物理奥林匹克竞赛方法之一
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T 1.因为系统处于平衡状态，所受合力必为零，由于F a 、F b 大小相等，方向相反，可以抵消，而(m a +m b )g 的方向竖直向下，所以悬线对系统的拉力T 1的方向必然竖直向上.再以b 球为研究对象，b 球在重力m b g 、恒力F b 和连线拉力T 2三个力的作用下处于平衡状态，已知恒力向右偏上30°，重力竖直向下，所以平衡时连线拉力T 2的方向必与恒力F b 和重力m b g 的合力方向相反，如图所示，故应选A.
例3 有一个直角架AOB ，OA 水平放置，表面粗糙，OB 竖直向下，表面光滑，OA 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两个环的质量均为m ，两环间由一根质量可忽略、不何伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图1—4所示.现将P 环向左移动一段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比，OA 杆对P 环的支持力N 和细绳上的拉力T 的变化情况是 （ ）
A ．N 不变，T 变大
B ．N 不变，T 变小
C ．N 变大，T 变小
D ．N 变大，T 变大
解析 先把P 、Q 看成一个整体，受力如图1—4—甲所示，
则绳对两环的拉力为内力，不必考虑，又因OB 杆光滑，则杆在
竖直方向上对Q 无力的作用，所以整体在竖直方向上只受重力和
OA 杆对它的支持力，所以N 不变，始终等于P 、Q 的重力之和。
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m 1=3kg 和m 2=2.0kg 的两物块，
同时分别从左右劈面的顶端从静止开始下滑，
劈块始终与水平面保持相对静止，各相互接触
面之间的动摩擦因数均为μ=0.20，求两物块下
滑过程中(m 1和m 2均未达到底端)劈块受到地面的摩擦力。（g=10m/s 2）
解析 选M 、m 1和m 2构成的整体为研究对象，把在相同时间内，M 保持静止、m 1和m 2分别以不同的加速度下滑三个过程视为一个整体过程来研究。根据各种性质的力产生的条件，在水平方向，整体除受到地面的静摩擦力外，不可能再受到其他力；如果受到静摩擦力，那么此力便是整体在水平方向受到的合外力。
根据系统牛顿第二定律，取水平向左的方向为正方向，则有 （ ） F 合x=Ma ′+m 1a 1x －m 2a 2x
其中a ′、a 1x 和a 2x 分别为M 、m 1和m 2在水平方向的加速度的大小，而a ′=0， a 1x =g(sin30°－μcos30°)·cos30°
a 2x = g(sin45°－μcos45°)·cos45°
F 合=m 1g(sin30°－μcos30°)·cos30°－m 2g(sin45°－μcos45°)·cos45° ∴2
2)223.022(100.223)232.021
(103?-??-??-?? =－2.3N
负号表示整体在水平方向受到的合外力的方向与选定的正方向相反.所以劈块受到地面的摩擦力的大小为2.3N ，方向水平向右.
例5 如图1—6所示，质量为M 的平板小车放在倾角为θ的光滑斜面上（斜面固定），一质量为m 的人在车上沿平板向下运动时，车恰好静止，求人的加速度.
解析 以人、车整体为研究对象，根据系统牛顿运动定律求解。如图1—6—甲，由系统牛顿第二定律得：
(M+m)gsin θ=ma
解得人的加速度为a=θsin )(g m
m M + 例6 如图1—7所示，质量M=10kg 的木块
ABC 静置 于粗糙的水平地面上，滑动摩擦因数
μ=0.02，在木块的倾角θ为30°的斜面上，有
一质量m=1.0kg 的物块静止开始沿斜面下滑，
当滑行路程s=1.4m 时，其速度v=1.4m/s ，在
这个过程中木块没有动，求地面对木块的摩擦
力的大小和方向.（重力加速度取g=10/s 2）
解析 物块m 由静止开始沿木块的斜面下滑，受重力、弹力、摩擦力，在这三个恒力的作用下做匀加速直线运动，由运动学公式可以求出下滑的加速度，物块m 是处于不平衡状
图1—8乙 态，说明木块M 一定受到地面给它的摩察力，其大小、方向可根据力的平衡条件求解。此题也可以将物块m 、木块M 视为一个整体，根据系统的牛顿第二定律求解。
由运动学公式得物块m 沿斜面下滑的加速度：
./7.02222202s m s
v s v v a t t ==-= 以m 和M 为研究对象，受力如图1—7—甲所示。由系统的牛顿第二定律可解得地面对木块M 的摩擦力为f=macos θ=0.61N ，方向水平向左.
例7 有一轻质木板AB 长为L ，A 端用铰链固定在竖直墙上，另一端用水平轻绳CB 拉住。板上依次放着A 、B 、C 三个圆柱体，半径均为r ，重均为G ，木板与墙的夹角为θ，如图1—8所示，不计一切摩擦，求BC 绳上的张力。
解析 以木板为研究对象，木板处于力矩平衡状态，若分别以圆柱体A 、B 、C 为研究对象，求A 、B 、C 对木板的压力，非常麻烦，且容易出错。若将A 、B 、C 整体作为研究对象，则会使问题简单化。
以A 、B 、C 整体为研究对象，整体受
到重力3G 、木板的支持力F 和墙对整体的
支持力F N ，其中重力的方向竖直向下，如
图1—8—甲所示。合重力经过圆柱B 的轴
心，墙的支持力F N 垂直于墙面，并经过圆
柱C 的轴心，木板给的支持力F 垂直于木
板。由于整体处于平衡状态，此三力不平
行必共点，即木板给的支持力F 必然过合
重力墙的支持力F N 的交点.
根据共点力平衡的条件：∑F=0，可得：F=3G/sin θ.
由几何关系可求出F 的力臂 L=2rsin 2θ+r/sin θ+r ·cot θ
以木板为研究对象，受力如图1—8—乙所示，选A 点
为转轴，根据力矩平衡条件∑M=0，有：
F ·L=T ·Lcos θ 即θθ
θθθcos sin )cot sin /1sin 2(32??=++L T Gr
图1—9 解得绳CB 的能力：)cos sin cos 1tan 2(32θ
θθθ?++=L Gr T 例8 质量为1.0kg 的小球从高20m 处自由下落到软垫上，反弹后上升的最大高度为5.0m ，小球与软垫接触的时间为1.0s ，在接触时间内小球受合力的冲量大小为（空气阻力不计，取g=10m/s 2） （ ）
A ．10N ·s
B ．20N ·s
C ．30N ·s
D ．40N ·s
解析 小球从静止释放后，经下落、接触软垫、
反弹上升三个过程后到达最高点。动量没有变化，初、
末动量均为零，如图1—9所示。这时不要分开过程
求解，而是要把小球运动的三个过程作为一个整体来
求解。
设小球与软垫接触时间内小球受到合力的冲量大
小为I ，下落高度为H 1，下落时间为t 1，接触反弹上
升的高度为H 2，上升的时间为t 2，则以竖直向上为正方向，根据动量定理得：
s
N gH gH I g H t g H t mgt I t mg ?=+====-+-3022(220
)(212
21
121故而
答案C
例9 总质量为M 的列车以匀速率v 0在平直轨道上行驶，各车厢受的阻力都是车重的k 倍，而与车速无关.某时刻列车后部质量为m 的车厢脱钩，而机车的牵引力不变，则脱钩的车厢刚停下的瞬间，前面列车的速度是多少？
解析 此题求脱钩的车厢刚停下的瞬间，前面列车的速度，就机车来说，在车厢脱钩后，开始做匀加速直线运动，而脱钩后的车厢做匀减速运动，由此可见，求机车的速度可用匀变速直线运动公式和牛顿第二定律求解.
