人拍照，这时摄影师应该（）A．使照相机离人远些，同时将镜头向外旋出 B．使照相机离人近些，同时将镜头向内旋进 C．使照相机离人远些，同时将镜头向内旋进 D．使照相机离人近些，同时将镜头向外旋出 4．小强家的电表允许通过的最大电流是10安，她家有4个标有“220V、60W”的灯泡，1个标有“220V、2000W”的热水器，1台制冷时耗电为140瓦的电冰箱和1台耗电为80瓦的电视机，则（） A. 所有用电器可以同时使用 B. 除热水器外其他用电器可以同时使用 C. 关闭电视机后其他用电器可以同时使 D. 电冰箱制冷时，其他任一用电器不能与之同时使用 5．如图所示，当传送带静止不动时，物体从静止开始滑动，沿传送带从上端A点滑到下端B点 所需时间为5分钟；则当皮带轮转动，传送带斜向上匀速运动时，物体从静止开始滑动，沿 传送带从上端A点滑到下端B点所需时间为（） A．5分钟 B．大于5分钟 C．小于5分钟 D．无法确定 6．质量相等的甲、乙两金属块，其材质不同。将它们放入沸水中，一段时间后温度均达到100℃，然后将它们按不同的方式投入一杯冷水中，使冷水升温。第一种方式：先从沸水中取出甲，将其投入冷水，当达到热平衡后将甲从杯中取出，测得水温升高20℃；然后将乙从沸水中取出投入这杯水中，再次达到热平衡，测得水温又升高了20℃。第二种方式：先从沸水中取出乙投入冷水，当达到热平衡后将乙从杯中取出；然后将甲从沸水中取出，投入这杯水中，再次达到热平衡。若不考虑热量损失，则在第二种方式下，这杯冷水温度的变化是（） A．升高不足40℃ B．升高超过40℃ C．恰好升高了40℃ D．条件不足，无法判断 7．某同学在实验室按图所示电路进行实验，当把滑动变阻器的滑动触头P分别滑到a、b、 c、d四个位置时，记下了每个位置所对应的电流表和电压表的示数．当他回到教室对测 量数据进行分析时，才发现由于自己在记录数据时的不规范和随意性，只记录了电流表 的示数分别为4A/3、6A/5、2A/3、和1A；电压表的示数分别为6V、8V、4V和4.8V。但 电表示数之间的对应关系、电表示数和滑动触头P所处位置之间的对应关系均已搞不清 楚．假如该同学实验测得的数据是准确的，则可以分析出当滑动触头P滑到b位置时电 流表和电压表的示数应该是（） A．1A/3，8V B．1A，6V C．6A/5，4V D．2A/3，4.8V 8．如图12所示均匀细杆长为L，可以绕转轴A点在竖直平面内自由转动，在A点正上方距离L 处固定一定滑轮，细绳通过定滑轮与细杆的另一端B相连，并将细杆从水平位置缓慢向上拉起，已知细杆水平时，绳上的拉力为T1，当细杆与水平面的夹角为30°时，绳上的拉力为T2，则T1：T2是 ( )
高中物理奥赛讲义全套
目录 中学生全国物理竞赛章程 (2) 全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要 (5) 专题一力物体的平衡 (10) 专题二直线运动 (12) 专题三牛顿运动定律 (13) 专题四曲线运动 (16) 专题五万有引力定律 (18) 专题六动量 (19) 专题七机械能 (21) 专题八振动和波 (23)
专题九热、功和物态变化 (25) 专题十固体、液体和气体的性质 (27) 专题十一电场 (29) 专题十二恒定电流 (31) 专题十三磁场 (33) 专题十四电磁感应 (35) 专题十五几何光学 (37) 专题十六物理光学原子物理 (40) 中学生全国物理竞赛章程 第一章总则 第一条全国中学生物理竞赛（对外可以称中国物理奥林匹克，英文名为Chinese Physic
Olympiad，缩写为CPhO）是在中国科协领导下，由中国物理学会主办，各省、自治区、直辖市自愿参加的群众性的课外学科竞赛活动，这项活动得到国家教育委员会基础教育司的正式批准。竞赛的目的是促使中学生提高学习物理的主动性和兴趣，改进学习方法，增强学习能力；帮助学校开展多样化的物理课外活动，活跃学习空气；发现具有突出才能的青少年，以便更好地对他们进行培养。 第二条全国中学生物理竞赛要贯彻“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的精神，竞赛内容的深度和广度可以比中学物理教学大纲和教材有所提高和扩展。 第三条参加全国中学生物理竞赛者主要是在物理学习方面比较优秀的学生，竞赛应坚持学生自愿参加的原则．竞赛活动主要应在课余时间进行，不要搞层层选拔，不要影响学校正常的教学秩序。 