现在若把整个列车当作一个整体，整个列车在脱钩前后所受合外力都为零，所以整个列车动量守恒，因而可用动量守恒定律求解.
根据动量守恒定律，得：
Mv 0=(M －m)V V=Mv 0/(M －m)
即脱钩的车厢刚停下的瞬间，前面列车的速度为Mv 0/(M －m).
【说明】显然此题用整体法以列车整体为研究对象，应用动量守恒定律求解比用运动学公式和牛顿第二定律求简单、快速.
例10 总质量为M 的列车沿水平直轨道匀速前进，其末节车厢质量为m ，中途脱钩，司机发觉时，机车已走了距离L ，于是立即关闭油门，撤去牵引力，设运动中阻力与质量成正比，机车的牵引力是恒定的，求，当列车两部分 都静止时，它们的距离是多少？
解析 本题若分别以机车和末节车厢为研究对象用运动学、牛顿第二定律求解，比较复杂，若以整体为研究对象，研究整个过程，则比较简单。
假设末节车厢刚脱钩时，机车就撤去牵引力，则机车与末节车厢同时减速，因为阻力与质量成正比，减速过程中它们的加速度相同，所以同时停止，它们之间无位移差。事实是机
车多走了距离L 才关闭油门，相应的牵引力对机车多做了FL 的功，这就要求机车相对于末节车厢多走一段距离△S ，依靠摩擦力做功，将因牵引力多做功而增加的动能消耗掉，使机车与末节车厢最后达到相同的静止状态。所以有：
FL=f ·△S
其中F=μMg, f=μ(M －m)g
代入上式得两部分都静止时，它们之间的距离：△S=ML/(M －m)
例11 如图1—10所示，细绳绕过两个定滑轮A 和B ，在两端各挂 个重为P 的物体，现在A 、B 的中点C 处挂一个重为Q 的小球，Q<2P ，求小球可能下降的最大距离h.已知AB 的长为2L ，不讲滑轮和绳之间的摩擦力及绳的质量.
解析 选小球Q 和两重物P 构成的整体为研究对象，该整体的速率从零开始逐渐增为最大，紧接着从最大又逐渐减小为零（此时小球下降的距离最大为h ），如图1—10—甲。在整过程中，只有重力做功，机械能守恒。
因重为Q 的小球可能下降的最大距离为h ，所以重为P 的两物体分别上升的最大距离均为.22L L h -+
考虑到整体初、末位置的速率均为零，故根据机械能守恒定律知，重为Q 的小球重力势能的减少量等于重为P 的两个物体重力势能的增加量，即
)(222L L h P Qh --= 从而解得22224)
8(2P Q Q Q P PL h ---=
例12 如图1—11所示，三个带电小
球质量相等，均静止在光滑的水平面上，若
只释放A 球，它有加速度a A =1m/s 2，方向向
右；若只释放B 球，它有加速度a B =3m/s 2，方
向向左；若只释放C 球，求C 的加速度a C . 解析 只释放一个球与同时释放三个球时，每球所受的库仑力相同.而若同时释放三个球，则三球组成的系统所受合外力为0，由此根据系统牛顿运动定律求解.
把A 、B 、C 三个小球看成一个整体，根据系统牛顿运动定律知，系统沿水平方向所受合外力等于系统内各物体沿水平方向产生加速度所需力的代数和，由此可得：
ma A +ma B +ma C =0
规定向右为正方向，可解得C 球的加速度：
a C =－(a A +a B )=－(1－3)=2m/s
方向水平向右：
例13 如图1—12所示，内有a 、b 两个
光滑活塞的圆柱形金属容器，其底面固定在水
平地板上，活塞将容器分为A 、B 两部分，两
部分中均盛有温度相同的同种理想气体，平
衡时，A 、B 气体柱的高度分别为h A =10cm,
h B =20cm , 两活塞的重力均忽略不计，活塞
的横截面积S=1.0×10－3m 2. 现用竖直向上的
力F 拉活塞a, 使其缓慢地向上移动△h=3.0cm ，时，活塞
a 、
b 均恰好处于静止状态，环境温度保护不变，求：
（1）活塞a 、b 均处于静止平衡时拉力F 多大？
（2）活塞a 向上移动 3.0cm 的过程中，活塞b 移动了多少？（外界大气压强为）p 0=1.0×105Pa)
解析 针对题设特点，A 、B 为同温度、同种理想气体，可选A 、B 两部分气体构成的整体为研究对象，并把两部分气体在一同时间内分别做等温变化的过程视为同一整体过程来研究。
（1）根据波意耳定律，p 1V 1=p 2V 2得：p 0(10+20)S=p ′(10+20+3.0)S ′
从而解得整体末态的压强为p ′=11
10p 0 再以活塞a 为研究对象，其受力分析如图1—12甲所示，因活塞a 处于平衡状态，故有F+p ′S=p 0S
从而解得拉力
F=(p 0－p ′)S=(p 0－1110p 0)S=111p 0S=11
1×1.0×105×1.0×10－3=9.1N （2）因初态A 、B 两气体的压强相同，温度相同，
分子密度相同，末态两气体的压强相同，温度相同，分
子密度相同，故部分气体体积变化跟整体气体体积变
化之比，必然跟原来它们的体积成正比，即
B
A B B h h h h h +=?? 所以活塞b 移动的距离cm h h h h h B A B B 0.20.320
1020=?+=??+=? 例14 一个质量可不计的活塞将一定量
的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸
内，活塞上堆放着铁砂，如图1—13所示，
最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上，气
体柱的高度为H 0，压强等于大气压强p 0。现
对气体缓慢加热，当气体温度升高了△T=60K 时，
活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升。继续加热直到气柱高度为H 1=1.5H 0.此后，在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高度变为H 2=1.8H 0，求此时气体的温度。（不计活塞与气缸之间的摩擦）
解析 气缸内气体的状态变化可分为三个过程：等容变化→等压变化→等温变化；因为气体的初态压强等于大气压p 0，最后铁砂全部取走后气体的压强也等于大气压p 0,所以从整状态变化来看可相当于一个等压变化，故将这三个过程当作一个研究过程。 根据盖·吕萨克定律：2
210T S H T S H = ① 再隔离气体的状态变化过程，从活塞开始离开卡环到把温度升到H 1时，气体做等压变化，有：2
110T S H T T S H =?+ ② 解①、②两式代入为数据可得：T 2=540K
例15 一根对称的“∧”形玻璃管置于
竖直平面内，管所有空间有竖直向上的匀强电
场，带正电的小球在管内从A 点由静止开始运
动，且与管壁的动摩擦因数为μ，小球在B 端 与管作用时无能量损失，管与水平面间夹角为θ，AB 长L ，如图1—14所示，求从A 开始，小球运动的总路程是多少？（设小球受的电场力大于重力）
解析 小球小球从A 端开始运动后共受四个力作用，电场力为qE 、重力mg 、管壁 支持力N 、摩擦力f ，由于在起始点A 小球处于不平衡状态，因此在斜管上任何位置都是不平衡的，小球将做在“∧”管内做往复运动，最后停在B 处。若以整个运动过程为研究对象，将使问题简化。
以小球为研究对象，受力如图1—14甲
所示，由于电场力和重力做功与路径无关，
而摩擦力做功与路径有关，设小球运动的
总路程为s ，由动能定理得：
qELsin θ－mgLsin θ－fs=0 ① 又因为f=μN ②
N=(qE －mg)cos θ 所以由以上三式联立可解得小球运动的总路程：μθtan L s =
③ 例16 两根相距d=0.20m 的平行金属长
导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的
匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T ，导轨
上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每
条金属细杆的电阻为r=0.25Ω，回路中其余部
分的电阻可不计。已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=5.0m/s ，如图1—15所示。不计导轨上的摩擦。
（1）求作用于每条金属细杆的拉力的大小；
（2）求两金属细杆在间距增加0.40m 的滑动过程中共产生的热量。
解析 本题是电磁感应问题，以两条细杆组成的回路整体为研究对象，从力的角度看，细杆匀速移动，拉力跟安培力大小相等。从能量的角度看，外力做功全部转化为电能，电又全部转化为内能。根据导线切割磁感线产生感应电动势公式得：ε总=2BLv 从而回路电流r
Blv I 22= 由于匀速运动，细杆拉力F=F 安=N r
v l B BIl 222102.3-?== 根据能量守恒有：J Fs Fvt Pt Q 21028.12-?====
即共产生的热量为1.28－10－
2J.