第四条学生参加竞赛主要依靠学生平时的课内外学习和个人努力，学校和教师不要为了准备参加竞赛而临时突击，不要组织“集训队”或搞“题海战术”，以免影响学生的正常学习和身体健康。学生在物理竞赛中的成绩只反映学生个人在这次活动中所表现出来的水平，不应当以此来衡量和评价学校的工作和教师的教学水平。 第二章组织领导 第五条全国中学生物理竞赛由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会（以下简称全国竞赛委员会）统一领导。全国竞赛委员会由主任1人、副主任和委员若干人组成。主任和副主任由中国物理学会常务理事会委任。委员的产生办法如下： 1．参加竞赛的省、自治区、直辖市各推选委员1人； 2．承办本届和下届决赛的省。自治区、直辖市各推选委员3人。
第3届泛珠三角物理竞赛试题(综合)答案
Answers Part I Q1. The plane should follow the parabola 飞机须沿抛物线运动。 2001 cos , sin 2 x t y v t gt νθθ==- (3 points) Q2 (6 points) I T ω= The center of the rod will not move in the horizontal direction 杆中心在水平方向不动。 22272()12212 ml l I m ml =+= (2 points) There are two ways to find the torque. Method-1方法-1 The forces acting upon the rod are shown. The torque to the center of the rod is 由如图力的分析，可得 3(2) 22 l l T mg mg mg θθ=-+=-. (2 points) Method-2方法-2 Given a small angle deviation θ from equilibrium, the potential energy is 给定一个角度的小位移θ ，势能为 233(1cos )24l l U mg mg θθ=-. 3 2 U l T mg θθ?=-=-? (2 points) Finally , 最后得273122ml mgl θθω=?= (2 points) Q3 (6 points) (a) The bound current density on the disk edge is 盘边的束缚电流密度为 K M n M =-?=-, (1 point) The bound current is 束缚电流I Jd Md ?==-, (1 point) The B-field is 磁场为22003322222 2 ()2() 2() R I R Md B z h R h R h μμ== =- ++ (1 point) (b) The bound current density is K M n M =-?=-, which is on the side wall of the cylinder. (1 point) 柱侧面上的束缚电流密度为K M n M =-?=-
高一物理竞赛讲义第3讲.教师版
第3讲运动的关联 温馨寄语 前面我们讨论了物理量以及物理量之间的关系，尤其是变化率变化量的关系。我们还学习了非常牛的几个方法：相对运动法，微元法，图像法。 然而，物理抽象思想除了物理量之外，还有一大块就是模型，而各种模型都有自己的一些特点，根据这些特点，决定了这些模型的运动学性质。探究这些性质就成了我们今天的主要任务。 知识点睛 一、分速度和合速度 首先速度作为矢量是可以合成和分解的。但是同样的作为矢量，速度的合成和分解，和力这个矢量有一点不同。这个不同在于，两个作用在同一个物体上的力，可以直接合成。但是同一个物体，已经知道在两个方向上的速度，最后的总速度，并不一定是这两个速度的矢量和。 （CPhO选讲）例如： （这里面速度是通过两个速度各自从矢量末端做垂线相交得到的） 第二个原则就是：合速度=真实的这个物体的运动速度矢量。