例17 两金属杆ab 和cd 长均为l ，
电阻均为R ，质量分别为M 和m, M>m.
用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的
柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在
水平、光滑、不导电的圆棒两侧.两金属杆
都处在水平位置，如图1—16所示.整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B 。若金属杆ab 正好匀速向下运动，求运动的速度.
解析 本题属电磁感应的平衡问题，确定绳上的拉力，可选两杆整体为研究对，确定感应电流可选整个回路为研究对象，确定安培力可选一根杆为研究对象。设匀强磁场垂直回路平面向外，绳对杆的拉力为T ，以两杆为研究对象，受力如1—16甲所示。因两杆匀速移
动，由整体平衡条件得：
4T=(M+m)g
对整个回路由欧姆定律和法拉第电磁感应 定律得：R
BlV I 22= ② 对ab 杆，由于杆做匀速运动，受力平衡：
02=-+Mg T BIl ③ 联立①②③三式解得：2
22)(l B gR m M v -=
针对训练
1．质量为m 的小猫，静止于很长的质量为M 的吊杆上，如图1—17所示。在吊杆上端悬线
图1—17 图1—
18
断开的同时，小猫往上爬，若猫的高度不变，求吊杆的加速度。（设吊杆下端离地面足够高）
2．一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中，若把在空中下落的过程称为过程I ，
进入泥潭直到停止的过程称为过程II ，则 （ ）
A ．过程I 中钢珠动量的改变量等于它重力的冲量
B ．过程II 中阻力的冲量的大小等于全过程中重力冲量的大小
C ．过程II 中钢珠克服阻力所做的功等于过程I 与过程II 中钢珠所减少的重力势能之和
D ．过程II 中损失的机械能等于过程I 中钢珠所增加的动能
3．质量为m 的运动员站在质量为m/2的均匀长板AB 的中点，板位于水平面上，可绕通过
B 点的水平轴转动，板的A 端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后，握在运动员手中。当运动员用力拉绳时，滑轮两侧的绳子都保持在竖直方向，如图1—18所示。要使板的A 端离开地面，运动员作用于绳子的最小拉力是 。
4．如图1—19，一质量为M 的长木板静止在光滑水平桌面上。一质
量为m 的小滑块以水平速度0v 从长木板的一端开始在木板上滑 动，直到离开木板。滑块刚离开木板时的速度为3/0v 。若把该木
板固定在水平桌面上，其他条件相同，求滑决离开木板时的速度为v 。
5．如图1—20所示为一个横截面为半圆，半径为R 的光滑圆柱，一根不可伸长的细绳两端
分别系着小球A 、B ，且B A m m 2 ，由图示位置从静止开始释放A 球，当小球B 达到半圆的顶点时，求线的张力对小球A 所做的功。
6．如图1—21所示，AB 和CD 为两个斜面，其上部足够长，下部分别与一光滑圆弧面相切，
EH 为整个轨道的对称轴，圆弧所对圆心角为120°，半径为2m ，某物体在离弧底H 高h=4m 处以V 0=6m/s 沿斜面运动，物体与斜面的摩擦系数04.0=μ，求物体在AB 与CD 两斜面上（圆弧除外）运动的总路程。（取g=10m/s 2）
7．如图1—22所示，水平转盘绕竖直轴OO ′转动，两木块质量分别为M 与m ,到轴线的距
离分别是L 1和L 2，它们与转盘间的最大静摩擦力为其重力的μ倍，当两木块用水平细绳连接在一起随圆盘一起转动并不发生滑动时，转盘最大角速度可能是多少？
8．如图2—23所示，一质量为M ，长为l 的长方形木板B ，放在光滑的水平地面上，在其右
端放一质量为m 的小木块，且m 9．如图1—24所示，A 、B 是体积相同的气缸，B 内有一导热的、 可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C 、D 为不导热的 阀门。起初，阀门关闭，A 内装有压强P 1=2.0×105Pa ，温度 T 1=300K 的氮气。B 内装有压强P 2=1.0×105Pa ，温度T 2=600K 的氧气。阀门打开后，活塞C 向右移动，最后达到平衡。以V 1 和V 2分别表示平衡后氮气和氧气的体积，则V 1 : V 2= 。（假定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接气体的管道体积可忽略） 10．用销钉固定的活塞把水平放置的容器分隔成A 、B 两部分，其体 积之比V A : V B =2 : 1，如图1—25所示。起初A 中有温度为127℃， 压强为1.8×105Pa 的空气，B 中有温度27℃，压强为1.2×105Pa 的 空气。拔出销钉，使活塞可以无摩擦地移动（不漏气）。由于容器 缓慢导热，最后气体都变成室温27℃，活塞也停住，求最后A 中气体的压强。 11．如图1—26所示，A 、B 、C 三个容器内装有同种气体， 已知V A =V B =2L ，V C =1L ，T A =T B =T C =300K ，阀门D 关 闭时p A =3atm ，p B =p C =1atm 。若将D 打开，A 中气体向 B 、 C 迁移（迁移过程中温度不变），当容器A 中气体压 强降为atm P a 2='时，关闭D ；然后分别给B 、C 加热， 使B 中气体温度维持K T b 400='，C 中气体温度维持K T c 600='，求此时B 、C 两容器内气体的压强（连通三容器的细管容积不计）。 12．如图1—27所示，两个截面相同的圆柱形容器，右边容器高为H ，上端封闭，左边容器 上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的活塞。两容 器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细 管都是绝热的。开始时，阀门关闭，左边容器中 装有热力学温度为T 0的单原子理想气体，平衡时 活塞到容器底的距离为H ，右边容器内为真空。现 将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到平衡，求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。[提示：一摩尔单原子理想气体的内能为（3/2）RT ，其中R 为摩尔气体常量，T 为气体的热力学温度] 13．如图1—28所示，静止在光滑水平面上已经充电的平行板电容器 的极板距离为d ，在板上开个小孔，电容器固定在一绝缘底座上， 总质量为M ，有一个质量为m 的带正电的小铅丸对准小孔水平向 左运动（重力不计），铅丸进入电容器后，距左极板的最小距离为 d/2，求此时电容器已移动的距离。 14．一个质量为m ，带有电量－q 的小物体， 可在水平轨道OX 上运动， O 端有一与轨 道垂直的固定墙壁，轨道处于匀强电场中， 场强大小为E ，方向沿OX 正方向，如图 1—29所示，小物体以初速0v 从0x 点沿Ox 运动时，受到大小不变的摩擦力f 的作用，且qE f <；设小物体与墙碰撞时不 损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s 。 15．如图1—30所示，一条长为L 的细线，上端固定，下端拴一质量为m 的带电小球。将它 置于一匀强电场中，电场强度大小为E ，方向是水平的，已知当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡。求： （1）小球带何种电荷？小球所带的电量； （2）如果使细线的偏角由α增大到φ，然后将小球由静止开始释放，则φ应为多大，才 能使在细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？ 16．