这里力和速度的区别是：我们看到的多个力，不见得是“合力”在各个方向上的投影；但是我们看到的多个速度，就是“合速度”在各个方向上的分速度。所以，当且仅当两个分速度相互垂直的时候，合速度等于两个分速度的矢量和。 这个东西大家可以这样想。遛狗的时候，每个狗的力是作用在一起的，所以遛狗越多，需要的力越大。但是每个狗都有个速度，最后遛狗人的速度和狗的速度大小还是差不多的，不会因为遛狗个数越多就速度越快…… 二、体现关联关系的模型 1．绳（杆）两端运动的关联：实际运动时合运动，由伸缩运动与旋转运动合成。 实际运动=旋转运动+伸缩运动 【例】吊苹果逗小孩儿有两种逗法，一种是伸缩，一种是摆动。 不难总结： 一段不可伸长的细绳伸缩运动速度相等——沿绳（杆）速度相等，转速无论多大不可改变绳子长度。 2．叠加运动的关联 先举个例子：如图的定滑轮，两边重物都在竖直运动，并且滑轮也在竖直运动，设两边重物位移分别沃为x 1x 2，轮中心的位移为x 。 不难由绳子长度不变得位移关系： 12 2x x x += 对应的必然有速度关系： 12 2v v v += 加速度关系： 12 2 a a a += 我们用运动关联的目的是为了使未知量变少。 物理学中非常重要的思想就是把现实中的物体抽象成为理想的模型，然后用物理原理以及模型对应的牵连关系来解决问题．常见的模型有杆，绳，斜面，等等． 3.轻杆 杆两端，沿着杆方向的速度相同\ 4.轻绳 绳子的两端也是沿着绳子的方向速度相同\．绳子中的力是可以突变的，突变的条件是剪断或者是突然绷紧等等． 5.斜面
第29届(2012年)全国中学生奥林匹克物理竞赛复赛试卷及答案
第29届全国中学生奥林匹克物理竞赛复赛试卷 本卷共8题，满分160分 填空题把答案填在题中的横线上或题给的表格中，只要给出结果，不需写出求解过程。 计算题的解答应写出改要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 一、（17分）设有一湖水足够深的咸水湖，湖面宽阔而平静，初始时将一体积很小的匀质正立方体物块在湖面上由静止开始释放，释放时物块的下 底面和湖水表面恰好相接触，已知湖水密度为ρ；物块边长为b ，密度为ρ ， 且ρ， <ρ。在只考虑物块受重力和液体浮力作用的情况下，求物块从初始位置出发往返一次所需的时间。 由于湖面足够宽阔而物块体积很小，所以湖面的绝对高度在物块运动过程中始终保持不变，因此，可选湖面为坐标原点并以竖直向下方向为正方向建立坐标系，以下简称x 系. 设物块下底面的坐标为x ，在物块未完全浸没入湖水时，其所受到的浮力为 2b f b x g ρ= (x b ≤) (1) 式中g 为重力加速度.物块的重力为 3g f b g ρ'= (2) 设物块的加速度为a ，根据牛顿第二定律有 3g b b a f f ρ'=- (3) 将(1)和(2)式代入(3)式得 g a x b b ρρρρ'?? =- - ?'?? (4) 将x 系坐标原点向下移动/b ρρ' 而建立新坐标系，简称X 系. 新旧坐标的关系为 X x b ρρ ' =- (5) 把(5)式代入(4)式得 g a X b ρρ=- ' (6) (6)式表示物块的运动是简谐振动. 若0X =，则0a =，对应于物块的平衡位置. 由(5)式可知，当物块处于平衡位置时，物块下底面在x 系中的坐标为 0x b ρρ ' = (7)
物理竞赛高中三年安排
首先，物理竞赛成绩不取决于物理成绩，而是数学 高一 上学期 高中教材及配套练习册，两个月 更高更妙的物理，一个月（此书较简单实用） 任一本物理竞赛习题集、同时可以顺便准备一下期末考试 寒假去找物理实验培训或者讲座、顺便学微积分 下学期应该会有预赛，要去参加 大学教材及配套练习册一个月 程稼夫的力学、电磁学（一共4本，此两本必做） 一套竞赛习题集 200道、准备期末 暑假可以选择实验培训，或者去听讲座 高二假期参照高一 上学期 报名参加物理竞赛，考前可以有针对性的复习 考试后总结经验，查缺补漏，哪差补哪 准备期末 下学期 做练习册、做砖头吧 高三参加竞赛、考上了就准备决赛，省一准备保送自主，再惨就回去高考吧 高一新生如何准备高中物理竞赛 1.你先把高考物理课程的龙门专题做完。高一生首先要把基础课程学完，当时我们都是一年结束高中三年的物理课的，这里面龙门专题就要跟上你自学（或者是学校竞赛辅导讲的基础课）的进度。 一般到了你高二的时候，你就可以开始学习和做竞赛书了。如果你的龙门专题完成的比较快，那么早一点学习竞赛理论知识也是可以的。微积分用不上，但是小量分析必须会做！（其实就是微积分的推导过程）为什么说不要依赖于微积分呢？因为在IPHO以前的物理竞赛题解题思路与大学物理题是不一样的，如果你依靠微积分，那么高中物理竞赛书的思路你永远都学不会！所以，去学小量分析吧~当你弄明白了竞赛题的思路，可以适当的学一下微积分。