把6只相同的电灯泡分别接成如图1—31所示的甲乙两种电路，两电路均加上U 等于 12V 的恒定电压，分别调节变阻器R 1和R 2，使6只灯泡均能正常工作，这时甲乙两种电路消耗的总功率分别为P 1和P 2，试找出两者之间的关系。 17．如图1—32所示，在竖直方向的x 、y 坐标系中，在x 轴上方 有一个有界的水平向右的匀强电场，场强为E ，x 轴的下方有 一个向里的匀强磁场，场强为B 。现从A 自由释放一个带电量 为－q 、质量为m 的小球，小球从B 点进入电场，从C 点进入 磁场，从D 点开始做水平方向的匀速直线运动。已知A 、B 、C 点的坐标分别为（0，y 1）、（0，y 2）、（－x ，0），求D 点的纵坐标y 3。 答案： 1．g M m )1(+ 2．ABC 3．mg 21 4．M M m t +43 5．－0.19m A gR 6．290m 7．12)(mL ML g m M ++μ 8．mgl W m M ml s μ=+=2 9．4：1 10．1.3×105Pa 11．2.5atm 12．0575 2T T H h == 13．M md 4 14．f mv qEx 22200+ 15．（1）正电 αtan E mg c = （2）αφ2= 16．P 1=2P 2 17．)21(12223x mg qE y q B g m y ---= 欢迎访问 https://www.360docs.net/doc/754134154.html, Introduction In this problem we study an efficient process of steam production that has been demonstrated to work experimentally. An aqueous solution of spherical nanometer-sized silver spheres (nanoparticles) with only about particles per liter is illuminated by a focused light beam. A fraction of the light is absorbed by the nanoparticles, which are heated up and generate steam locally around them without heating up the entire water solution. The steam is released from the system in the form of escaping steam bubbles. Not all details of the process are well understood at present, but the core process is known to be absorption of light through the so-called collective electron oscillations of the metallic nanoparticles. The device is known as a plasmonic steam generator. Figure 2.1(a)A spherical charge-neutral nanoparticle of radius R placed at the center of the coordinate system. (b) A sphere with a positive homogeneous charge density (red), and containing a smaller spherical charge-neutral region (0, yellow) of radius , with its center displaced by. (c) The sphere with positive charge density of the nanoparticle silver ions is fixed in the center of the coordinate system. The center of the spherical region with negative spherical charge density –(blue) of the electron cloud is displaced by , where . (d)An external homogeneous electric field . For time-dependent , the electron cloud moves with velocity . (e) The rectangular vessel () containing the aqueous solution of nanoparticles illuminated by monochromatic light propagating along the -axis with angular frequency and intensity . A single spherical silver nanoparticle Throughout this problem we consider a spherical silver nanoparticle of radius and with its center fixed at the origin of the coordinate system, see Fig. 2.1(a). All motions, forces and driving fields are parallel to the horizontal -axis (with unit vector ). The nanoparticle contains free (conduction) electrons moving within the whole nanoparticle volume without being bound to any silver atom. Each silver atom is a positive ion that has donated one such free electron. 最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题6--质量和密度 一．选择题 1．（2011年上海初中物理知识竞赛题）夏日炎炎，气温节节上升，小徐发现温度计内的水银液面慢慢升高。水银液面升高的原因，是因为水银的 ( ) A ．体积变大了 B ．比热容变大了 C ．质量变大了 D ．密度变大了 1. 答案：A 解析：由于水银热胀冷缩，气温节节上升，水银液面升高的原因是因为水银的体积变大了，选项A 正确。 2.（2007年上海初中物理知识竞赛题）现有密度分别为ρ1和ρ2的两种液体，且ρ1<ρ2。在甲杯中盛满这两种液体，两种液体的质量各占一半；在乙杯中也盛满这两种液体，两种液体的体积各占一半。假设两种液体之间不发生混合现象，甲、乙两个杯子也完全相同，则 ( ) A ．甲杯内液体的质量大 B ．乙杯内液体的质量大 C ．两杯内液体的质量一样大 D ．无法确定 2.答案：B 解析：由???? ??+21 112ρρm =V 解得甲杯中液体质量m =2ρ1ρ2V/(ρ1+ρ2），乙杯中液体质量M =ρ1V/2+ρ2V/2=（ρ1+ρ2）V/2 ，m —M =—(ρ1—ρ2)2V/(ρ1+ρ2）<0，乙杯中液体质量大。选项B 正确。 点评：比较两个物理量的大小，可以采用作差法和作商法。所谓作差法就是两个物理量相减，若差值是正值，则被减数大于减数；若差值是负值，则被减数小于减数。所谓作商法就是两个物理量相除，若商大于1，则被除数大于除数；若商小于1，则被除数小于除数。 3.（2008河南初中应用物理知识竞赛预赛题）为了铸造金属工件，事先用密度为ρ1的实木材料制成木模，木模的质量为1.8kg ．再用密度为ρ2的合金铸造30个这样的工件，这些合金的总质量为648kg ，则木模与合金材料密度之比为( ) A ．1︰4 B ．1︰12 C ．1︰30 D ．1︰360 3.答案：B 解析：每个合金铸造工件质量为648kg/30=21.6kg ，木模与合金材料密度之比为ρ1︰ρ2=1.8︰21.6=1︰12，选项B 正确。 4．（2007年上海初中物理知识竞赛题）某冰块中有一小石头，冰和石头的总质量是64克，将它们放在盛有水的圆柱形容器中恰好悬浮于水中。当冰全部熔化后，容器里的水面下降了0.6厘米，若容 2019年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛试题 考生须知： 1.全卷分试题卷和答题卷两部分，试题共有8题，满分100分。考试时间120分钟。 2.本卷答案必须做在答题卷相应位置上，做在试题卷上无效，考后只交答题卷。必须在答题卷上写明县（市）、学校、姓名、准考证号，字迹清楚。 3.只能用黑色水笔成签字笔答卷，铅笔圆珠笔等答卷无效；答卷上用胶带纸，修正液为无效卷；答卷上有与答题无关的图案，文字为无效卷； 4.可以使用非编程计算器。 第1题（10分）根据所给条件按照要求书写化学反应方程式（要求系数为最简整数比） 1-1 铜在潮湿空气中慢慢生成一层绿色铜绣23[Cu(OH)CuCO ] 。 1-2 乙硼烷与一氧化碳在NaBH 4、THF 条件下1:2化合，生成物有一个六元环。 1-3 古代艺术家的油画都是以铅白为底色，这些油画易受H 2S 气体的侵蚀而变黑（PbS ），可以用H 2O 2对这些古油画进行修复，写出H 2O 2修复油画的化学反应方程式。 1-4 光气（COCl 2）和NH 3反应制备常见的氮肥。 1-5 银镜实验时需要用的银氨溶液，必须现配现用：因为久置的银氨溶液常析出黑色的氮化银沉淀。写出相应的化学反应方程式。 第2题（30分） 2-1 画出下列分子的立体结构：PH 3、P 2H 4、H 3PO 2。 2-2 甲基异氰酸酯（MIC）是制造某些杀虫剂的中间体，是一种剧毒的物质，其分子式为C2H3NO，MIC原子连接顺序为H3CNCO，除氢外的四个原子不都在一条直线上。指出N的杂化类型、写出最稳定路易斯结构式。 2-3 在水溶液中，水以多种微粒的形式与其它物种成水合物，画出微粒H5O2+和H9O4+的结构图示。 2-4 根据所给信息画出下列物种的结构。 2-4-1 As3S4+中每个原子都满足8电子结构，有一个S-S键，如果将其中一个S换成As，则变成一个有三重轴的中性分子。 2-4-2 As4蒸气分子具有白磷一样的正四面体结构：As4S4分子可以看做4个硫原子分别插入As4的四条边，As的化学环境相同。画出As4S4的结构。 2-4-3 S4O62-中含有3个S-S键。 2-5 A、B、C、D、E五种元素分居四个不同的周期和四个不同的族，它们的原子序数依次增大。常温常压下，A、B、D的单质为气态，而C、E的单质为固态。五种元素中，只有C、D、E的单质能与氢氧化钠溶液反应；C的剧毒单质与氢氧化钠溶液加热反应，有一种剧毒气体生成；D单质与氢氧化钠溶液加热反应，生成两种盐；E单质与氢氧化钠溶液反应，放出A单质。E的基态原子不含单电子，其L能层和M能层的电子数不相等，N能层只有2个电子。 2-5-1 写出A、B、C、D、E的元素符号。 2-5-2 写出D单质与氢氧化钠溶液加热反应的方程式。 2-5-3 写出E单质与氢氧化钠溶液反应的方程式。 2-6 用次氯酸钠氧化过量的氨可以制备化合物A，A可以用作火箭燃料。最新制备A的工艺是用氨和醛（酮）的混合气体和氯气反应，然后水解。A的水溶液呈碱性，用硫酸酸化一定浓度A溶液，冷却可得到白色沉淀物B。在浓NaOH介质中A溶液可作氧化剂放出气体C。气体C的水溶液可以使Cu2+溶液变成深蓝色溶液D。C的水溶液不能溶解纯净的Zn(OH)2，但若加入适量的NH4Cl固体后，Zn(OH)2溶解变成含E的溶液。A的水溶液有很强的还原能力，它能还原Ag+，本身被氧化成气体单质G。将气体C通过红热CuO粉末，可得到固体单质F和G。给出A~G的化学式。 第3题（15分） 3-1 有一含Co的单核配合物，元素分析表明其含Co 21.4%，H 5.4%，N 25.4%，C l 13.0%（质 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 D.410Hz 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 初中物理奥林匹克竞赛试题初赛 智浪教育–普惠英才文库 初中物理奥林匹克竞赛试题初赛 满分:150分时间:120分钟 姓名: 学校: 班级: 1.,本题共10分,在图10所示的装臵中～A、B是动滑轮～C是定滑轮～D是轮轴～D的轮半径R=10厘米～轴半径r=5厘米～物重G=500牛顿～每个动滑轮重 P=50牛顿。如果不计绳重和摩擦～各段绳的方向保持相平行～那么: (1)为把重物提起～作用在轮上的动力F至少要大于多少牛顿?,3分, (2)若把重物提起0.1米～动力F的作用点要移动几米?,3分, (3)该装臵的机械效率是多少?,4分, 2.,本题共10分, 在用电压表、电流表测电阻的试验中～假定电压表和电流表是准确的～但由于实验电路的不完善～也会给实验结果带来误差。例如～用图12所示电路测一阻值为1.80千欧的标准电阻R值时～实际测得的阻值为1.00千欧,而用图13所示电路测量时～实际测得的阻值为2.00千欧。 图12 图13 图14 通过分析上述两个不完善的实验电路可以找到产生误差的原因。而针对误差产生的原因～设计实验电路并通过合理的实验步骤～可以大大减小实验误差。例如～用图14所示电路(图中G为灵敏电流表～当通过它的小电流有很小的变化时～它就能指示出来)～按一 智浪教育–普惠英才文库 定的实验步骤测电阻R值时～可使测量结果非常接近1.80千欧。 根据上述内容～完成下列要求: ,1, 分别说明图12和图13所示实验电路给实验结果带来误差的原因。,2 分, ,2,说明图13中虚线框内电路的作用。,2分, ,2, 比较图14和图12所示实验电路～说明减小误差的基本方法。,2分, ,4,写出按图14测定阻值的实验步骤。,4分, R 343. ,本题共10分～不写过程不给分,已知球体的体积公式是v=πr～其中r 3为球体的半径。如图11所示～在一个大的空心球腔内放有一实心小球～空心球腔和实心 2015年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛试题 考生须知： 1．全卷分试题卷和答题卷两部分，共有六大题，27小题，满分150分。考试时间120分钟。 2．本卷答案必须做在答题卷相应位置上，做在试题卷上无效，考后只交答题卷。必须在答题卷上写明县（市）、学校、姓名、准考证号，字迹清楚。 3．可以使用非编程计算器 一、选择题（本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意。） 年艾力克·贝齐格（Eric Betzig）、斯特凡·W·赫尔（Stefan ）和W·E·莫尔纳尔（）三位德美科学家因发明了超高分辨荧光显微技术而获得诺贝尔化学奖。他们通过荧光分子，打破了光学成像中长期存在的衍射极限（微米），将光学显微锐的分辨率带到了纳米尺度。下列说法不正确的是（） A.超高分辨率荧光显锁技术引领我们走入“纳米”微观世界 B.利用超高分辨率荧光显微镜，可观察到细胞内部发生的某些生化变化 C.利用超高分辨率荧光显微镜，可以观察到某化学反应中化学键的断裂与形成过程 D.科学研究离不开先进的仪器，越高分辨率荧光显微技术有望为疾病珍断和药物研发带来革命性变化 2.世界一切活动皆基于材料，“气凝胶”、“碳纳米管”、“超材料”等被预测为未来十种最具潜力的新材料。下列对新材料的有关说法中正确的是（） A.碳纳米管是由碳原子组成的管状长链，管上的碳原子采用sp3杂化 B.