2.竞赛书首先是金牌之路，你要看的是讲解和例题，这些理论知识与高中课本非常不一样。如果你能看懂其中的80%，那就可以做后面的练习题了。当书后习题的80%你都会做的情况下，你可以同时进行下一本书。 3.然后是白皮（我忘记叫什么了，我们当年比较追捧旧版白皮，旧版好像是粉边白色的），这本书非常推荐，它的解题思路与金牌之路有很大不同，个人认为要比金牌灵活但是在理论上讲得更广一些（刚才百度了下好像是范晓辉写的？反正一般你去卖竞赛书的书店应该都知道）。 4.还有一本绿皮，我当年后做的，印象比较深刻。 5.程嫁夫的力学和电磁学，这好像是我最后阶段看的书（因为后来才弄到），印象很深，是非常好的书，讲的很清楚，但是对于初学阶段好像没什么大用。 6.难题集萃，恩，基本上你不进省队就不要看了，是一本又厚又难的书……如果你前面的书都看懂都做完了，闲暇时间可以做做难题集萃消遣下~但如果你的水平可以进入省队，那么在高三的时候就可以用很大块的时间来做难题集萃。想要进省队并且在全国决赛中取得好成绩，难题集萃是必须的——当然要不要努力进省队可以等到你高三再决定。 给你说下能进省队的一个衡量标准：你在高二时就要去报名参加物理竞赛，如果能进入复赛【决一等奖的，有实验考试】，就意味着你有机会进入省队。如果你在高二时你的分数就能获得一等奖【但正常情况下还是要给你算作二等将的，因为涉及到高三学生的保送前途】，那么你一定要向着省队努力。 还有很多书很多卷子我都不记得了，总之，理论部分做题是基础。我们当时金牌之路和白皮是必做书目，绿皮好像也是。历年竞赛题要最后做，掐时间，打分。属于模拟考试了~ 之后，你要是进入了全国复赛（只有进了复赛才有可能获得一等奖），你还需要准备实验部分……………………实验部分是由你所在地的大学出题和提供考试场所，一般来讲应该都会有培训的，要学会写实验报告，其他的没什么了。 进了参加决赛要看什么，这个我就爱莫能助了，反正真到了那个程度你自然会知道的。 -----------------------------我是竞赛过程的分割线----------------------------- 至于竞赛过程，可能不同省份不一样，但大体上是： 1.首先省内出题，选择参加预赛的学生； 2.然后全国预赛（全国竞赛委员会出题）选择三等奖的，更高成绩推荐参加复赛（看你们省每年怎么选了）； 3.全国复赛笔试部分为竞赛委员会出题，实验部分为省内出题，笔试之后一定人数参加实验考试（看你们省每年定的人数），然后参加实验，两个成绩加起来排名，在参加实验考试的人当中取一等奖。
高中奥林匹克物理竞赛解题方法
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： m M 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T1.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T1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T2三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T2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。 再以Q为研究对象，因OB杆光滑，所以细绳拉力的竖直分量等 于Q环的重力，当P环向左移动一段距离后，发现细绳和竖直方向 夹角a变小，所以在细绳拉力的竖直分量不变的情况下，拉力T应变小.由以上分析可知应选B. 例4 如图1—5所示，质量为M的劈块， 其左右劈面的倾角分别为θ1=30°、θ2=45°， 质量分别为m1=3kg和m2=的两物块， 同时分别从左右劈面的顶端从静止开始下滑，
高中物理竞赛模拟卷(选拔)