金属玻璃也称非晶金属，是在金属结晶之前快速冷却熔融金属而合成的，金属玻璃中不存在金属键 C.把粉末状的氢化钛泡沫剂添加到熔融的金属铝中，冷却后可得到某种金属泡沫，利用该金属泡沫只有强度低、质量轻等特性可用于建造海上漂浮城市 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ｈ＝5m 。一粒质量ｍ＝0.01kg 、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： MV mv mv +=0 其中v 和V 分别是碰撞后子弹的速度和小球的速 度. 两者的飞行时间都是01.12== g h t s 球在这段时间沿水平方向走过20m 的距离，故它在水平方向的速度为： 8.1901 .120 == V （m/s ） 由方程0.01×500＝0.01v ＋0.2×19.8 可求出子弹在碰撞后的速度为：v ＝104m/s 子弹也在1.01s 后落地，故它落在与柱的水平距离为S ＝vt ＝104×1.01＝105m 的地面上。 碰撞前子弹的初始动能为=2 02 1mv 1250 J 球在刚碰撞后的动能为 =22 1 MV 39.2 J 子弹在刚碰撞后的动能为=2 2 1mv 54 J 与初始动能相比，两者之差为1250 J －93.2 J ＝1156.8 J 这表明原来动能的92.5%被系统吸收而变为热能。这种碰撞不是完全非弹性碰撞。在完全弹性碰撞的情形下，动能是守恒的。而如果是完全非弹性碰撞，子弹将留在球内。 【题2】右图（甲）为无限的电阻网络，其中每个电阻均为r ，求Ａ、Ｂ两点 间的总电阻。 解：如图（乙）所示 Ａ、Ｂ两点间的总电阻应等于Ｃ、Ｄ 两点间的总电阻与电阻ｒ的并联，再与ｒ串联 图（甲） 后的等效电阻。 如果网络是无限的，则Ａ、Ｂ 两点间的总电阻应等于Ｃ、Ｄ 两点间的总电阻，设为Ｒx 。 根据它们的串并联关系有： m M h S s υ A B r r r r r r r r A B r r r r r r r r Ｃ Ｄ 国际物理奥林匹克竞赛赛事流程 每一代表队包括5名年龄在20岁以下的中学生、1名领队和1名副领队，国际间旅费自负，东道国负责竞赛期间各队的食宿和旅游费用。各国可自派观察员参加，费用由派出国自筹。 赛期一般为9天。第1天报到后，队员和领队分开居住，住地一般相距几公里以上。东道国为每一参赛队学生配备1名翻译兼导游，这对东道国来说是一种很大的负担，有些国家难以承办IPhO活动，其部分原因也在于此。因华裔子弟遍布世界各地，东道国为我们代表队配备的翻译几乎都是在该国读研究生的华人学子。 第2天上午是开幕式，常在大学礼堂举行，气氛淡雅肃穆，学术气氛浓厚。开幕式后领队与队员暂不往来，且自觉地互不通电话联系，有事均通过翻译转达。第2天下午学生由主办者组织旅游或参观，领队们则参加本届国际委员会正式会议并集体讨论、修改和通过理论赛题，再由各国领队将题文翻译成本国文字，交由组委会复印。会议开始时，各国领队与观察员分别就座，组委会执行主席及其助手们的座位安排在正前方。东道国将3道理论题的题文和题解，以及评分标准的4种文本(英、俄、德、法)之一发给各国领队。大约一小时后，命题者代表用英语向大家介绍该题的命题思想及解题思路等，然后大会讨论，提出修改意见，最后通过这道理论题。3道题逐题进行，若其中某道题被否决，组委会便公开备用的第4道题。 3道题通过后常已近深夜，这期间除晚餐外，还供应饮料和点心。中国领队们而后所做的翻译工作，一般都会持续到次日清晨6点左右，真可谓"通宵达旦"。 第3天上午8点开始，学生们进行5小时的理论考试，其间有饮料和点心供应，学生们用本国文字答卷。组委会为领队们安排旅游或参观活动；尽管大多数人已经非常疲乏，也许因为身临异国他乡，仍是游兴十足。第3天下午东道国安排的休息性活动常能使领队与学生有机会见面，然而师生间很少谈及上午的考试，为的是不在情绪上影响后面的实验考试。 第4天讨论、修改、通过及翻译实验赛题。实验赛题为1-2道，2道居多。 第5天学生分为两组，分别在上、下午进行5小时的实验考试。若有2道题，则每题2。5小时。实验考试后学生们的紧张情绪骤然间消失，队与队之间频繁交往，学生们"挨门串户"地互赠小礼品，最受欢迎的当数各国硬币。此时，领队们开始悉心研究由组委会送来的本队队员的试卷复印件，上面有评分结果。分数由东道国专设的阅卷小组评定，在评定我国学生试卷时，常请另一位懂中文的研究生协助阅读试卷上的中文内容。 东道国通常在第6、7天安排各国领队与阅卷小组成员面谈，商讨和解决评分中可能出现的差错和意见分歧。第7天的下午或晚上举行最后一次国际委员会会议，多数领队借此机会互赠小礼品。会议最重要的议程是通过学生的获奖名单。理论题每题10分，满分30分；实验题若有2道，则每题10分，满分20分。按现在的章程规定，前三名选手的平均积分计为100%，积分达90%者，授予一等奖(金牌)；积分低于90%而达78%者，授予二等奖(银牌)；积分低于78%而达65%者，授予三等奖(铜牌)；积分低于65%而达50%者，授予表扬奖；积分低于50%者，发给参赛证书。上述评奖积分界限均舍尾取整。例如第24届IPhO前三名平均积分为40。53分，其90%为36。48，取整为36分，即成金牌分数线。通常得奖人数占参赛人数的一半。金牌第1名被授予特别奖。此外，还可由东道国自设各种特别奖，例如女生最佳奖、 第31届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1cm3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 ， >F2>>F3>F1 >F2>=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 2019年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛试题考生须知： 1. 全卷分试题卷和答题卷两部分，试题共有8题，满分100分。考试时间120分钟。 2. 本卷答案必须做在答题卷相应位置上，做在试题卷上无效，考后只交答题卷。必须在答题卷上写明县（市）、学校、姓名、准考证号，字迹清楚。 3. 只能用黑色水笔或签字笔答卷，铅笔圆珠笔等答卷无效；答卷上用胶带纸、修正液为无效卷；答卷上有与答题无关的图案、文字为无效卷； 4. 可以使用非编程计算器。 第1题（10分）根据所给条件按照要求书写化学方程式（要求系数为最简整数比）。 1-1 铜在潮湿空气中慢慢生成一层绿色铜锈[Cu(OH)2·CuCO3]。 1-2 乙硼烷与一氧化碳在NaBH4、THF条件下1∶2化合，生成物有一个六元环。 1-3 古代艺术家的油画都是以铅白为底色，这些油画易受H2S气体的侵蚀而变黑（PbS），可以用H2O2对这些古油画进行修复。写出H2O2修复油画的化学反应方程式。 1-4 光气（COCl2）和NH3反应制备常见的氮肥。 1-5 银镜反应时需要用的银氨溶液，必须现配现用：因为久置的银氨溶液常析出黑色的氮化银沉淀。写出相应的化学反应方程式。 第2题（30分） 2-1 画出下列分子的立体结构：PH3、P2H4、H3PO2。 2-2 甲基异氰酸酯（MIC）是制造某些杀虫剂的中间体，是一种剧毒的物质，其分子式为C2H3NO。MIC源自连接顺序为H3CNCO，除氢外的四个原子不都在一条直线上。指出N的杂化类型、写出最稳定路易斯结构式。 2-3 在水溶液中，水以多种微粒的形式与其他物种形成水合物，画出微粒H5O2+和H9O4+的结构图示。 2-4 根据所给信息画出下列物种的结构。 2-4-1 As3S4+中每个原子都满足8电子结构，有一个S-S键，如果将其中一个S换成As，则变成一个有三重轴的中性分子。 2-4-2 As4蒸汽分子具有白磷一样的正四面体结构；As4S4分子可以看做4个硫原子分别插入As4的四条边，As的化学环境相同。画出As4S4的结构。 2008年第25届全国中学生物理竞赛复赛试卷 本卷共八题，满分160分 一、（15分） 1、（5分）蟹状星云脉冲星的辐射脉冲周期是0.033s 。假设它是由均匀分布的物质构成的球体，脉冲周期是它的旋转周期，万有引力是唯一能阻止它离心分解的力，已知万有引力常量 113126.6710G m kg s ---=???，由于脉冲星表面的物质未分离，故可估算出此脉冲星密度的 下限是 3 kg m -?。 2、（5分）在国际单位制中，库仑定律写成12 2 q q F k r =，式中静电力常量9228.9810k N m C -=???，电荷量q 1和q 2的单位都是库仑，距离r 的单位是米，作用力F 的单位是牛顿。若把库仑定律写成更简洁的形式12 2q q F r = ，式中距离r 的单位是米，作用力F 的单位是牛顿。若把库仑定律写成更简洁的形式122q q F r =，式中距离r 的单位是米，作用 力F 的单位是牛顿，由此式可这义一种电荷量q 的新单位。当用米、千克、秒表示此新单位时，电荷新单位= ；新单位与库仑的关系为1新单位= C 。 3、（5分）电子感应加速器（betatron ）的基本原理如下：一个圆环真空 室处于分布在圆柱形体积内的磁场中，磁场方向沿圆柱的轴线，圆柱的轴线过圆环的圆心并与环面垂直。圆中两个同心的实线圆代表圆环的边界，与实线圆同心的虚线圆为电子在加速过程中运行的轨道。已知磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律为0cos(2/)B B t T π=，其中T 为 磁场变化的周期。B 0为大于0的常量。当B 为正时，磁场的方向垂直 于纸面指向纸外。若持续地将初速度为v 0的电子沿虚线圆的切线方向注入到环内（如图），则电子在该磁场变化的一个周期内可能被加速的时间是从t= 到t= 。 “扬子石化杯” 第32届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）初赛试卷 可能用到的相对原子质量： H:1 C:12 N:14 O:16 Na:23 Mg:24 Al:27 Si:28 P:31 S:32 Cl:35.5 Ca:40 Cr:52 Fe:56 Ni:58.7 Co:58.9 Cu:63.5 1．本试卷共22题，用2小时完成，共120分。2．不可使用计算器。 3．用铅笔作答无效。4．不可使用涂改液或修正带。 一、选择题（每小题有1～2个选项符合题意，每小题4分，共60分。若有两个正确选项，选错一个得0分，少选一个得2分。请将答案填在下方的表格内。） 1．缺乏基本的化学知识，会产生一些错误的认识或判断。下列有关化学与化学物质的说法正确的是A．有机农产品的生产中，不可使用农药和化肥B．天然物质总是比合成物质更安全 C．应禁止在食品中添加化学合成物质D．大多数需要是人工合成的化学品 2．下列化学用语表示正确的是 A．HClO的结构式：H—O—Cl B．Na2O2的电子式： C．CO2的比例模型：D．14C的原子结构示意图： 3．下列实验室制备氨气装置中检查气密性、制备氨气、配制银氨溶液并进行尾气处理的装置和原理，不能达到实验目的的是 A．检查气密性B．制备氨气C．配制银氨溶液D．尾气处理 4．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 A．0.1 mol·L－1NaAlO2溶液：K＋、OH－、Cl－、NO3－ B．加水稀释时pH增大的溶液：Na＋、K＋、Cl－、CO32－ C．滴入酚酞试液显红色的溶液：Mg2＋、Al3＋、Br－、SO42－ D．K W/c(OH－)＝10－12 mol·L－1的溶液：Na＋、K＋、SiO32－、Cl－ 5．下列有关物质性质的应用错误的是 第十六届国际中学生物理奥林匹克竞赛试题(理论部分) (1985 南斯拉夫波尔托罗日) 题1 一位年青的业余无线电爱好者用无线电与住在两个镇上的两位女孩保持联系。他放置两根竖直的天线棒，使得当住在A镇的女孩接收到最大信号时，住在B镇的女孩接收不到信号，反之也一样。这个天线阵由两根竖直的天线棒构成，它们在水平面内均匀地向各个方向发射同等强度的信号。 (a)求此天线阵的参数，即两棒间距离及它们的方位和馈入两棒电信号之间的位相差，使得 两棒间距离为最小。 (b)求上述数值解。如果男孩的无线电台发射27MH Z的电磁波，该天线阵位于波尔托罗日， 利用地图，他发现正北方与A方向(科佩尔)和B方向(位于伊斯特拉半岛上的小镇布热)的夹角分别为158°和72°。 〔解〕a)如图16-1所示，设A方向和B方向的夹角为φ，两棒间距为r，棒间连线与A方向夹角为a。 A方向最小位相差为： ΔA=2πcosα+Δφ B方向的最小位相差为： ΔB=2πcos(ψ-α)+Δφ Δφ为两根天线之间的相位差。当A方向强度最小，B方向强度最大时， ΔA=(2n+1)π，ΔB=2κπ。 则 ΔB-ΔA=(2(κ-n)-1)π=2π。〔cos(ψ-α)-cosα〕 得到 r. 当ψ一定时，只有k=n，α-=-时，r为最小，或者k=n+1， α-=时，r也为最小。 此时， r最小= 把上述结果代入含有Δφ的方程中，可得 Δφ=π/2(k=n时)，或Δφ=-时，(k=n+1时) 当Δφ从变为-时，产生的效应正好相反，即A方向强度最大，B方向强度为0。 b)如图16-2所示，A方向和B方向夹角为 ψ=157°-72°=85° 则棒间距最小为 r最小== ==4.1(米) 两棒连线与A方向夹角为 α=+90°=132.5° 题2一根边长为a、b、c(a>>b>>c)的矩形截面长棒，是由半导体锑化铟制成的。棒中有平行于a边的电流I流过。该棒放在平行于c边的外磁场B中，电流I所产生的磁场可以忽略。该电流的载流子为电子。在只有电场存在时，电子在半导体中的平均速度是v=μE，其中μ为迁移率。如果磁场也存在的话，则总电场不再与电流平行，这个现象叫做霍尔效应。 （a）确定在棒中产生上述电流的总电场的大小和方向。 （b）计算夹b边两表面上相对两点间的电势差。 （c）如果电流和磁场都是交变的，且分别为I=I0sinωt，B=B0sin(ωt+φ)。写出b)情形中电势差的直流分量解析表达式。 （d）利用c）的结果，设计一个电子线路，使其能测量连接于交流电网的电子设备所消耗的功率，并给出解释。 利用下列数据： 锑化铟中的电子迁移率为7.8m2/V·s 锑化铟中的电子密度为2.5×1022m－3 I=1.0A B=1.0T b=1.0cm c=1.0mm e=1.6×10－19C 〔解〕a) 高中物理奥赛模拟试题一 1. (10分)1961年有人从高度H=2 2.5m的大楼上向地面发射频率为υ0的光子，并在地面上测 量接收到的频率为υ，测得υ与υ0不同，与理论预计一致，试从理论上求出 00 υυ υ- 的值。 2. (15分)底边为a，高度为b的匀质长方体物块置于斜面上，斜面和物块之间的静摩擦因数为μ，斜面的倾角为θ，当θ较小时，物块静止于斜面上(图1)，如果逐渐增大θ，当θ达到某个临界值θ0时，物块将开始滑动或翻倒。试分别求出发生滑动和翻倒时的θ，并说明在什么条件下出现的是滑动情况，在什么条件下出现的是翻倒情况。 3. (15分)一个灯泡的电阻R0=2Ω，正常工作电压U0= 4.5V，由电动势U=6V、内阻可忽略的电池供电。利用一滑线变阻器将灯泡与电池相连，使系统的效率不低于η=0.6。试计算滑线变阻器的阻值及它应承受的最大电流。求出效率最大的条件并计算最大效率。 4. (20分)如图2，用手握着一绳端在水平桌面上做半径为r的匀速圆周运动，圆心为O，角速度为ω。绳长为l，方向与圆相切，质量可以忽略。绳的另一端系着一个质量为m的小球，恰好也沿着一个以O点为圆心的大圆在桌面上运动，小球和桌面之间有摩擦，试求： ⑴手对细绳做功的功率P； ⑵小球与桌面之间的动摩擦因数μ。 5. (20分)如图3所示，长为L的光滑平台固定在地面上，平台中间放有小物体A和B，两者彼此接触。A的上表面是半径为R的半圆形轨道，轨道顶端距台面的高度为h处，有一个小物体C，A、B、C的质量均为m。