物理竞赛模拟卷(选拔) 学号： 学校： 姓名： (考试时间：3小时 满分160分) 一、（20分）有两个完全相同的平凸透镜曲面半径均为R ，在空气中的焦距为f 。现将其中一个凸透镜A 的平面镀银，将另一个凸透镜B 的曲面镀银，光都从未镀银的一面射入。试求此时平凸透镜A 、B 的焦距。 二、（25分）一根绳子跨过相距2L 等高的两个小轴承，绳的两端各系一质量均为m 的物体A 、B ，绳上位于两轴的中点连接一质量为M 的物体C ，如图所示。体系物体A 、B 、C 由静止开始同时释放，物体C 将竖直向下运动，忽略轴承的质量及摩擦。 (1) 当连接C 的绳子与竖直方向的夹角α=60°时，C 的速度达到最大，求M m 的值，以及C 的最大速度 (2) 若取1M m =，试求当α=60°时物体C 的加速度 三、（25分）如图所示，气缸（Ⅰ）（Ⅱ）都是绝热的， 底面积均为S ，高度分别为L 2和L 。气缸中有一绝热轻 质薄活塞，可气缸无摩擦的上下滑动。活塞通过一根劲 度系数k 为自然长度为L 的轻弹簧与气缸（Ⅰ）顶部相连.两气缸通过一根很细的截面积为A 的绝热管道相连。管道中靠近气缸（Ⅱ）处有一个小木塞B 堵住管道，它与管道间最大静摩擦力为f 。R 是电阻丝，可以通电发热。C 是压强传感器，当它工作时能控制电阻丝R 的产热速率，使气缸（Ⅰ）上部压强维持在它开始工作时一瞬间的数值。它的开关在K 处，一旦木塞B 不能维持平衡，就将很快射出而撞 击K ，使C 开始工作(图中未画出)。现在在气缸（Ⅰ） 的上、下部分各充入适量理想气体氦气，使它们的压强 均为1P ，温度均为1T ，弹簧处于原长；气缸（Ⅱ）中 抽成真空。然后接通电源，缓缓加热。求最终活塞距气 缸底部的距离和此时气缸（Ⅱ）中气体温度。题中已知 数据如下： 四、（20分）惯性系'S 相对于惯性系S 以速度v 沿x 轴 正方向匀速运动，在0'==t t 时两系的坐标原点重合。 在坐标原点o 和'o 处各有一实验者，相对于各自的参考系静止。'O 处的实验者在'S 系中' t 时刻（0'>t ）向O 处实验者发射一个光信号。 (1) S 系中测得'O 处实验者发射一个光信号的时刻t 是多少？ (2) O 处实验者看到'O 处实验者发射光信号时，对应于S 系的 时刻是多少？ (3) 试推导出光源远离观察者时，光的多普勒效应公式。 五、（20分）如图所示，一个带有电量为Q +的不接地的导体球， 半径为R ，离球心的距离为R 2处有一带电量为q +的点电荷。试 求当Q 与q 满足什么关系时，点电荷将被导体球吸引。 六、（25分）质量为m 和M 的两物块用原长为a 的橡皮
选拔和培养高中物理竞赛苗子
如何选拔和培养高中物理竞赛苗子
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如何选拔和培养高中物理竞赛苗子 全国中学生物理竞赛创办于1984年。这项活动在调动广大中学生特别是优秀学生学习物理的兴趣和主动性，激发他们献身科学事业的雄心壮志，以及对培养能独立思考的有创造性的人才方面，发挥了重要的作用。高中物理教师有责任给有竞赛能力的学生提供发展的机会和学习的环境，指导好学生参加全国性的物理竞赛也是教师自身教学能力的一种体现。如何选择竞赛苗子和培养竞赛选手是能否出竞赛成绩的重要一环，下面就这两个问题谈谈笔者的几点看法。 一、科学选择竞赛苗子 竞赛苗子的选拔要科学化，如果单凭一两次例行性的测试就确定学生的竞赛能力，结果就会因匆忙上阵而造成人才和时间的浪费。为了做到有的放矢地进行选拔工作，笔者以为需要从以下几个方面去考虑： 首先，我们应该充分认识到“兴趣是最好的老师”，兴趣是学习的原动力，选择物理竞赛苗子首先应该考虑的是学生对物理学科的兴趣，作为学生，这种兴趣可能是多方面的，比如对科学技术的向往、对祖国发展和富饶的责任心以及对自身能力的肯定等等。学生从接触高中物理到参加全国中学生物理竞赛有两年的学习时间，这两年中，学习的知识面很广、很深，涉及解决问题的方法也很抽象，遇到诸多的困难也是可想而知的。这就需要学生自觉地钻研课外知识，积极主动地去处理各种物理问题，并以极大地毅力坚持下去，如果学生对物理学科没有浓厚的学习兴趣，这种执著的追求是不可能的。 其次，竞赛苗子的聪明和勤奋同等重要，我们教师不要以为凡是聪明的学生就一定是好的竞赛苗子，其实这是不完善的，聪明加勤奋才是成才的必要
全国高中物理竞赛初赛试题及标准答案
全国中学生物理竞赛预赛试卷 本卷共16题，满分200分． 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．下列说法中正确的是 A．水在0℃时密度最大． B．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中分子速率很大的如大于v A的分子全部 取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v A的分子． C．杜瓦瓶的器壁是由两层玻璃制成的，两层玻璃之间抽成真空，抽成真空的主要 作用是既可降低热传导，又可降低热辐射． D．