在系统静止时释放C，已知在运动过程中，A、C始终接触，试求： ⑴物体A和B刚分离时，B的速度； ⑵物体A和B分离后，C所能达到的距台面的最大高度； ⑶试判断A从平台的哪边落地，并估算A从与B分离到落地所经历的时间。 6. (20分)如图4所示，PR是一块长L的绝缘平板，整个空间有一平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B。一个质量为m、带电量为q的物体， xx年全国高中化学奥林匹克竞赛山东预赛试题 （必修模块试题） 一、选择题（本题包括16小题，每题有1～2个选项符合题意。） 1．xx年夏季奥运会将在北京举行，届时要突出“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”理念。绿色奥运是指（） A．加大反恐力度，并讲求各国运动员的营养搭配，使他们全身心投入比赛。 B．严禁使用兴奋剂，使运动员公平竞争。 C．把环境保护作为奥运设施规划和建设的首要条件 D．奥运场馆建设均使用天然材料，不使用合成材料 2．类推的思维方法在化学学习和研究中常会产生错误的结论，因此类推出的结论最终要经过实践的检验才能决定其正确与否。下列几种类推结论中正确 ．．的是（）A．第二周期元素氢化物稳定性顺序是HF＞H2O＞NH3；则第三周期元素氢化物稳定性顺序也是HCl＞H2S＞PH3 B．Fe3O4可写成FeO·Fe2O3；Pb3O4也可写成PbO·pb2O3 C．可电解熔融MgCl2来制取金属镁；也能电解熔融AlCl3来制取金属铝 D．晶体中有阴离子，必有阳离子；则晶体中有阳离子，也必有阴离子 3．t℃时,将一定量A(不含结晶水)的不饱和溶液均分为三份,分别加热蒸发,然后冷却为t℃,已知三份溶液分别蒸发水10g,20g,30g,析出A晶体的质量依次为ag,bg,cg.则a,b,c三者的关系是（） A.c=a＋b B.c=2b－a C.c=2b＋a D.c=2a－b 4．下列离子方程式书写正确的是（） A．小苏打中加入过量的石灰水Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+CO32-+2H2O B．氧化铁可溶于氢碘酸Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O C．过量的NaHSO4与Ba(OH)2溶液反应：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O D．明矾溶液加入Ba（OH）2溶液至沉淀质量最多 +3Ba2++6OH-=2Al（OH）3↓+BaSO4↓ 2Al3++3SO-2 4 5．xx年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中氢原子种类的。下列有机物分子中，在氢核磁共振谱中信号强度（个数比）是1：3的是（） A．1，2，3，—三甲基苯B．丙烷C．异丙醇D．醋酸叔丁酯 6．核化学家在回旋加速器上用高能86Kr离子轰击208Pb靶,氪核与铅核融合, 放出1个中子,生成X原子,在120微秒后,该核分裂出1个a粒子(即氦核),衰变成另一个新核Y,下列说法正确的是( ) A．Y元素属于第八周期元素B．X的原子序数是116 C．Y原子的中子数为289 D．X原子的中子数是175 7．现有KCl、NaCl、Na2CO3组成的混合物，该混合物中Na+的质量分数为31.5%，Cl-的质量分数为27.08%。则混合物中Na2CO3的质量分数为（） A、40% B、60% C、50% D、30% 8．若原子核外电子排布的基本规律为最外层电子数不超过5个,次外层电子数不超过10个, 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ｈ＝5m 。一粒质量ｍ＝0.01kg 、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： MV mv mv +=0 其中v 和V 分别是碰撞后子弹的速度和小球的速 度. 两者的飞行时间都是01.12== g h t s 球在这段时间沿水平方向走过20m 的距离，故它在水平方向的速度为： 8.1901 .120 == V （m/s ） 由方程0.01×500＝0.01v ＋0.2×19.8 可求出子弹在碰撞后的速度为：v ＝104m/s 子弹也在1.01s 后落地，故它落在与柱的水平距离为S ＝vt ＝104×1.01＝105m 的地面上。 碰撞前子弹的初始动能为=2 02 1mv 1250 J 球在刚碰撞后的动能为 =22 1 MV 39.2 J 子弹在刚碰撞后的动能为=2 2 1mv 54 J 与初始动能相比，两者之差为1250 J －93.2 J ＝1156.8 J 这表明原来动能的92.5%被系统吸收而变为热能。这种碰撞不是完全非弹性碰撞。在完全弹性碰撞的情形下，动能是守恒的。而如果是完全非弹性碰撞，子弹将留在球。 【题2】右图（甲）为无限的电阻网络，其中每个电阻均为r ，求Ａ、Ｂ两点 间的总电阻。 解：如图（乙）所示 Ａ、Ｂ两点间的总电阻应等于Ｃ、Ｄ 两点间的总电阻与电阻ｒ的并联，再与ｒ串联 图（甲） 后的等效电阻。 如果网络是无限的，则Ａ、Ｂ 两点间的总电阻应等于Ｃ、Ｄ 两点间的总电阻，设为Ｒx 。 根据它们的串并联关系有： m M h S s υ A B r r r r r r r r A B r r r r r r r r Ｃ Ｄ 2020年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛试题 考生须知： 1. 全卷冯试题卷和答题卷两部分，试题共有8题，满分100分。考试时间120分钟。 2. 本卷答案必须做在答题卷相应位置上，做在试题卷上无效，考后只交答题卷。必须在答题卷上写明县（市）、学校、姓名、准考证号，字迹清楚。 3. 只能用黑色水笔或签字笔答卷，铅笔圆珠笔等答卷无效；答卷上用胶带纸、修正液为无效卷；答卷上有与答题无关的图案、文字为无效卷。 4. 可以使用非编程计算器。 第1题：选择题（20小题，每小题2分，共40分；每小题只有一个选项符合题意） 1. 新型冠状病毒是一种被脂质和核蛋白外壳保护层覆盖着的正链单股RNA，对紫外线和热敏感，56℃30分钟、医用酒精、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒。下列有关说法不正确 ．．．的是：A. 过氧乙酸为强氧化剂，有漂白作用。高浓度药液具有强腐蚀性、刺激性，如不慎溅到皮肤上应立即用水冲洗。 B. 84消毒液与酒精不可混用，因为两者可能会发生化学反应产生氯气等有毒物质。 C. 医用消毒酒精是95%的乙醇溶液。 D. “84”（有效氯含量约60 g/L）消毒液， 它有效氯含量更高、释放时间更长。 2. 下图ZYX4化合物是有机合成中一种常用还原剂，X、Y、Z为原子序数依次增 大的短周期主族元素且X、Y、Z处于不同周期。下列叙述正确的是： A. Y的最高价氧化物对应的水化物属于两性氢氧化物。 B. 原子半径：Y＜Z＜X。 C. Z与X可形成离子化合物ZX。 D. 该化合物中X、Y、Z均满足8电子稳定结构。 3. 下列说法不正确 ．．．的是 A. 向磷酸二氢钠溶液中加入过量澄清石灰水：2HPO42?+3Ca2++2OH? == 2Ca3(PO4)2↓+2H2O B. 用重铬酸钾法测定白酒中乙醇的含量：2Cr2O72?+3C2H5OH+16H+ == 4Cr3++3CH3COOH+11H2O C. 用碳酸钠溶液处理锅炉水垢中的硫酸钙：CaSO4(s)+CO32?(aq) == CaCO3(s)+SO42?(aq) D. 制摩尔盐时用酒精洗涤产品，制阿司匹林时用冷水洗涤产品。 4. 苯虽然可以发生各种化学反应，但苯环却通常难以被打破。2019年，英国牛津大学的研究人员却发现，一种基于铝的配位化合物能够将苯环转换成直链烃类。反应如下：2013国际物理奥林匹克竞赛理论试卷(2)
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