图示为一绝热容器，中间有一隔板，隔板左边盛有温度为T的理想气体，右边为真空．现抽掉隔板，则气体的最终温度仍为T． 2．如图，一半径为R电荷量为Q的带电金属球，球心位置O固定，P为球外一点．几位同学在讨论P点的场强时，有下列一些说法，其中哪些说法是正确的？ A．若P点无限靠近球表面，因为球表面带电，根据库仑定律可推知，P点的场强趋 于无穷大． B．因为在球内场强处处为0，若P点无限靠近球表面，则P点的场强趋于0 C．若Q不变，P点的位置也不变，而令R变小，则P点的场强不变． D．若保持Q不变，而令R变大，同时始终保持P点极靠近球表面处，则P点的场强不变． 3．图中L为一薄凸透镜，ab为一发光圆面，二者共轴，S为与L平行放置的屏，已知这时ab可在屏上成清晰的像．现将透镜切除一半，只保留主轴以上的一半透镜，这时ab在S上的像 A．尺寸不变，亮度不变． B．尺寸不变，亮度降低． C．只剩半个圆，亮度不变． D．只剩半个圆，亮度降低． 4．一轻质弹簧，一端固定在墙上，另一端连一小物块，小物块放在摩擦系数为μ的水平面上，弹簧处在 自然状态，小物块位于O处．现用手将小物块向右移到a处，然 后从静止释放小物块，发现小物块开始向左移动． A．小物块可能停在O点． B．小物块停止以后所受的摩擦力必不为0 C．小物块无论停在O点的左边还是右边，停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向两者既可能相同，也可能相反． D．小物块在通过O点后向右运动直到最远处的过程中，速度的大小总是减小；小物块在由右边最远处回 到O点的过程中，速度的大小总是增大． 5．如图所示，一内壁光滑的圆锥面，轴线OO’是竖直的，顶点O在下方，锥角为2 α，若有两个相同的小珠（均视为质点）在圆锥的内壁上沿不同的圆轨道运动，则有： A．它们的动能相同． B．它们运动的周期相同． C．锥壁对它们的支撑力相同． D．它们的动能与势能之比相同，设o点为势能零点．
全国高中物理奥林匹克竞赛试卷及答案
高中物理竞赛试卷 ．一、选择题．本题共5小题，每小题6分．在每小题给出的4 个项中，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．（6分）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．α1/3C．α3D．3α 2．（6分）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1 cm3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．（6分）一列简谐横波在均匀的介质中沿x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24m/s，则该波的频率可能为 A．50Hz B．60Hz C．400Hz 4．（6分）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，先后置有分别用铜、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> F3 B. F2> F3> F1 C. F3> F2> F1 D. F1 = F2 = F3 5．（6分）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 D．在保持m B 高一物理竞赛试题 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 ． 211 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 +<< 5．在街头的理发店门口常可以看到这样的标志：一个转动的圆筒，外表有螺旋斜条纹。我 们感觉条纹在沿竖直方向运动，但实际上条纹在竖直方向并没有升降，这是由于圆筒的转动而使我们的眼睛产生的错觉。如图所示，假设圆筒上的条纹是围绕圆筒的一条宽带，相邻两圈条纹在沿圆筒轴线方向的距离（即螺距）L=10cm ，圆筒半径 R=10cm ，如果我们观察到条纹向上运动的速度为0.1m/s ，则从上往下看，关于圆筒的转动方向和转动周期说法正确的是 A ．顺时针转动，周期为1s B ．顺时针转动，周期为2πs C ．逆时针转动，周期为1s D ．逆时针转动，周期为2πs高一物理竞赛试题(含答案)